JP5381292B2 - Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same - Google Patents

Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5381292B2
JP5381292B2 JP2009109578A JP2009109578A JP5381292B2 JP 5381292 B2 JP5381292 B2 JP 5381292B2 JP 2009109578 A JP2009109578 A JP 2009109578A JP 2009109578 A JP2009109578 A JP 2009109578A JP 5381292 B2 JP5381292 B2 JP 5381292B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
current collector
electrode active
material layer
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009109578A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010257893A (en
Inventor
康介 萩山
重夫 井深
創平 須賀
成則 青柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2009109578A priority Critical patent/JP5381292B2/en
Publication of JP2010257893A publication Critical patent/JP2010257893A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5381292B2 publication Critical patent/JP5381292B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、双極型電極およびこれを用いた双極型二次電池に関する。特に、本発明は、電気抵抗の増大を効果的に抑制することができる、双極型電極およびこれを用いた双極型電極に関する。   The present invention relates to a bipolar electrode and a bipolar secondary battery using the same. In particular, the present invention relates to a bipolar electrode and a bipolar electrode using the same, which can effectively suppress an increase in electrical resistance.

近年、環境や燃費の観点から、ハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)、さらには燃料電池自動車が製造・販売され、新たな開発が続けられている。これらのいわゆる電動車両においては、放電・充電ができる電源装置の活用が不可欠である。この電源装置としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等が利用される。特に、リチウムイオン二次電池はそのエネルギー密度の高さや繰り返し充放電に対する耐久性の高さから、電動車両に好適と考えられ、各種の開発が鋭意進められている。ただし、上記したような各種自動車のモータ駆動用電源に適用するためには、大出力を確保するために、複数の二次電池を直列に接続して用いる必要がある。   In recent years, hybrid vehicles (HEV), electric vehicles (EV), and fuel cell vehicles have been manufactured and sold from the viewpoint of environment and fuel consumption, and new developments are continuing. In these so-called electric vehicles, it is indispensable to use a power supply device capable of discharging and charging. As the power supply device, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, or the like is used. In particular, lithium ion secondary batteries are considered suitable for electric vehicles because of their high energy density and high durability against repeated charging and discharging, and various developments have been intensively advanced. However, in order to apply to the power sources for driving motors of various automobiles as described above, it is necessary to use a plurality of secondary batteries connected in series in order to ensure a large output.

しかしながら、接続部を介して電池を接続した場合、接続部の電気抵抗によって出力が低下してしまう。また、接続部を有する電池は空間的にも不利益を有する。即ち、接続部によって、電池の出力密度やエネルギー密度の低下がもたらされる。   However, when a battery is connected via the connection portion, the output is reduced due to the electrical resistance of the connection portion. Further, the battery having the connection portion has a disadvantage in terms of space. That is, the connection portion causes a reduction in the output density and energy density of the battery.

この問題を解決するものとして、双極型リチウムイオン二次電池等の双極型二次電池が開発されている。双極型二次電池は、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た双極型電極が、電解質層やセパレータを介して複数積層された構成を有する。   In order to solve this problem, bipolar secondary batteries such as bipolar lithium ion secondary batteries have been developed. A bipolar secondary battery has a structure in which a plurality of bipolar electrodes, each having a positive electrode active material layer formed on one side of a current collector and a negative electrode active material layer formed on the other side, are stacked via an electrolyte layer or a separator. Have

このような双極型二次電池に用いる集電体は、より大きな出力密度を確保するためには、より軽量であって、より導電性に優れた材料からなることが望ましい。そこで、近年、従来の金属箔に代わって導電性フィラーが添加された高分子材料から構成される集電体が提案されている。例えば、特許文献1では、高分子材料に導電性フィラーとして金属粒子またはカーボン粒子が混合された導電性を有する樹脂を含む集電体が開示されている。   The current collector used in such a bipolar secondary battery is preferably made of a material that is lighter and more conductive in order to ensure a higher output density. Therefore, in recent years, a current collector composed of a polymer material to which a conductive filler is added in place of the conventional metal foil has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a current collector including a conductive resin in which metal particles or carbon particles are mixed as a conductive filler in a polymer material.

特開2006−190649号公報JP 2006-190649 A

しかしながら、特許文献1のように導電性を有する樹脂を含む集電体を用いると、集電体の表面に形成された活物質層が該集電体から剥離するなどして、双極型電極の電気抵抗が増大してしまうという問題点を有していた。   However, when a current collector containing a conductive resin as in Patent Document 1 is used, the active material layer formed on the surface of the current collector is peeled off from the current collector. There was a problem that electrical resistance would increase.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電気抵抗の増大を効果的に防ぐことができる双極型電極を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a bipolar electrode that can effectively prevent an increase in electrical resistance.

本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った。その過程で、集電体から活物質層が剥離する原因の一つとして、以下のような電解質中の支持塩の分解が関与していることを見出した。フッ素(F)を含む支持塩は、電池の充放電反応で生じる熱による熱分解や、電解質中に残存する微量の水により加水分解されることによって、フッ化水素(HF)を発生させる。集電体の活物質層と接する面は電位に曝されるために、フッ化水素の存在により集電体に含まれる樹脂が酸化され、集電体が劣化してしまう。特に、集電体の正極活物質層と接する面は電位を受けやすいので、樹脂が酸化されやすい。これにより、集電体から活物質層が剥離し、結果的に双極型電極の電気抵抗が増大する。この問題に対して本発明者らはさらに研究を進め、導電性を有する樹脂層を含む集電体と、活物質層との間に、フッ化水素を吸着する保護層を設けることによって、集電体の劣化を防ぐことができるという知見を得て、本発明を完成させた。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. In the process, the inventors have found that the following decomposition of the supporting salt in the electrolyte is involved as one of the causes of the active material layer peeling from the current collector. The supporting salt containing fluorine (F) generates hydrogen fluoride (HF) by being thermally decomposed by heat generated by the charge / discharge reaction of the battery or by being hydrolyzed by a small amount of water remaining in the electrolyte. Since the surface of the current collector that is in contact with the active material layer is exposed to an electric potential, the presence of hydrogen fluoride oxidizes the resin contained in the current collector, thereby degrading the current collector. In particular, the surface of the current collector that is in contact with the positive electrode active material layer is susceptible to electric potential, so that the resin is easily oxidized. Thereby, the active material layer peels from the current collector, and as a result, the electric resistance of the bipolar electrode increases. The present inventors have further researched on this problem, and by providing a protective layer that adsorbs hydrogen fluoride between a current collector including a resin layer having conductivity and an active material layer, The present invention was completed by obtaining the knowledge that the deterioration of the electric body can be prevented.

すなわち、本発明の双極型電極は、導電性を有する樹脂層を含む集電体と、集電体の一方の面に形成された正極活物質層と、集電体の他方の面に形成された負極活物質層と、を含む。そして、フッ化水素吸着材を含む保護層が、前記集電体と前記正極活物質層との間、または、前記集電体と前記負極活物質層との間に介在している。   That is, the bipolar electrode of the present invention is formed on a current collector including a conductive resin layer, a positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector, and the other surface of the current collector. And a negative electrode active material layer. A protective layer containing a hydrogen fluoride adsorbing material is interposed between the current collector and the positive electrode active material layer or between the current collector and the negative electrode active material layer.

本発明によれば、フッ素を含む支持塩の分解により生じるフッ化水素が、集電体と活物質層の間に存在する保護層で吸収されることにより、導電性を有する樹脂層を含む集電体劣化が抑制される。したがって、集電体からの活物質層の剥離が防止され、双極型電極の電気抵抗増大を効果的に防ぐことができる。   According to the present invention, hydrogen fluoride generated by the decomposition of the supporting salt containing fluorine is absorbed by the protective layer present between the current collector and the active material layer, so that the collector including the conductive resin layer is contained. Electrical deterioration is suppressed. Therefore, peeling of the active material layer from the current collector is prevented, and an increase in electrical resistance of the bipolar electrode can be effectively prevented.

本発明の一実施形態に係る双極型電極を模式的に表した、断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a bipolar electrode according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の一実施形態に係る双極型電極を模式的に表した、断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which represented typically the bipolar electrode which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明に係る保護層の塗布形態の例を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the example of the application form of the protective layer which concerns on this invention. 本発明の一実施形態である双極型二次電池を模式的に表した断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a bipolar secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である組電池を模式的に表した外観図であって、図5Aは組電池の平面図であり、図5Bは組電池の正面図であり、図5Cは組電池の側面図である。FIG. 5A is an external view schematically showing an assembled battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 5A is a plan view of the assembled battery, FIG. 5B is a front view of the assembled battery, and FIG. It is a side view. 本発明の双極型二次電池または組電池を搭載した車両の概念図である。It is a conceptual diagram of the vehicle carrying the bipolar secondary battery or assembled battery of this invention.

以下、本発明の好ましい形態を説明する。本形態は、導電性を有する樹脂層を含む集電体と、集電体の一方の面に形成された正極活物質層と、集電体の他方の面に形成された負極活物質層とを含む、双極型電極に関する。該双極型電極は、フッ化水素吸着材を含む保護層が、前記集電体と前記正極活物質層との間、または、前記集電体と前記負極活物質層との間に介在している。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In this embodiment, a current collector including a conductive resin layer, a positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector, a negative electrode active material layer formed on the other surface of the current collector, And a bipolar electrode. In the bipolar electrode, a protective layer containing a hydrogen fluoride adsorbent is interposed between the current collector and the positive electrode active material layer or between the current collector and the negative electrode active material layer. Yes.

