JP5661550B2 - Secondary battery unit and assembled secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、固体電解質セパレータ、二次電池ユニットおよび集合二次電池に関するものである。   The present invention relates to a solid electrolyte separator, a secondary battery unit, and an assembled secondary battery.

特許文献1(US2009/0061288
A1)では、LiS(リチウム-硫黄)二次電池において、薄いLi伝導性セラミックス緻密体をセパレータとして用いている。電解液を用いるLiS電池では正極の多硫化物が電解液へ溶出することが原因で、充放電サイクルを繰り返すうちに、電解液に溶出した正極が負極へマイグレート(移動)し充放電可能な容量が徐々に低下する問題を抱えている。このため、セパレータ部分にLiイオン伝導性を有するセラミックスの緻密膜を適用することで、正極多硫化物の負極へのマイグレート(移動)を抑制する方法を開示している。また、使用するセラミックス緻密体にはLISICON(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x=0.0〜0.5))を開示している。また機械的強度補強のために電解液が透過可能な多孔質補強膜をLISICONの両側に挟持した構成を開示している。
Patent Document 1 (US2009 / 0061288
A1) uses a thin Li conductive ceramic dense body as a separator in a LiS (lithium-sulfur) secondary battery. In LiS batteries using electrolyte, the positive electrode polysulfide elutes into the electrolyte, and the positive electrode eluted in the electrolyte migrates (moves) to the negative electrode and can be charged and discharged as the charge / discharge cycle is repeated. There is a problem that capacity gradually decreases. For this reason, a method of suppressing migration (migration) of the positive electrode polysulfide to the negative electrode by applying a dense ceramic film having Li ion conductivity to the separator portion is disclosed. Further, LISICON (Li1 + xAlxTi2-x (PO4) 3 (x = 0.0 to 0.5)) is disclosed as a ceramic dense body to be used. Also disclosed is a configuration in which a porous reinforcing membrane that allows electrolyte to penetrate is sandwiched between both sides of LISICON for mechanical strength reinforcement.

特許文献2(US2008/0268327
A1)では、水系金属空気電池へ固体電解質セパレータを適用した構成を開示している。中央に緻密層を有し、その両側を緻密層の破損防止のために設けた多孔層で挟持した構造を有するイオン伝導性固体電解質セパレータである。使用する固体電解質材料には、Li1-xMxTi2(PO4)3(x=0-1.5,M=Al,Zr,Sn,Hf,Y)などのNASICON構造を備えた固体電解質材料を緻密層に設けることを開示している。
Patent Document 2 (US2008 / 0268327
A1) discloses a configuration in which a solid electrolyte separator is applied to a water-based metal-air battery. It is an ion conductive solid electrolyte separator having a dense layer in the center and a structure in which both sides thereof are sandwiched between porous layers provided to prevent damage to the dense layer. Solid electrolyte material with NASICON structure such as Li1-xMxTi2 (PO4) 3 (x = 0-1.5, M = Al, Zr, Sn, Hf, Y) should be provided in the dense layer. Is disclosed.

特許文献3(WO 2008−059987)では、緻密な固体電解質板の両側に多孔質な固体電解質層を形成した固体電解質構造体、更には多孔質な固体電解質層に電極材料を収容した全固体電池が開示されている。   In Patent Document 3 (WO 2008-059987), a solid electrolyte structure in which a porous solid electrolyte layer is formed on both sides of a dense solid electrolyte plate, and an all-solid battery in which an electrode material is accommodated in the porous solid electrolyte layer Is disclosed.

また、特許文献4(特開2011−73962)では、リチウム二次電池の固体電解質材料として、ガーネット結晶構造を有する特定のセラミックス材料が開示されている。 Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-73962) discloses a specific ceramic material having a garnet crystal structure as a solid electrolyte material of a lithium secondary battery.

更に、特許文献5(特開2008-078119)記載の全固体蓄電素子は、正負極の各電極を収容する各凹部を有した固体電解質セパレータが開示されている。一般に、全固体蓄電素子においては、電池出力特性の向上に電極活物質と電解質の接触面積を増大させることで内部抵抗の低減を図ることが必要である。しかし、一方で電解質層は薄く接合面積が拡大するほど抵抗が低減するが、薄く広い面積の電解質層を形成すると強度が低下する。このため、固体電解質セパレータに、電極部を収容する各凹部を交互あるいは千鳥状に配列することによって、電極と固体電解質の接触面積を大きくし、同時に固体電解質の薄肉化を実現している。   Furthermore, the all-solid-state energy storage device described in Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-078119) discloses a solid electrolyte separator having concave portions that accommodate positive and negative electrodes. Generally, in an all-solid-state power storage element, it is necessary to reduce internal resistance by increasing the contact area between an electrode active material and an electrolyte in order to improve battery output characteristics. However, on the other hand, the resistance of the electrolyte layer decreases as the junction area becomes thinner, but the strength decreases when a thin and wide area of the electrolyte layer is formed. For this reason, the contact areas between the electrodes and the solid electrolyte are increased by arranging the recesses accommodating the electrode portions alternately or in a staggered manner in the solid electrolyte separator, and at the same time, the solid electrolyte is made thinner.

US2009/0061288A1US2009 / 0061288A1 US2008/0268327A1US2008 / 0268327A1 WO 2008−059987WO 2008-059987 特開2011−73962JP2011-73962A 特開2008-078119JP2008-078119

特許文献1や特許文献2では、セラミックス緻密膜が薄板で強度維持が困難なため、補強膜を付加するが、これが電池のエネルギー密度を低下させる要因となっている。また最近では1ユニットの電池内部で直列や並列積層することで、電池ケース重量を低減してエネルギー密度の向上を図る電池設計が行われることがあるが、本構成では電解液の液絡が生じるため電池を個別に接続する必要があり,ユニット内での積層は出来ない。また他のエネルギー密度向上手段として電池を大判化する方策も考えられるが、その場合には基板強度の問題がより顕在化し、大判化も不可能である。   In Patent Document 1 and Patent Document 2, a reinforcing film is added because the ceramic dense film is a thin plate and it is difficult to maintain the strength. However, this is a factor that decreases the energy density of the battery. Recently, a battery design that reduces the weight of the battery case and improves the energy density by stacking in series or in parallel in one unit of the battery may be performed. However, in this configuration, an electrolyte liquid junction occurs. Therefore, it is necessary to connect the batteries individually, and stacking in the unit is not possible. As another means for improving the energy density, a method of enlarging the battery can be considered, but in this case, the problem of the substrate strength becomes more obvious and the enlarging is impossible.

加えて、LISICON(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x=0.0〜0.5))やLi1-xMxTi2(PO4)3(x=0-1.5,M=Al,Zr,Sn,Hf,Y)などのNASICON構造を備えた固体電解質材料は、還元側の電位窓が狭いために負極でLiデンドライトが生じた場合にはリチウム電位で還元される。そのため固体電解質が変質して、場合によっては固体電解質に電子伝導性が生じてしまい、正負極間が短絡する不具合が生じる可能性を有している。   In addition, LISICON (Li1 + xAlxTi2-x (PO4) 3 (x = 0.0 to 0.5)), Li1-xMxTi2 (PO4) 3 (x = 0-1.5, M = Al, Zr, Sn, Hf, Y) etc. The solid electrolyte material having the NASICON structure is reduced at the lithium potential when Li dendrite is generated at the negative electrode because the potential window on the reduction side is narrow. For this reason, the solid electrolyte is degenerated, and in some cases, electronic conductivity is generated in the solid electrolyte, and there is a possibility that a short circuit occurs between the positive and negative electrodes.

電池にはエネルギー密度と出力密度の両方の特性に優れたものが要求されるため、単に電極の充填効率が良いだけで無く、電池の内部抵抗が低いことも優れた電池の条件の一つである。特許文献5記載の固体電解質セパレータでは、リチウムイオンが正極と負極との間、即ち固体電解質セパレータの凹部の隔壁(側壁)を介して移動する。つまり、リチウムイオンがセパレータを平面的に見たときに水平方向に向かって移動する。したがって、イオン伝導面での低抵抗化の方策の一つは正負極間の対向する面積を大きくすることであり、そのためには、電極収容凹部を深くする必要がある。しかしその場合、電子はセパレータの厚さ方向に向かって伝導する。したがって、各凹部を深くすると、集電部までの導電距離が長くなるので、電子伝導の面では高抵抗化する。また製法面では、各電極層を各凹部内に形成(挿入)することも技術的難易度が高くなるため好ましくない。   Batteries are required to have both excellent energy density and power density characteristics. Therefore, not only is the electrode filling efficiency good, but the low internal resistance of the battery is one of the excellent battery conditions. is there. In the solid electrolyte separator described in Patent Document 5, lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode, that is, through the partition walls (side walls) of the recesses of the solid electrolyte separator. That is, lithium ions move in the horizontal direction when the separator is viewed in plan. Therefore, one of the measures for reducing the resistance on the ion conduction surface is to increase the opposing area between the positive and negative electrodes. For this purpose, it is necessary to deepen the electrode housing recess. However, in that case, electrons are conducted in the thickness direction of the separator. Therefore, if each recess is deepened, the conductive distance to the current collector is increased, so that the resistance is increased in terms of electron conduction. In terms of the manufacturing method, it is not preferable to form (insert) each electrode layer in each recess because the technical difficulty level increases.

