JP5509561B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。特に本発明は、非水電解質二次電池の耐久性・長期信頼性を向上させるための改良に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. In particular, the present invention relates to an improvement for improving durability and long-term reliability of a nonaqueous electrolyte secondary battery.

近年、環境や燃費の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車、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、非水電解質二次電池の1つである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、上述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, electric vehicles, and fuel cell vehicles have been manufactured and sold from the viewpoints of environment and fuel efficiency, 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, a lithium ion secondary battery, which is one of the nonaqueous electrolyte secondary batteries, is considered suitable for electric vehicles because of its high energy density and durability against repeated charge and discharge, and various developments are underway. It has been. 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。すなわち、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(双極型電池)が開発されている(例えば、特許文献1を参照)。双極型電池は、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、電解質層を介して複数積層されてなる構成の電池要素を有する。そして、隣接する単電池層間での短絡を防止する目的で、正極活物質層、電解質層、および負極活物質層がこの順に積層されて構成される単セル(単電池層)の外周部にはシール部が設けられるのが一般的である。かような電池要素は通常、ラミネートフィルムからなる外装中に真空パックされる。   As a solution to this problem, a bipolar lithium ion secondary battery (bipolar battery) has been developed (see, for example, Patent Document 1). A bipolar battery includes a battery element having a configuration in which a plurality of bipolar electrodes each having a positive electrode active material layer formed on one surface and a negative electrode active material layer formed on the other surface are stacked via an electrolyte layer. In order to prevent a short circuit between adjacent unit cell layers, the outer peripheral portion of a unit cell (unit cell layer) in which a positive electrode active material layer, an electrolyte layer, and a negative electrode active material layer are stacked in this order is provided. Generally, a seal portion is provided. Such battery elements are usually vacuum-packed in an exterior made of a laminate film.

双極型電池は、複数の単電池層が電池要素の積層方向に電気的に直列に接続されているため、電池を高電圧化、低抵抗化することができる。さらに、かような直列接続は接続部を介することなくなされるため、電池をコンパクト化することができ、出力密度を向上させることが可能となる。   In the bipolar battery, since a plurality of single battery layers are electrically connected in series in the stacking direction of the battery elements, the battery can be increased in voltage and resistance. Furthermore, since such a series connection is made without going through a connection portion, the battery can be made compact and the output density can be improved.

ところで、電池は通常、放置することで起電力が低下していくという自己放電現象を示す。電池効率の観点から、このような自己放電量は小さいことが好ましい。自己放電の主要な要因としては、電池内部に形成された導電性のパスによる微小短絡の存在が挙げられる。かような微小短絡は、正極活物質層と負極活物質層との対向部であるセパレータ内部において、最も起こりやすい。すなわち、正極活物質が正極活物質層からセパレータ側に突出し、負極側からも同様に突出している負極活物質と接触すると、単電池(単セル)の内部において導電性パスが生じ、微小短絡が発生する。   By the way, the battery usually exhibits a self-discharge phenomenon in which the electromotive force decreases when it is left unattended. From the viewpoint of battery efficiency, such a self-discharge amount is preferably small. The main factor of self-discharge is the presence of a micro short circuit due to a conductive path formed inside the battery. Such a short-circuit is most likely to occur inside the separator, which is the facing portion between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. That is, when the positive electrode active material protrudes from the positive electrode active material layer to the separator side and comes into contact with the negative electrode active material that also protrudes from the negative electrode side, a conductive path is generated inside the single cell (single cell), and a micro short circuit occurs. Occur.

自動車用の電源として小型化を念頭に開発が進められている双極型電池では、電池のエネルギー密度を向上させるために、セパレータの薄膜化が鋭意検討されている。したがって、かような双極型電池においては、上述した微小短絡に起因する自己放電(起電力の低下)の問題はより一層顕著に発現する。
特開平11−204136号公報
In bipolar batteries, which are being developed with the miniaturization in mind as a power source for automobiles, in order to improve the energy density of the batteries, thinning of the separator is intensively studied. Therefore, in such a bipolar battery, the above-described problem of self-discharge (reduction in electromotive force) due to the micro short-circuit appears more remarkably.
JP-A-11-204136

そこで本発明は、非水電解質二次電池において、単電池層の内部での微小短絡の発生を抑制しうる手段を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the means which can suppress generation | occurrence | production of the micro short circuit inside a single battery layer in a nonaqueous electrolyte secondary battery.

上記の課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を行なった。その過程で、電極の活物質層に含まれる活物質のサイズを制御することを試みた。そうしたところ、活物質の最大粒径を活物質層やセパレータの厚さに応じて制御すると、極めて効率よく単電池層内部での微小短絡の発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research. In the process, an attempt was made to control the size of the active material contained in the active material layer of the electrode. As a result, it has been found that controlling the maximum particle size of the active material according to the thickness of the active material layer or the separator can extremely effectively prevent the occurrence of a micro short circuit inside the single cell layer, leading to the completion of the present invention. It was.

本発明の非水電解質二次電池は、少なくとも1つの単電池層を含む電池要素を有する。当該単電池層は、正極活物質を含み集電体の表面に形成されてなる正極活物質層と、セパレータに電解質が保持されてなる電解質層と、負極活物質を含み集電体の表面に形成されてなる負極活物質層とがこの順に積層されてなる。そして、少なくとも1つの前記単電池層において、正極活物質の粒径の最大値(Dmax(+))および負極活物質の粒径の最大値(Dmax(−))が、下記数式1: The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a battery element including at least one single battery layer. The single cell layer includes a positive electrode active material layer that includes a positive electrode active material and is formed on the surface of the current collector, an electrolyte layer in which an electrolyte is held in a separator, and a negative electrode active material that is formed on the surface of the current collector. The formed negative electrode active material layer is laminated in this order. In the at least one single cell layer, the maximum value (D max (+)) of the particle size of the positive electrode active material and the maximum value (D max (−)) of the particle size of the negative electrode active material are expressed by the following formula 1:

式中、Tは活物質層の厚さであり、Tはセパレータの厚さであり、Nは単電池層の数である、
の関係を満足する。
Where Te is the thickness of the active material layer, T s is the thickness of the separator, and N is the number of cell layers.
Satisfy the relationship.

本発明の非水電解質二次電池によれば、単電池層での正負両極の活物質層におけるそれぞれの突出部存在確率の積が極めて小さくなることで、単電池層の内部での微小短絡の発生が効果的に抑制されうる。その結果、微小短絡に起因する自己放電に伴う起電力の低下が防止され、長期に亘って高い起電力を維持可能な非水電解質二次電池が提供されうる。   According to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the product of the respective protrusion existence probabilities in the active material layer of the positive and negative electrodes in the single cell layer is extremely small, so that the micro short circuit inside the single cell layer is reduced. Occurrence can be effectively suppressed. As a result, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery that can prevent a decrease in electromotive force due to self-discharge caused by a micro short circuit and can maintain a high electromotive force over a long period of time.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、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、以下の形態のみには制限されない。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, embodiments of the present invention 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.

図1は、本発明の双極型二次電池の代表的な一実施形態である双極型リチウムイオン二次電池の概要を模式的に表した断面概略図である。なお、本明細書においては、双極型のリチウムイオン二次電池を例に挙げて詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はかような形態のみに制限されない。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an outline of a bipolar lithium ion secondary battery which is a typical embodiment of the bipolar secondary battery of the present invention. In the present specification, a bipolar lithium ion secondary battery will be described in detail as an example, but the technical scope of the present invention is not limited to such a form.

図1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電池要素21が、電池外装材であるラミネートシート29の内部に封止された構造を有する。   The bipolar secondary battery 10 of this embodiment shown in FIG. 1 has a structure in which a substantially rectangular battery element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate sheet 29 that is a battery exterior material. .

図1に示すように、本実施形態の双極型二次電池10の電池要素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、前記集電体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を有する。各双極型電極は、電解質層17を介して積層されて電池要素21を形成する。この際、一の双極型電極の正極活物質層13と前記一の双極型電極に隣接する他の双極型電極の負極活物質層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、一の双極型電極の正極活物質層13と前記一の双極型電極に隣接する他の双極型電極の負極活物質層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. 1, the battery element 21 of the bipolar secondary battery 10 of the present embodiment has a positive electrode active material layer 13 that is electrically coupled to one surface of a current collector 11, and the current collector 11 has a plurality of bipolar electrodes formed with a negative electrode active material layer 15 electrically coupled to the opposite surface. Each bipolar electrode is laminated via an electrolyte layer 17 to form a battery element 21. At this time, each bipolar type is formed such that the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode adjacent to the one bipolar electrode face each other through the electrolyte layer 17. Electrodes and electrolyte layers 17 are alternately stacked. That is, the electrolyte layer 17 is disposed between the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode adjacent to the one bipolar electrode.

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。従って、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。図1に示す形態において、電池要素21は、96層の単電池層19が積層されてなる構成を有する。換言すれば、電池要素21を構成する単電池層19の積層数(N)は、96である。ただし、積層数(N)について特に制限はない。   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. In the form shown in FIG. 1, the battery element 21 has a configuration in which 96 single battery layers 19 are laminated. In other words, the stack number (N) of the single battery layers 19 constituting the battery element 21 is 96. However, there is no particular limitation on the number of layers (N).

単電池層19の周辺部には、電解質層17からの電解液の漏れによる液絡を防止するために、シール部31が配置されている。該シール部31を設けることで隣接する集電体11間を絶縁し、隣接する電極間の接触による短絡を防止することもできる。なお、電池要素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、電池要素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。   A seal portion 31 is disposed around the unit cell layer 19 in order to prevent a liquid junction due to leakage of the electrolyte from the electrolyte layer 17. By providing the seal portion 31, the adjacent current collectors 11 can be insulated and a short circuit due to contact between adjacent electrodes can be prevented. The positive electrode active material layer 13 is formed only on one side of the positive electrode side outermost current collector 11a located in the outermost layer of the battery element 21. Further, the negative electrode active material layer 15 is formed on only one side of the negative electrode side outermost current collector 11 b located in the outermost layer of the battery element 21.

さらに、図1に示す双極型二次電池10では、正極側最外層集電体11aが延長されて正極タブ25とされ、電池外装材であるラミネートシート29から導出している。一方、負極側最外層集電体11bが延長されて負極タブ27とされ、同様に電池外装材であるラミネートシート29から導出している。   Furthermore, in the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 1, the positive electrode side outermost layer current collector 11a is extended to form a positive electrode tab 25, which is led out from a laminate sheet 29 which is a battery outer packaging material. On the other hand, the negative electrode side outermost layer current collector 11b is extended to form a negative electrode tab 27, which is similarly derived from a laminate sheet 29 which is a battery exterior material.