以下、図面を参照しながら、本形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

<双極型電極>
図1は、本発明の一実施形態に係る双極型電極の全体構造を模式的に表した断面図である。図1に示す本実施形態の双極型電極23では、集電体11の一方の面に、保護層33が形成され、保護層33の表面に正極活物質層13が形成されている。そして、集電体11の他方の面には、負極活物質層15が形成されている。集電体11は、ポリエチレンからなる基材に、導電性フィラーとしてケッチェンブラック(図示せず)が分散されてなる、導電性を有する樹脂層からなる。集電体11において、保護層33が形成されている側の表面には凹凸が形成されており、これにより集電体11と保護層33との密着性が高められている。保護層には、フッ化水素吸着材として酸化アルミニウム(Al)粒子(図示せず)が分散されている。酸化アルミニウムは多孔質であるため、電解質中の支持塩の分解により生じたフッ化水素は、酸化アルミニウムの細孔に吸着される。このような酸化アルミニウムの吸着作用により、集電体11がフッ化水素によって劣化されることが抑えられる。したがって、集電体11からの正極活物質層13の剥離が防止され、双極型電極23の電気抵抗の増大が効果的に抑制される。以下、本形態の双極型電極の主な構成要素について説明する。
<Bipolar electrode>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the entire structure of a bipolar electrode according to an embodiment of the present invention. In the bipolar electrode 23 of the present embodiment shown in FIG. 1, a protective layer 33 is formed on one surface of the current collector 11, and the positive electrode active material layer 13 is formed on the surface of the protective layer 33. A negative electrode active material layer 15 is formed on the other surface of the current collector 11. The current collector 11 is made of a conductive resin layer in which ketjen black (not shown) is dispersed as a conductive filler in a base material made of polyethylene. In the current collector 11, irregularities are formed on the surface on the side where the protective layer 33 is formed, whereby the adhesion between the current collector 11 and the protective layer 33 is enhanced. Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles (not shown) are dispersed as a hydrogen fluoride adsorbent in the protective layer. Since aluminum oxide is porous, hydrogen fluoride generated by the decomposition of the supporting salt in the electrolyte is adsorbed on the pores of the aluminum oxide. Such an adsorption action of aluminum oxide suppresses the current collector 11 from being deteriorated by hydrogen fluoride. Therefore, peeling of the positive electrode active material layer 13 from the current collector 11 is prevented, and an increase in electric resistance of the bipolar electrode 23 is effectively suppressed. Hereinafter, main components of the bipolar electrode of this embodiment will be described.

[集電体]
集電体は、正極活物質層が形成される一方の面から、負極活物質層が形成される他方の面へと電子の移動を媒介する機能を有する。本形態に係る集電体は、導電性を有する樹脂層を必須に含み、必要に応じてその他の層をさらに含みうる。
[Current collector]
The current collector has a function of mediating the movement of electrons from one surface on which the positive electrode active material layer is formed to the other surface on which the negative electrode active material layer is formed. The current collector according to this embodiment essentially includes a resin layer having conductivity, and may further include other layers as necessary.

導電性を有する樹脂層は、本形態の集電体に必須の構成要素であり、電子移動媒体としての機能を有することは勿論のこと、集電体の軽量化に寄与しうる。該樹脂層は、高分子材料からなる基材、導電性フィラー、および必要によりその他の部材を含みうる。   The conductive resin layer is an essential component for the current collector of this embodiment, and can contribute to weight reduction of the current collector as well as functioning as an electron transfer medium. The resin layer may include a base material made of a polymer material, a conductive filler, and other members as necessary.

基材に使用される樹脂は、特に制限はなく、従来公知の非導電性高分子材料または導電性高分子材料を制限なく使用することができる。好ましい非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE))、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、およびポリスチレン(PS)などが挙げられる。このうち、耐電位性の観点からは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、およびポリイミドを用いることが好ましい。また、耐用媒性の観点からは、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリイミドを用いることが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in resin used for a base material, A conventionally well-known nonelectroconductive polymer material or a conductive polymer material can be used without a restriction | limiting. Preferred non-conductive polymer materials include, for example, polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE)), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), poly Ether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA) , Polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polystyrene (PS). Among these, it is preferable to use polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and polyimide from the viewpoint of potential resistance. Moreover, it is preferable to use polyethylene, a polypropylene, and a polyimide from a viewpoint of durable medium.

好ましい導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または集電体の軽量化の点において有利である。これらの非導電性高分子材料または導電性高分子材料は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて混合物として使用しても構わない。   Preferable conductive polymer materials include, for example, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector. These non-conductive polymer materials or conductive polymer materials may be used alone or in a combination of two or more.

上記の導電性高分子材料または非導電性高分子材料には、必要に応じて導電性フィラーが添加されうる。特に、集電体の基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属および導電性カーボンなどが挙げられる。   A conductive filler may be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, when the resin used as the base material of the current collector is made of only a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion barrier | blocking property.

金属としては、特に制限はないが、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種の金属もしくはこれらの金属を含む合金また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。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。   The metal is not particularly limited, but at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K, or these metals It is preferable to contain an alloy or metal oxide containing. These metals are resistant to the potential of the positive electrode or negative electrode formed on the current collector surface. Among these, an alloy containing at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, and Cr is more preferable.

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。   Specific examples of the alloy include stainless steel (SUS), Inconel (registered trademark), Hastelloy (registered trademark), and other Fe—Cr alloys, Ni—Cr alloys, and the like. By using these alloys, higher potential resistance can be obtained.

また、導電性カーボンとしては、特に制限はないが、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、およびフラーレン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。これらの導電性カーボンは、電位窓が非常に広く、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い範囲で安定であり、さらに、優れた導電性を有する。なかでも、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、ケッチェンブラック、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。これらの導電性カーボンは中空構造を有するため、質量あたりの表面積が大きく、集電体をより一層軽量化することができる。なお、これらの金属および導電性カーボンなどの導電性フィラーは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。   The conductive carbon is not particularly limited, but is at least selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. It is preferable that 1 type is included. These conductive carbons have a very wide potential window, are stable in a wide range with respect to both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and have excellent conductivity. Among these, it is more preferable to include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanohorns, ketjen black, carbon nanoballoons, and fullerenes. Since these conductive carbons have a hollow structure, the surface area per mass is large, and the current collector can be further reduced in weight. In addition, electroconductive fillers, such as these metals and electroconductive carbon, can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

導電性フィラーの大きさは、特に制限はなく、樹脂層の大きさや厚さまたは導電性フィラーの形状によって、様々な大きさのフィラーを使用することができる。一例として、導電性フィラーが粒状の場合の平均粒子径は、樹脂層の成形を容易にする観点から、0.1〜10μm程度であることが好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電性フィラーの輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。後述する活物質やフッ化水素吸着材などの粒子径や平均粒子径も同様に定義することができる。   The size of the conductive filler is not particularly limited, and fillers of various sizes can be used depending on the size and thickness of the resin layer or the shape of the conductive filler. As an example, the average particle diameter when the conductive filler is granular is preferably about 0.1 to 10 μm from the viewpoint of facilitating molding of the resin layer. In the present specification, “particle diameter” means the maximum distance L among the distances between any two points on the contour line of the conductive filler. As the value of “average particle diameter”, the average particle diameter of particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted. The particle diameter and average particle diameter of an active material and a hydrogen fluoride adsorbent described later can be defined similarly.

樹脂層に含まれる導電性フィラーの含有量も特に制限はない。特に、樹脂が導電性高分子材料を含み、十分な導電性が確保できる場合は、導電性フィラーを必ずしも添加する必要はない。しかしながら、樹脂が非導電性高分子材料のみからなる場合は、導電性を付与するために導電性フィラーの添加が必須となる。この際の導電性フィラーの含有量は、非導電性高分子材料の全質量に対して、好ましくは5〜35質量%であり、より好ましくは5〜25質量%であり、さらに好ましくは5〜15質量%である。かような量の導電性フィラーを樹脂に添加することにより、樹脂層の質量増加を抑制しつつ、非導電性高分子材料にも十分な導電性を付与することができる。   The content of the conductive filler contained in the resin layer is not particularly limited. In particular, when the resin includes a conductive polymer material and sufficient conductivity can be secured, it is not always necessary to add a conductive filler. However, when the resin is made of only a nonconductive polymer material, it is essential to add a conductive filler in order to impart conductivity. In this case, the content of the conductive filler is preferably 5 to 35% by mass, more preferably 5 to 25% by mass, and further preferably 5 to 5% by mass with respect to the total mass of the non-conductive polymer material. 15% by mass. By adding such an amount of conductive filler to the resin, sufficient conductivity can be imparted to the non-conductive polymer material while suppressing an increase in the mass of the resin layer.

集電体の形態は、導電性を有する樹脂層を含むものであれば特に制限はなく、様々な形態を取りうる。例えば、集電体の形態は、樹脂層のほかに必要に応じてその他の層を含む積層体であってもよい。樹脂層以外のその他の層としては、金属層または接着層などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。例えば、1つの導電性を有する樹脂層が単独で集電体を形成してもよいし、2つ以上の導電性を有する樹脂層が積層された形態であってもよい。かように樹脂層を複数積層することによって、もしも各樹脂層で微小なピンホール(クラック)が生じた場合であっても、クラックの位置が一致しないため、液絡を防止することができる。このように複数の樹脂層を積層する場合は、これらの樹脂層を熱融着によって接着することができる。また、樹脂層以外にも、アルミニウム、ニッケル、もしくは銅などの金属、またはこれらの合金等を含む金属層を樹脂層の間に有してもよい。かような金属層を含むことにより、樹脂層内のイオン透過による双極型電極内の正極活物質層と負極活物質層との間の液絡を防ぐことができ、寿命特性が向上した長期信頼性に優れた双極型二次電池を構築できる。なお、樹脂層と金属層とを積層する方法としては、樹脂層に金属蒸着(メッキ、スパッタ)する方法、金属箔上に樹脂を融着する方法などが挙げられる。また、集電体が2つ以上の樹脂層または金属層が積層されてなる場合、層の境界面での接触抵抗を低減したり、接着面の剥離を防いだりする観点から、2つの層は接着層を介して接着されてもよい。かような接着層に使用される材料としては、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタンなどを含む金属酸化物系の導電性ペースト;カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどを含むカーボン系の導電性ペーストが好ましく使用される。   The form of the current collector is not particularly limited as long as it includes a resin layer having conductivity, and can take various forms. For example, the shape of the current collector may be a laminate including other layers as needed in addition to the resin layer. Examples of other layers other than the resin layer include a metal layer and an adhesive layer, but are not limited thereto. For example, a single resin layer having conductivity may form a current collector alone, or two or more resin layers having conductivity may be stacked. By laminating a plurality of resin layers in this manner, even if minute pinholes (cracks) are generated in each resin layer, the positions of the cracks do not coincide with each other, so that a liquid junction can be prevented. Thus, when laminating | stacking a some resin layer, these resin layers can be adhere | attached by heat sealing | fusion. In addition to the resin layer, a metal layer containing a metal such as aluminum, nickel, or copper, or an alloy thereof may be provided between the resin layers. By including such a metal layer, liquid junction between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in the bipolar electrode due to ion permeation in the resin layer can be prevented, and long-term reliability with improved lifetime characteristics Bipolar secondary batteries with excellent performance can be constructed. Examples of the method of laminating the resin layer and the metal layer include a method of depositing metal (plating or sputtering) on the resin layer, a method of fusing resin on the metal foil, and the like. In addition, when the current collector is formed by laminating two or more resin layers or metal layers, the two layers are from the viewpoint of reducing the contact resistance at the interface between the layers or preventing the adhesion surface from peeling off. It may be bonded via an adhesive layer. Examples of the material used for such an adhesive layer include metal oxide-based conductive pastes including zinc oxide, indium oxide, and titanium oxide; and carbon-based conductive pastes including carbon black, carbon nanotubes, and graphite. Preferably used.

