JP5532795B2 - 双極型二次電池 - Google Patents
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Description
図1において概説すると、第1実施形態の双極型リチウムイオン二次電池100は、略矩形で扁平な形状を有する。そして対向する側端部から電力を取り出すための正極タブ104、負極タブ106が引き出されている。双極型リチウムイオン二次電池100は、実際に充放電反応が進行する発電要素102と、これを封止する外装材108とを有する。
図4において説明すると、第2実施形態は第1実施形態と略同様であるが、折込部231が第1実施形態と異なり、また、第1のシール部材222Aと第2のシール部材220Aとが互いに接する。
図5において説明すると、第3実施形態は、第2実施形態と略同様であるが、第1のはみ出し部323と第2のはみ出し部321との間に配置されるスペーサ332をさらに有する点で第2実施形態と異なる。
図6に示すように、第4実施形態は、第1実施形態の構成と第2実施形態の構成とを組み合わせた構成を有する。つまり、第4実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、第1実施形態の折込部130と同様の構成の折込部430と、第2実施形態の折込部231と同様の構成の折込部431とを有する。
図7において説明すると、第5実施形態は第1実施形態と略同様であるが、折込部533が第1実施形態と異なり、また、第1のシール部材522Aと第2のシール部材520Aとが接する。
図8において説明すると、第6実施形態は、第5実施形態と略同様であるが、第1のはみ出し部623と第2のはみ出し部621との間に配置されるスペーサ632をさらに有する点で第5実施形態と異なる。
図9に示すように、第7実施形態は、第1実施形態の構成と第5実施形態の構成とを組み合わせた構成を有する。つまり、第7実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、第1実施形態の折込部130の構成と同様の構成の折込部730と、第5実施形態の折込部533と同様の構成の折込部733とを有する。
正極活物質層の作製にあたり、正極活物質、導電助剤、バインダー、およびスラリー粘度調整溶媒を所定の比で混合して正極スラリーを作製した。正極活物質として、LiMn204を用いた。導電助剤としてアセチレンブラックを用いた。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた。スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いた。各材料の割合は、正極活物質85wt%、導電助剤5wt%、およびバインダー10wt%である。
負極活物質層の作製にあたり、負極活物質、バインダー、およびスラリー粘度調整溶媒を所定の比で混合して負極スラリーを作製した。負極活物質として、ハードカーボンを用いた。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた。スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いた。各材料の割合は、負極活物質90wt%、およびバインダー10wt%である。
導電性を有する層としてポリエチレン樹脂にカーボン材料を分散させた導電性高分子材料を延伸によってフィルム状に成形し用いた。厚さは100μmである。
電解液として、1M LiPF6/EC+DEC(溶媒体積比1:1)を用いた。ここで、ECはエチレンカーボネート、DECはジエチルカーボネートである。
セパレータとして、ポリエチレン(PE)製のものを用いた。セパレータの厚みは35μmである。
図10に示すように、シール部材はフレーム型で、ポリエチレン(PE)製フィルムである。シール部材は、双極型電極の正極活物質層および負極活物質層の周りに配置される。シール部材は、略矩形形状で、その一辺が集電体の端部からはみ出す。はみ出し部が設けられたこのシール部材の一辺を、電解液を注入するための注液部とする。
実施例1では、集電体の端部からはみ出すシール部材のはみ出し部とはみ出し部との隙間(図1(A)を参照。)にスペーサを挿入した。スペーサは、ポリプロピレン(PP)製である。スペーサの厚さは70μmであり、他の寸法は160×30μmである。双極型電極を6つ作製し、全ての双極型電極について、はみ出し部とはみ出し部との隙間にスペーサを挿入した。
実施例2は実施例1と略同様であるが、6つの双極型電極の全てについてはみ出し部とはみ出し部との隙間にスペーサを挿入するのではなく、2つの双極型電極についてのみ、はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した。そして双極型電極の積層に際し、スペーサを挿入した2つの双極型電極を積層方向の最も外側に配置した。つまり、スペーサを挿入した2つの双極型電極が、他の4つの双極型電極を挟む。
実施例3は、上述の第1実施形態に対応している。つまり、はみ出し部を集電体の端部に向かって折込むことによって折込部を形成した。双極型電極を6つ作製し、全ての双極型電極について折込部を形成した。
実施例4は、上述の第5実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に2つのセパレータの端部を折込むことによって、折込部を形成した。