[集電体]
集電体11は導電性材料から構成され、その両面に活物質層が形成されて電池の電極となり、最終的には電池を構成する。本実施形態において、集電体は、それぞれの層の表面に極性(正極・負極)の異なる活物質層が形成された電池(双極型電池)に用いられる。なお、図1に示すように、複数の単電池層が積層されてなる発電要素を有する電池において最外層に位置する電極は電池反応に関与しないため、最外層に位置する集電体においては、発電要素の内側のみに活物質層が存在すればよい。
[Current collector]
The current collector 11 is made of a conductive material, and an active material layer is formed on both sides thereof to serve as a battery electrode, and finally forms a battery. In the present embodiment, the current collector is used for a battery (bipolar battery) in which active material layers having different polarities (positive electrode and negative electrode) are formed on the surface of each layer. As shown in FIG. 1, in the battery having a power generation element formed by laminating a plurality of single battery layers, the electrode located in the outermost layer does not participate in the battery reaction, so in the current collector located in the outermost layer, The active material layer only needs to exist inside the power generation element.

また、集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。   Further, the size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used.

集電体11を構成する材料に特に制限はない。例えば、金属や導電性高分子が採用されうる。具体的には、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などの金属材料が挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス鋼、銅が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the material which comprises the electrical power collector 11. FIG. For example, a metal or a conductive polymer can be employed. Specifically, metal materials, such as aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, copper, are mentioned, for example. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum, stainless steel, and copper are preferable from the viewpoints of electronic conductivity and battery operating potential.

集電体11の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は1〜100μm程度である。   There is no particular limitation on the thickness of the current collector 11. The thickness of the current collector is usually about 1 to 100 μm.

[正極活物質層および負極活物質層]
活物質層13、15は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
[Positive electrode active material layer and negative electrode active material layer]
The active material layers 13 and 15 contain an active material, and further contain other additives as necessary.

正極活物質層13は、正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、LiMn、LiCoO、LiNiO、Li(Ni−Co−Mn)Oおよびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。 The positive electrode active material layer 13 includes a positive electrode active material. As the positive electrode active material, for example, LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Co—Mn) O 2, and lithium-such as those in which a part of these transition metals are substituted with other elements Examples include transition metal composite oxides, lithium-transition metal phosphate compounds, and lithium-transition metal sulfate compounds. In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material. Of course, positive electrode active materials other than those described above may be used.

負極活物質層15は、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物(例えば、LiTi12)、金属材料、リチウム−金属合金材料などが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、炭素材料またはリチウム−遷移金属複合酸化物が、負極活物質として用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。 The negative electrode active material layer 15 includes a negative electrode active material. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite, soft carbon, and hard carbon, lithium-transition metal composite oxides (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ), metal materials, and lithium-metal alloy materials. . In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination. Preferably, a carbon material or a lithium-transition metal composite oxide is used as the negative electrode active material. Of course, negative electrode active materials other than those described above may be used.

本発明の電池においては、活物質層に含まれる活物質の粒径が制御される。より詳細には、活物質の粒径の最大値(最大粒径、Dmax)が、活物質層やセパレータの厚さに対して所定の関係を満たすように制御されている。具体的には、図1に示す形態の双極型二次電池10においては、全ての単電池層19において、正極活物質の粒径の最大値(Dmax(+))および前記負極活物質の粒径の最大値(Dmax(−))が、下記数式1: In the battery of the present invention, the particle size of the active material contained in the active material layer is controlled. More specifically, the maximum value of the particle size of the active material (maximum particle size, D max ) is controlled so as to satisfy a predetermined relationship with the thickness of the active material layer and the separator. Specifically, in the bipolar secondary battery 10 of the form shown in FIG. 1, the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material and the negative electrode active material The maximum value of particle size (D max (−)) is expressed by the following formula 1:

式中、Tは活物質層の厚さ(μm)であり、Tはセパレータの厚さ(μm)であり、Nは単電池層の数である、
の関係を満足するように制御されている。以下、上記数式1について詳細に説明する。
Where Te is the thickness of the active material layer (μm), T s is the thickness of the separator (μm), and N is the number of cell layers.
It is controlled to satisfy the relationship. Hereinafter, Formula 1 will be described in detail.

図2は、平均粒径(D50)が約10μmの活物質粒子の粒径に対する頻度をプロットしたグラフである。ここで、平均粒径(D50)とは、活物質粒子の体積(単一の組成からなる場合には、重量でもよい)を基準として活物質の粒径に対してその頻度をプロットした際の小粒径側からの累積値が50%となる時点に対応する粒径である。図2に示すように、活物質のような粉体では、活物質粒子の体積を基準としてプロットすると、通常はD50付近にピークを有する正規分布を示す。一方、粒径が小さくなるほど単位体積あたりの個数は多くなる。このため、活物質粒子の個数を基準として活物質粒子の粒径に対する頻度をプロットすると、図2に示すように、より粒径の小さい側にピークがシフトする。なお、図2に示すグラフのプロットは、下記の表1に示すデータ(ある特定の負極活物質についての粒径プロファイル)を用いて行なった。 FIG. 2 is a graph plotting the frequency with respect to the particle diameter of active material particles having an average particle diameter (D 50 ) of about 10 μm. Here, the average particle diameter (D 50 ) is obtained by plotting the frequency with respect to the particle diameter of the active material on the basis of the volume of the active material particles (in the case of a single composition, the weight may be used). Is the particle size corresponding to the time point when the cumulative value from the small particle size side becomes 50%. As shown in FIG. 2, in the powder, such as active materials, when plotting the volume of the active material particles as a reference, usually it shows a normal distribution having a peak near D 50. On the other hand, the number per unit volume increases as the particle size decreases. For this reason, when the frequency with respect to the particle diameter of an active material particle is plotted on the basis of the number of active material particles, a peak shifts to a smaller particle diameter side as shown in FIG. In addition, the plot of the graph shown in FIG. 2 was performed using the data shown in Table 1 below (particle size profile for a specific negative electrode active material).

表1に示すように、今回のモデルでは、活物質粒子を、その粒径に応じて粒径の小さい側から14個のゾーンに分けた。具体的には、表1に示すように区切りとなるDを設定した。ここで、表1に示す「D」とは、粒径の小さい側からあるゾーン(j)までの活物質粒子の体積基準の頻度を累計した割合である。例えば、表1に示すように、D40に相当する粒径は8.4μmであり、D50に相当する粒径は9.9μmである。よって、粒径が8.4μmより大きく9.9μm以下の粒子は、j=9のゾーンに属することとなる。そして、あるゾーン(j)に分配された活物質粒子について個数基準の頻度を算出したのが表1に示す「個数頻度r」である。例えば、j=9のゾーンに属する粒子は、個数基準で全体に対して4.01%を占める。 As shown in Table 1, in this model, the active material particles were divided into 14 zones from the smaller particle size side according to the particle size. Specifically, as shown in Table 1, D x serving as a delimiter was set. Here, “D x ” shown in Table 1 is a ratio obtained by accumulating the volume-based frequencies of the active material particles from the smaller particle diameter side to a certain zone (j). For example, as shown in Table 1, the particle size corresponding to D 40 is 8.4 μm, and the particle size corresponding to D 50 is 9.9 μm. Therefore, particles having a particle size larger than 8.4 μm and smaller than 9.9 μm belong to the zone of j = 9. The number-based frequency calculated for the active material particles distributed to a certain zone (j) is “number frequency r j ” shown in Table 1. For example, particles belonging to the zone of j = 9 occupy 4.01% based on the number.

図3は、電池用電極の活物質層とセパレータを含む部位の拡大模式図である。本願で用いたモデルでは、図3に示すように、活物質層内において活物質粒子が最密充填の状態で積層していると仮定した。そして、負極活物質層の厚さ(T(−))を15μm、セパレータの厚さ(T)を10μmと、それぞれ仮定した。図3に示すように、活物質層に含まれる活物質粒子のうち、粒径がT+T/2よりも大きい活物質粒子はセパレータの中心線(図3に示す破線)を超えて対向する活物質層の側に突出することになる。本願のモデルでは、T(−)+T/2=15+10/2=20μmとなることから、表1に示す14個のゾーンのうち、太字で示したj=13、14のゾーンの粒子が、対向する活物質層の側に突出する可能性があるとみなした。そこで、j=13、14のゾーンの粒子について、当該粒子がセパレータの中心線を超えて対向する活物質側へと突出する確率を算出した。具体的には、まず、j=13、14のゾーンの粒子が、セパレータの中心線(図3に示す破線)を超えて対向する活物質の側に突出する部分の面積(突出部総面積A)を、下記数式3に従って見積もった。この際、突出部の面積は突出した活物質粒子の最大面積となる(すなわち、中心を通る面で突出する)と仮定することで、若干広めに見積もった。 FIG. 3 is an enlarged schematic view of a portion including the active material layer and separator of the battery electrode. In the model used in the present application, as shown in FIG. 3, it is assumed that the active material particles are stacked in a close-packed state in the active material layer. Then, the thickness (T e (−)) of the negative electrode active material layer was assumed to be 15 μm, and the thickness (T s ) of the separator was assumed to be 10 μm. As shown in FIG. 3, among the active material particles contained in the active material layer, the active material particles having a particle size larger than T e + T s / 2 are opposed across the center line of the separator (broken line shown in FIG. 3). It protrudes to the active material layer side. In the model of the present application, since T e (−) + T s / 2 = 15 + 10/2 = 20 μm, among the 14 zones shown in Table 1, particles in the zones of j = 13 and 14 shown in bold are shown. , Considered to have the possibility of protruding to the side of the active material layer facing. Therefore, for the particles in the zone of j = 13 and 14, the probability of the particles protruding beyond the separator center line to the facing active material side was calculated. Specifically, first, the area of the portion where the particles in the zone of j = 13, 14 protrude to the side of the active material facing the center line of the separator (broken line shown in FIG. 3) (the total area A of the protruding portion). ) Was estimated according to Equation 3 below. At this time, the area of the protruding portion was estimated to be a little wider by assuming that the area of the protruding active material particle is the maximum area (that is, protruding on the surface passing through the center).

式中、Dおよびrの定義は表1に示す通りであり、nは活物質層に含まれる活物質粒子の総個数である。 In the formula, the definitions of D j and r j are as shown in Table 1, and n is the total number of active material particles contained in the active material layer.

上記数式3におけるnは、下記数式4に従って算出される。   N in the above formula 3 is calculated according to the following formula 4.

式中、Wは活物質層に含まれる活物質粒子の総重量であり、ρは活物質粒子の密度である。 In the formula, W is the total weight of the active material particles contained in the active material layer, and ρ is the density of the active material particles.

このようにして算出された突出部総面積(A)を電極の総面積で除することにより、電極の総面積に占める突出部の総面積の割合(すなわち、突出部存在確率)が算出される。   By dividing the total protrusion area (A) calculated in this way by the total area of the electrode, the ratio of the total area of the protrusion to the total area of the electrode (that is, the protrusion existence probability) is calculated. .