集電体の厚さは、軽量化により電池の出力密度を高める上では、薄い方が好ましい。双極型二次電池においては、双極型電極の正極活物質層と負極活物質層の間に存在する集電体は積層方向に水平な方向の電気抵抗が高くてもよいため、集電体の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、集電体の厚さは、1〜200μmであることが好ましく、5〜150μmであることがより好ましく、10〜100μmであることがさらに好ましい。かような厚さを有することによって、出力特性に優れ、長期信頼性に優れた電池を構築できる。   The thickness of the current collector is preferably thinner in order to increase the output density of the battery by reducing the weight. In a bipolar secondary battery, the current collector existing between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the bipolar electrode may have a high electric resistance in the horizontal direction in the stacking direction. It is possible to reduce the thickness. Specifically, the thickness of the current collector is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 150 μm, and still more preferably 10 to 100 μm. By having such a thickness, it is possible to construct a battery having excellent output characteristics and excellent long-term reliability.

また、集電体において、後述の保護層を形成する面側の表面が、微細な凹凸を有することが好ましい。なお、本明細書における「集電体の凹凸」は、JIS B0601(1994年)で規定された表面粗さRaによって測定することができる。該表面粗さRaは、1〜3000nmであることが好ましく、5〜1000nmであることがより好ましい。このように、集電体の表面に微細な凹凸を付けることによって、集電体と保護層との密着性を向上させることができる。   Further, in the current collector, it is preferable that the surface on the surface side on which a protective layer described later has fine irregularities. In addition, “the unevenness of the current collector” in this specification can be measured by the surface roughness Ra defined in JIS B0601 (1994). The surface roughness Ra is preferably 1 to 3000 nm, and more preferably 5 to 1000 nm. Thus, the adhesion between the current collector and the protective layer can be improved by providing fine irregularities on the surface of the current collector.

集電体に凹凸を付ける方法としては、特に制限はない。一例としては、集電体表面に適当な粒子径を有するアルミナなどの微粒子を塗布し、該粒子の上からヒートプレス処理を行う方法が挙げられる。他の例としては、集電体表面に適当な凹凸を有するポリエチレンテレフタレートなどからなる凹凸シートを重ねあわせ、凹凸シートの上からヒートプレス処理を行う方法もある。その他、ウェットブラスト法またはドライブラスト法などの方法を用いても構わない。   There is no restriction | limiting in particular as a method of giving an unevenness | corrugation to a collector. As an example, there is a method in which fine particles such as alumina having an appropriate particle diameter are applied to the surface of the current collector, and a heat press treatment is performed on the particles. As another example, there is a method in which a concavo-convex sheet made of polyethylene terephthalate or the like having appropriate concavo-convex is superimposed on the surface of the current collector, and a heat press treatment is performed on the concavo-convex sheet. In addition, a method such as a wet blast method or a drive last method may be used.

[正極活物質層]
正極活物質層は正極活物質を含む。正極活物質は、放電時にイオンを吸蔵し、充電時にイオンを放出する組成を有する。好ましい一例としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物であるリチウム−遷移金属複合酸化物が挙げられる。具体的には、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したものなどが使用できる。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル特性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することが可能である。このほか、前記正極活物質としては、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなど、を用いることもできる。上記正極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. The positive electrode active material has a composition that occludes ions during discharging and releases ions during charging. A preferable example is a lithium-transition metal composite oxide that is a composite oxide of a transition metal and lithium. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Fe-based composite oxides and those obtained by replacing some of these transition metals with other elements can be used. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle characteristics, and are low-cost materials. Therefore, it is possible to form a battery having excellent output characteristics by using these materials for electrodes. In addition, the positive electrode active material includes transition metal oxides such as LiFePO 4 and lithium phosphate compounds and sulfuric acid compounds; transition metal oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 , and sulfides. Materials; PbO 2 , AgO, NiOOH, etc. can also be used. The positive electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

正極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、正極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、正極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、正極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかる正極活物質の粒径および1次粒子の粒径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径使用できる。なお、正極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm, from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the positive electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. When the positive electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the positive electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, agglomeration, or the like. As the particle diameter of the positive electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained using a laser diffraction method can be used. The shape of the positive electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

[負極活物質層]
負極活物質層は負極活物質を含む。負極活物質は、放電時にイオンを放出し、充電時にイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵および放出できるものであれば特に制限されないが、負極活物質の例としては、SiやSnなどの金属、あるいはTiO、Ti、TiO、もしくはSiO、SiO、SnOなどの金属酸化物、Li4/3Ti5/3もしくはLiMnNなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、Li−Pb系合金、Li−Al系合金、Li、または天然黒鉛、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、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが好ましく挙げられる。また、負極活物質は、リチウムと合金化する元素を含むことが好ましい。リチウムと合金化する元素を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量および優れた出力特性の電池を得ることが可能となる。上記負極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material has a composition capable of releasing ions during discharge and storing ions during charging. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , or Metal oxides such as SiO 2 , SiO, SnO 2 , complex oxides of lithium and transition metals such as Li 4/3 Ti 5/3 O 4 or Li 7 MnN, Li—Pb alloys, Li—Al alloys , Li, or carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon. Moreover, it is preferable that a negative electrode active material contains the element alloyed with lithium. By using an element that forms an alloy with lithium, it is possible to obtain a battery having a high capacity and an excellent output characteristic having a higher energy density than that of a conventional carbon-based material. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

上記のリチウムと合金化する元素としては、以下に制限されることはないが、具体的には、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Cl等が挙げられる。これらの中でも、容量およびエネルギー密度に優れた電池を構成できる観点から、炭素材料、ならびに/またはSi、Ge、Sn、Pb、Al、In、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含むことが好ましく、炭素材料、Si、またはSnの元素を含むことが特に好ましい。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。   The element alloying with lithium is not limited to the following, but specifically, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl, and the like. Among these, from the viewpoint of configuring a battery having excellent capacity and energy density, at least one selected from the group consisting of carbon materials and / or Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn. It is preferable to include an element, and it is particularly preferable to include an element of a carbon material, Si, or Sn. These may be used alone or in combination of two or more.

なお、負極活物質の粒子径や形状は、特に制限されず、上述の正極活物質と同様の形態を取りうるので、ここでは詳細な説明を省略する。   Note that the particle diameter and shape of the negative electrode active material are not particularly limited, and can take the same form as the above-described positive electrode active material, and thus detailed description thereof is omitted here.

活物質層には、必要であれば、その他の物質が含まれてもよい。例えば、導電助剤、バインダ等が含まれうる。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。   The active material layer may contain other materials if necessary. For example, a conductive aid, a binder, and the like can be included. When an ion conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included.

導電助剤とは、活物質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、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等のカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF;登録商標)等の種々の炭素繊維、膨張黒鉛などが挙げられる。しかし、導電助剤がこれらに限定されないことはいうまでもない。   A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an active material layer. Examples of the conductive aid include carbon powders such as acetylene black, carbon black, ketjen black, and graphite, various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF; registered trademark), expanded graphite, and the like. However, it goes without saying that the conductive aid is not limited to these.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリイミド、PTFE、SBR、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。しかし、バインダがこれらに限定されないことはいうまでもない。また、バインダとゲル電解質として用いるマトリックスポリマーとが同じ場合には、バインダを使用する必要はない。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyimide, PTFE, SBR, and a synthetic rubber binder. However, it goes without saying that the binder is not limited to these. When the binder and the matrix polymer used as the gel electrolyte are the same, it is not necessary to use a binder.

活物質層に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより調整されうる。活物質層の厚さについても特に制限はなく、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、活物質層の厚さは、好ましくは10〜100μm程度であり、より好ましくは20〜50μmである。活物質層が10μm程度以上であれば、電池容量が充分に確保されうる。一方、活物質層が100μm程度以下であれば、電極深部(集電体側)にリチウムイオンが拡散しにくくなることに伴う内部抵抗の増大という問題の発生が抑制されうる。   The compounding ratio of the components contained in the active material layer is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the lithium ion secondary battery. The thickness of the active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the lithium ion secondary battery can be appropriately referred to. As an example, the thickness of the active material layer is preferably about 10 to 100 μm, and more preferably 20 to 50 μm. If the active material layer is about 10 μm or more, the battery capacity can be sufficiently secured. On the other hand, if the active material layer is about 100 μm or less, it is possible to suppress the occurrence of the problem of an increase in internal resistance due to the difficulty in diffusing lithium ions in the electrode deep part (current collector side).