電池のエネルギー密度向上には電極の収容密度は高く設計する必要がある。しかし一方で出力密度の向上には電極の厚みは薄く設計する必要がある。そのため電極層は広く薄い構造とすることが望ましい。そのため固体電解質からなるセラミックスセパレータにも大面積で薄い板状とする設計が求められる。しかしながらそれには強靭な強度が要求され、従来の設計では大面積化と低抵抗化の両立には限界が生じていた。   In order to improve the energy density of the battery, it is necessary to design the electrode with a high accommodation density. However, on the other hand, in order to improve the output density, it is necessary to design the electrode to be thin. Therefore, it is desirable that the electrode layer has a wide and thin structure. Therefore, a ceramic separator made of a solid electrolyte is required to have a large area and a thin plate shape. However, it requires tough strength, and the conventional design has a limit in achieving both large area and low resistance.

本発明の課題は、イオン伝導性を有する緻密質固体電解質セパレータによって各電極を仕切るタイプの二次電池において、イオン伝導に対する抵抗と電子伝導に対する抵抗とを共に低減し、各電極の収容を容易にした固体電解質セパレータ、及び固体電解質セパレータを用いた電池を提供することである。   An object of the present invention is to reduce both resistance to ionic conduction and resistance to electronic conduction in a secondary battery in which each electrode is partitioned by a dense solid electrolyte separator having ionic conductivity, making it easy to accommodate each electrode. It is to provide a solid electrolyte separator and a battery using the solid electrolyte separator.

本発明は、固体電解質セパレータを備える二次電池ユニットであって、
前記セパレータが、二次電池用のイオン伝導性を有する緻密質固体電解質からなり、二次電池の第一の電極と第二の電極とを分割し、前記セパレータが、板状のイオン伝導部、前記イオン伝導部から第一の主面側に突出する第一の隔壁、前記イオン伝導部から第二の主面側に突出する第二の隔壁、前記第一の主面側に開口し、前記第一の電極を収容する第一の凹部、および前記第二の主面側に開口し、前記第二の電極を収容する第二の凹部を備えており、前記第一の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第一の隔壁によって区分されており、前記第二の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第二の隔壁によって区分されており、前記第一の電極が負極であり、
前記二次電池ユニットが、
前記第一の凹部を被覆し、イオン伝導を遮断し、電子伝導性を有する第一の集電部、
前記第二の凹部を被覆し、イオン伝導を遮断し、電子伝導性を有する第二の集電部、および
前記第一の凹部の内面に設けられている金属膜を備えており、前記金属膜が前記第一の集電部までの電子伝導経路として機能することを特徴とする。
The present invention is a secondary battery unit comprising a solid electrolyte separator ,
The separator is formed of a dense solid electrolyte having ion conductivity for a secondary battery, the first electrode and the second electrode of the secondary battery are divided, and the separator is a plate-like ion conductive portion, A first partition wall protruding from the ion conductive portion toward the first main surface side, a second partition wall protruding from the ion conductive portion toward the second main surface side, and opening to the first main surface side; A first recess for accommodating the first electrode, and a second recess for opening the second electrode and opening the second main surface, and including a periphery of the first recess. At least a portion is divided by the first partition, at least a portion of the periphery of the second recess is partitioned by the second partition, and the first electrode is a negative electrode,
The secondary battery unit is
A first current collector that covers the first recess, blocks ion conduction, and has electron conductivity;
A second current collector that covers the second recess, blocks ionic conduction, and has electronic conductivity; and
A metal film is provided on the inner surface of the first recess, and the metal film functions as an electron conduction path to the first current collector .

また、本発明は、
固体電解質セパレータを備える空気電池ユニットであって、
前記セパレータが、二次電池用のイオン伝導性を有する緻密質固体電解質からなり、二次電池の第一の電極と第二の電極とを分割し、前記セパレータが、板状のイオン伝導部、前記イオン伝導部から第一の主面側に突出する第一の隔壁、前記イオン伝導部から第二の主面側に突出する第二の隔壁、前記第一の主面側に開口し、前記第一の電極を収容する第一の凹部、および前記第二の主面側に開口し、前記第二の電極を収容する第二の凹部を備えており、前記第一の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第一の隔壁によって区分されており、前記第二の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第二の隔壁によって区分されており、前記第一の電極が負極であり、
前記空気電池ユニットが、
前記第一の凹部を被覆し、イオン伝導を遮断し、電子伝導性を有する集電部、
前記第二の凹部を被覆する酸素透過膜、および
前記第一の凹部の内面に設けられている金属膜を備えており、前記金属膜が前記集電部までの電子伝導経路として機能することを特徴とする。
The present invention also provides:
An air battery unit comprising a solid electrolyte separator,
The separator is formed of a dense solid electrolyte having ion conductivity for a secondary battery, the first electrode and the second electrode of the secondary battery are divided, and the separator is a plate-like ion conductive portion, A first partition wall protruding from the ion conductive portion toward the first main surface side, a second partition wall protruding from the ion conductive portion toward the second main surface side, and opening to the first main surface side; A first recess for accommodating the first electrode, and a second recess for opening the second electrode and opening the second main surface, and including a periphery of the first recess. At least a portion is divided by the first partition, at least a portion of the periphery of the second recess is partitioned by the second partition, and the first electrode is a negative electrode,
The air battery unit is
A current collector that covers the first recess, blocks ion conduction, and has electron conductivity;
An oxygen permeable membrane covering the second recess, and
A metal film provided on an inner surface of the first recess is provided, and the metal film functions as an electron conduction path to the current collector .

また、本発明は、前記二次電池ユニットが複数積層されていることを特徴とする、集合二次電池に係るものである。   The present invention also relates to an assembled secondary battery, wherein a plurality of the secondary battery units are stacked.

本発明によれば、セパレータの第一の主面に開口する第一の凹部に第一の電極を形成し、セパレータの第二の主面に開口する第二の凹部に第二の電極を収容する。そして、第一の凹部と第二の凹部とを分離するイオン伝導部から、第一の主面側に第一の隔壁を突出させ、第二の主面側に第二の隔壁を突出させる。   According to the present invention, the first electrode is formed in the first recess opening in the first main surface of the separator, and the second electrode is accommodated in the second recess opening in the second main surface of the separator. To do. And from the ion conduction part which isolate | separates a 1st recessed part and a 2nd recessed part, a 1st partition is protruded on the 1st main surface side, and a 2nd partition is protruded on the 2nd main surface side.

これによって、第一の電極と第二の電極との間のイオン伝導は、セパレータ面方向に延びるイオン伝導部によって担われる。したがって、各凹部を浅くしても、両方の極間の面積は変わらないので、この部分でのイオン伝導性は低下しない。一方、凹部に収容される電極層はセパレータの厚さ方向の導電距離が短くなるので、電極層内のイオン伝導性,及び電子伝導性の両方を向上させることができる。このように、本発明の構造は、二次電池において固体電解質セパレータを使用しつつ、電極収容部内におけるイオン伝導性および電子伝導性の両方をバランス良く改善させることのできるセラミックスセパレータ構造である。その上、正負極間の対向する面積を拡大するために凹部を深くする必要がないので、それだけ各凹部への電極の収容が容易である。   Thereby, the ionic conduction between the first electrode and the second electrode is carried by the ion conducting portion extending in the separator surface direction. Therefore, even if each concave portion is shallow, the area between both poles does not change, so that the ionic conductivity in this portion does not decrease. On the other hand, since the conductive distance in the thickness direction of the separator is shortened in the electrode layer accommodated in the recess, both ion conductivity and electron conductivity in the electrode layer can be improved. As described above, the structure of the present invention is a ceramic separator structure that can improve both ion conductivity and electron conductivity in the electrode housing portion in a well-balanced manner while using a solid electrolyte separator in a secondary battery. In addition, since it is not necessary to deepen the recesses in order to enlarge the opposing area between the positive and negative electrodes, it is easy to accommodate the electrodes in the respective recesses.

これに対して、特許文献5記載の電池構造では、イオンはセパレータの面方向へと移動し、電子はセパレータの厚み方向に動く。比較のため、例えばエネルギー密度を一定に確保するため電極収容凹部の容積を一定にする。すると、電池の内部抵抗を低減する電極収容部の設計としては、開口の面積を小さくすることで面方向のイオンの移動距離(拡散距離)は小さく出来るため好ましいが、一方で電極収容部を深く設計する必要があるため、最深部への集電(電子伝導パス)形成が困難になることに加え、最深部まで電極を収容する製法の難易度が高くなる。   On the other hand, in the battery structure described in Patent Document 5, ions move in the surface direction of the separator, and electrons move in the thickness direction of the separator. For comparison, for example, the volume of the electrode housing recess is made constant to ensure a constant energy density. Then, as a design of the electrode housing part that reduces the internal resistance of the battery, it is preferable because the ion movement distance (diffusion distance) in the plane direction can be reduced by reducing the area of the opening, but on the other hand, the electrode housing part is deepened. Since it is necessary to design, it becomes difficult to form a current collection (electron conduction path) at the deepest portion, and the difficulty of the manufacturing method for accommodating the electrode to the deepest portion is increased.