以上のプロセスを経て突出部の存在確率を算出したところ、本願のモデルでは、正極活物質層における突出部存在確率は12%と算出された。同様に、負極活物質層における突出部存在確率は18%と算出された。   When the existence probability of the protrusions was calculated through the above process, the protrusion existence probability in the positive electrode active material layer was calculated to be 12% in the model of the present application. Similarly, the protrusion existence probability in the negative electrode active material layer was calculated to be 18%.

微小短絡は、正極活物質層における突出部と負極活物質層における突出部とが重なり合うことで発生する。すなわち、ある単電池層における微小短絡の発生確率は、正負両極の活物質層におけるそれぞれの突出部存在確率の積となり、0.12×0.18=2.16%と算出される。そうすると、例えば図1に示すように積層数Nが96層である電池要素の少なくとも1つの単電池層において微小短絡が発生する確率は、1−(0.0216)96≒100%となる。すなわち、本願のモデルで採用した粒径プロファイルを有する活物質を用いてN=96の電池要素を有する双極型二次電池を作製すると、活物質粒子の粒径について何の手当てもしなければ、ほぼ100%の確率でいずれかの単電池層において微小短絡が発生してしまうことになるのである。 The micro short circuit occurs when the protruding portion in the positive electrode active material layer and the protruding portion in the negative electrode active material layer overlap. That is, the probability of occurrence of a micro short circuit in a single cell layer is the product of the respective protrusion existence probabilities in the positive and negative active material layers, and is calculated as 0.12 × 0.18 = 2.16%. Then, for example, as shown in FIG. 1, the probability that a micro short circuit occurs in at least one single cell layer of the battery element having a stacking number N of 96 layers is 1− (0.0216) 96 ≈100%. That is, when a bipolar secondary battery having a battery element of N = 96 is produced using an active material having a particle size profile adopted in the model of the present application, there is almost no treatment for the particle size of the active material particles. A minute short circuit will occur in any single cell layer with a probability of 100%.

かような知見に基づき、本発明者らは、活物質の粒径の最大値(Dmax)が、活物質層の厚さ(T)とセパレータの厚さ(T)の半分との和(T+T/2)に一定の安全係数αとして1よりも小さい数値を積算した値を超えないように制御することを試みた。その過程で、安全係数αを変化させた場合の微小短絡の発生確率の変化を調べた。その結果を図4にグラフとして示す。驚くべきことに、図4に示すように、上記和(T+T/2)に対して積算する安全係数αの数値を徐々に小さくしていくと、微小短絡の発生確率は指数関数的に減少することが確認された。特に、発生確率が50%程度にまで減少する領域では、発生確率の顕著な減少が見られた。 Based on such knowledge, the present inventors have determined that the maximum value (D max ) of the active material particle size is half the thickness (T e ) of the active material layer and half the thickness (T s ) of the separator. An attempt was made to control the sum (T e + T s / 2) so as not to exceed a value obtained by integrating a numerical value smaller than 1 as a constant safety coefficient α. In the process, the change in the probability of occurrence of a short-circuit when the safety factor α was changed was investigated. The results are shown as a graph in FIG. Surprisingly, as shown in FIG. 4, when the value of the safety coefficient α integrated with respect to the sum (T e + T s / 2) is gradually reduced, the probability of occurrence of a short-circuit is exponential. It was confirmed that it decreased. In particular, in the region where the occurrence probability is reduced to about 50%, a significant decrease in the occurrence probability was observed.

続いて、本発明者らは、上述した安全係数αと、電池要素における単電池層の数(積層数N)との関係に着目し、検討を行なった。具体的には、積層数Nを変化させた場合に微小短絡の発生確率をある一定の値とするのに必要とされる安全係数αがどのように変化するかを追った。その際の基準の値としては、微小短絡の発生確率の顕著な減少が見られた50%、および実用化に十分と考えられる10%の2つを採用した。その結果、図5のグラフ(実線)に示すように、積層数が増加するにつれて、必要とされる安全係数αの値は漸減することを見出した。そして、特に予期せぬことに、積層数Nが多い領域(特に、N≧48)では、積層数Nと安全係数αとの間に線形性が見られることも判明した。これを示したのが図6である。図6に示すように、微小短絡の発生確率50%の場合の近似直線はy=0.94−0.0008xであった。また、微小短絡の発生確率10%の場合の近似直線はy=0.8533−0.0046xであった。この近似直線の下側の領域では、微小短絡の発生確率が基準値(50%または10%)以下となることを意味する。   Subsequently, the present inventors made a study by paying attention to the relationship between the above-described safety factor α and the number of cell layers (stacking number N) in the battery element. Specifically, it was tracked how the safety factor α required to change the probability of occurrence of a micro short circuit to a certain value when the number of stacked layers N is changed. As reference values at that time, two values of 50%, in which a remarkable decrease in the probability of occurrence of a micro short-circuit was observed, and 10% considered sufficient for practical use were adopted. As a result, as shown in the graph (solid line) in FIG. 5, it was found that the required value of the safety coefficient α gradually decreases as the number of layers increases. It was also unexpectedly found that linearity is observed between the number N of layers and the safety factor α in a region where the number N is large (particularly, N ≧ 48). This is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the approximate straight line in the case where the probability of occurrence of a micro short circuit is 50% was y = 0.94-0.0008x. Further, the approximate straight line in the case where the probability of occurrence of a short-circuit is 10% was y = 0.5333-0.0046x. In the area below this approximate straight line, it means that the probability of occurrence of a micro short circuit is not more than a reference value (50% or 10%).

以上の知見に基づき、本発明者らは、非水電解質二次電池の電池要素を構成する少なくとも1つの単電池層において、正極活物質の粒径の最大値(Dmax(+))および負極活物質の粒径の最大値(Dmax(−))を、下記数式1: Based on the above knowledge, the present inventors, in at least one single cell layer constituting the battery element of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the maximum value (D max (+)) of the positive electrode active material particle size and the negative electrode The maximum value (D max (−)) of the particle size of the active material is expressed by the following formula 1:

式中、Tは活物質層の厚さであり、Tはセパレータの厚さであり、Nは単電池層の数である、
の関係を満足するように制御することを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。上記数式1を満足するということは、活物質の粒径の最大値(Dmax)が、積層数Nに応じて変化しうる安全係数αを考慮した場合の微小短絡の発生確率が50%以下となる程度に小さく制御されていることを意味する。なお、上記数式1を満足する場合、N=96のときには、α≦0.873となる。
Where Te is the thickness of the active material layer, T s is the thickness of the separator, and N is the number of cell layers.
The present inventors have found that control is performed so as to satisfy the above relationship, and have completed the present invention. Satisfying the above formula 1 means that the probability of occurrence of a micro short circuit is 50% or less when the maximum value (D max ) of the particle size of the active material takes into account the safety factor α that can vary depending on the number N of layers. It means that it is controlled as small as possible. When satisfying the above mathematical formula 1, when N = 96, α ≦ 0.873.

本発明のより好ましい形態においては、微小短絡の発生確率が10%の場合の近似直線を採用する。具体的には、非水電解質二次電池の電池要素を構成する少なくとも1つの単電池層において、正極活物質の粒径の最大値(Dmax(+))および負極活物質の粒径の最大値(Dmax(−))を、下記数式2: In a more preferred embodiment of the present invention, an approximate straight line when the probability of occurrence of a micro short circuit is 10% is adopted. Specifically, in at least one single cell layer constituting the battery element of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material and the maximum particle size of the negative electrode active material The value (D max (−)) is expressed by the following formula 2:

式中、Tは活物質層の厚さであり、Tはセパレータの厚さであり、Nは単電池層の数である、
の関係を満足するように制御すると、微小短絡の発生確率が、実用化に耐えうる程度の基準である10%以下に抑えられるため、より好ましい。なお、上記数式2を満足する場合、N=96のときには、α≦0.408となる。
Where Te is the thickness of the active material layer, T s is the thickness of the separator, and N is the number of cell layers.
If the control is performed so as to satisfy this relationship, the probability of occurrence of a micro short circuit can be suppressed to 10% or less, which is a standard that can withstand practical use, and is more preferable. Note that when Expression 2 is satisfied, α ≦ 0.408 when N = 96.

ここで、図5と図6とを見比べればわかるように、図6に示す2本の近似直線は、図5に示すグラフの下部の領域に含まれる。換言すれば、積層数Nが大きい領域では当該近似直線は図5に示すグラフと重なるが、積層数Nが小さい領域では、当該近似直線は図5に示すグラフと徐々に離れるものの、近似直線が図5に示すグラフの上方を通ることはない。安全係数αが小さいほど微小短絡の発生確率が減少することは図4を参照しつつ上述した通りである。よって、上述した数式1(好ましくは数式2)に従って活物質の粒径の最大値(Dmax)を制御することで、積層数Nにかかわらず微小短絡の発生を効果的に防止できることになるのである。 Here, as can be seen by comparing FIG. 5 and FIG. 6, the two approximate lines shown in FIG. 6 are included in the lower region of the graph shown in FIG. In other words, in the region where the number N of layers is large, the approximate line overlaps the graph shown in FIG. 5, but in the region where the number N of layers is small, the approximate line is gradually separated from the graph shown in FIG. It does not pass above the graph shown in FIG. As described above with reference to FIG. 4, the probability of occurrence of a micro short circuit decreases as the safety factor α decreases. Therefore, by controlling the maximum value (D max ) of the particle size of the active material according to Equation 1 (preferably Equation 2) described above, it is possible to effectively prevent the occurrence of a micro short circuit regardless of the number N of layers. is there.

なお、上述した安全係数αの値については、上述した数式1や数式2の規定にかかわらず、より小さい値に設定してもよい。一例を挙げると、上記数式1や数式2とは無関係に、N=96の場合には、好ましくはα≦0.9であり、より好ましくはα≦0.8であり、さらに好ましくはα≦0.7である。安全係数αの下限値についても特に制限はない。ただし、αが小さすぎると、活物質層に含まれる活物質の粒径が小さいものばかりとなってしまい、効率的な充放電が行なわれなくなってしまう虞がある。かような観点からは、好ましくはα>0.1であり、より好ましくはα>0.2であり、さらに好ましくはα>0.5である。なお、αの値については、活物質層に含まれる活物質粒子の最大値(Dmax)と、活物質層の厚さ(T)およびセパレータの厚さ(T)の値から、上記数式(Dmax=α(T+T/2))に基づき算出可能である。また、ある単電池層が上記数式1や数式2を満足しているか否かを確認するは、上記のように求めたαの値と、単電池層の数(積層数N)の値とが上記数式1や数式2を満たしているかどうかを調べればよい。 Note that the value of the safety coefficient α described above may be set to a smaller value regardless of the above-described rules of Formula 1 and Formula 2. As an example, regardless of the above formulas 1 and 2, when N = 96, α ≦ 0.9 is preferable, α ≦ 0.8 is more preferable, and α ≦ 0.8 is more preferable. 0.7. There is no particular limitation on the lower limit value of the safety coefficient α. However, if α is too small, the active material contained in the active material layer has only a small particle size, and efficient charging / discharging may not be performed. From such a viewpoint, α> 0.1 is preferable, α> 0.2 is more preferable, and α> 0.5 is still more preferable. Note that the value of alpha, the maximum value of the active material particles contained in the active material layer and (D max), the value of the thickness of the active material layer (T e) and the thickness of the separator (T s), the It can be calculated based on the mathematical formula (D max = α (T e + T s / 2)). In addition, whether or not a certain cell layer satisfies the above formula 1 and formula 2 is determined by the value of α obtained as described above and the number of cell layers (the number N of stacked layers). What is necessary is just to investigate whether the said Numerical formula 1 and Numerical formula 2 are satisfy | filled.