保護層または集電体表面上への正極活物質層(または負極活物質層)の形成方法は、特に制限されず、公知の方法が同様にして使用できる。例えば、上記したように、正極活物質(または負極活物質)、ならびに必要であれば、イオン伝導性を高めるための電解質塩、電子伝導性を高めるための導電助剤、およびバインダを、適当な溶剤に分散、溶解などして、正極活物質スラリー(または負極活物質スラリー)を調製する。これを集電体上に塗布、乾燥して溶剤を除去した後、プレスすることによって、正極活物質層(または負極活物質層)が集電体上に形成される。この際、溶剤としては、特に制限されないが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、シクロヘキサン、ヘキサン、水などが用いられうる。バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を採用する場合には、NMPを溶媒として用いるとよい。   The method for forming the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) on the surface of the protective layer or current collector is not particularly limited, and known methods can be used in the same manner. For example, as described above, a positive electrode active material (or a negative electrode active material) and, if necessary, an electrolyte salt for increasing ion conductivity, a conductive auxiliary agent for increasing electron conductivity, and a binder are appropriately used. A positive electrode active material slurry (or a negative electrode active material slurry) is prepared by dispersing and dissolving in a solvent. This is applied onto a current collector, dried to remove the solvent, and then pressed to form a positive electrode active material layer (or negative electrode active material layer) on the current collector. In this case, the solvent is not particularly limited, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, cyclohexane, hexane, water and the like can be used. When adopting polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, NMP is preferably used as a solvent.

上記方法において、正極活物質スラリー(または負極活物質スラリー)を保護層または集電体上に塗布・乾燥した後、プレスする。この際、プレス条件を調節することにより、正極活物質層(または負極活物質層)の空隙率が制御されうる。   In the above method, the positive electrode active material slurry (or the negative electrode active material slurry) is applied and dried on the protective layer or the current collector, and then pressed. At this time, the porosity of the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) can be controlled by adjusting the pressing conditions.

プレス処理の具体的な手段やプレス条件は特に制限されず、プレス処理後の正極活物質層(または負極活物質層)の空隙率が所望の値となるように、適宜調節されうる。プレス処理の具体的な形態としては、例えば、ホットプレス機やカレンダーロールプレス機などが挙げられる。また、プレス条件(温度、圧力など)も特に制限されず、従来公知の知見が適宜参照されうる。   Specific means and press conditions for the press treatment are not particularly limited, and can be appropriately adjusted so that the porosity of the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) after the press treatment becomes a desired value. Specific examples of the press process include a hot press machine and a calendar roll press machine. Also, the pressing conditions (temperature, pressure, etc.) are not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate.

[保護層]
保護層は、集電体と活物質層との間に、集電体と活物質層と接するように形成されてなる。該保護層はフッ化水素吸着材を含み、必要により導電助剤やバインダ等の添加剤をさらに含む。
[Protective layer]
The protective layer is formed between the current collector and the active material layer so as to be in contact with the current collector and the active material layer. The protective layer contains a hydrogen fluoride adsorbent, and further contains additives such as a conductive additive and a binder as necessary.

フッ化水素吸着材は、支持塩の分解によって生じるフッ化水素を吸着する機能を有する。フッ化水素吸着材は、フッ化水素を吸着する機能を有する材料であれば特に制限はないが、フッ化水素吸着能に優れる金属酸化物の多孔質体であることが好ましい。具体的な材料としては、酸化アルミニウム(Al)、酸化ホウ素(B)、酸化ガリウム(Ga)、酸化インジウム(In)、および酸化マグネシウム(MgO)などが挙げられる。このうち、酸化アルミニウムであることが最も好ましい。また、フッ化水素吸着材のBET比表面積は、フッ化水素の吸着能の観点から、0.9m/g以上であることが好ましく、1,3m/g以上であることがより好ましい。 The hydrogen fluoride adsorbent has a function of adsorbing hydrogen fluoride generated by the decomposition of the supporting salt. The hydrogen fluoride adsorbing material is not particularly limited as long as it is a material having a function of adsorbing hydrogen fluoride, but is preferably a metal oxide porous body having excellent hydrogen fluoride adsorbing ability. Specific materials include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), indium oxide (In 2 O 3 ), and magnesium oxide (MgO). Is mentioned. Of these, aluminum oxide is most preferable. Further, BET specific surface area of the hydrogen fluoride adsorbent, from the viewpoint of adsorption ability of the hydrogen fluoride, it is preferably 0.9 m 2 / g or more, more preferably 1,3m 2 / g or more.

フッ化水素吸着材の平均粒子径は、0.01〜100μmであることが好ましく、0.1〜20μmであることがより好ましい。フッ化水素吸着材の平均粒子径または含有量がかような範囲にあると、集電体または活物質層と、保護層との接触抵抗を抑えることができるとともに、フッ化水素の吸着能がより向上しうる。   The average particle diameter of the hydrogen fluoride adsorbent is preferably 0.01 to 100 μm, and more preferably 0.1 to 20 μm. When the average particle diameter or content of the hydrogen fluoride adsorbent is in such a range, the contact resistance between the current collector or active material layer and the protective layer can be suppressed, and the adsorption ability of hydrogen fluoride can be reduced. It can be improved.

保護層に含まれるフッ化水素吸着材の含有量は、保護層に含まれる成分の全質量に対して、20〜95質量%であることが好ましく、50〜90質量%であることがより好ましい。   The content of the hydrogen fluoride adsorbent contained in the protective layer is preferably 20 to 95% by mass and more preferably 50 to 90% by mass with respect to the total mass of the components contained in the protective layer. .

保護層の形態は、フッ化水素吸着材を含む保護層が、前記集電体と前記正極活物質層との間、または、前記集電体と前記負極活物質層との間に介在している形態であれば、特に制限はなく、以下の様々な形態をとることができる。保護層は、集電体から活物質層が剥離などすることを防ぐ機能を有することからも分かるように、より広い面積において形成されることが好ましい。具体的には、活物質層の面方向の1面分の面積に対して、10〜150面積%であることが好ましく、50〜120面積%であることがより好ましく、70〜110面積%であることがさらに好ましく、100面積%であることが最も
好ましい。
The form of the protective layer is that a protective layer containing a hydrogen fluoride adsorbent is interposed between the current collector and the positive electrode active material layer, or between the current collector and the negative electrode active material layer. If it is a form, there will be no restriction | limiting in particular, The following various forms can be taken. The protective layer is preferably formed in a wider area, as can be seen from the function of preventing the active material layer from peeling off from the current collector. Specifically, it is preferably 10 to 150 area%, more preferably 50 to 120 area%, and 70 to 110 area% with respect to the area of one surface in the surface direction of the active material layer. More preferably, it is most preferably 100 area%.

保護層の塗布形態の例を図2および3に示す。図2によると、集電体11と正極活物質層13との間の、正極活物質層13の周縁部に保護層33が形成されている。すなわち、正極活物質層13の周縁部は保護層33を介して集電体11と接着されている。正極活物質層13の中心部は集電体11と直接接着されている。集電体11と正極活物質層13とが接着している場合、正極活物質層13の周縁部が特に剥離しやすいため、正極活物質層13の周縁部のみに保護層33を形成する形態も効果的である。図3は、集電体と活物質層とが接着しうる部分に保護層を形成するパターンの例を示す。図3Aは図1のように、集電体と活物質層とが接着しうる面の全体に保護層が形成される形態である。図3Bは図2のように集電体と活物質層とが接着しうる面の周縁部に保護層が形成される形態である。このほかにも、図3Cまたは図3Dのようにパターン化して形成されてもよい。   Examples of the coating form of the protective layer are shown in FIGS. According to FIG. 2, a protective layer 33 is formed on the peripheral edge of the positive electrode active material layer 13 between the current collector 11 and the positive electrode active material layer 13. That is, the peripheral edge portion of the positive electrode active material layer 13 is bonded to the current collector 11 via the protective layer 33. The central portion of the positive electrode active material layer 13 is directly bonded to the current collector 11. When the current collector 11 and the positive electrode active material layer 13 are bonded to each other, the peripheral portion of the positive electrode active material layer 13 is particularly easily peeled off. Therefore, the protective layer 33 is formed only on the peripheral portion of the positive electrode active material layer 13. Is also effective. FIG. 3 shows an example of a pattern in which a protective layer is formed in a portion where the current collector and the active material layer can be bonded. FIG. 3A shows a form in which a protective layer is formed on the entire surface where the current collector and the active material layer can be bonded as shown in FIG. FIG. 3B is a form in which a protective layer is formed on the peripheral edge of the surface where the current collector and the active material layer can be bonded as shown in FIG. In addition, it may be formed by patterning as shown in FIG. 3C or 3D.

保護層の厚みは、0.1〜50μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましい。0.1μm以上であると、フッ化水素吸着能が良好となりうる。一方、50μm以下であると、保護層の抵抗を低く抑えることができる。   The thickness of the protective layer is preferably 0.1 to 50 μm, and more preferably 1 to 30 μm. When it is 0.1 μm or more, the hydrogen fluoride adsorption ability can be improved. On the other hand, when it is 50 μm or less, the resistance of the protective layer can be kept low.

本形態の双極型電極では、保護層は、集電体の正極活物質層が形成される面のみに形成されてもよいし、負極活物質層が形成される面のみに形成されてもよいし、両方の面に形成されても勿論よい。特に、集電体の正極活物質層と接する面は、電位を受けやすいため、フッ化水素による酸化が起こりやすい。よって、正極活物質層が形成される側の面に保護層を形成することによって、集電体の劣化を効果的に防ぐことができる。また、フッ素とケイ素は親和性が高いためにケイ素系負極材料は容易にフッ化水素と反応し、負極活物質層を劣化させる。また、ケイ素系負極材料は、リチウムイオンの吸蔵・放出によって体積が6倍程度にまで変化するために、集電体から剥離しやすい特徴を有している。よって、負極活物質にケイ素を含むケイ素系負極材料を含む場合には、負極活物質層が形成される側の面に保護層を形成することもまた好ましい。   In the bipolar electrode of this embodiment, the protective layer may be formed only on the surface where the positive electrode active material layer of the current collector is formed, or may be formed only on the surface where the negative electrode active material layer is formed. Of course, it may be formed on both surfaces. In particular, the surface of the current collector that is in contact with the positive electrode active material layer is susceptible to electric potential, so that oxidation by hydrogen fluoride occurs easily. Therefore, the deterioration of the current collector can be effectively prevented by forming the protective layer on the surface on which the positive electrode active material layer is formed. In addition, since fluorine and silicon have a high affinity, the silicon-based negative electrode material easily reacts with hydrogen fluoride and degrades the negative electrode active material layer. Moreover, since the volume of the silicon-based negative electrode material changes to about 6 times due to occlusion / release of lithium ions, the silicon-based negative electrode material has a feature of being easily peeled off from the current collector. Therefore, when the negative electrode active material includes a silicon-based negative electrode material containing silicon, it is also preferable to form a protective layer on the surface on the side where the negative electrode active material layer is formed.