その逆で収容部の開口を広く浅く設計する場合には、電極層を収容する製法は容易化され、電子伝導の距離は短縮されるが、一方でイオン伝導距離(拡散距離)は長くなる。
つまりイオン・電子の両方の移動距離を短くして電池内部抵抗低減を図る電池設計と、電極層を収容する製法を容易化する設計の両立が困難であった。
On the contrary, when the opening of the accommodating portion is designed to be wide and shallow, the manufacturing method for accommodating the electrode layer is facilitated and the distance of electron conduction is shortened, while the ion conduction distance (diffusion distance) is increased.
In other words, it has been difficult to achieve both a battery design that reduces the internal resistance of the battery by shortening the distance traveled by both ions and electrons, and a design that facilitates the manufacturing method of housing the electrode layer.

好適には、正負極間の対向する部分を薄く大面積で形成するために補強用に設けた梁となる隔壁を、セパレータの厚さ方向に見たときに第一の主面側の隔壁と第二の主面側の隔壁とが重なる位置に設ける事で、電池ユニットを積層する際には隔壁を介して接合することが出来る。一般に電極材料は充放電の際には膨張収縮を繰り返すことが知られている上、電池の使用方法にもよるが電極全体が必ずしも均一に膨張収縮するとは限らない。また今後更なる高容量化が期待される中で注目される高容量活物質(例えば固溶体系や層状酸化物系,硫黄系の正極,合金系やリチウム金属などの負極)では、膨張収縮自体が更に拡大することが見込まれる。こうした背景から電池ユニット間を電極活物質を介した積層構造にすると、多段化が進むほどセラミックスセパレータは局所的な応力歪みを受け易くなり、破損する可能性が高まる。しかし固体電解質からなる隔壁を介して電池ユニットを積層接続することが出来れば、電極活物質の膨張収縮の影響を回避できる。   Preferably, the partition wall serving as a beam provided for reinforcement in order to form the opposing portion between the positive and negative electrodes in a thin and large area, the partition wall on the first main surface side when viewed in the thickness direction of the separator. By providing at the position where the partition on the second main surface side overlaps, when the battery units are stacked, they can be joined via the partition. In general, electrode materials are known to repeatedly expand and contract during charging and discharging, and the entire electrode does not always expand and contract evenly depending on the method of using the battery. In addition, high-capacity active materials (for example, solid solution systems, layered oxide systems, sulfur-based cathodes, alloy systems, and negative electrodes such as lithium metals) that are attracting attention as further capacity increases are expected. Further expansion is expected. From such a background, when the battery units are laminated with an electrode active material, the ceramic separator becomes more susceptible to local stress strain as the number of stages increases, and the possibility of breakage increases. However, if the battery units can be stacked and connected via the partition made of a solid electrolyte, the influence of expansion and contraction of the electrode active material can be avoided.

ここで、好適には、セパレータの外縁に沿って、第一の隔壁および第二の隔壁がそれぞれ細長い突起(梁ないしストライプ)として形成されており、細長い突起状の第一の隔壁と第二の隔壁とが、セパレータの厚さ方向に見て重なる位置にある。この場合、第一の隔壁と第二の隔壁とは、外縁に沿ってセパレータの全周にわたって重なる位置にあってもよい。   Here, it is preferable that the first partition wall and the second partition wall are each formed as an elongated protrusion (beam or stripe) along the outer edge of the separator. The partition wall is at a position overlapping with the separator in the thickness direction. In this case, a 1st partition and a 2nd partition may exist in the position which overlaps over the perimeter of a separator along an outer edge.

また、好適には、セパレータの外周から内側に存在する第一の隔壁および第二の隔壁が、それぞれ細長い突起(梁ないしストライプ)として形成されており、細長い突起状の第一の隔壁と第二の隔壁とが、セパレータの厚さ方向に見て重なる位置にある。これによって、セパレータの構造強度をいっそう高くすることができる。   Preferably, the first partition wall and the second partition wall existing on the inner side from the outer periphery of the separator are formed as elongated protrusions (beams or stripes), respectively. The partition walls overlap with each other when viewed in the thickness direction of the separator. Thereby, the structural strength of the separator can be further increased.

また、好適な実施形態においては、一方の電極あるはい双方の電極が、固体の電極材料と、この電極材料に含浸された電解液とを含んでいる。この場合には、前述した電極の膨張収縮などの作用が大きく、本発明が特に好適である。こうした電極は後に詳述する。   In a preferred embodiment, one electrode or both electrodes include a solid electrode material and an electrolytic solution impregnated in the electrode material. In this case, the above-described effects such as expansion and contraction of the electrode are large, and the present invention is particularly suitable. Such electrodes will be described in detail later.

(a)は、固体電解質セパレータ1の斜視図であり、(b)は、セパレータ1のうち1区画を示す斜視図である。(A) is a perspective view of the solid electrolyte separator 1, and (b) is a perspective view showing one section of the separator 1. (a)は、セパレータ1の1区画を示す断面図であり、(b)は、セパレータ1の凹部に電極を形成した状態を示し、(c)は、セパレータの各主面側にそれぞれ集電部を設けた状態を示す。(a) is sectional drawing which shows 1 division of the separator 1, (b) shows the state which formed the electrode in the recessed part of the separator 1, (c) is each current collection on each main surface side of a separator, respectively. The state which provided the part is shown. (a)は、セパレータの各主面上に集電部を形成した状態を示す斜視図であり、(b)は、その1区画を示す斜視図である。(A) is a perspective view which shows the state which formed the current collection part on each main surface of a separator, (b) is a perspective view which shows the 1 division. (a)、(b)、(c)は、それぞれ、二次電池ユニットを示す断面図である。(A), (b), (c) is sectional drawing which respectively shows a secondary battery unit. 図4(a)の二次電池ユニット11を積層した集合二次電池20を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically the assembled secondary battery 20 which laminated | stacked the secondary battery unit 11 of Fig.4 (a). 図5の集合二次電池を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the assembled secondary battery in FIG. 5. 二次電池ユニットの具体例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific example of a secondary battery unit. 図7の二次電池ユニットを積層した集合二次電池を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the assembly secondary battery which laminated | stacked the secondary battery unit of FIG. (a)、(b)、(c)は、それぞれ、各セパレータを示す斜視図である。(A), (b), (c) is a perspective view which shows each separator, respectively. (a)は、他の実施形態に係る空気電池用セパレータ31を示す斜視図であり、(b)は、セパレータ31の1区画を示す斜視図である。(A) is a perspective view which shows the separator 31 for air batteries which concerns on other embodiment, (b) is a perspective view which shows 1 division of the separator 31. FIG. (a)は、セパレータ31に電極および集電部を形成した状態を示す斜視図であり、(b)は、(a)の断面図である。(A) is a perspective view which shows the state which formed the electrode and the current collection part in the separator 31, (b) is sectional drawing of (a). セパレータ31を積層した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which laminated | stacked the separator 31. FIG. 二次電池ユニット41を積層した状態を示す断面図であり、図12のXIII方向に見たものである。It is sectional drawing which shows the state which laminated | stacked the secondary battery unit 41, and was seen in the XIII direction of FIG. 二次電池ユニット41を積層した状態を示す断面図であり、図12のXIV方向に見たものである。る。It is sectional drawing which shows the state which laminated | stacked the secondary battery unit 41, and was seen in the XIV direction of FIG. The セパレータ31を用いた集合電池のガス口に酸素透過膜50を形成した状態を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a state in which an oxygen permeable membrane 50 is formed at a gas port of an assembled battery using a separator 31. FIG. 図15の集合電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the assembled battery of FIG. 空気電池ユニットの具体例を示す。The specific example of an air battery unit is shown.

図1〜図6は、参考形態に係るものである。
図1に示すように、セパレータ1には、複数の区画Aが形成されている。セパレータ1には平板形状のイオン伝導部4が設けられており、イオン伝導部4から一方の主面4a側へと向かって隔壁3A、3Bが形成されており、反対側の主面4b側に隔壁5A、5Bが形成されている。隔壁3A、5Aは、セパレータの外縁に、全周にわたって形成されている。また、隔壁3A、5Aに加えて、内側の外縁に存在しない隔壁3B、5Bによって、セパレータ1は、各区画Aに分割されている。第一の主面側では、隔壁3Bによって各凹部2が形成されており、第二の主面側では、隔壁5Bによって各凹部6が形成されている。本例では各凹部の平面形状は正方形または長方形である。
1 to 6 relate to a reference embodiment.
As shown in FIG. 1, the separator 1 is formed with a plurality of sections A. The separator 1 is provided with a plate-like ion conducting portion 4, and partition walls 3 </ b> A and 3 </ b> B are formed from the ion conducting portion 4 toward one main surface 4 a side, and on the opposite main surface 4 b side. Partition walls 5A and 5B are formed. The partition walls 3A and 5A are formed on the outer edge of the separator over the entire circumference. Further, in addition to the partition walls 3A and 5A, the separator 1 is divided into the sections A by partition walls 3B and 5B that do not exist on the inner outer edge. On the first main surface side, each recess 2 is formed by the partition wall 3B, and on the second main surface side, each recess 6 is formed by the partition wall 5B. In this example, the planar shape of each recess is a square or a rectangle.