なお、上述した数式1や数式2の関係は、電池要素を構成する少なくとも1つの単電池層において満たされていればよい。ただし、本発明の作用効果をより一層発揮させようとする場合には、電池要素を構成する単電池層のうち、数式1や数式2の関係を満たす単電池層の数を多くするとよい。最も好ましくは、図1に示す形態のように全ての単電池層が上記数式1や数式2の関係を満足する。なお、単電池層の数(積層数N)について特に制限はないが、好ましくはN≧48であり、より好ましくはN≧72であり、最も好ましくは図1に示すようにN=96である。ここで、単電池層19が発揮可能な起電力は1層あたり4.2Vである。よって、N=96の形態によれば、約400Vの起電力を有する双極型二次電池が作製されうる。これは、電気自動車に搭載された際にモータ、インバータその他の電子機器を作動させるのに十分な電圧である。   In addition, the relationship of the above-mentioned numerical formula 1 and numerical formula 2 should just be satisfy | filled in the at least 1 cell layer which comprises a battery element. However, when the effect of the present invention is to be further exhibited, it is preferable to increase the number of single battery layers satisfying the relationship of Formula 1 and Formula 2 among the single cell layers constituting the battery element. Most preferably, as shown in FIG. 1, all the single battery layers satisfy the relations of the above formulas 1 and 2. The number of single battery layers (the number N of stacked layers) is not particularly limited, but preferably N ≧ 48, more preferably N ≧ 72, and most preferably N = 96 as shown in FIG. . Here, the electromotive force that can be exhibited by the unit cell layer 19 is 4.2 V per layer. Therefore, according to the embodiment of N = 96, a bipolar secondary battery having an electromotive force of about 400 V can be manufactured. This is a voltage sufficient to operate a motor, an inverter, and other electronic devices when mounted on an electric vehicle.

正極活物質および負極活物質のそれぞれの粒径プロファイルの具体的な形態については、上述した数式1や数式2の関係を満たす限り、特に制限はない。ただし、電池の出力特性を向上させるという観点からは、正極活物質および負極活物質の少なくとも一方(好ましくは双方)の平均粒径は、0.5〜20μmであり、好ましくは1.0〜15μmであり、さらに好ましくは5.0〜10μmである。   The specific form of the particle size profile of each of the positive electrode active material and the negative electrode active material is not particularly limited as long as the relationship of Equation 1 and Equation 2 described above is satisfied. However, from the viewpoint of improving the output characteristics of the battery, the average particle diameter of at least one (preferably both) of the positive electrode active material and the negative electrode active material is 0.5 to 20 μm, preferably 1.0 to 15 μm. More preferably, it is 5.0 to 10 μm.

なお、最大粒径(Dmax)上記数式1や数式2の関係を満たすような活物質を得る手法について特に制限はない。一例としては、作製しようとする単電池層における活物質層の厚さ(T)、セパレータの厚さ(T)および単電池層の数(積層数N)の値から、上記数式に従ってDmaxの許容上限値を算出する。そして、活物質の最大粒径(Dmax)が当該許容上限値以下となるように、当該活物質に対して篩い分け、乾式分級、湿式分級等の分級処理を施せばよい。かような分級処理を施された活物質について図1に示すようなグラフを描くと、ピーク位置は変動することなく所定値以上の粒径を有する粒子がカットされた形態となる。よって、本発明の好ましい形態によれば、電池要素を構成する少なくとも1つの単電池層における正極活物質および負極活物質の少なくとも一方の最大粒径(Dmax)が、自身の平均粒径(D50)に対して、好ましくは2.0倍以下であり、より好ましくは1.5倍以下である。なお、本発明において「粒径」とは、活物質粒子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。 In addition, there is no restriction | limiting in particular about the method of obtaining the active material which satisfy | fills the relationship of the largest particle size ( Dmax ) said Numerical formula 1 and Numerical formula 2. As an example, from the values of the active material layer thickness (T e ), the separator thickness (T s ), and the number of single battery layers (number of stacked layers N) in the single battery layer to be manufactured, D An allowable upper limit value of max is calculated. Then, the active material may be subjected to classification treatment such as sieving, dry classification, and wet classification so that the maximum particle size (D max ) of the active material is equal to or less than the allowable upper limit value. When a graph as shown in FIG. 1 is drawn for the active material that has been subjected to such classification processing, the peak position is not changed, and particles having a particle size of a predetermined value or more are cut. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the maximum particle diameter (D max ) of at least one of the positive electrode active material and the negative electrode active material in at least one single cell layer constituting the battery element is the average particle diameter (D 50 ) is preferably 2.0 times or less, and more preferably 1.5 times or less. In the present invention, the “particle diameter” means the maximum distance L among the distances between any two points on the contour line of the active material particles.

従来、所望の電池性能を得ることを目的として、活物質の粒度分布を、D50も含めて全体的に大小させる技術は知られている。しかしながら、本発明のように所定値以上の粒径がカットされた活物質を使用する技術は全く知られていない。まして、かような構成によって単電池層における微小短絡の発生確率を劇的に減少させるとの知見は、当業者であっても予測することのできない顕著なものである。 Conventionally, for the purpose of obtaining a desired battery performance, the particle size distribution of the active material, technique for overall size and D 50, including are known. However, there is no known technique that uses an active material in which the particle size of a predetermined value or more is cut as in the present invention. In addition, the knowledge that such a configuration dramatically reduces the probability of occurrence of a micro short circuit in the single cell layer is notable even by those skilled in the art.

以上、本発明の特徴的な構成について詳細に説明したが、以下、それ以外の形態について簡単に説明する。   Although the characteristic configuration of the present invention has been described in detail above, other modes will be briefly described below.

正極活物質層13および負極活物質層15に含まれうる添加剤としては、例えば、バインダ、導電助剤、電解質塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー等が挙げられる。   Examples of the additive that can be included in the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 include a binder, a conductive additive, an electrolyte salt (lithium salt), and an ion conductive polymer.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、合成ゴム系バインダ、エポキシ樹脂等が挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), a synthetic rubber binder, and an epoxy resin.

導電助剤とは、正極活物質層13または負極活物質層15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等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層(13、15)が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。   The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer 13 or the negative electrode active material layer 15. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and vapor grown carbon fiber. When the active material layer (13, 15) contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to the improvement of the output characteristics of the battery.

電解質塩(リチウム塩)としては、Li(CSON)、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO等が挙げられる。 Examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N), LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

正極活物質層13および負極活物質層15中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、双極型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、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)やイオン伝導性を考慮して調整されうる。   The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, emphasis on energy, etc.) and ion conductivity by appropriately referring to known knowledge about the bipolar secondary battery.

各活物質層13、15の厚さ(T)についても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。電池の出力特性を向上させるという観点からは、各活物質層(13、15)の厚さ(T)は、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは5〜50μmであり、さらにより好ましくは10〜40μmであり、特に好ましくは15〜30μmである。 The thickness (T e ) of each of the active material layers 13 and 15 is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. From the viewpoint of improving the output characteristics of the battery, the thickness (T e ) of each active material layer (13, 15) is preferably 50 μm or less, more preferably 5 to 50 μm, and still more preferably. It is 10-40 micrometers, Most preferably, it is 15-30 micrometers.

[電解質層]
本発明の双極型二次電池において、電解質層17は、セパレータを含む。当該セパレータは、正極活物質層13と負極活物質層15との間の空間的な隔壁(スペーサ)として機能する。また、これと併せて、充放電時における正負極間でのリチウムイオンの移動媒体である電解質を保持する機能をも有する。すなわち、電解質層17は、セパレータとこれに保持された電解質とからなる。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等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。セパレータの厚さ(T)についても特に制限はないが、電池の出力特性を向上させるという観点からは、セパレータの厚さ(T)は、好ましくは5〜30μmであり、より好ましくは10〜20μmである。
[Electrolyte layer]
In the bipolar secondary battery of the present invention, the electrolyte layer 17 includes a separator. The separator functions as a spatial partition (spacer) between the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15. In addition, it also has a function of holding an electrolyte that is a lithium ion transfer medium between the positive and negative electrodes during charging and discharging. That is, the electrolyte layer 17 includes a separator and an electrolyte held by the separator. Specific examples of the separator include a microporous film made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene. The thickness (T s ) of the separator is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the output characteristics of the battery, the thickness (T s ) of the separator is preferably 5 to 30 μm, more preferably 10 ˜20 μm.

本発明において、電解質としては、液体電解質またはゲル電解質が用いられうる。液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)等のカーボネート類が例示される。また、支持塩(リチウム塩)としては、LiBETI等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。   In the present invention, a liquid electrolyte or a gel electrolyte can be used as the electrolyte. The liquid electrolyte has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer. Examples of the organic solvent that can be used as the plasticizer include carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). Further, as the supporting salt (lithium salt), a compound that can be added to the active material layer of the electrode, such as LiBETI, can be similarly employed.

一方、ゲル電解質は、電解液を含むポリマー電解質であり、詳細には、イオン伝導性ポリマーからな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。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系ポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。ゲル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現しうる。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、電子線重合等の重合処理を施せばよい。   On the other hand, the gel electrolyte is a polymer electrolyte containing an electrolytic solution, and specifically has a configuration in which the liquid electrolyte is injected into a matrix polymer made of an ion conductive polymer. Examples of the ion conductive polymer used as the matrix polymer include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. In such polyalkylene oxide polymers, electrolyte salts such as lithium salts can be well dissolved. The matrix polymer of gel electrolyte can express 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.

[シール部]
シール部31は、双極型二次電池に特有の部材であり、電解質層17の漏れを防止する目的で単電池層19の周縁部に配置されている。このほかにも、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止することもできる。図1に示す形態において、シール部31は、セパレータを電池要素21の積層方向に貫通しつつ、単電池層19の周縁部に配置されている。該シール部31の構成材料としては、例えば、PE、PPなどのポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリイミドなどが挙げられる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
[Seal part]
The seal portion 31 is a member peculiar to the bipolar secondary battery, and is disposed on the peripheral portion of the single cell layer 19 for the purpose of preventing leakage of the electrolyte layer 17. In addition to this, it is possible to prevent current collectors adjacent in the battery from coming into contact with each other and a short circuit due to a slight unevenness at the end of the laminated electrode. In the form shown in FIG. 1, the seal portion 31 is disposed at the peripheral portion of the unit cell layer 19 while penetrating the separator in the stacking direction of the battery elements 21. Examples of the constituent material of the seal portion 31 include polyolefin resins such as PE and PP, epoxy resins, rubber, and polyimide. Of these, polyolefin resins are preferred from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, film-forming properties, economy, and the like.