保護層には、上記フッ化水素吸着材以外にも必要に応じて導電助剤またはバインダ等のその他の添加物を含みうる。導電助剤またはバインダは、上述の活物質層に添加されるものと同様のものを使用することができる。導電助剤を添加することによって保護層の導電性を高めることができる。また、バインダを含むことによって、集電体と保護層、および保護層と活物質層との結着性を高めることができる。保護層に含まれる導電助剤の含有量は、保護層に含まれる成分の全質量に対して、3〜40質量%であることが好ましい。導電助剤の含有量が3質量%以上であると十分な導電性が確保できる。一方、導電助剤の含有量が40質量%以下であると、リチウムイオンとの不可逆反応の増大を防ぐことができる。また、保護層に含まれるバインダの含有量は、2〜50質量%であることが好ましい。バインダの含有量が2質量%以上であると、十分な結着力を確保することができる。一方、バインダの含有量が50質量%以下であると、内部抵抗の増大を防ぐことができる。   In addition to the hydrogen fluoride adsorbent, the protective layer may contain other additives such as a conductive additive or a binder as necessary. As the conductive auxiliary agent or binder, the same ones as those added to the above active material layer can be used. The conductivity of the protective layer can be increased by adding a conductive aid. Further, by including a binder, the binding property between the current collector and the protective layer and between the protective layer and the active material layer can be improved. It is preferable that content of the conductive support agent contained in a protective layer is 3-40 mass% with respect to the total mass of the component contained in a protective layer. Sufficient conductivity can be secured when the content of the conductive auxiliary is 3% by mass or more. On the other hand, when the content of the conductive assistant is 40% by mass or less, an increase in irreversible reaction with lithium ions can be prevented. Moreover, it is preferable that content of the binder contained in a protective layer is 2-50 mass%. When the binder content is 2% by mass or more, a sufficient binding force can be secured. On the other hand, when the binder content is 50% by mass or less, an increase in internal resistance can be prevented.

本形態の双極型電極において、保護層を形成する方法は特に制限なく、従来公知の技術を適宜採用することができる。一例を挙げると、まずフッ化水素吸着材と、必要により導電助剤またはバインダとを含むスラリーを調製する。この際に用いる溶媒は、上述の活物質層を形成する際に使用する溶媒を制限なく使用することができる。そして、該スラリーを集電体の表面に塗布する。塗布の方法も特に制限はなく、スクリーン印刷法およびインクジェェット法などが適宜採用されうる。この後、塗布したスラリー中に含まれる溶媒を乾燥させることによって、保護層が形成される。さらに保護層の上には活物質層が形成されるが、活物質層の形成方法は上述の通りである。   In the bipolar electrode of this embodiment, the method for forming the protective layer is not particularly limited, and a conventionally known technique can be appropriately employed. For example, first, a slurry containing a hydrogen fluoride adsorbent and, if necessary, a conductive additive or a binder is prepared. As the solvent used in this case, a solvent used when forming the above-described active material layer can be used without limitation. Then, the slurry is applied to the surface of the current collector. The coating method is not particularly limited, and a screen printing method, an inkjet method, or the like can be appropriately employed. Thereafter, the protective layer is formed by drying the solvent contained in the applied slurry. Further, an active material layer is formed on the protective layer, and the method for forming the active material layer is as described above.

<双極型二次電池>
図4は、本発明の一実施形態である双極型二次電池の全体構造を模式的に表した断面図である。図4に示す本実施形態の双極型二次電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、電池外装材であるラミネートフィルム29の内部に封止された構造を有する。
<Bipolar type secondary battery>
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the overall structure of a bipolar secondary battery which is an embodiment of the present invention. The bipolar secondary battery 10 of this embodiment shown in FIG. 4 has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 29 that is a battery exterior material. .

図4に示すように、本実施形態の双極型二次電池10の発電要素21は、集電体11の一方の面に電気的に結合した正極活物質層13が形成され、集電体11の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層15が形成された複数の双極型電極23を有する。各双極型電極23は、電解質層17を介して積層されて発電要素21を形成する。なお、電解質層17は、基材としてのセパレータの面方向中央部に電解質が保持されてなる構成を有する。この際、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15とが電解質層17を介して向き合うように、各双極型電極23および電解質層17が交互に積層されている。すなわち、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15との間に電解質層17が挟まれて配置されている。   As shown in FIG. 4, the power generation element 21 of the bipolar secondary battery 10 according to the present embodiment includes a positive electrode active material layer 13 that is electrically coupled to one surface of the current collector 11. And a plurality of bipolar electrodes 23 having a negative electrode active material layer 15 electrically coupled to the opposite surface. Each bipolar electrode 23 is laminated via the electrolyte layer 17 to form the power generation element 21. The electrolyte layer 17 has a configuration in which an electrolyte is held at the center in the surface direction of a separator as a base material. At this time, the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23 face each other through the electrolyte layer 17. The bipolar electrodes 23 and the electrolyte layers 17 are alternately stacked. That is, the electrolyte layer 17 is interposed between the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23. ing.

隣接する正極活物質層13、電解質層17、および負極活物質層15は、一つの単電池層19を構成する。したがって、双極型二次電池10は、単電池層19が積層されてなる構成を有するともいえる。また、電解質層17からの電解液の漏れによる液絡を防止する目的で、単電池層19の外周部にはシール部(絶縁層)31が配置されている。なお、発電要素21の最外層に位置する正極側の最外層集電体11aには、片面のみに正極活物質層13が形成されている。また、発電要素21の最外層に位置する負極側の最外層集電体11bには、片面のみに負極活物質層15が形成されている。ただし、正極側の最外層集電体11aの両面に正極活物質層13が形成されてもよい。同様に、負極側の最外層集電体11bの両面に負極活物質層15が形成されてもよい。   The adjacent positive electrode active material layer 13, electrolyte layer 17, and negative electrode active material layer 15 constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the bipolar secondary battery 10 has a configuration in which the single battery layers 19 are stacked. Further, for the purpose of preventing liquid junction due to leakage of the electrolytic solution from the electrolyte layer 17, a seal portion (insulating layer) 31 is disposed on the outer peripheral portion of the unit cell layer 19. A positive electrode active material layer 13 is formed only on one side of the positive electrode outermost layer current collector 11 a located in the outermost layer of the power generation element 21. The negative electrode active material layer 15 is formed only on one surface of the outermost current collector 11b on the negative electrode side located in the outermost layer of the power generation element 21. However, the positive electrode active material layer 13 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side. Similarly, the negative electrode active material layer 15 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 11b on the negative electrode side.

さらに、図4に示す双極型二次電池10では、正極側の最外層集電体11aに隣接するように正極集電板25が配置され、これが延長されて電池外装材であるラミネートフィルム29から導出している。一方、負極側の最外層集電体11bに隣接するように負極集電板27が配置され、同様にこれが延長されて電池の外装であるラミネートフィルム29から導出している。   Furthermore, in the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 4, the positive electrode current collector plate 25 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side, and this is extended from the laminate film 29 that is a battery outer packaging material. Derived. On the other hand, the negative electrode current collector plate 27 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11b on the negative electrode side, and similarly, this is extended and led out from the laminate film 29 which is an exterior of the battery.

図4に示す双極型二次電池10においては、通常、各単電池層19の周囲にシール部31が設けられる。このシール部31は、電池内で隣り合う集電体11どうしが接触したり、発電要素21における単電池層19の端部の僅かな不揃いなど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。かようなシール部31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10が提供されうる。   In the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 4, a seal portion 31 is usually provided around each single cell layer 19. The purpose of the seal portion 31 is to prevent the adjacent current collectors 11 in the battery from coming into contact with each other and a short circuit caused by a slight irregularity at the end of the unit cell layer 19 in the power generation element 21. Is provided. By installing such a seal portion 31, long-term reliability and safety are ensured, and a high-quality bipolar secondary battery 10 can be provided.

なお、単電池層19の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、双極型二次電池10では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、単電池層19の積層回数を少なくしてもよい。双極型二次電池10でも、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、発電要素21を電池外装材であるラミネートフィルム29に減圧封入し、正極集電板25および負極集電板27をラミネートフィルム29の外部に取り出した構造とするのがよい。以下、本形態の双極型二次電池の主な構成要素について説明する。   Note that the number of stacks of the unit cell layers 19 is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar secondary battery 10, the number of stacking of the single battery layers 19 may be reduced if a sufficient output can be secured even if the thickness of the battery is made as thin as possible. Even in the bipolar secondary battery 10, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the power generation element 21 is sealed under reduced pressure in a laminate film 29 that is a battery exterior material, and the positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector 25. A structure in which the electric plate 27 is taken out of the laminate film 29 is preferable. Hereinafter, main components of the bipolar secondary battery of this embodiment will be described.

[電解質層]
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。
[Electrolyte layer]
There is no restriction | limiting in particular in the electrolyte which comprises an electrolyte layer, Polymer electrolytes, such as a liquid electrolyte and a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte, can be used suitably.

液体電解質は、溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解したものである。溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、プロピオン酸メチル(MP)、酢酸メチル(MA)、ギ酸メチル(MF)、4−メチルジオキソラン(4MeDOL)、ジオキソラン(DOL)、2−メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびγ−ブチロラクトン(GBL)などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせた混合物として使用してもよい。   The liquid electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in a solvent. Examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), methyl acetate (MA), and methyl formate (MF). 4-methyldioxolane (4MeDOL), dioxolane (DOL), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) , And γ-butyrolactone (GBL). These solvents may be used alone or as a mixture of two or more.