実施例5は、上述の第2実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に1つのセパレータの端部を折込むことによって、折込部を形成した。
実施例6は、上述の第3実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に1つのセパレータの端部を折込むことによって折込部を形成し、また、はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した。
実施例7は実施例1と略同様であるが、スペーサの厚さが実施例7と実施例1とで異なる。実施例7ではスペーサの厚さが110μmである。他の構成等については、実施例7は実施例1と同様であるので、重複する説明を省略する。
比較例は、実施例1と略同様であるが、スペーサを設けない点で実施例1と異なる。つまり、比較例ではスペーサがなく、はみ出し部とはみ出し部との間に隙間がある。
101、103 集電板、
102 発電要素、
104 正極タブ、
106 負極タブ、
108 外装材、
110、210、310、410、510、610、710 双極型電極、
111、211、311、411、511、611、711 集電体、
112、212、312、412、512、612、712 負極活物質層、
113、213、313、413、513、613、713 正極活物質層、
122、222、322、422、522、622、722 第1のシール部材、
222A、522A 第1のシール部材、
123、223、323、423、523、623、723 第1のはみ出し部、
120、220、320、420、520、620、720 第2のシール部材、
220A、520A 第2のシール部材、
121、221、321、421、521、621、721 第2のはみ出し部、
140 セパレータ、
240、340、440 セパレータ(請求項2のセパレータに相当する。)
540、640、740 セパレータ(請求項3のセパレータに相当する。)
130、430、730 折込部(請求項1の折込部に相当する。)、
231、331、431 折込部(請求項2の折込部に相当する。)、
533、633、733 折込部(請求項3の折込部に相当する。)、
332、632 スペーサ。
Claims (9)
- 集電体の一方の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を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第1のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第2のシール部材と、
前記第1のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第1のはみ出し部と、
前記第2のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第2のはみ出し部と、
前記第1のはみ出し部と前記第2のはみ出し部との間の隙間に挿入されて当該隙間を埋める挿入部と、を有し、
当該挿入部は、前記第1のはみ出し部および前記第2のはみ出し部が前記集電体の端部に向かって前記隙間に折込まれてなる折込部、前記第1のシール部材と前記第2のシール部材との間からはみ出す少なくとも1つの前記セパレータの端部が前記隙間に折込まれてなる折込部、および、前記隙間に配置されたスペーサ、のうちの少なくとも1つである、双極型二次電池。 - 前記挿入部として、前記第1のはみ出し部および前記第2のはみ出し部が前記集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部を有する請求項1に記載の双極型二次電池。
- 前記挿入部として、前記第1のシール部材と前記第2のシール部材との間からはみ出す一の前記セパレータの端部が前記第1のはみ出し部と前記第2のはみ出し部との間に折込まれてなる折込部を有する請求項1に記載の双極型二次電池。
- 前記挿入部として、前記第1のシール部材と前記第2のシール部材との間からはみ出す一の前記セパレータの端部、および前記第1のシール部材と前記第2のシール部材との間からはみ出す他の前記セパレータの端部が前記第1のはみ出し部と前記第2のはみ出し部との間に折込まれてなる折込部を有する請求項1に記載の双極型二次電池。
- 請求項2に記載の折込部、請求項3に記載の折込部、および請求項4に記載の折込部のうちの少なくともいずれか2つを有する双極型二次電池。
- 前記挿入部として、前記第1のはみ出し部と前記第2のはみ出し部との間に配置されたスペーサを有する請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の双極型二次電池。
- 前記第1のシール部材の厚みと前記第2のシール部材の厚みとの合計、および/または前記スペーサの厚さは、前記集電体の厚み以上である請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の双極型二次電池。
- 前記集電体は、金属材料、または導電性を有する樹脂を含む請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の双極型二次電池。
- 液体電解質またはゲル電解質を含む請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の双極型二次電池。
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