[正極および負極タブ]
双極型二次電池10においては、電池外部に電流を取り出す目的で、最外層集電体(11a、11b)に電気的に接続されたタブ(正極タブ25および負極タブ27)が外装材であるラミネートシート29の外部に取り出されている。具体的には、正極用最外層集電体11aに電気的に接続された正極タブ25と、負極用最外層集電体11bに電気的に接続された負極タブ27とが、ラミネートシート29の外部に取り出される。
[Positive electrode and negative electrode tab]
In the bipolar secondary battery 10, the tabs (the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27) electrically connected to the outermost current collector (11 a, 11 b) are exterior materials for the purpose of taking out current to the outside of the battery. It is taken out of the laminate sheet 29. Specifically, the positive electrode tab 25 electrically connected to the positive electrode outermost layer current collector 11 a and the negative electrode tab 27 electrically connected to the negative electrode outermost layer current collector 11 b are formed on the laminate sheet 29. Take out to the outside.

タブ(正極タブ25および負極タブ27)を構成する材料は、特に制限されず、双極型二次電池用のタブとして従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。タブの構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等の金属材料が好ましく、より好ましくは軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム、銅などが好ましい、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極タブ25と負極タブ27とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。また、最外層集電体(11a、11b)を延長することによりタブ(25、27)としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。   The material constituting the tabs (the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27) is not particularly limited, and a known highly conductive material conventionally used as a tab for a bipolar secondary battery can be used. As a constituent material of the tab, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable, and aluminum, copper, and the like are more preferable from the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity. Is preferable, and aluminum is particularly preferable. Note that the same material may be used for the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27, or different materials may be used. Further, the outermost layer current collector (11a, 11b) may be extended to form a tab (25, 27), or a separately prepared tab may be connected to the outermost layer current collector.

[正極および負極端子板]
正極および負極端子板は、必要に応じて使用する。例えば、最外部の集電体11a、11bから正極タブ25及び負極タブ27を直接取り出す場合には、正極および負極端子板は用いなくてもよい。
[Positive electrode and negative electrode terminal plate]
The positive electrode and the negative electrode terminal plate are used as necessary. For example, when the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27 are directly taken out from the outermost current collectors 11a and 11b, the positive electrode and the negative electrode terminal plate may not be used.

正極および負極端子板の材料は、従来公知のリチウムイオン電池で用いられる材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、これらの合金を利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常、0.1〜2mm程度が望ましい。   As a material for the positive electrode and the negative electrode terminal plate, a material used in a conventionally known lithium ion battery can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel, and alloys thereof can be used. Aluminum is preferably used from the viewpoints of corrosion resistance, ease of production, economy, and the like. Furthermore, from the viewpoint of suppressing internal resistance at the terminal portion, the thickness of the positive electrode and the negative electrode terminal plate is usually preferably about 0.1 to 2 mm.

[正極および負極リード]
正極および負極も、必要に応じて用いられうる。例えば、最外部の集電体11a、11bから出力電極端子(正極タブ25及び負極タブ27)を直接取り出す場合には、正極および負極リードは用いなくてもよい。
[Positive electrode and negative electrode lead]
A positive electrode and a negative electrode can also be used as needed. For example, when the output electrode terminals (the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27) are directly taken out from the outermost current collectors 11a and 11b, the positive electrode and the negative electrode lead may not be used.

正極および負極リードの材料は、公知のリチウムイオン電池で用いられるリードを用いることができる。なお、電池外装材から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆するのが好ましい。   As a material for the positive electrode and the negative electrode lead, a lead used in a known lithium ion battery can be used. In addition, the parts removed from the battery exterior material should be heat-insulating so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. It is preferable to coat with a heat shrinkable tube or the like.

[外装材]
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。そのほか、図1に示すようなラミネートシート29を用いて電池要素21をパックして、外装材としてもよい。ラミネートシート29は、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンがこの順に積層されてなる3層構造のラミネートフィルム等から構成されうる。
[Exterior material]
A conventionally known metal can case can be used as the exterior material. In addition, the battery element 21 may be packed using a laminate sheet 29 as shown in FIG. The laminate sheet 29 can be composed of, for example, a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order.

なお、本発明の双極型二次電池10は、図1に示すような積層型の扁平な形状のものに制限されるものではなく、巻回型の双極型二次電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよい。上記円筒型の形状のものでは、その外装材に、ラミネートシートを用いてもよいし、従来の円筒缶(金属缶)を用いてもよいなど、特に制限はない。   The bipolar secondary battery 10 of the present invention is not limited to the stacked flat shape as shown in FIG. 1, but the wound bipolar secondary battery has a cylindrical shape. It may be a thing, and the thing of such a cylindrical shape may be deform | transformed and made into the rectangular flat shape. In the cylindrical shape, there is no particular limitation such as using a laminate sheet or a conventional cylindrical can (metal can) as the exterior material.

本発明の電池は、電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、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好適に利用することができる。   The battery of the present invention is suitably used as a power source for driving a vehicle or an auxiliary power source that requires a high volume energy density and a high volume output density as a large capacity power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, etc. Can be used.

以上、図1に示す形態の双極型二次電池を例に挙げて本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はかような形態のみには制限されない。例えば、本発明の非水電解質二次電池は、双極型でない(並列型の)二次電池であってもよい。参考までに、双極型でない非水電解質二次電池(積層型二次電池)の断面概略図を図7に示す。図7に示すように、本実施形態の積層型二次電池10’は、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。   The preferred embodiment of the present invention has been described in detail by taking the bipolar secondary battery of the form shown in FIG. 1 as an example, but the technical scope of the present invention is not limited to such a form. For example, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be a non-bipolar (parallel) secondary battery. For reference, a schematic cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery (stacked secondary battery) that is not bipolar is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the laminated secondary battery 10 ′ of the present embodiment has a structure in which the power generation element 21 is sealed inside a laminate film 29 that is a battery exterior material.

発電要素21は、正極集電体11’の両面に正極活物質層13が形成されてなる正極と、電解質層17と、負極集電体12の両面に負極活物質層15が形成されてなる負極とからなる単電池層19が複数積層された構成を有する。この際、一の正極の片面の正極活物質層13と前記一の正極に隣接する一の負極の片面の負極活物質層15とが、電解質層17を介して向き合うように、正極、電解質層17、負極がこの順に積層されている。なお、単電池層19の積層数Nについては特に制限はなく、好ましくは5〜40層であり、より好ましくは10〜30層である。   The power generation element 21 includes a positive electrode in which a positive electrode active material layer 13 is formed on both surfaces of a positive electrode current collector 11 ′, an electrolyte layer 17, and a negative electrode active material layer 15 on both surfaces of a negative electrode current collector 12. It has a configuration in which a plurality of unit cell layers 19 made of a negative electrode are stacked. At this time, the positive electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode active material layer 13 on one side of one positive electrode and the negative electrode active material layer 15 on one side of one negative electrode adjacent to the one positive electrode face each other through the electrolyte layer 17. 17, The negative electrode is laminated in this order. In addition, there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking number N of the cell layer 19, Preferably it is 5-40 layers, More preferably, it is 10-30 layers.

上述した構成とすることにより、隣接する正極集電体11’、正極活物質層13、電解質層17、負極活物質層15および負極集電体12は、一つの単電池層19を構成する。従って、本実施形態の積層型二次電池10は、単電池層19が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。なお、発電要素21の両最外層に位置する最外層正極集電体には、いずれも片面のみに正極活物質層13が形成されている。   With the above-described configuration, the adjacent positive electrode current collector 11 ′, positive electrode active material layer 13, electrolyte layer 17, negative electrode active material layer 15, and negative electrode current collector 12 constitute one single battery layer 19. Therefore, it can be said that the stacked secondary battery 10 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of single battery layers 19 are stacked and electrically connected in parallel. Note that the positive electrode active material layer 13 is formed on only one side of the outermost positive electrode current collector located in both outermost layers of the power generation element 21.

また、上記の各電極(正極および負極)と導通される正極タブ25および負極タブ27が、正極端子リードおよび負極端子リードを介して各電極の正極集電体33および負極集電体35に超音波溶接や抵抗溶接などにより取り付けられている。これにより正極タブ25および負極タブ27は、上記ラミネートフィルム29の周辺部の熱融着にて接合された部位より外部に露出される構造を有している。   Further, the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27 that are electrically connected to the respective electrodes (positive electrode and negative electrode) are connected to the positive electrode current collector 33 and the negative electrode current collector 35 of each electrode through the positive electrode terminal lead and the negative electrode terminal lead. It is attached by sonic welding or resistance welding. Thereby, the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27 have a structure exposed outside from the part joined by the heat sealing | fusion of the peripheral part of the said laminate film 29. FIG.

図7に示す形態の電池においても、図1に示す形態の双極型二次電池と同様の特徴を有する。すなわち、電池要素を構成する全ての単電池層において、正極活物質層に含まれる正極活物質の最大粒径(Dmax(+))および負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が、上記数式1の関係を満足している。かような構成とすることにより、上述したように、単電池層における微小短絡の発生が効果的に抑制されうる。その結果、長期信頼性に優れる電池が提供されうる。 The battery of the form shown in FIG. 7 has the same characteristics as the bipolar secondary battery of the form shown in FIG. That is, in all the single cell layers constituting the battery element, a maximum particle size of the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer (D max (+)) and the negative electrode active maximum particle size of the material (D max (-)) However, the relationship of Formula 1 is satisfied. With such a configuration, as described above, the occurrence of a micro short circuit in the single cell layer can be effectively suppressed. As a result, a battery having excellent long-term reliability can be provided.

なお、本発明の非水電解質二次電池(双極型二次電池・積層型二次電池)の製造方法について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。ただし、本発明の特徴的な構成である活物質の最大粒径を制御するには、上述したような篩い分け等の分級処理を活物質に対して施せばよい。   In addition, there is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery (bipolar type secondary battery / stacked type secondary battery) of this invention, and conventionally well-known knowledge can be referred suitably. However, in order to control the maximum particle diameter of the active material, which is a characteristic configuration of the present invention, classification processing such as sieving as described above may be performed on the active material.

[組電池]
本発明の非水電解質二次電池(10、10’)は、複数個接続されて組電池を構成してもよい。詳しくは、少なくとも2つの電池が、直列化あるいは並列化あるいはその両方で接続されることにより、組電池が構成されうる。この際、直列、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]
A plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries (10, 10 ′) of the present invention may be connected to form an assembled battery. Specifically, an assembled battery can be configured by connecting at least two batteries in series, parallel, or both. At this time, it is possible to freely adjust the capacity and voltage by serialization and parallelization.