図2(a)に示すように、各隔壁3Aと5A、3Bと5Bとは、それぞれ、平面的に見て重なる位置に形成されている。これは、セパレータの厚さ方向(方向E)に向かって見たときに、隔壁3Aと5A、3Bと5Bとが重なる位置にあることを意味する。これによって、セパレータ1に対して厚さE方向に向かって圧力が加わったときに、隔壁3Aと5A、3Bと5Bとが厚さ方向に圧力を支持するので、セパレータが薄くとも必要な構造強度を維持できる。   As shown in FIG. 2A, the partition walls 3A and 5A, 3B and 5B are formed at positions overlapping each other in plan view. This means that when viewed in the thickness direction (direction E) of the separator, the partition walls 3A and 5A, 3B and 5B are in overlapping positions. Thereby, when pressure is applied to the separator 1 in the thickness E direction, the partition walls 3A and 5A, 3B and 5B support the pressure in the thickness direction. Can be maintained.

次いで、図2(b)に示すように、第一の凹部2内に第一の電極7を形成し、第二の凹部6内に第二の電極8を形成する。次いで、図2(c)に示すように、第一の電極7上に第一の集電部9Aを形成し、第二の電極8上に第二の集電部9Bを形成することによって、二次電池ユニット10を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, the first electrode 7 is formed in the first recess 2, and the second electrode 8 is formed in the second recess 6. Next, as shown in FIG. 2C, by forming the first current collector 9A on the first electrode 7 and forming the second current collector 9B on the second electrode 8, The secondary battery unit 10 is formed.

図3(a)は、こうし得られた二次電池ユニット11を示す斜視図であり、図3(b)はその1区画を示す。また、図4(a)は、図3のユニットの断面図である。   FIG. 3A is a perspective view showing the secondary battery unit 11 thus obtained, and FIG. 3B shows one section thereof. FIG. 4A is a cross-sectional view of the unit of FIG.

なお、図4(a)の例では、各隔壁3Aと5A、3Bと5Bとは、平面的に見て重なる位置に形成されている。これは、セパレータの厚さ方向(方向E)に向かって見たときに、隔壁3と5とが重なる位置にあることを意味する。これによって、セパレータ1に対して厚さE方向に向かって圧力が加わったときに、隔壁3Aと5A、3Bと5Bとが厚さ方向に圧力を支持するので、セパレータが薄くとも必要な構造強度を維持できる。   In the example of FIG. 4A, the partition walls 3A and 5A, 3B and 5B are formed at positions overlapping each other in plan view. This means that the partition walls 3 and 5 are in a position where they overlap when viewed in the thickness direction (direction E) of the separator. Thereby, when pressure is applied to the separator 1 in the thickness E direction, the partition walls 3A and 5A, 3B and 5B support the pressure in the thickness direction. Can be maintained.

図4(b)のセパレータ1Aの場合には、隔壁3Aと5A、3Bと5Bとが、厚さ方向に見て重なる位置にある。ただし、本例では、第二の主面側に隔壁12が更に形成されており、この結果、第二の主面側では、隔壁5Bと12とによって凹部6が形成され、凹部6内に電極8が収容されている。本例では、隔壁3Aと5A、3Bと5Bとが厚さ方向に見て重なる位置にあるので、これら隔壁によってセパレータの構造強度を維持できる。隔壁12は、第一の主面側に対応する隔壁を持たないので、圧力に対する支柱としては働かない。   In the case of the separator 1A shown in FIG. 4B, the partition walls 3A and 5A, 3B and 5B are in a position overlapping each other when viewed in the thickness direction. However, in this example, the partition wall 12 is further formed on the second main surface side. As a result, the recess portion 6 is formed by the partition walls 5B and 12 on the second main surface side, and the electrode is formed in the recess portion 6. 8 is housed. In this example, since the partition walls 3A, 5A, 3B, and 5B overlap each other in the thickness direction, the structural strength of the separator can be maintained by these partition walls. Since the partition wall 12 does not have a partition wall corresponding to the first main surface side, the partition wall 12 does not work as a support for pressure.

本実施形態では、各凹部のうち少なくとも一部が、厚さ方向に対応する隔壁を有する本発明の隔壁によって区画されているが、一部は、厚さ方向に対応する隔壁のない隔壁(例えば隔壁12)によって区画されていてもよい。特に好ましくは、凹部が全周にわたって、厚さ方向に対応する隔壁のある隔壁によって区画されている。   In this embodiment, at least a part of each of the recesses is partitioned by the partition wall of the present invention having a partition wall corresponding to the thickness direction, but a part thereof is a partition wall having no partition wall corresponding to the thickness direction (for example, It may be partitioned by a partition wall 12). Particularly preferably, the recess is defined by a partition wall having a partition wall corresponding to the thickness direction over the entire circumference.

図4(c)のユニット16では、隔壁13Aと15Aとが、厚さ方向に見て重なる位置にある。しかし、外縁部から内側にある第一の主面側の隔壁13Bと第二の主面側の隔壁15Bとが、セパレータの厚さ方向に見て重ならない位置にある。すなわち、隔壁13Bは、第二の主面側に対応する隔壁を有しておらず、隔壁15Bは、第一の主面側に対応する隔壁を有していない。   In the unit 16 shown in FIG. 4C, the partition walls 13A and 15A are located at positions overlapping each other when viewed in the thickness direction. However, the partition wall 13B on the first main surface side and the partition wall 15B on the second main surface side located inside from the outer edge portion are in positions where they do not overlap when viewed in the thickness direction of the separator. That is, the partition wall 13B does not have a partition wall corresponding to the second main surface side, and the partition wall 15B does not have a partition wall corresponding to the first main surface side.

本発明では、各凹部を比較的浅く設計することで、各電極を各凹部内に収容することが容易になる。そして、イオンの動きは、電極7と8との間でイオン伝導部4を透過する動きであり、つまりセパレータの厚さ方向の動きとなる。また、電子も、イオン伝導と同じくセパレータの厚さ方向の動きとなる。そのため電極収容凹部を比較的浅く設計することにより、カチオンが固体電解質セパレータまで拡散する距離と電子が集電体まで拡散する距離を、共に短く設計することが可能となる。これらにより電池の製法を容易化することに加えて、電極層内部の拡散抵抗を小さく電池を設計することが可能となる。   In the present invention, each recess is designed to be relatively shallow, so that each electrode can be easily accommodated in each recess. The movement of ions is a movement that passes through the ion conducting portion 4 between the electrodes 7 and 8, that is, a movement in the thickness direction of the separator. Electrons also move in the thickness direction of the separator in the same way as ion conduction. Therefore, by designing the electrode housing recesses to be relatively shallow, it is possible to design both the distance that the cations diffuse to the solid electrolyte separator and the distance that the electrons diffuse to the current collector. Thus, in addition to facilitating the battery manufacturing method, the battery can be designed with a small diffusion resistance inside the electrode layer.

電極収容凹部の配置は、第一の電極と第二の電極とを、厚さ方向に見て同じ位置に配置するのが好ましい。ただし、図4(b)のように、電極7の形状と電極8との形状が一致していなくともよい。ただし、反対側に対応する隔壁を持たない隔壁12があると、それだけ電極の収容面積が減少するので、利用効率が低下する傾向がある。   As for the arrangement of the electrode housing recesses, it is preferable to arrange the first electrode and the second electrode at the same position when viewed in the thickness direction. However, as shown in FIG. 4B, the shape of the electrode 7 and the shape of the electrode 8 do not need to match. However, if there is a partition wall 12 that does not have a corresponding partition wall on the opposite side, the electrode accommodation area decreases accordingly, and the utilization efficiency tends to decrease.

電極収容凹部は、その周囲に隔壁を設けた構造である。この隔壁を支持体として積層スタック化することで、直列接続された集合二次電池を形成する。スタック化の際には、電池ユニット間にイオン伝導を遮断し電子伝導性を有する集電部で分割(セパレート)することで直列接続した高電位な組電池となる。また、集電部を側面へ引き出し交互接続することで並列接続した高容量な組電池や、直並列を織り交ぜた組電池も可能である。   The electrode housing recess has a structure in which a partition wall is provided around the electrode housing recess. By using this partition as a support and stacking, a series-connected assembled secondary battery is formed. When stacking, the battery unit is a high-potential assembled battery connected in series by blocking ion conduction between battery units and dividing (separating) with a current collector having electron conductivity. Also, a high-capacity assembled battery that is connected in parallel by pulling the current collecting unit to the side surface and alternately connecting it, or an assembled battery that interlaces in series and parallel are possible.