また、支持塩(リチウム塩)としては、特に制限はないが、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiSbF、LiAlCl、Li10Cl10、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)、LiBETI(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);Li(CSONとも記載)等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。このうち、フッ素含有支持塩である、LiPF、LiBF、LiAsF、LiTaF、LiSbF、およびLiHFを含むことが好ましく、LiPFであることが最も好ましい。これらの電解質塩は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。 As the supporting salt (lithium salt) is not particularly limited, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10, LiI, LiBr, LiCl Inorganic acid anion salts such as LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiBOB (lithium bisoxide borate), LiBETI (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); And organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N). Among them, a fluorine-containing supporting salt, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiSbF 6, and preferably contains LiHF 2, and most preferably LiPF 6. These electrolyte salts may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない高分子固体電解質に分類される。ゲル電解質は、リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PEO)、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVdF−HFP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリ(メチルアクリレート)(PMA)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)などが挙げられる。また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。これらのうち、PEO、PPOおよびそれらの共重合体、PVdF、PVdF−HFPを用いることが望ましい。かようなマトリックスポリマーには、リチウム塩等の電解質塩がよく溶解しうる。   On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and a polymer solid electrolyte containing no electrolytic solution. The gel electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having lithium ion conductivity. Examples of the matrix polymer having lithium ion conductivity include a polymer having polyethylene oxide in the main chain or side chain (PEO), a polymer having polypropylene oxide in the main chain or side chain (PPO), polyethylene glycol (PEG), poly Acrylonitrile (PAN), polymethacrylic acid ester, polyvinylidene fluoride (PVdF), copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polyacrylonitrile (PAN), poly (methyl acrylate) (PMA), poly (Methyl methacrylate) (PMMA) etc. are mentioned. In addition, mixtures of the above-described polymers, modified products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, and the like can also be used. Among these, it is desirable to use PEO, PPO and their copolymers, PVdF, PVdF-HFP. In such a matrix polymer, an electrolyte salt such as a lithium salt can be well dissolved.

なお、電解質層が液体電解質やゲル電解質から構成される場合には、電解質層にセパレータを用いてもよい。セパレータの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィンやポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)等の炭化水素、ガラス繊維などからなる微多孔膜が挙げられる。   In addition, when an electrolyte layer is comprised from a liquid electrolyte or a gel electrolyte, you may use a separator for an electrolyte layer. Specific examples of the separator include a microporous film made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a hydrocarbon such as polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, or the like.

高分子固体電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩(リチウム塩)が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。したがって、電解質層が高分子固体電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。   The polymer solid electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the matrix polymer, and does not include an organic solvent that is a plasticizer. Therefore, when the electrolyte layer is composed of a polymer solid electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

高分子ゲル電解質や高分子固体電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発揮しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合などの重合処理を施せばよい。なお、上記電解質は、電極の活物質層中に含まれていてもよい。   A matrix polymer of a polymer gel electrolyte or a polymer solid electrolyte can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte, using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed. In addition, the said electrolyte may be contained in the active material layer of an electrode.

[シール部]
シール部(絶縁層)は、集電体同士の接触や単電池層の端部における短絡を防止する機能を有する。シール部を構成する材料としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよい。例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴム等が用いられうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性等の観点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が、絶縁層の構成材料として好ましく用いられる。
[Seal part]
The seal portion (insulating layer) has a function of preventing contact between current collectors and a short circuit at the end of the single cell layer. As a material constituting the seal portion, any material having insulating properties, sealability against falling off of solid electrolyte, sealability against moisture permeation from the outside (sealing property), heat resistance under battery operating temperature, etc. Good. For example, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, rubber and the like can be used. Of these, polyethylene resin and polypropylene resin are preferably used as the constituent material of the insulating layer from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy, and the like.

[電池外装材]
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。本形態では、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。
[Battery exterior materials]
As the battery exterior material, a conventionally known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element can be used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which polypropylene, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto. In this embodiment, a laminate film that is excellent in high output and cooling performance and can be suitably used for a battery for large equipment such as for EV and HEV is desirable.

<組電池>
本形態の複数の双極型二次電池を直列または並列に電気的に接続することによって組電池とすることができる。このように、複数の電池を直列または並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。
<Battery assembly>
An assembled battery can be obtained by electrically connecting a plurality of bipolar secondary batteries of this embodiment in series or in parallel. Thus, it becomes possible to adjust a capacity | capacitance and a voltage freely by parallelizing a some battery in series or in parallel.

図5は、本発明に係る組電池の代表的な実施形態の外観図であって、図5Aは組電池の平面図であり、図5Bは組電池の正面図であり、図6Cは組電池の側面図である。   FIG. 5 is an external view of a typical embodiment of the assembled battery according to the present invention, FIG. 5A is a plan view of the assembled battery, FIG. 5B is a front view of the assembled battery, and FIG. 6C is an assembled battery. FIG.

図5に示すように、本形態に係る組電池300は、本形態の双極型二次電池が複数、直列にまたは並列に接続して装脱着可能な小型の組電池250を形成している。この装脱着可能な小型の組電池250をさらに複数、直列にまたは並列に接続して、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に適した大容量、大出力を持つ組電池300を形成することもできる。図5Aは、組電池の平面図、図5Aは正面図、図5Cは側面図を示しているが、作成した装脱着可能な小型の組電池250は、バスバーのような電気的な接続手段を用いて相互に接続し、この組電池250は接続治具310を用いて複数段積層される。何個の双極型二次電池を接続して組電池250を作製するか、また、何段の組電池250を積層して組電池300を作製するかは、搭載される車両(電気自動車)の電池容量や出力に応じて決めればよい。   As shown in FIG. 5, the assembled battery 300 according to this embodiment forms a small assembled battery 250 that can be attached and detached by connecting a plurality of bipolar secondary batteries of this embodiment in series or in parallel. A large capacity and large output suitable for a vehicle driving power source and an auxiliary power source that require a high volume energy density and a high volume output density by connecting a plurality of these detachable small assembled batteries 250 in series or in parallel. It is also possible to form an assembled battery 300 having 5A is a plan view of the assembled battery, FIG. 5A is a front view, and FIG. 5C is a side view. The small assembled battery 250 that can be attached and detached is provided with an electrical connection means such as a bus bar. The assembled battery 250 is stacked in a plurality of stages using the connection jig 310. How many bipolar secondary batteries are connected to produce the assembled battery 250, and how many assembled batteries 250 are laminated to produce the assembled battery 300 depends on the vehicle (electric vehicle) to be mounted. It may be determined according to the battery capacity and output.

<車両>
本形態の車両は、本形態のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を搭載したことを特徴とするものである。本形態では、長期信頼性および出力特性に優れた高寿命の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとEV走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。言い換えれば、本形態のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池は、車両の駆動用電源として用いられうる。本形態のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両、例えば、自動車ならばハイブリット車、燃料電池車、電気自動車(いずれも四輪車(乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など)のほか、二輪車(バイク)や三輪車を含む)に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。
<Vehicle>
The vehicle according to the present embodiment is characterized by mounting the lithium ion battery according to the present embodiment or a combination battery formed by combining a plurality of these. In this embodiment, since a battery having a long life and excellent long-term reliability and output characteristics can be configured, it is possible to configure a plug-in hybrid electric vehicle having a long EV travel distance and an electric vehicle having a long charge travel distance when such a battery is mounted. . In other words, the lithium ion battery of this embodiment or an assembled battery formed by combining a plurality of these batteries can be used as a power source for driving the vehicle. The lithium ion battery of the present embodiment or a combination battery formed by combining a plurality of these is a vehicle, for example, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle (for automobiles, all four-wheel vehicles (passenger cars, trucks, buses and other commercial vehicles, This is because it can be used for motorcycles (including motorcycles) and tricycles (in addition to mini vehicles, etc.)) to provide a long-life and highly reliable vehicle. However, the application is not limited to automobiles. For example, it can be applied to various power sources for moving vehicles such as other vehicles, for example, trains, and power sources for mounting such as uninterruptible power supplies. It is also possible to use as.

図6は、本形態の組電池を搭載した車両の概念図である。図6に示したように、組電池300を電気自動車400のような車両に搭載するには、電気自動車400の車体中央部の座席下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、組電池300を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよいし、車両前方のエンジンルームでも良い。以上のような組電池300を用いた電気自動車400は高い耐久性を有し、長期間使用しても十分な出力を提供しうる。さらに、燃費、走行性能に優れた電気自動車、ハイブリッド自動車を提供できる。本形態の組電池を搭載した車両としては、図6に示すような電気自動車のほか、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに幅広く適用できるものである。   FIG. 6 is a conceptual diagram of a vehicle equipped with the assembled battery of this embodiment. As shown in FIG. 6, in order to mount the assembled battery 300 on a vehicle such as the electric vehicle 400, the battery pack 300 is mounted under the seat at the center of the vehicle body of the electric vehicle 400. This is because if it is installed under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. The place where the assembled battery 300 is mounted is not limited to the position under the seat, but may be a lower part of the rear trunk room or an engine room in front of the vehicle. The electric vehicle 400 using the assembled battery 300 as described above has high durability and can provide sufficient output even when used for a long period of time. Furthermore, it is possible to provide electric vehicles and hybrid vehicles that are excellent in fuel efficiency and running performance. A vehicle equipped with the assembled battery of this embodiment can be widely applied to a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle and the like in addition to an electric vehicle as shown in FIG.

本発明の作用効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effect of this invention is demonstrated using a following example and a comparative example. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

[実施例1]
<双極型二次電池の作製>
(集電体)
ポリプロピレン(PP)に、導電助剤としてケッチェンブラック(ライオン株式会社製、EC600JD)を10wt%添加した、厚さ30μmのシートを作製した。
[Example 1]
<Production of bipolar secondary battery>
(Current collector)
A sheet having a thickness of 30 μm was prepared by adding 10 wt% of ketjen black (manufactured by Lion Corporation, EC600JD) as a conductive additive to polypropylene (PP).

(表面粗化)
3μmの凹凸を有するポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを集電体の両方の面に押し当て、加熱ロールプレスを行い、冷却することで、集電体の表面粗化を行った。これにより、集電体表面に500nm(表面粗さRaJIS B0601(1994年))の凹凸が形成された。
(Surface roughening)
The surface of the current collector was roughened by pressing a polyethylene terephthalate (PET) film having irregularities of 3 μm against both surfaces of the current collector, performing a heated roll press, and cooling. Thereby, unevenness | corrugation of 500 nm (surface roughness RaJIS B0601 (1994)) was formed in the collector surface.