本発明の組電池を構成する非水電解質二次電池の数および接続の仕方は、電池に求める出力および容量に応じて決定されうる。本発明の組電池を構成した場合、二次電池単独(素電池)と比較して、電池としての安定性が増す。また、本発明の組電池を構成することにより、本発明の組電池のなかの1つの単電池層(単セル)の劣化による組電池全体への影響を低減することもできる。   The number of nonaqueous electrolyte secondary batteries constituting the assembled battery of the present invention and the manner of connection can be determined according to the output and capacity required of the battery. When the assembled battery of this invention is comprised, the stability as a battery increases compared with a secondary battery single (unit cell). Further, by configuring the assembled battery of the present invention, it is possible to reduce the influence on the entire assembled battery due to deterioration of one single battery layer (single cell) in the assembled battery of the present invention.

図8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8Aは組電池の平面図であり、図8Bは組電池の正面図であり、図8Cは組電池の側面図である。   FIG. 8 is an external view of a typical embodiment of an assembled battery according to the present invention, FIG. 8A is a plan view of the assembled battery, FIG. 8B is a front view of the assembled battery, and FIG. 8C is an assembled battery. FIG.

図8に示す形態では、本発明の非水電解質二次電池(10、10’)を複数、直列および/または並列に接続して装脱着可能な小型の組電池35が形成されている。そして、この装脱着可能な小型の組電池35がさらに複数、直列および/または並列に接続され、組電池37とされている。これにより、組電池37は、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37とされる。作製した装脱着可能な小型の組電池35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され、この組電池35は接続治具39を用いて複数段積層される。何個の非水電解質二次電池を接続して組電池35を作成するか、また、何段の組電池35を積層して組電池37を作成するかは、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。   In the form shown in FIG. 8, a small assembled battery 35 that can be attached and detached is formed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries (10, 10 ') of the present invention in series and / or in parallel. A plurality of small assembled batteries 35 that can be attached and detached are connected in series and / or in parallel to form an assembled battery 37. As a result, the assembled battery 37 is an assembled battery 37 having a large capacity and a large output suitable for a vehicle driving power source and an auxiliary power source that require high volume energy density and high volume output density. The assembled and removable small assembled batteries 35 are connected to each other using an electrical connection means such as a bus bar, and the assembled batteries 35 are stacked in a plurality of stages using a connection jig 39. How many non-aqueous electrolyte secondary batteries are connected to create the assembled battery 35, and how many assembled batteries 35 are stacked to create the assembled battery 37 depends on the mounted vehicle (electric vehicle). Depending on the battery capacity and output.

[車両]
本発明の非水電解質二次電池(10、10’)や組電池37は、車両の駆動用電源として用いられうる。本発明の二次電池または組電池は、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)に用いられうる。これにより、高寿命で信頼性の高い自動車が提供されうる。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両であれば、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 non-aqueous electrolyte secondary battery (10, 10 ′) and the assembled battery 37 of the present invention can be used as a power source for driving a vehicle. The secondary battery or the assembled battery of the present invention may be, for example, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle (all are four-wheeled vehicles (commercial vehicles such as passenger cars, trucks, buses, light vehicles, etc.) as well as two-wheeled vehicles. (Including motorcycles and tricycles). Thereby, a long-life and highly reliable automobile can be provided. However, the application is not limited to automobiles. For example, if it is another vehicle, it can be applied to various power sources for moving bodies such as trains, and it can be used for mounting uninterruptible power supplies and the like. It can also be used as a power source.

図9は、本発明の組電池37を搭載した車両の概念図である。   FIG. 9 is a conceptual diagram of a vehicle equipped with the assembled battery 37 of the present invention.

図9に示すように、組電池37を電気自動車40のような車両に搭載するには、電気自動車40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37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に搭載してもよい。以上のような組電池37を用いた電気自動車40は優れた耐久性を有し、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。   As shown in FIG. 9, in order to mount the assembled battery 37 in a vehicle such as the electric vehicle 40, the battery pack 37 is mounted under the seat at the center of the vehicle body of the electric vehicle 40. 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 37 is mounted is not limited to the position under the seat, but may be a lower part of the rear trunk room or may be mounted in an engine room in front of the vehicle. The electric vehicle 40 using the assembled battery 37 as described above has excellent durability and can provide a sufficient output even when used for a long time. Furthermore, it is possible to provide electric vehicles and hybrid vehicles that are excellent in fuel efficiency and running performance.

本発明の効果を、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に示す形態のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to only the forms shown in the following examples.

<実施例1>
以下の手法により、30層の単電池層を含む電池要素を有する双極型でないリチウムイオン二次電池を作製した。よって、数式1に従うと、α<0.95−0.0008×30=0.926となり、数式2に従うと、α<0.85−0.0046×30=0.712となる。
<Example 1>
A non-polar lithium ion secondary battery having a battery element including 30 single battery layers was manufactured by the following method. Therefore, according to Equation 1, α <0.95-0.0008 × 30 = 0.926, and according to Equation 2, α <0.85-0.0046 × 30 = 0.712.

本実施例では、単電池層を構成する正極活物質層の厚さ(T(+))は36μmとし、負極活物質層の厚さ(T(−))は30μmとし、セパレータの厚さ(T)は20μmとした。よって、数式1に従うと、Dmax(+)=α(T(+)+T/2)<0.926(36+20/2)=0.926×46=42.6μmとなる。同様に、Dmax(−)=α(T(−)+T/2)<0.926(30+20/2)=0.926×40=37.0μmとなる。また、数式2に従うと、Dmax(+)=α(T(+)+T/2)<0.712(36+20/2)=0.712×46=32.8μmとなる。同様に、Dmax(−)=α(T(−)+T/2)<0.712(30+20/2)=0.712×40=28.5μmとなる。 In this example, the thickness (T e (+)) of the positive electrode active material layer constituting the single battery layer was 36 μm, the thickness (T e (−)) of the negative electrode active material layer was 30 μm, and the thickness of the separator The thickness (T s ) was 20 μm. Therefore, according to Equation 1, D max (+) = α (T e (+) + T s /2)<0.926(36+20/2)=0.926×46=42.6 μm. Similarly, D max (−) = α (T e (−) + T s /2)<0.926 (30 + 20/2) = 0.926 × 40 = 37.0 μm. Further, according to Equation 2, D max (+) = α (T e (+) + T s /2)<0.712(36+20/2)=0.712×46=32.8 μm. Similarly, D max (−) = α (T e (−) + T s /2)<0.712(30+20/2)=0.712×40=28.5 μm.

(正極の作製)
正極活物質として、LiMn(平均粒径(D50)10μm)を準備した。次いで、準備したLiMnを、最大粒径(Dmax(+))が33μmとなるように篩い分けした。
(Preparation of positive electrode)
LiMn 2 O 4 (average particle diameter (D 50 ) 10 μm) was prepared as a positive electrode active material. Next, the prepared LiMn 2 O 4 was sieved so that the maximum particle size (D max (+)) was 33 μm.

次いで、上記で篩い分けしたLiMn(85質量%)、導電助剤であるアセチレンブラック(5質量%)、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)(10質量%)を混合し、次いでスラリー粘度調整用溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、正極活物質スラリーを調製した。 Next, LiMn 2 O 4 (85% by mass) sieved above, acetylene black (5% by mass) as a conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) (10% by mass) as a binder are mixed, and then An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a slurry viscosity adjusting solvent, was added to prepare a positive electrode active material slurry.

正極集電体であるアルミニウム箔(厚さ20μm)の両面に上記で調製した正極活物質スラリーを縦150mm×横150mmのサイズに塗布し、乾燥させた。その後、正極活物質層の厚さが片面で36μmとなるように、得られた積層体にプレス処理を施して、正極を完成させた。   The positive electrode active material slurry prepared above was applied to both sides of an aluminum foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector in a size of 150 mm length × 150 mm width and dried. Thereafter, the obtained laminate was subjected to press treatment so that the thickness of the positive electrode active material layer was 36 μm on one side to complete the positive electrode.

(負極の作製)
負極活物質として、ハードカーボン(平均粒径(D50)10μm)を準備した。次いで、準備したハードカーボンを、最大粒径(Dmax(−))が25μmとなるように篩い分けした。
(Preparation of negative electrode)
As the negative electrode active material, hard carbon (average particle size (D 50 ) 10 μm) was prepared. Next, the prepared hard carbon was sieved so that the maximum particle size (D max (−)) was 25 μm.

次いで、上記で篩い分けしたハードカーボン(90質量%)、およびバインダであるPVdF(10質量%)を混合し、次いでスラリー粘度調整用溶媒であるNMPを適量添加して、負極活物質スラリーを調製した。   Next, hard carbon (90% by mass) sieved above and PVdF (10% by mass) as a binder are mixed, and then an appropriate amount of NMP as a solvent for adjusting the slurry viscosity is added to prepare a negative electrode active material slurry. did.

負極集電体である銅箔(厚さ20μm)の両面に上記で調製した負極活物質スラリーを縦155mm×横155mmのサイズに塗布し、乾燥させた。その後、負極活物質層の厚さが片面で30μmとなるように、得られた積層体にプレス処理を施して、負極を完成させた。   The negative electrode active material slurry prepared above was applied to both sides of a copper foil (thickness 20 μm) as a negative electrode current collector in a size of 155 mm long × 155 mm wide and dried. Thereafter, the obtained laminate was subjected to press treatment so that the thickness of the negative electrode active material layer was 30 μm on one side to complete the negative electrode.

(電解液の作製)
LiPFを1.0Mの濃度で含有するプロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)との当体積混合液を調製し、電解液とした。
(Preparation of electrolyte)
An equivalent volume mixture of propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC) containing LiPF 6 at a concentration of 1.0 M was prepared and used as an electrolyte.

(電池の作製)
上記で作製した正極と、セパレータ(ポリプロピレン製微多孔膜、厚さ20μm)と、上記で作製した負極と、上記同様のセパレータとを、この順で順次積層して、30層の単電池層を含む電池要素を作製した。なお、最外層に位置する負極の最外面(最上面および最下面)には、活物質層を形成せず、集電体を露出させた。また、各集電体には、電池要素の同一の辺から導出するように、電流取り出し用のタブを接続した。
(Production of battery)
The positive electrode prepared above, a separator (polypropylene microporous membrane, thickness 20 μm), the negative electrode prepared above, and the same separator as described above were sequentially laminated in this order to obtain 30 single cell layers. A battery element was prepared. In addition, the active material layer was not formed on the outermost surface (uppermost surface and lowermost surface) of the negative electrode located in the outermost layer, and the current collector was exposed. Further, each current collector was connected with a current extraction tab so as to be derived from the same side of the battery element.

上記で作製した電池要素を、外装材である三方シール済みのアルミラミネートシートからなるパックに挿入した。この際、電流取り出し用のタブがパックから外部に導出するようにした。次いで、上記で調製した電解液を注入し、パックの残りの一辺を真空中でシールして、電池を完成させた。   The battery element produced as described above was inserted into a pack made of an aluminum laminate sheet with a three-side seal as an exterior material. At this time, the current extraction tab was led out from the pack. Next, the electrolyte prepared above was injected, and the remaining side of the pack was sealed in a vacuum to complete the battery.