すなわち、二次電池ユニットは単独でも使用できるが、図5、図6に示すように積層し、組電池(集合二次電池)20を形成することが好ましい。この場合には、厚さ方向に隣接するユニット11の集電部9Aと9Bとが接触することで、隣接するユニットが直列接続される。電子(電流)は、セパレータの厚さ方向へと向かって流れる。そして、積層された後の集合二次電池の上端と下端とから電力を取り出す。 That is, although the secondary battery unit can be used alone, it is preferable to form an assembled battery (an assembled secondary battery) 20 by stacking as shown in FIGS. In this case, the current collecting portions 9A and 9B of the units 11 adjacent in the thickness direction come into contact with each other so that the adjacent units are connected in series. Electrons (current) flow in the thickness direction of the separator. And electric power is taken out from the upper end and lower end of the assembled secondary battery after being laminated.

凹部に収容する電極には、電解液が含まれていても良い。凹部の開放面を集電部を介して別のユニットで挟む構造を採用することで、集電部によるシール(密閉)を容易にし、電解液が漏れない構造とすることが可能となる。通常のリチウムイオン二次電池では、液絡の問題があり電池内部で直列接続構造とすることは出来ないが、この構造を用いると積層スタック化しても液絡を防止することが可能となる。   The electrode accommodated in the recess may contain an electrolytic solution. By adopting a structure in which the open surface of the recess is sandwiched by another unit via the current collector, it is possible to facilitate sealing (sealing) by the current collector and to prevent the electrolyte from leaking. A normal lithium ion secondary battery has a problem of liquid junction and cannot be connected in series in the battery. However, when this structure is used, it is possible to prevent liquid junction even when stacked.

好適な実施形態においては、セパレータの最外周部の隔壁の幅を相対的に大きくする。電池ユニットのシール(密閉)は、セパレータの最外周部でのみなされれば良く、個々の電極収容部間での液絡は、並列接続ゆえ問題にならない。このため内部でのシール(密閉)は完全な形で成される必要は無い。しかしセパレータの最外周では、シール(密閉)を完全に行う必要があるため、最外周の壁部は幅を充分に設けて接合強度を確保できる構造とすることが望ましい。   In a preferred embodiment, the width of the partition wall at the outermost periphery of the separator is relatively increased. The battery unit needs to be sealed (sealed) only at the outermost peripheral portion of the separator, and the liquid junction between the individual electrode housing portions does not pose a problem because of the parallel connection. For this reason, the internal seal (sealing) does not have to be made completely. However, since it is necessary to perform sealing (sealing) completely on the outermost periphery of the separator, it is desirable that the wall portion on the outermost periphery is provided with a sufficient width to ensure a bonding strength.

電極収容凹部に隔壁を設けたセラミックスセパレータ構造体により、一定容積が確保された構造を採用する。電極活物質は充放電に伴い活物質自身が膨張収縮するため、もし電極層の中で部分的に充放電状態にバラツキが生じた時には、電極層の中で厚みバラツキが生じてしまう。壁部を設けていない場合にはその厚みバラツキによりセラミックスセパレータには部分的な歪み応力が加わることになり、セパレータに割れやクラックが生じ、電池の内部ショート,更には電池自体の破壊に繋がる。しかし電極収容凹部があらかじめ一定容積が確保された空間で構成されていると、電極活物質の膨張収縮に関係なく電極収容部は一定形状を保つことが可能である。例えば将来的に高エネルギー密度が期待される高容量な活物質を適用した電池では、単位活物質重量(容積)あたりのリチウムイオンの出入りする数が増えることから、必然的に活物質自身の膨張収縮も大きくなることが知られている。特に硫黄正極や空気電池正極、更には膨張収縮ではないが容積変化の大きい活物質例として、リチウム金属やリチウム合金からなる負極を適用した電池はその典型的例である。こうした膨張収縮の大きな活物質を用いる電池には、電極収容部があらかじめ形成された本願のセパレータを用いた電池が好適である。   A structure in which a certain volume is secured by a ceramic separator structure in which a partition wall is provided in the electrode housing recess is employed. Since the active material itself expands and contracts as the electrode active material is charged / discharged, if the charge / discharge state varies partially in the electrode layer, the electrode layer has a thickness variation. When the wall portion is not provided, a partial strain stress is applied to the ceramic separator due to the thickness variation, and the separator is cracked or cracked, leading to an internal short circuit of the battery and further destruction of the battery itself. However, if the electrode housing recess is configured in a space in which a certain volume is secured in advance, the electrode housing portion can maintain a constant shape regardless of the expansion and contraction of the electrode active material. For example, in a battery that uses a high-capacity active material that is expected to have a high energy density in the future, the number of lithium ions that enter and exit per unit active material weight (volume) increases, so inevitably the expansion of the active material itself It is known that shrinkage also increases. Typical examples include a sulfur positive electrode, an air battery positive electrode, and a battery to which a negative electrode made of lithium metal or a lithium alloy is applied as an example of an active material that is not expanded or contracted but has a large volume change. A battery using the separator of the present application in which an electrode housing portion is formed in advance is suitable for a battery using such an active material having a large expansion and contraction.

本実施形態では、セパレータにワッフルのような形状(薄板の両面に交差する壁部を設けた構造)を採用する。隔壁からなる梁を必要に応じて設けることで、大面積化した際の強度確保が可能となる。すると電極収容部を平面方向に複数マトリックス状に並列配置した構造を得ることが出来る。これらを集電箔シール(密閉)層を介して並列接続することで高電位,高容量な組電池とすることが可能となる。   In this embodiment, the separator has a waffle-like shape (a structure in which wall portions intersecting both surfaces of a thin plate are provided). By providing beams made of partition walls as necessary, it is possible to secure strength when the area is increased. Then, it is possible to obtain a structure in which a plurality of electrode housing portions are arranged in parallel in the plane direction in a matrix form. By connecting them in parallel via a current collector foil (sealed) layer, it becomes possible to obtain a battery pack having a high potential and a high capacity.

負極側凹部の内表面には、一般的に負極集電材に用いられる銅に加え、負極に用いるアルカリ金属と合金化可能な金属の膜を形成することができる。凹部内面に形成された金属膜は、充電時には例えばリチウム金属と合金化して負極活物質を析出形成すると同時に、電極収容部をシール(密閉)している集電部までの間の電子伝導経路としての機能を有する。   A film of a metal that can be alloyed with an alkali metal used for the negative electrode can be formed on the inner surface of the concave portion on the negative electrode side, in addition to copper generally used for the negative electrode current collector. The metal film formed on the inner surface of the concave portion forms an anode active material by being alloyed with, for example, lithium metal during charging, and at the same time as an electron conduction path to the current collecting portion that seals (seals) the electrode housing portion. It has the function of.

負極集電部には、剣山状に突き出た集電柱が備わる集電層を用いることができる。集電柱は集電部から電極収容部の凹部へ向かって伸びており、凹部の底部に達する長さで形成される。負極側電子伝導経路が上記内表面に形成された膜部に加え、集電柱も経由して電子伝導を確保可能となる。   For the negative electrode current collector, a current collector layer having a current collector column protruding like a sword mountain can be used. The current collecting column extends from the current collecting portion toward the concave portion of the electrode housing portion, and is formed with a length reaching the bottom of the concave portion. In addition to the film part in which the negative electrode side electron conduction path is formed on the inner surface, the electron conduction can be secured via the current collecting column.

正極側電極部の好適な実施形態では、集電箔上に電極活物質を含む電極ペーストを、電極収容部の凹部に対応した部分に電極がパターニングされるように塗布形成し、イオン伝導性の有機電解液や半固体状のゲルやポリマーなどから成る電解質を含浸した電極層を、電極部分が電極収容部の凹部に収容されるように配設収容する。   In a preferred embodiment of the positive electrode portion, an electrode paste containing an electrode active material is applied and formed on the current collector foil so that the electrode is patterned in a portion corresponding to the concave portion of the electrode housing portion. An electrode layer impregnated with an electrolyte made of an organic electrolyte, a semi-solid gel, polymer, or the like is disposed and accommodated so that the electrode portion is accommodated in the recess of the electrode accommodating portion.

すなわち、図7、図8の二次電池ユニット10Aにおいては、凹部2の内面に銅やアルミニウムの金属膜19が形成されており、集電部9Aまで引き出されている。また、集電部9Aと金属膜19との間には所定の負極7が析出形成されている。一方、凹部6内においては、集電部9B上に多孔質電極層8が印刷形成されており、その中に電解液が含浸されている。   That is, in the secondary battery unit 10A of FIGS. 7 and 8, a metal film 19 of copper or aluminum is formed on the inner surface of the recess 2 and is drawn out to the current collector 9A. A predetermined negative electrode 7 is deposited between the current collector 9A and the metal film 19. On the other hand, in the concave portion 6, the porous electrode layer 8 is formed by printing on the current collecting portion 9B, and the electrolytic solution is impregnated therein.