(保護層)
フッ化水素吸着材として酸化アルミニウム(平均粒子径1.0μm)を85質量%、導電助剤としてアセチレンブラック5質量%、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を10質量%、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を混合し、吸収層スラリーを調整した。該スラリーを集電体の一方の面(正極活物質層を形成する側の面)に塗布し、乾燥することによって、厚さ5μmの保護層を形成した。
(Protective layer)
85% by mass of aluminum oxide (average particle size: 1.0 μm) as a hydrogen fluoride adsorbent, 5% by mass of acetylene black as a conductive additive, 10% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, N as a slurry viscosity adjusting solvent -Methyl-2-pyrrolidone (NMP) was mixed to prepare an absorption layer slurry. The slurry was applied to one surface of the current collector (surface on the side where the positive electrode active material layer is formed) and dried to form a protective layer having a thickness of 5 μm.

(正極活物質層)
正極活物質としてLiMnを85質量%、導電助剤としてアセチレンブラックを5質量%、バインダとしてPVDFを10質量%、スラリー粘度調整剤としてNMPを適量混合し、正極活物質スラリーを調整した。該スラリーを集電体の保護層を形成した側の面に塗布し、乾燥することによって、厚さ98μmの正極活物質層を形成した。
(Positive electrode active material layer)
A positive electrode active material slurry was prepared by mixing 85% by mass of LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive additive, 10% by mass of PVDF as a binder, and an appropriate amount of NMP as a slurry viscosity modifier. . The slurry was applied to the surface of the current collector on which the protective layer was formed and dried to form a positive electrode active material layer having a thickness of 98 μm.

(負極活物質層)
負極活物質として人造黒鉛を85質量%、導電助剤としてアセチレンブラックを5質量%、バインダとしてPVDFを10質量%、スラリー粘度調整剤としてNMPを混適量合し、負極活物質スラリーを調整した。該スラリーを、正極活物質層を形成していない集電体のもう一方の面に塗布し、乾燥することによって、厚さ46μmの負極活物質層を形成した。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material slurry was prepared by mixing 85% by mass of artificial graphite as the negative electrode active material, 5% by mass of acetylene black as the conductive additive, 10% by mass of PVDF as the binder, and NMP as the slurry viscosity modifier. The slurry was applied to the other surface of the current collector where the positive electrode active material layer was not formed, and dried to form a negative electrode active material layer having a thickness of 46 μm.

得られた正極活物質層・集電体・負極活物質層の積層体を加熱ロールプレス処理し、電極が膜を突き破らない程度に加熱プレスを行った。   The obtained positive electrode active material layer / current collector / negative electrode active material layer laminate was subjected to a heat roll press treatment, and the heat press was performed to such an extent that the electrode did not break through the film.

得られた電極を140mm×90mmに切断し、電極の周辺部10mmは予め電極を塗布していない部分のあるものを作製し、これにより120×70mmの電極部と、周縁部に10mmのシールしろを有する双極型電極を作製した。   The obtained electrode is cut into 140 mm × 90 mm, and a peripheral part of the electrode 10 mm is prepared with a portion not previously coated with an electrode, whereby a 120 × 70 mm electrode part and a 10 mm seal on the peripheral part are prepared. A bipolar electrode having the following structure was prepared.

得られた電極のシールしろ部分にシール用シート(PP)を配置した。そして、この上から、セパレータを正極側の集電体全てを覆うように配置した。その後、電極未塗布部分(前記シール用シートを設置した部分に対応する部分)にシール用シートを配置した。   A sealing sheet (PP) was disposed at the sealing margin of the obtained electrode. And from this, the separator was disposed so as to cover all the current collectors on the positive electrode side. Thereafter, a sealing sheet was disposed on a portion where the electrode was not applied (a portion corresponding to a portion where the sealing sheet was installed).

(電解質層)
エチレンカーボネート(EC)およびプロピレンカーボネート(PC)の1:1混合溶媒に、支持塩としてLiPFを1Mの濃度で溶解した電解液を調製した。該電解液90質量%に、ホストポリマーとしてヘキサフルオロプロピレン(HFP)コポリマーを10%含むPVDF−HFPを10質量%を加えて混合した。これに粘度調整溶媒としてジメチルカーボネート(DMC)を適量混合し、電解質を調製した。
(Electrolyte layer)
An electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 as a supporting salt at a concentration of 1M in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). 10% by mass of PVDF-HFP containing 10% of hexafluoropropylene (HFP) copolymer as a host polymer was added to 90% by mass of the electrolytic solution and mixed. An appropriate amount of dimethyl carbonate (DMC) was mixed as a viscosity adjusting solvent to prepare an electrolyte.

該電解質を上記正極活物質層および負極活物質層に塗布し、DMCを乾燥させることで、ゲル電解質が浸透した双極型電極を完成させた。   The electrolyte was applied to the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and DMC was dried, thereby completing a bipolar electrode infiltrated with the gel electrolyte.

得られた双極型電極を3層積層し、シール部を上下から熱プレスすることによって単電池層の外周部をシールした。得られた積層体を電流取り出し用のアルミタブ(130mm×80mm、厚さ100μm)で挟み、外装材としてアルミラミネートフィルムを用いて真空密封した。   Three layers of the obtained bipolar electrode were laminated, and the outer peripheral portion of the single cell layer was sealed by hot pressing the seal portion from above and below. The obtained laminate was sandwiched between aluminum tabs for current extraction (130 mm × 80 mm, thickness 100 μm), and vacuum sealed using an aluminum laminate film as an exterior material.

[実施例2]
保護層の厚みを10μmとしたことを除いては、上記実施例1と同様の方法で、双極型電極を作製した。
[Example 2]
A bipolar electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 10 μm.

[実施例3]
保護層の厚みを20μmとしたことを除いては、上記実施例1と同様の方法で、双極型電極を作製した。
[Example 3]
A bipolar electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 20 μm.

[実施例4]
表面粗化の処理を行わなかったことを除いては、上記実施例1と同様の方法で、双極型電極を作製した。なお、表面粗化処理を行わない集電体表面の凹凸は10nmであった。
[Example 4]
A bipolar electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface roughening treatment was not performed. In addition, the unevenness | corrugation of the collector surface which does not perform a surface roughening process was 10 nm.

[実施例5]
保護層の厚みを10μmとしたことを除いては、上記実施例4と同様の方法で、双極型電極を作製した。なお、表面粗化処理を行わない集電体表面の凹凸は10nmであった。
[Example 5]
A bipolar electrode was produced in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the protective layer was 10 μm. In addition, the unevenness | corrugation of the collector surface which does not perform a surface roughening process was 10 nm.

[実施例6]
保護層の厚みを20μmとしたことを除いては、上記実施例4と同様の方法で、双極型電極を作製した。なお、表面粗化処理を行わない集電体表面の凹凸は10nmであった。
[Example 6]
A bipolar electrode was produced in the same manner as in Example 4 except that the thickness of the protective layer was 20 μm. In addition, the unevenness | corrugation of the collector surface which does not perform a surface roughening process was 10 nm.

[実施例7]
保護層に使用した酸化アルミニウムの平均粒子径を3.0μmとしたことを除いては、上記実施例1と同様の方法で、双極型二次電池を作製した。
[Example 7]
A bipolar secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of aluminum oxide used for the protective layer was 3.0 μm.

[実施例8]
保護層の厚みを10μmとしたことを除いては、上記実施例7と同様の方法で、双極型二次電池を作製した。
[Example 8]
A bipolar secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 7 except that the thickness of the protective layer was 10 μm.

[実施例9]
保護層の厚みを20μmとしたことを除いては、上記実施例7と同様の方法で、双極型二次電池を作製した。
[Example 9]
A bipolar secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 7 except that the thickness of the protective layer was 20 μm.

[比較例1]
保護層を形成しなかったこと、および表面粗化の処理を行わなかったことを除いては、上記実施例1と同様の方法で、双極型二次電池を作製した。
[Comparative Example 1]
A bipolar secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was not formed and the surface roughening treatment was not performed.

[比較例2]
保護層を形成しなかったことを除いては、上記実施例1と同様の方法で、双極型二次電池を作製した。
[Comparative Example 2]
A bipolar secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was not formed.

<初期抵抗値の算出>
上記で作製した各双極型二次電池を、25℃の雰囲気下、1CAの電流値で4.2Vまで2時間充電し、その後、1CAの電流値で30分間充電し、充電状態(state of charge:SOC)を50%に調整した。そして、3CAの電流値で20秒間放電し、電圧の降下量ΔVより直流抵抗値を算出した。比較例1の直流抵抗値を1.00とした時の各実施例および比較例の相対値を表1に示す。
<Calculation of initial resistance value>
Each bipolar secondary battery fabricated as described above was charged to 4.2 V at a current value of 1 CA for 2 hours in an atmosphere of 25 ° C., and then charged for 30 minutes at a current value of 1 CA, and the state of charge : SOC) was adjusted to 50%. Then, the battery was discharged at a current value of 3CA for 20 seconds, and the DC resistance value was calculated from the voltage drop amount ΔV. Table 1 shows the relative values of Examples and Comparative Examples when the DC resistance value of Comparative Example 1 is 1.00.

<55℃保存後の抵抗値の算出>
各双極型二次電池を55℃で2週間保存後、上述と同様の方法で直流電流値を算出した。比較例1の55℃保存後の直流抵抗値を1.00とした時の各実施例および比較例の相対値を表1に示す。結果を表1に示す。
<Calculation of resistance value after storage at 55 ° C>
Each bipolar secondary battery was stored at 55 ° C. for 2 weeks, and then the direct current value was calculated in the same manner as described above. Table 1 shows the relative values of Examples and Comparative Examples when the DC resistance value of Comparative Example 1 after storage at 55 ° C. is 1.00. The results are shown in Table 1.

Figure 0005381292
Figure 0005381292

表1によると、実施例1〜9は比較例1および2よりも初期電流値に対する55℃保存後の抵抗値の上昇率が著しく低くなった。これは、保護層によって、LiPFの分解によって生じたフッ化水素が吸着され、正極活物質層と接する面での集電体の劣化が抑えられたことによるものと考えられた。 According to Table 1, in Examples 1 to 9, the rate of increase in resistance value after storage at 55 ° C. with respect to the initial current value was significantly lower than in Comparative Examples 1 and 2. This was considered to be due to the fact that the protective layer adsorbed hydrogen fluoride generated by the decomposition of LiPF 6 to suppress the deterioration of the current collector on the surface in contact with the positive electrode active material layer.