<実施例2>
正極活物質の最大粒径(Dmax(+))が24μmとなるように篩い分けを行ない、負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が17μmとなるように篩い分けを行なったこと以外は、上述した実施例1と同様の手法により、電池を作製した。
<Example 2>
Sieving was performed so that the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material was 24 μm, and sieving was performed so that the maximum particle size (D max (−)) of the negative electrode active material was 17 μm. Except for this, a battery was fabricated in the same manner as in Example 1 described above.

<実施例3>
正極活物質の最大粒径(Dmax(+))が14μmとなるように篩い分けを行ない、負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が10μmとなるように篩い分けを行なったこと以外は、上述した実施例1と同様の手法により、電池を作製した。
<Example 3>
Sieving was performed so that the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material was 14 μm, and sieving was performed so that the maximum particle size (D max (−)) of the negative electrode active material was 10 μm. Except for this, a battery was fabricated in the same manner as in Example 1 described above.

<実施例4>
以下の手法により、12直列のゲル電解質型・双極型リチウムイオン二次電池モジュールを作製した。よって、数式1に従うと、α<0.95−0.0008×12=0.940となり、数式2に従うと、α<0.85−0.0046×12=0.795となる。
<Example 4>
A 12-series gel electrolyte type / bipolar type lithium ion secondary battery module was produced by the following method. Therefore, according to Equation 1, α <0.95-0.0008 × 12 = 0.940, and according to Equation 2, α <0.85-0.0046 × 12 = 0.955.

本実施例では、単電池層を構成する正極活物質層の厚さ(T(+))は36μmとし、負極活物質層の厚さ(T(−))は30μmとし、セパレータの厚さ(T)は20μmとした。よって、数式1に従うと、Dmax(+)=α(T(+)+T/2)<0.940(36+20/2)=0.940×46=43.2μmとなる。同様に、Dmax(−)=α(T(−)+T/2)<0.940(30+20/2)=0.940×40=37.6μmとなる。また、数式2に従うと、Dmax(+)=α(T(+)+T/2)<0.795(36+20/2)=0.795×46=36.6μmとなる。同様に、Dmax(−)=α(T(−)+T/2)<0.795(30+20/2)=0.795×40=31.8μmとなる。 In this example, the thickness (T e (+)) of the positive electrode active material layer constituting the single battery layer was 36 μm, the thickness (T e (−)) of the negative electrode active material layer was 30 μm, and the thickness of the separator The thickness (T s ) was 20 μm. Therefore, according to Equation 1, D max (+) = α (T e (+) + T s /2)<0.940(36+20/2)=0.940×46=43.2 μm. Similarly, D max (−) = α (T e (−) + T s /2)<0.940 (30 + 20/2) = 0.940 × 40 = 37.6 μm. Further, according to Equation 2, D max (+) = α (T e (+) + T s /2)<0.795 (36 + 20/2) = 0.955 × 46 = 36.6 μm. Similarly, D max (−) = α (T e (−) + T s /2)<0.795 (30 + 20/2) = 0.955 × 40 = 31.8 μm.

(双極型電極の作製)
正極活物質および負極活物質として、上述した実施例1と同様のもの(篩い分け後のもの)を用い、同様の手法により活物質スラリーをそれぞれ調製した。
(Production of bipolar electrode)
As the positive electrode active material and the negative electrode active material, the same materials as in Example 1 described above (after sieving) were used, and active material slurries were prepared by the same method.

集電体であるステンレス箔(厚さ20μm)の一方の面に正極活物質スラリ縦200mm×横150mmのサイズに塗布し、乾燥させた。その後、正極活物質層の厚さが36μmとなるように、得られた積層体にプレス処理を施した。   The positive electrode active material slurry was applied to one surface of a stainless foil (thickness 20 μm) as a current collector in a size of 200 mm in length and 150 mm in width and dried. Thereafter, the obtained laminate was subjected to press treatment so that the thickness of the positive electrode active material layer was 36 μm.

同様に、集電体の他方の面に負極活物質スラリーを縦200mm×横150mmのサイズに塗布し、乾燥させた。その後、負極活物質層の厚さが30μmとなるように、得られた積層体にプレス処理を施した。なお、負極活物質層の形成は、正極活物質層と負極活物質層との中心が重なるように行なった。   Similarly, the negative electrode active material slurry was applied to the other surface of the current collector in a size of 200 mm long × 150 mm wide and dried. Thereafter, the obtained laminate was pressed so that the thickness of the negative electrode active material layer was 30 μm. Note that the negative electrode active material layer was formed so that the centers of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer overlapped.

次いで、上述の正極活物質層および負極活物質層を塗布した集電体を、縦130×横80mmのサイズに切り出し、正極活物質層および負極活物質層の外周部に20mm幅の集電体の露出部分(未塗布部分)を設けて、双極型電極を作製した。   Next, the current collector coated with the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is cut into a size of length 130 × width 80 mm, and a current collector having a width of 20 mm is formed on the outer periphery of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. An exposed portion (uncoated portion) was provided to produce a bipolar electrode.

(電解質層の形成)
上述した実施例1と同様の電解液(90質量%)を準備した。一方、マトリックスポリマーとして、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)を10質量%含むPVdF−HFP(10質量%)準備した。これらの電解液およびマトリックスポリマーを混合し、粘度調整溶媒としてジメチルカーボネート(DMC)を適量添加して、プレゲル溶液を調製した。
(Formation of electrolyte layer)
An electrolyte solution (90% by mass) similar to that of Example 1 described above was prepared. On the other hand, PVdF-HFP (10% by mass) containing 10% by mass of hexafluoropropylene (HFP) was prepared as a matrix polymer. These electrolyte solutions and matrix polymer were mixed, and an appropriate amount of dimethyl carbonate (DMC) was added as a viscosity adjusting solvent to prepare a pregel solution.

上記で作製した双極型電極の正極活物質層および負極活物質層に、上記で調製したプレゲル溶液を塗布し、DMCを乾燥させて、活物質層にゲル電解質を含ませた。   The pregel solution prepared above was applied to the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the bipolar electrode prepared above, the DMC was dried, and the gel electrolyte was included in the active material layer.

(シール部前駆体の形成)
上記で得られた双極型電極の正極側の電極未塗布部分(4辺全て)に、ディスペンサを用いて、シール部前駆体(1液性未硬化エポキシ樹脂)を塗布した。
(Formation of seal part precursor)
The seal part precursor (one-component uncured epoxy resin) was applied to the positive electrode side uncoated part (all four sides) of the bipolar electrode obtained above using a dispenser.

次いで、ポリエチレン製セパレータ(厚さ20μm、縦170mm×横140mm)を、上記シール部前駆体を備えた双極型電極の正極側に集電体すべてを覆うように設置した。   Next, a polyethylene separator (thickness 20 μm, length 170 mm × width 140 mm) was placed on the positive electrode side of the bipolar electrode provided with the seal portion precursor so as to cover the current collector.

その後、上記セパレータの上から、電極未塗布部分(4辺全て)(上記シール部前駆体を塗布した部分と同じ部分)に、ディスペンサを用いて、シール部前駆体(1液性未硬化エポキシ樹脂)をさらに塗布した。   Then, from the top of the separator, a non-electrode-applied portion (all four sides) (the same portion as the portion where the seal portion precursor is applied) is used with a dispenser, and a seal portion precursor (one-component uncured epoxy resin) ) Was further applied.

(電極保持機構へのセット)
上記で得られた双極型電極−セパレータ積層体を、負極面を上にした状態で、各電極が接触せずかつ電極の面方向に対して垂直方向にずれがなく電極およびシール部位(シール部前駆体塗布部)の外側をチャックすることのできるクリップ機構を備えた双極型電極保持機構に13枚セットした。ここで、最下部に位置する双極型電極には、シール部前駆体が塗布されておらず、セパレータも設置されていないものを用いた。
(Set to electrode holding mechanism)
With the bipolar electrode-separator laminate obtained above, with the negative electrode face up, the electrodes do not contact and are not displaced in the direction perpendicular to the electrode surface direction. Thirteen sheets were set in a bipolar electrode holding mechanism provided with a clip mechanism capable of chucking the outside of the precursor application portion. Here, the bipolar electrode positioned at the lowermost portion was used without a seal portion precursor applied and without a separator.

(電極の積層)
電極保持機構を下降させながら、電極受け台上に前記13枚の双極型電極をずれのないように積層した。これにより、単電池層が12層積層されてなる電池要素を作製した。
(Lamination of electrodes)
While lowering the electrode holding mechanism, the 13 bipolar electrodes were stacked on the electrode base so as not to be displaced. In this way, a battery element in which 12 cell layers were laminated was produced.

(電池要素のプレス)
上記で作製した電池要素を、1.0Torrの圧力条件下で、真空チャンバ内のホットプレス部位に電極受け台ごと移動させた。その後、前記ホットプレス部位により当該電池要素を80℃にて1時間、1kg/cmの面圧でホットプレスした。これにより、シール部前駆体(1液性未硬化エポキシ樹脂)が所定の厚さまでプレスされるとともに硬化し、単電池層の外周部にシール部が形成された。また、このホットプレスにより、単電池層の全体(すなわち、負極活物質層、セパレータおよび正極活物質層)に電解液が浸透した。
(Battery element press)
The battery element produced above was moved together with the electrode cradle to a hot press site in the vacuum chamber under a pressure condition of 1.0 Torr. Thereafter, the battery element was hot pressed at a surface pressure of 1 kg / cm 2 at 80 ° C. for 1 hour using the hot press portion. As a result, the seal portion precursor (one-component uncured epoxy resin) was pressed to a predetermined thickness and cured, and a seal portion was formed on the outer peripheral portion of the single cell layer. Moreover, the electrolytic solution penetrated the entire single cell layer (that is, the negative electrode active material layer, the separator, and the positive electrode active material layer) by this hot pressing.

(外装中への封入)
上記と同様の手法により電池要素を計4つ作製した。そして、これらの電池要素を直列になるように積層した。この際、電流取り出し用のタブ(アルミニウム製)を各電池要素間に挟んだ。さらに、得られた積層体の上下を電池要素よりも大きい面積のベークライト板(厚さ1mm)で挟持した。次いで、電流取り出し用のタブが外部に導出するように、積層体全体を外装材であるアルミラミネートシートからなるパックに挿入し、外装内部を真空としてパックすることにより、12直列のゲル電解質型・双極型リチウムイオン二次電池モジュールを完成させた。
(Encapsulation in exterior)
A total of four battery elements were produced by the same method as described above. And these battery elements were laminated | stacked so that it might become in series. At this time, a current extraction tab (made of aluminum) was sandwiched between the battery elements. Furthermore, the obtained laminate was sandwiched between bakelite plates (thickness 1 mm) having a larger area than the battery element. Next, by inserting the entire laminate into a pack made of an aluminum laminate sheet, which is an exterior material, and packing the interior of the exterior as a vacuum so that the current extraction tab is led out, 12 series gel electrolyte type A bipolar lithium ion secondary battery module was completed.

<実施例5>
正極活物質の最大粒径(Dmax(+))が24μmとなるように篩い分けを行ない、負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が17μmとなるように篩い分けを行なったこと以外は、上述した実施例4と同様の手法により、電池を作製した。
<Example 5>
Sieving was performed so that the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material was 24 μm, and sieving was performed so that the maximum particle size (D max (−)) of the negative electrode active material was 17 μm. Except for this, a battery was fabricated in the same manner as in Example 4 described above.

<実施例6>
正極活物質の最大粒径(Dmax(+))が14μmとなるように篩い分けを行ない、負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が10μmとなるように篩い分けを行なったこと以外は、上述した実施例4と同様の手法により、電池を作製した。
<Example 6>
Sieving was performed so that the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material was 14 μm, and sieving was performed so that the maximum particle size (D max (−)) of the negative electrode active material was 10 μm. Except for this, a battery was fabricated in the same manner as in Example 4 described above.

<比較例1>
正極活物質の最大粒径(Dmax(+))が50μmとなるように篩い分けを行ない、負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が45μmとなるように篩い分けを行なったこと以外は、上述した実施例1と同様の手法により、電池を作製した。
<Comparative Example 1>
Sieving was performed so that the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material was 50 μm, and sieving was performed so that the maximum particle size (D max (−)) of the negative electrode active material was 45 μm. Except for this, a battery was fabricated in the same manner as in Example 1 described above.

<比較例2>
正極活物質の最大粒径(Dmax(+))が50μmとなるように篩い分けを行ない、負極活物質の最大粒径(Dmax(−))が45μmとなるように篩い分けを行なったこと以外は、上述した実施例4と同様の手法により、電池を作製した。
<Comparative example 2>
Sieving was performed so that the maximum particle size (D max (+)) of the positive electrode active material was 50 μm, and sieving was performed so that the maximum particle size (D max (−)) of the negative electrode active material was 45 μm. Except for this, a battery was fabricated in the same manner as in Example 4 described above.

<微小短絡の評価>
上記の各実施例および各比較例において得られた電池について、所定数の電池を作製し、微小短絡の発生の有無を検査した。
<Evaluation of micro short circuit>
A predetermined number of batteries were produced for the batteries obtained in each of the above examples and comparative examples, and the presence or absence of a micro short circuit was examined.

具体的には、まず、作製した電池のそれぞれに対して、0.5Cの定電流で5時間、初回充電を行なった。その後、1週間エージングを行なった。この際、実施例1〜4および比較例1の電池については、上限電圧を4.2Vに設定した。また、実施例5〜8および比較例2の電池については、各単電池層の上限電圧を4.2Vに設定した。エージング後に電圧測定を行ない、その際の電圧降下値から微小短絡の発生の有無を検査した。各実施例および各比較例における電池の試作数および微小短絡が発生した電池の数を下記の表2に示す。   Specifically, first, each of the produced batteries was charged for the first time at a constant current of 0.5 C for 5 hours. Thereafter, aging was performed for one week. Under the present circumstances, about the battery of Examples 1-4 and the comparative example 1, the upper limit voltage was set to 4.2V. Moreover, about the battery of Examples 5-8 and the comparative example 2, the upper limit voltage of each cell layer was set to 4.2V. The voltage was measured after aging, and the presence or absence of a micro short circuit was inspected from the voltage drop at that time. Table 2 below shows the number of prototypes of the batteries and the number of batteries in which a micro short circuit occurred in each of the examples and comparative examples.

表2に示す結果から、本発明によれば、非水電解質二次電池における微小短絡の発生が効果的に抑制されうることが示される。したがって、本発明の非水電解質二次電池は長期間使用した場合であっても耐久性に優れ、信頼性が高い。かような非水電解質二次電池は、特に車載用といった長期信頼性が要求される用途に極めて有用である。   From the results shown in Table 2, it can be seen that according to the present invention, the occurrence of a micro short circuit in the nonaqueous electrolyte secondary battery can be effectively suppressed. Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent durability and high reliability even when used for a long time. Such a nonaqueous electrolyte secondary battery is extremely useful for applications that require long-term reliability, particularly for in-vehicle use.

本発明の非水電解質二次電池の代表的な一実施形態である双極型リチウムイオン二次電池の概要を模式的に表した断面概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an outline of a bipolar lithium ion secondary battery which is a typical embodiment of a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 平均粒径(D50)が約10μmの活物質粒子の粒径に対する頻度をプロットしたグラフである。Average particle size (D 50) is a graph plotting the frequency for the particle size of the active material particles of about 10 [mu] m. 電池用電極の活物質層とセパレータを含む部位の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the site | part containing the active material layer and separator of a battery electrode. 安全係数αを変化させた場合の微小短絡の発生確率の変化を調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the change of the occurrence probability of a micro short circuit when changing safety factor alpha. 積層数Nを変化させた場合に微小短絡の発生確率をある一定の値とするのに必要とされる安全係数αがどのように変化するかを調べた結果を示すグラフである。実線は微小短絡の発生確率が50%の場合のグラフであり、破線は微小短絡の発生確率が10%の場合のグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated how safety factor (alpha) required in order to make the generation | occurrence | production probability of a micro short circuit to a fixed value when the number of lamination | stacking N is changed is examined. The solid line is a graph when the probability of occurrence of a micro short circuit is 50%, and the broken line is a graph when the probability of occurrence of a micro short circuit is 10%. 積層数Nが多い領域(N≧48)における、積層数Nと安全係数αとの間の線形性を示すグラフである。It is a graph which shows the linearity between the lamination number N and the safety factor (alpha) in the area | region (N> = 48) with many lamination | stacking numbers. 本発明の非水電解質二次電池の他の一実施形態である双極型でない非水電解質二次電池(積層型二次電池)の断面概略図である。It is the cross-sectional schematic of the nonaqueous electrolyte secondary battery (stacked type secondary battery) which is another type of other embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明に係る組電池の代表的な実施形態を模式的に表した外観図であって、図3Aは組電池の平面図であり、図3Bは組電池の正面図であり、図3Cは組電池の側面図である。FIG. 3A is an external view schematically showing a typical embodiment of a battery pack according to the present invention, FIG. 3A is a plan view of the battery pack, FIG. 3B is a front view of the battery pack, and FIG. It is a side view of a battery. 本発明の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 assembled battery of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 双極型二次電池、
10’ 双極型でない(並列型の)二次電池、
11 集電体、
11a 正極側最外層集電体、
11b 負極側最外層集電体、
11’ 正極集電体、
12 負極集電体、
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 電池要素、
25 正極タブ、
27 負極タブ、
29 ラミネートシート、
31 シール部、
35 装脱着可能な小型の組電池、
37 組電池、
39 接続治具、
40 電気自動車。
10 Bipolar secondary battery,
10 'non-bipolar type (parallel type) secondary battery,
11 Current collector,
11a Positive electrode side outermost layer current collector,
11b The negative electrode side outermost layer current collector,
11 'positive electrode current collector,
12 negative electrode current collector,
13 positive electrode active material layer,
15 negative electrode active material layer,
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21 battery elements,
25 positive electrode tab,
27 negative electrode tab,
29 Laminate sheet,
31 seal part,
35 A small assembled battery that can be attached and detached,
37 battery pack,
39 Connecting jig,
40 Electric car.

Claims (10)

正極活物質を含み集電体の表面に形成されてなる正極活物質層と、セパレータに電解質が保持されてなる電解質層と、負極活物質を含み集電体の表面に形成されてなる負極活物質層とがこの順に積層されてなる少なくとも1つの単電池層を含む電池要素を有する非水電解質二次電池であって、
少なくとも1つの前記単電池層において、前記正極活物質の粒径の最大値(Dmax(+))および前記負極活物質の粒径の最大値(Dmax(−))が、下記数式1:
式中、Tは活物質層の厚さであり、Tはセパレータの厚さであり、Nは単電池層の数であり、N≧48を満たす整数である、
の関係並びにD max >T の関係を満足し、Dmax(+)が前記正極活物質の平均粒径(D50)の3.3倍以下であり、Dmax(−)が前記負極活物質の平均粒径(D50)の2.5倍以下であり、
上記2つの関係を満足する単電池層において、T が5〜30μmであることを特徴とする、非水電解質二次電池。
A positive electrode active material layer that includes a positive electrode active material and is formed on the surface of the current collector, an electrolyte layer in which an electrolyte is held in a separator, and a negative electrode active material that includes a negative electrode active material and is formed on the surface of the current collector A non-aqueous electrolyte secondary battery having a battery element including at least one single battery layer formed by laminating a material layer in this order,
In at least one single cell layer, the maximum value (D max (+)) of the particle size of the positive electrode active material and the maximum value (D max (−)) of the particle size of the negative electrode active material are expressed by the following formula 1:
Where Te is the thickness of the active material layer, T s is the thickness of the separator, N is the number of cell layers, and is an integer that satisfies N ≧ 48.
Relationship and satisfy the relationship of D max> T e, D max (+) is not less less 3.3 times the average particle diameter of the positive electrode active material (D 50), D max ( -) is the negative active 2.5 times der less of the average particle diameter of material (D 50) is,
In the single cell layer that satisfies the above two relationships, characterized in that T s is 5 to 30 [mu] m, a non-aqueous electrolyte secondary battery.
max(+)が前記正極活物質の平均粒径(D50)の2倍以下であり、Dmax(−)が前記負極活物質の平均粒径(D50)の2倍以下である、請求項1に記載の非水電解質二次電池。 D max (+) is 2 times or less of the average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material, and D max (−) is 2 times or less of the average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode active material. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1. N=96であり、α≦0.9である、請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein N = 96 and α ≦ 0.9. max(+)およびDmax(−)が、下記数式2:
式中、T、T、Nの定義は数式1と同様である、
を満足する、請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。
D max (+) and D max (−) are represented by the following formula 2:
In the formula, definitions of T e , T s , and N are the same as those in Formula 1.
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein:
α>0.1である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein α> 0.1. 電池要素を構成する全ての単電池層が上記の関係を満足する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein all the single battery layers constituting the battery element satisfy the above relationship. N=96である、請求項1、2、4〜6のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein N = 96. 上記数式の関係を満足する単電池層において、Tが50μm以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。 In the single cell layer that satisfies the relationship of the equation, T e is 50μm or less, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7. 上記数式の関係を満足する単電池層において、前記正極活物質および前記負極活物質の少なくとも一方の平均粒径(D50)が0.5〜20μmである、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。 In the single cell layer that satisfies the relationship of the equation, the positive active material and at least one of an average particle diameter of the negative active material (D 50) is 0.5 to 20 [mu] m, any of claims 1-8 1 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to item. 双極型リチウムイオン二次電池である、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。 It is a bipolar lithium ion secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1-9.
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