エネルギー密度向上のために、各凹部の平面形状は適宜自由に設計される。中でも特に最密充填の観点からは三角形や長方形、正方形、更には六角(ハニカム)形状や複数の多角形を組合せた形状なども好ましい。また一方で構造強度の観点からは、円や楕円形などの角部が存在しない形状が好ましい。エネルギー密度と強度を両立するには、両者の特徴を組合せた三角形や四角形、六角形や複数の多角形を組合せた形状からなり、それらの角部が丸まった形状がより好ましい。   In order to improve the energy density, the planar shape of each recess is designed freely as appropriate. In particular, from the viewpoint of close packing, a triangle, a rectangle, a square, a hexagon (honeycomb) shape, or a combination of a plurality of polygons is also preferable. On the other hand, from the viewpoint of structural strength, a shape such as a circle or an ellipse that does not have corners is preferable. In order to achieve both energy density and strength, a shape that is a combination of the characteristics of the two, a triangle, a quadrangle, a hexagon, and a plurality of polygons, with rounded corners is more preferable.

例えば、図9(a)のセパレータ21Aでは、各凹部2Aの平面形状が三角形である。また、図9(b)のセパレータ21Bでは、各凹部2Bの平面形状が六角形である。また、図9(c)のセパレータ21Cでは、各凹部2Cの平面形状が円形である。   For example, in the separator 21A of FIG. 9A, the planar shape of each recess 2A is a triangle. Moreover, in the separator 21B of FIG.9 (b), the planar shape of each recessed part 2B is a hexagon. Further, in the separator 21C of FIG. 9C, the planar shape of each recess 2C is circular.

本発明は、いわゆる空気電池にも好適に適用できる。
空気電池においては、一方の電極収容凹部において、第一の隔壁の高さを高くすることによって、ガス流通路を形成する。空気電池では、積層スタック化した際のガス導入方法が問題となるが、上記構造のセパレータを用いると、ガス導入口を確保した状態でスタック化が可能となる。
The present invention can also be suitably applied to so-called air batteries.
In the air battery, the gas flow passage is formed by increasing the height of the first partition wall in one of the electrode housing recesses. In the air battery, there is a problem with the gas introduction method when the stacked stack is formed. However, when the separator having the above structure is used, stacking can be performed with the gas introduction port secured.

図10に示すように、セパレータ31には、第一の電極側において、セパレータの外縁に細長い梁状の隔壁35Aが形成されている。また隔壁35Aの内側には、やはり梁状の細長い隔壁35Bが複数配列され、形成されている。また、隔壁35A、35Bの間には、それぞれ一定間隔で、隔壁35A、35Bよりも低い隔壁33が形成されている。隔壁33と35A、35Bとによって、各凹部32が形成されている。各凹部32の一対の対向辺は隔壁35によって区画されており、一対の対向辺は隔壁33によって区画されている。   As shown in FIG. 10, the separator 31 is formed with an elongated beam-shaped partition wall 35A on the outer edge of the separator on the first electrode side. In addition, a plurality of elongated beam-like partition walls 35B are arranged and formed inside the partition wall 35A. In addition, partition walls 33 lower than the partition walls 35A and 35B are formed between the partition walls 35A and 35B at regular intervals. Recesses 32 are formed by the partition walls 33 and 35A and 35B. A pair of opposing sides of each recess 32 is partitioned by a partition wall 35, and a pair of opposing sides is partitioned by a partition wall 33.

一方、電子伝導部34の他方の主面34b側では、セパレータの外縁に細長い梁状の隔壁36Aが形成されている。また隔壁36Aの内側には、やはり梁状の細長い隔壁36Bが複数配列され、形成されている。隔壁36A、36Bによって各凹部38が形成されている。隔壁36A、36Bの高さは、他方の主面側では一定である。セパレータの厚さ方向に見たとき、外縁に沿って存在する隔壁35Aと36Aとは重なる位置にある。また、セパレータの厚さ方向に見たとき、隔壁33、35Bと36Bとは重なる位置にある。   On the other hand, on the other main surface 34b side of the electron conducting portion 34, an elongated beam-shaped partition wall 36A is formed on the outer edge of the separator. In addition, a plurality of elongated beam-like partition walls 36B are arranged and formed inside the partition wall 36A. Recesses 38 are formed by the partitions 36A and 36B. The height of the partition walls 36A and 36B is constant on the other main surface side. When viewed in the thickness direction of the separator, the partition walls 35 </ b> A and 36 </ b> A existing along the outer edge overlap each other. Further, when viewed in the thickness direction of the separator, the partition walls 33, 35B, and 36B are located at overlapping positions.

図11に示すように、第一の凹部32内に電極33を形成し、第二の凹部38内に電極37を形成する。電極37上には集電部50が形成されており、電極33上には酸素透過膜39が形成されている。酸素透過膜39上には隔壁35A、35Bの内側にガス流路42が形成されている。酸素透過膜39は、酸素を透過して、水分や二酸化炭素の透過を抑制し、且つ電極収容部内の電解液の漏洩を抑止するものである。   As shown in FIG. 11, the electrode 33 is formed in the first recess 32, and the electrode 37 is formed in the second recess 38. A current collector 50 is formed on the electrode 37, and an oxygen permeable film 39 is formed on the electrode 33. A gas flow path 42 is formed on the oxygen permeable film 39 inside the partition walls 35A and 35B. The oxygen permeable film 39 transmits oxygen, suppresses the permeation of moisture and carbon dioxide, and suppresses the leakage of the electrolytic solution in the electrode housing portion.

こうして得られた空気電池ユニット40を、図12、図13、図14に示すように積層し、スタック化する。すなわち、積層方向に隣接するユニット41の集電部50と隔壁35A、35Bとを接触および導通させ、集電部50と酸素透過膜39との間にガス流路42を形成する。そして、図12に示すように、酸素含有ガスを矢印Cのようにガス流路に流入させ、矢印Dのように排出する。この構造でも、積層方向に向かって、各隔壁35A、35Bと36A、36Bとが同じ位置に存在しており、積層方向に向かって延びる支柱を提供している。また、前述の実施形態と同様に、電子およびイオンは共に積層方向に向かって流れる。 The air battery units 40 thus obtained are stacked and stacked as shown in FIGS. That is, the current collector 50 and the partition walls 35 </ b> A and 35 </ b> B of the unit 41 adjacent in the stacking direction are brought into contact with each other and the gas flow path 42 is formed between the current collector 50 and the oxygen permeable film 39. Then, as shown in FIG. 12, the oxygen-containing gas flows into the gas flow path as indicated by arrow C and is discharged as indicated by arrow D. Even in this structure, the partition walls 35A, 35B and 36A, 36B are present at the same position in the stacking direction, and provide support columns extending in the stacking direction. Further, as in the above-described embodiment, both electrons and ions flow in the stacking direction.

好ましくは、図15、図16に示すように、集合二次電池のガス入り口側および出口側の端面に酸素透過膜50を設ける。この酸素透過膜は、酸素を透過して、水分や二酸化炭素の透過を抑制し、且つ電極収容部内の電解液の漏洩を抑止するものである。45は集電部である。   Preferably, as shown in FIGS. 15 and 16, oxygen permeable membranes 50 are provided on the gas inlet side and outlet side end faces of the assembled secondary battery. This oxygen permeable membrane permeates oxygen, suppresses permeation of moisture and carbon dioxide, and suppresses leakage of the electrolyte solution in the electrode housing portion. Reference numeral 45 denotes a current collector.

図17は、空気電池ユニット40Aの一例を示す。凹部38の内面には、銅、アルミニウム等からなる金属膜52が蒸着、スパッタリング等によって形成されている。凹部38内には負極37Aが収容されており、また凹部38が集電部50によって被覆されている。負極37Aは、リチウム、リチウム合金等の負極材料からなる。   FIG. 17 shows an example of the air battery unit 40A. A metal film 52 made of copper, aluminum, or the like is formed on the inner surface of the recess 38 by vapor deposition, sputtering, or the like. A negative electrode 37 </ b> A is accommodated in the recess 38, and the recess 38 is covered with the current collector 50. The negative electrode 37A is made of a negative electrode material such as lithium or a lithium alloy.

一方、反対側の凹部32内には空気極60が形成されている。空気極60は、メソ孔を有する触媒層61の中に集電部材51を埋設したものであり、触媒層61中には電解液が含浸されている。   On the other hand, an air electrode 60 is formed in the recess 32 on the opposite side. The air electrode 60 is obtained by embedding a current collecting member 51 in a catalyst layer 61 having mesopores, and the catalyst layer 61 is impregnated with an electrolytic solution.

電池ユニットを積層スタック化する場合には、酸素透過膜は個々の電池ユニットに個別形成することも可能であるが、好ましくは、エネルギー密度向上の観点からは、図15、図16のように集合電池をスタックした後にまとめて酸素透過膜50を設ける。   When battery units are stacked and stacked, the oxygen permeable membrane can be individually formed in each battery unit. However, from the viewpoint of improving energy density, it is preferable to collect the oxygen permeable membranes as shown in FIGS. After the batteries are stacked, the oxygen permeable membrane 50 is provided collectively.

正極活物質としては、種々の金属酸化物、金属硫化物などを用いることができる。特に金属酸化物が用いられる場合には、二次電池焼結を酸素雰囲気下で行うことが可能となる。こうした正極活物質の具体例としては、二酸化マンガン(MnO)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMnまたはLixMnO)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1−yCo)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnCo1−y)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LiMn2−yNi)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LiFePO、LixFe1−yMnPO、LiCoPOなど)、ナシコン構造を有するリチウムリン酸化合物(Li(POなど)、硫酸鉄(Fe(SO)、バナジウム酸化物(例えばV)などから選択される少なくとも一種が挙げられる。なお、これらの化学式中、x,yは0〜1の範囲であることが好ましい。
また、硫黄あるいはその化合物を正極活物質として用いることができ、S(硫黄)、LiS(硫化リチウム)、あるいはLi(多硫化リチウム)が挙げられる。
As the positive electrode active material, various metal oxides, metal sulfides, and the like can be used. In particular, when a metal oxide is used, secondary battery sintering can be performed in an oxygen atmosphere. Specific examples of such a positive electrode active material include manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, LixMn 2 O 4 or LixMnO 2 ), lithium nickel composite oxide (eg, LixMnO 2 ). x NiO 2), lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2), lithium nickel cobalt composite oxide (e.g., LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g. LiMn y Co 1-y O 2), spinel type lithium-manganese-nickel composite oxide (Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphates having an olivine structure (Li x FePO 4, LixFe 1 -y Mn y PO 4, Li x CoPO 4, etc.), lithium phosphate compounds having a NASICON structure Li such x V 2 (PO 4) 3 ), include at least one selected from iron sulfate (Fe 2 (SO 4) 3 ), vanadium oxide (e.g. V 2 O 5). In these chemical formulas, x and y are preferably in the range of 0-1.
Further, it is possible to use sulfur or its compound as the positive electrode active material, S (sulfur), Li 2 S (lithium sulfide), or Li 2 S n (lithium polysulphides) can be mentioned.

なお、正極には、正極活物質のほか適宜導電助材やバインダや後述する固体電解質などを含めることができる。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、SBR、ポリイミドなどが挙げられる。   In addition to the positive electrode active material, the positive electrode can appropriately include a conductive additive, a binder, a solid electrolyte described later, and the like. Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, graphite, various carbon fibers, and carbon nanotubes. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), SBR, and polyimide.

また、負極活物質としては、例えば、単体金属、カーボン、金属化合物、金属酸化物、Li金属化合物、Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物を含む)、ホウ素添加炭素、グラファイト、ナシコン構造を有する化合物などを用いることができる。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用して用いても良い。上記カーボンとしては、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボンなど、従来公知のカーボン材料が挙げられる。上記単体金属としてはLi、上記金属化合物としては、LiAl、LiZn、LiBi、LiCd、LiSd、LiSi、Li4.4Pb、Li4.4Sn、Li0.17C(LiC)等が挙げられる。上記金属酸化物としては、SnO、SnO、GeO、GeO、InO、In、PbO、PbO、Pb、Pb、AgO、AgO、Ag、Sb、Sb、Sb、SiO、ZnO、CoO、NiO、FeO等が挙げられる。Li金属化合物としては、LiFeN、Li2.6Co0.4N、Li2.6Cu0.4N等が挙げられる。Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)としては、LiTi12などLiTiで表されるリチウム−チタン複合酸化物等が挙げられる。上記ホウ素添加炭素としては、ホウ素添加カーボン、ホウ素添加グラファイト等が挙げられる。負極には、正極活物質のほか適宜導電助材やバインダや後述する固体電解質などを含めることができる。導電助剤やバインダについては既に「正極活物質及び正極」の項で記載した内容と同様である。上記ナシコン構造を有する化合物としては、リチウムリン酸化合物(Li(POなど)が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include simple metal, carbon, metal compound, metal oxide, Li metal compound, Li metal oxide (including lithium-transition metal composite oxide), boron-added carbon, graphite, and NASICON structure. A compound having the above can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the carbon include conventionally known carbon materials such as graphite carbon, hard carbon, and soft carbon. The single metal is Li, and the metal compound is LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sd, Li 4 Si, Li 4.4 Pb, Li 4.4 Sn, Li 0.17 C. (LiC 6), and the like. The metal oxides, SnO, SnO 2, GeO, GeO 2, In 2 O, In 2 O 3, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Ag 2 O, AgO, Ag 2 O 3 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , SiO, ZnO, CoO, NiO, FeO and the like. Examples of the Li metal compound include Li 3 FeN 2 , Li 2.6 Co 0.4 N, Li 2.6 Cu 0.4 N, and the like. Examples of the Li metal oxide (lithium-transition metal composite oxide) include a lithium-titanium composite oxide represented by Li x Ti y O z such as Li 4 Ti 5 O 12 . Examples of the boron-added carbon include boron-added carbon and boron-added graphite. In addition to the positive electrode active material, the negative electrode can appropriately include a conductive additive, a binder, a solid electrolyte described later, and the like. The conductive aid and binder are the same as those already described in the section “Positive electrode active material and positive electrode”. Examples of the compound having a NASICON structure include lithium phosphate compounds (such as Li x V 2 (PO 4 ) 3 ).

例えば、無機固体電解質に用いるのに好ましい電解質としては、LiPOをはじめ、LiPOに窒素を混ぜたLiPO4−x(xは0<x≦1)、LiS−SiS、LiS−P、LiS−B等のリチウムイオン伝導性ガラス状固体電解質や、これらのガラスにLiIなどのハロゲン化リチウム、LiPOなどのリチウム酸素酸塩をドープしたリチウムイオン伝導性固体電解質などが挙げられる。なかでも、リチウムとチタンと酸素を含むチタン酸化物型の固体電解質、例えば、LiLaTiO(xは0<x<1、yは0<y<1)及びナシコン型のリン酸化合物、例えば、Li1+xAlTi2−x(PO(xは0<x<1)などは酸素雰囲気下での焼成においても安定な性能を示すため好ましい。 For example, inorganic solid as the preferred electrolyte for use in electrolytic, Li 3 PO 4 including, LiPO mixed with nitrogen Li 3 PO 4 4-x N x (x is 0 <x ≦ 1), Li 2 S- Lithium ion conductive glassy solid electrolytes such as SiS 2 , Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—B 2 S 3 , lithium halides such as LiI and lithium such as Li 3 PO 4 on these glasses Examples thereof include a lithium ion conductive solid electrolyte doped with an oxyacid salt. Among them, a titanium oxide type solid electrolyte containing lithium, titanium, and oxygen, for example, Li x La y TiO 3 (x is 0 <x <1, y is 0 <y <1) and NASICON type phosphoric acid compound For example, Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (x is 0 <x <1) is preferable because it exhibits stable performance even in firing in an oxygen atmosphere.

高分子固体電解質としては、従来公知のものを利用することができる。例えば、イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。全固体高分子電解質としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO、またはこれらの混合物などが使用できる。 A conventionally known polymer electrolyte can be used as the polymer solid electrolyte. For example, it is a layer composed of a polymer having ion conductivity, and the material is not limited as long as it exhibits ion conductivity. Examples of the all solid polymer electrolyte include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte contains a lithium salt in order to ensure ionic conductivity. As the lithium salt, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof can be used.

特に好ましくは、固体電解質セパレータが、Li、La、Zr、Nb及び/又はTa、Al、及びOを含有し、(Nb+Ta)/Laのモル比が0.03以上0.20以下で、Al/Laのモル比が0.008以上0.12以下である組成を有するガーネット型固体電解質材料からなる。   Particularly preferably, the solid electrolyte separator contains Li, La, Zr, Nb and / or Ta, Al, and O, and the molar ratio of (Nb + Ta) / La is 0.03 or more and 0.20 or less, and Al / It consists of a garnet-type solid electrolyte material having a composition in which the molar ratio of La is 0.008 or more and 0.12 or less.

前記組成からなるガーネット型固体電解質材料は、高いイオン伝導度と耐Li還元性能を両立する材料である。そのため、固体電解質部分の低抵抗化と負極金属リチウムによるデンドライト短絡の抑制を両立することが可能で、本願で提案する固体電解質セラミックスセパレータに最も好適な材料である。   The garnet-type solid electrolyte material having the above composition is a material having both high ionic conductivity and Li reduction resistance. Therefore, it is possible to achieve both the reduction of the resistance of the solid electrolyte portion and the suppression of the dendrite short circuit due to the negative electrode metal lithium, which is the most suitable material for the solid electrolyte ceramic separator proposed in the present application.

正極集電体及び負極集電体については、従来公知の材料を用いることができる。集電体材料としては、導電性金属酸化物層を用いることが好ましい。例えば、SnO、In、ZnO、TiO(0.5≦x≦2)が挙げられる。これら導電性金属酸化物には、構造中にSb、Nb、Taなど導電性を高めるための微量元素を(例えば10at%以下)含んでも良い。また、高温使用や寿命等を考えるとCuとAlのクラッド材が好ましい。 Conventionally known materials can be used for the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. As the current collector material, a conductive metal oxide layer is preferably used. For example, SnO 2, In 2 O 3 , ZnO, TiO x (0.5 ≦ x ≦ 2) and the like. These conductive metal oxides may contain a trace element (for example, 10 at% or less) for enhancing conductivity such as Sb, Nb, Ta in the structure. In consideration of high temperature use and life, Cu and Al clad materials are preferable.

外部電極を構成する材料は特に限定されない。例えば、Ag、Ag/Pd合金、Niメッキ、蒸着によるCuなどが挙げられる。また、外部電極表面には実装のための半田メッキなどをおこなっても良い。外部電極の接続形態は特に限定されない。   The material constituting the external electrode is not particularly limited. For example, Ag, Ag / Pd alloy, Ni plating, Cu by vapor deposition, and the like can be mentioned. Further, solder plating for mounting may be performed on the surface of the external electrode. The connection form of the external electrode is not particularly limited.

空気電池の触媒としては、遷移金属を含む酸化物やカーボン,Pt等を主に用いることが出来る。酸化物の具体例には、MnO,Mn,FeO,Fe,NiOやLa0.6Sr0.4MnO,La0.6Sr0.4FeO,LaNiOなどを用いることが出来る。また触媒の微構造は、メノポーラスな比面の大きな構造が好適である。 As an air battery catalyst, oxides containing transition metals, carbon, Pt, or the like can be mainly used. Specific examples of the oxide, MnO 2, Mn 3 O 4 , FeO 2, Fe 3 O 4, NiO 2 and La 0.6 Sr 0.4 MnO 3, La 0.6 Sr 0.4 FeO 3, LaNiO 3 can be used. The fine structure of the catalyst is preferably a menoporous structure with a large specific surface.

空気電池の触媒に含浸させる電解液としては、非水溶媒にリチウム塩等の電解質を溶解したものを使用する。非水溶媒には公知の非水溶媒を用いることができる。例えば、プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)などが挙げられ、これらの混合溶媒が好ましい。非水電解液に含まれる電解質には、例えば過塩素酸リチウム(LiClO
)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF )、四フッ化硼酸リチウム(LiBF )などのリチウム塩が挙げられる。また、ゲル電解質を使用することもできる。具体的には、高分子材料と非水電解液からなる非水電解液を使用することができる。高分子材料には、例えば、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)などを挙げることができる。
As the electrolyte solution impregnated in the catalyst of the air battery, a solution obtained by dissolving an electrolyte such as a lithium salt in a nonaqueous solvent is used. A known nonaqueous solvent can be used as the nonaqueous solvent. For example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC) and the like can be mentioned, and a mixed solvent thereof is preferable. Examples of the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4).
), Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and the like. A gel electrolyte can also be used. Specifically, a nonaqueous electrolytic solution composed of a polymer material and a nonaqueous electrolytic solution can be used. Examples of the polymer material include polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and the like.

Claims (8)

固体電解質セパレータを備える二次電池ユニットであって、
前記セパレータが、二次電池用のイオン伝導性を有する緻密質固体電解質からなり、二次電池の第一の電極と第二の電極とを分割し、前記セパレータが、板状のイオン伝導部、前記イオン伝導部から第一の主面側に突出する第一の隔壁、前記イオン伝導部から第二の主面側に突出する第二の隔壁、前記第一の主面側に開口し、前記第一の電極を収容する第一の凹部、および前記第二の主面側に開口し、前記第二の電極を収容する第二の凹部を備えており、前記第一の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第一の隔壁によって区分されており、前記第二の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第二の隔壁によって区分されており、前記第一の電極が負極であり、
前記二次電池ユニットが、
前記第一の凹部を被覆し、イオン伝導を遮断し、電子伝導性を有する第一の集電部、
前記第二の凹部を被覆し、イオン伝導を遮断し、電子伝導性を有する第二の集電部、および
前記第一の凹部の内面に設けられている金属膜を備えており、前記金属膜が前記第一の集電部までの電子伝導経路として機能することを特徴とする、二次電池ユニット
A secondary battery unit comprising a solid electrolyte separator ,
The separator is formed of a dense solid electrolyte having ion conductivity for a secondary battery, the first electrode and the second electrode of the secondary battery are divided, and the separator is a plate-like ion conductive portion, A first partition wall protruding from the ion conductive portion toward the first main surface side, a second partition wall protruding from the ion conductive portion toward the second main surface side, and opening to the first main surface side; A first recess for accommodating the first electrode, and a second recess for opening the second electrode and opening the second main surface, and including a periphery of the first recess. At least a portion is divided by the first partition, at least a portion of the periphery of the second recess is partitioned by the second partition, and the first electrode is a negative electrode,
The secondary battery unit is
A first current collector that covers the first recess, blocks ion conduction, and has electron conductivity;
A second current collector that covers the second recess, blocks ionic conduction, and has electronic conductivity; and
A secondary battery unit , comprising a metal film provided on an inner surface of the first recess, wherein the metal film functions as an electron conduction path to the first current collector .
前記第一の凹部および前記第二の凹部の平面形状が多角形または円形であることを特徴とする、請求項1記載の二次電池ユニットThe secondary battery unit according to claim 1, wherein a planar shape of the first recess and the second recess is a polygon or a circle. 前記イオンがリチウムであることを特徴とする、請求項1または2記載の二次電池ユニットThe secondary battery unit according to claim 1, wherein the ion is lithium. 前記第一の電極がリチウム金属とリチウム合金との少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項3記載の二次電池ユニットThe secondary battery unit according to claim 3, wherein the first electrode includes at least one of lithium metal and a lithium alloy. 前記固体電解質セパレータが、Li、La、Zr、Nb及び/又はTa、Al、及びOを含有し、(Nb+Ta)/Laのモル比が0.03以上0.20以下で、Al/Laのモル比が0.008以上0.12以下である組成を有するガーネット型固体電解質材料からなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の二次電池ユニットThe solid electrolyte separator contains Li, La, Zr, Nb and / or Ta, Al, and O, and a molar ratio of (Nb + Ta) / La is 0.03 or more and 0.20 or less, and a mole of Al / La The secondary battery unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the secondary battery unit is made of a garnet-type solid electrolyte material having a composition with a ratio of 0.008 to 0.12. 請求項1〜5のいずれか一つの請求項に記載の二次電池ユニットが複数積層されていることを特徴とする、集合二次電池。 An assembled secondary battery, wherein a plurality of the secondary battery units according to any one of claims 1 to 5 are stacked. 固体電解質セパレータを備える空気電池ユニットであって、
前記セパレータが、二次電池用のイオン伝導性を有する緻密質固体電解質からなり、二次電池の第一の電極と第二の電極とを分割し、前記セパレータが、板状のイオン伝導部、前記イオン伝導部から第一の主面側に突出する第一の隔壁、前記イオン伝導部から第二の主面側に突出する第二の隔壁、前記第一の主面側に開口し、前記第一の電極を収容する第一の凹部、および前記第二の主面側に開口し、前記第二の電極を収容する第二の凹部を備えており、前記第一の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第一の隔壁によって区分されており、前記第二の凹部の周囲のうち少なくとも一部が前記第二の隔壁によって区分されており、前記第一の電極が負極であり、
前記空気電池ユニットが、
前記第一の凹部を被覆し、イオン伝導を遮断し、電子伝導性を有する集電部、
前記第二の凹部を被覆する酸素透過膜、および
前記第一の凹部の内面に設けられている金属膜を備えており、前記金属膜が前記集電部までの電子伝導経路として機能することを特徴とする、空気電池ユニット。
An air battery unit comprising a solid electrolyte separator,
The separator is formed of a dense solid electrolyte having ion conductivity for a secondary battery, the first electrode and the second electrode of the secondary battery are divided, and the separator is a plate-like ion conductive portion, A first partition wall protruding from the ion conductive portion toward the first main surface side, a second partition wall protruding from the ion conductive portion toward the second main surface side, and opening to the first main surface side; A first recess for accommodating the first electrode, and a second recess for opening the second electrode and opening the second main surface, and including a periphery of the first recess. At least a portion is divided by the first partition, at least a portion of the periphery of the second recess is partitioned by the second partition, and the first electrode is a negative electrode,
The air battery unit is
A current collector that covers the first recess, blocks ion conduction, and has electron conductivity;
An oxygen permeable membrane covering the second recess, and
An air battery unit comprising a metal film provided on an inner surface of the first recess, wherein the metal film functions as an electron conduction path to the current collector .
請求項記載の空気電池ユニットが複数積層されていることを特徴とする、集合二次電池。
An assembled secondary battery, wherein a plurality of the air battery units according to claim 7 are stacked.
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