また、酸化アルミニウムの平均粒子が小さくなるほど、HFの吸収能力が向上、即ち電池抵抗上昇を抑制し、保護層の厚みが薄くなるほど、初期抵抗値および、抵抗値の上昇率が抑えられる傾向があることが分かった。また、集電体の表面に凹凸が形成された実施例1〜3は、集電体と保護層、および保護層と正極活物質層の接着性が高められることによって、初期抵抗値が低減された。   Further, as the average particle of aluminum oxide becomes smaller, the HF absorption ability is improved, that is, the increase in battery resistance is suppressed, and as the thickness of the protective layer becomes thinner, the initial resistance value and the rate of increase in resistance value tend to be suppressed. I understood that. In Examples 1 to 3, in which the surface of the current collector is uneven, the initial resistance value is reduced by increasing the adhesion between the current collector and the protective layer, and the protective layer and the positive electrode active material layer. It was.

10 双極型二次電池、
11 集電体、
11a 正極側の最外層集電体、
11b 負極側の最外層集電体、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
17 電解質層、
19 単電池層、
21 発電要素、
23 双極型電極、
25 正極集電板、
27 負極集電板、
29 ラミネートフィルム、
31 シール部、
33 保護層、
250 小型の組電池、
300 組電池、
310 接続治具、
400 車両。
10 Bipolar secondary battery,
11 Current collector,
11a The outermost layer current collector on the positive electrode side,
11b The outermost layer current collector on the negative electrode side,
13 positive electrode active material layer,
15 negative electrode active material layer,
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21 power generation elements,
23 Bipolar electrode,
25 positive current collector,
27 negative current collector,
29 Laminated film,
31 seal part,
33 protective layer,
250 small battery pack,
300 battery packs,
310 connection jig,
400 vehicles.

Claims (12)

導電性を有する樹脂層を含む集電体と、
該集電体の一方の面に形成された正極活物質層と、
該集電体の他方の面に形成された負極活物質層と、を含む双極型電極であって、
フッ化水素吸着材を含む保護層が、前記集電体と前記正極活物質層との間、または、前記集電体と前記負極活物質層との間に介在している、双極型電極。
A current collector comprising a conductive resin layer;
A positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector;
A bipolar electrode including a negative electrode active material layer formed on the other surface of the current collector,
A bipolar electrode in which a protective layer containing a hydrogen fluoride adsorbent is interposed between the current collector and the positive electrode active material layer or between the current collector and the negative electrode active material layer.
前記保護層が、前記集電体と正極活物質層との間に形成されてなる、請求項1に記載の双極型電極。   The bipolar electrode according to claim 1, wherein the protective layer is formed between the current collector and the positive electrode active material layer. 前記保護層が、前記集電体と負極活物質層との間に形成されてなり、
前記負極活物質層が、ケイ素系負極材料を含む、請求項1に記載の双極型電極。
The protective layer is formed between the current collector and the negative electrode active material layer,
The bipolar electrode according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer includes a silicon-based negative electrode material.
前記集電体において、前記保護層が形成された面側の表面が、凹凸を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の双極型電極。   The bipolar electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface of the current collector on which the protective layer is formed has irregularities. 前記フッ化水素吸着材が、酸化アルミニウムを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型電極。   The bipolar electrode according to claim 1, wherein the hydrogen fluoride adsorbent contains aluminum oxide. 前記保護層が、前記集電体と、前記正極活物質層または前記負極活物質層の周縁部との間に形成されてなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の双極型電極。   The bipolar electrode according to claim 1, wherein the protective layer is formed between the current collector and a peripheral portion of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. . 請求項1〜6のいずれか1項に記載の双極型電極と、
支持塩および溶媒を含む電解質層と、が積層されてなる発電要素を有する、双極型二次電池。
The bipolar electrode according to any one of claims 1 to 6,
A bipolar secondary battery having a power generation element formed by laminating an electrolyte layer containing a supporting salt and a solvent.
前記支持塩が、フッ素含有支持塩である、請求項7に記載の双極型二次電池。   The bipolar secondary battery according to claim 7, wherein the supporting salt is a fluorine-containing supporting salt. 前記支持塩が、LiPFである、請求項8に記載の双極型二次電池。 The bipolar secondary battery according to claim 8, wherein the supporting salt is LiPF 6 . 請求項7〜9のいずれか1項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。   An assembled battery comprising a plurality of the bipolar secondary batteries according to claim 7 electrically connected. 請求項7〜9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。   A vehicle on which the bipolar secondary battery according to claim 7 or the assembled battery according to claim 10 is mounted as a power source for driving a motor. フッ化水素吸着材を含むスラリーを調製する工程と、
前記スラリーを、導電性を有する樹脂層を含む集電体の一方の面に塗布し、保護層を形成する工程と、
前記保護層の表面に、正極活物質層または負極活物質層のいずれか一方を形成する工程と、
前記集電体の他方の面に、正極活物質層または負極活物質層の残りの一方を形成する工程と、を含む、双極型電極の製造方法。
Preparing a slurry containing a hydrogen fluoride adsorbent;
Applying the slurry to one surface of a current collector including a conductive resin layer, and forming a protective layer;
Forming either the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer on the surface of the protective layer;
Forming a remaining one of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer on the other surface of the current collector.
JP2009109578A 2009-04-28 2009-04-28 Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same Expired - Fee Related JP5381292B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009109578A JP5381292B2 (en) 2009-04-28 2009-04-28 Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009109578A JP5381292B2 (en) 2009-04-28 2009-04-28 Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010257893A JP2010257893A (en) 2010-11-11
JP5381292B2 true JP5381292B2 (en) 2014-01-08

Family

ID=43318574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009109578A Expired - Fee Related JP5381292B2 (en) 2009-04-28 2009-04-28 Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5381292B2 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169165A (en) 2011-02-15 2012-09-06 Sony Corp Solid electrolyte battery
JP2013030410A (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Furukawa Sky Kk Collector, electrode structure, nonaqueous electrolyte battery, and capacitor component
JP6345915B2 (en) * 2012-09-07 2018-06-20 旭化成株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery separator and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6318882B2 (en) * 2014-06-09 2018-05-09 株式会社村田製作所 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6602130B2 (en) * 2014-12-26 2019-11-06 パナソニック株式会社 Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR102099909B1 (en) * 2015-12-23 2020-05-26 주식회사 엘지화학 An electrode for the electrochemical device and an electrode assembly comprising the same
JP6840507B2 (en) * 2015-12-25 2021-03-10 パナソニック株式会社 Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6534975B2 (en) * 2016-08-16 2019-06-26 トヨタ自動車株式会社 Bipolar battery
JP6798393B2 (en) * 2017-03-31 2020-12-09 トヨタ自動車株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN110431692B (en) * 2017-03-31 2022-10-04 松下知识产权经营株式会社 Secondary battery
US20180309163A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Korea Institute Of Industrial Technology Bipolar all solid-state battery
DE102018128898A1 (en) * 2018-08-08 2020-02-13 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Energy storage, bipolar electrode arrangement and method
WO2020054224A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 Secondary battery positive electrode and secondary battery
US20210336257A1 (en) * 2018-09-18 2021-10-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Slurry for secondary batteries, positive electrode for secondary batteries, and secondary battery
JP6806125B2 (en) * 2018-11-22 2021-01-06 トヨタ自動車株式会社 Positive electrode and battery
JP7099302B2 (en) * 2018-12-19 2022-07-12 トヨタ自動車株式会社 Electrode plate for all-solid-state battery
CN115064659B (en) * 2022-08-19 2022-12-09 江苏正力新能电池技术有限公司 Composite negative plate and preparation method and application thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10214640A (en) * 1997-01-30 1998-08-11 Asahi Chem Ind Co Ltd Battery
JPH10241740A (en) * 1997-02-27 1998-09-11 Asahi Chem Ind Co Ltd Nonaqueous system battery
JPH11283671A (en) * 1998-03-27 1999-10-15 Japan Storage Battery Co Ltd Organic electrolyte secondary battery
JP4101435B2 (en) * 1999-05-25 2008-06-18 三星エスディアイ株式会社 Positive electrode active material composition for lithium secondary battery and method for producing positive electrode using the same
JP2004214046A (en) * 2003-01-06 2004-07-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electrode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery using the same
JP5098150B2 (en) * 2004-12-07 2012-12-12 日産自動車株式会社 Bipolar battery and manufacturing method thereof
JP5092196B2 (en) * 2004-12-28 2012-12-05 日産自動車株式会社 Bipolar battery
JP5124953B2 (en) * 2006-02-08 2013-01-23 日産自動車株式会社 Bipolar battery, battery pack and vehicle equipped with these

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010257893A (en) 2010-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5381292B2 (en) Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same
JP5333576B2 (en) Bipolar secondary battery and manufacturing method thereof
JP5504708B2 (en) Bipolar secondary battery
JP5770553B2 (en) Bipolar lithium-ion secondary battery current collector
JP5458605B2 (en) Bipolar secondary battery
JP6346290B2 (en) Multilayer battery and manufacturing method thereof
JP5375978B2 (en) Bipolar lithium-ion secondary battery current collector
JP5957947B2 (en) Bipolar electrode and bipolar lithium ion secondary battery using the same
JP5481904B2 (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the same
JP5177301B2 (en) Current collector for bipolar secondary battery
JP5410822B2 (en) Bipolar battery current collector
JP5387672B2 (en) Bipolar battery current collector and bipolar battery
WO2015104933A1 (en) Method for producing nonaqueous electrolyte secondary cell
JP5493443B2 (en) Bipolar secondary battery
KR20170037629A (en) Electrode
JP5417867B2 (en) Bipolar secondary battery
JP5402116B2 (en) Bipolar lithium-ion secondary battery current collector
JP2010244943A (en) Bipolar secondary battery
JP5593984B2 (en) Secondary battery current collector
JP2010287481A (en) Electrolyte for lithium ion secondary battery
JP2011171185A (en) Collector device for secondary battery
JP5569229B2 (en) Current collector for nickel-containing positive electrode of lithium ion secondary battery
JP2011023191A (en) Bipolar type secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130826

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: 20130903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130916

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees