JP5779455B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Description
本発明はリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.
従来からリチウムイオン二次電池は、軽量、大容量かつ高速充放電可能であるため、現在、ノートパソコンや携帯電話等のモバイル機器や自動車等の分野において広く普及しており、更なる大容量化及び高速充放電特性向上のために、様々な研究がなされている。 Conventionally, lithium-ion secondary batteries are lightweight, large-capacity, and capable of high-speed charging / discharging. Therefore, lithium-ion secondary batteries are now widely used in mobile devices such as notebook computers and mobile phones, and in automobiles. Various studies have been made to improve high-speed charge / discharge characteristics.
このようなリチウムイオン二次電池としては、例えば特許文献1(特開2008−288214号公報)の図3に開示されているように、正極活物質層と金属箔とで構成された正極と、負極活物質層と金属箔とで構成された負極と、をセパレータを介して積層し、セパレータに電解液を含浸させた構成を有するセパレータタイプのものが知られている。 As such a lithium ion secondary battery, for example, as disclosed in FIG. 3 of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-288214), a positive electrode composed of a positive electrode active material layer and a metal foil, A separator type having a configuration in which a negative electrode composed of a negative electrode active material layer and a metal foil is laminated via a separator and the separator is impregnated with an electrolytic solution is known.
一方、例えば特許文献2(特開2011−70788号公報)に開示されているように、セパレータを含まず、正極、電解質層及び負極が積層された構成を有する全固体タイプのリチウムイオン二次電池も知られている。 On the other hand, for example, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-70788), an all-solid-type lithium ion secondary battery not including a separator and having a configuration in which a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode are stacked. Is also known.
ここで、リチウムイオン二次電池の大容量化及び高速充放電特性向上にとっては、正極活物質及び負極活物質と電解質との反応が律速となるため、正極と負極との間隔をできるだけ狭くすることや正極及び負極の電極面積をできるだけ大きくすることが重要であり、この点に着目して、上記特許文献2においては、凹凸構造を有する活物質層(ライン状に塗布された高アスペクト比の凸状の活物質部)を含む3次元構造の電極を有する全固体電池の製造方法が提案されている。 Here, in order to increase the capacity of the lithium ion secondary battery and improve the high-speed charge / discharge characteristics, the reaction between the positive electrode active material and the negative electrode active material and the electrolyte is rate-determined. It is important to make the electrode areas of the positive electrode and the negative electrode as large as possible, and paying attention to this point, in Patent Document 2 described above, an active material layer having a concavo-convex structure (a convex having a high aspect ratio applied in a line shape) A method for manufacturing an all-solid battery having an electrode having a three-dimensional structure including an active material portion) has been proposed.
しかしながら、上記特許文献1におけるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池において、大容量化及び高速充放電特性のために、上記特許文献2において提案されているような凹凸構造を有する活物質層を採用すると、例えば、隣接する凸状の負極活物質部の間の凹部分に、対向する凸状の正極活物質部が入り込み、セパレータを破損してしまうおそれがある。セパレータが破損すると、正極活物質部と負極活物質部とが短絡して電池機能が失われてしまうおそれがある。 However, in the separator-type lithium ion secondary battery in Patent Document 1 described above, when an active material layer having a concavo-convex structure as proposed in Patent Document 2 is employed for increasing capacity and high-speed charge / discharge characteristics. For example, there is a possibility that the opposing convex positive electrode active material portion enters the concave portion between the adjacent convex negative electrode active material portions and breaks the separator. If the separator is damaged, the positive electrode active material part and the negative electrode active material part may be short-circuited, and the battery function may be lost.
即ち、上記特許文献2において提案されている全固体タイプのリチウムイオン二次電池の凹凸構造を有する活物質層を、上記特許文献1に開示されているようなセパレータタイプのリチウムイオン二次電池にそのまま採用することは、困難であった。 That is, the active material layer having the concavo-convex structure of the all-solid-type lithium ion secondary battery proposed in Patent Document 2 is used as a separator-type lithium ion secondary battery as disclosed in Patent Document 1. It was difficult to adopt it as it was.
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、高アスペクト比の凹凸構造を有する活物質層を含み、セパレータを破損することなく、大容量で高速充放電特性に優れるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a separator-type lithium ion secondary that includes an active material layer having a concavo-convex structure with a high aspect ratio, and has high capacity and high-speed charge / discharge characteristics without damaging the separator. An object is to provide a battery.
上記課題を解決すべく、本発明者らは、
第1集電体と、前記第1集電体上に設けられた複数の凸状第1活物質部で形成された第1活物質層と、を有する第1電極、
第2集電体と、前記第2集電体上に設けられた複数の凸状第2活物質部で形成された第2活物質層と、を有する第2電極、及び
前記第1電極と前記第2電極との間に位置するセパレータを含み、
前記第1電極と前記第2電極とが、隣接する前記凸状第2活物質部間に前記凸状第1活物質部が対向するように積層されており、
前記凸状第1活物質部のサイズが前記凸状第2活物質部間のスペースより大きく、前記凸状第1活物質部が前記凸状第2活物質部間に入り込まない構成を有すること、
を特徴とするリチウムイオン二次電池を提供する。
In order to solve the above problems, the present inventors have
A first electrode having a first current collector and a first active material layer formed of a plurality of convex first active material portions provided on the first current collector;
A second electrode having a second current collector, and a second active material layer formed of a plurality of convex second active material portions provided on the second current collector, and the first electrode, Including a separator positioned between the second electrode,
The first electrode and the second electrode are laminated so that the convex first active material portion faces between the adjacent convex second active material portions,
The size of the convex first active material part is larger than the space between the convex second active material parts, and the convex first active material part does not enter between the convex second active material parts. ,
A lithium ion secondary battery is provided.
このような構成を有する本発明のリチウムイオン二次電池は、高アスペクト比の凹凸構造を有する活物質層を具備していても、第1活物質層における凸状第1活物質部が、対向する第2活物質層において隣接する凸状第2活物質部間に入り込むことができず、セパレータの破損を効果的に防止でき、大容量で高速充放電特性に優れるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池を確実に実現することができる。 Even if the lithium ion secondary battery of the present invention having such a configuration includes an active material layer having a concavo-convex structure with a high aspect ratio, the convex first active material portion in the first active material layer is opposed to the first active material layer. Separator type lithium ion secondary that cannot penetrate between adjacent convex second active material portions in the second active material layer, can effectively prevent damage to the separator, and has high capacity and high-speed charge / discharge characteristics A battery can be reliably realized.
上記本発明のリチウムイオン二次電池においては、前記凸状第1活物質部の上端の隣接する2辺の幅Wa1及びWa2と、前記2辺に対向する前記凸状第2活物質部の上端間(スペース)の距離Wb1及びWb2とが、
関係式(1):Wa1>Wb1 及び
関係式(2):Wa2>Wb2
を満たすこと、が好ましい。
In the lithium ion secondary battery of the present invention, the widths Wa 1 and Wa 2 of two adjacent sides of the upper end of the convex first active material portion and the convex second active material portion facing the two sides. The distances Wb 1 and Wb 2 between the upper ends (spaces) of
Relational expression (1): Wa 1 > Wb 1 and Relational expression (2): Wa 2 > Wb 2
It is preferable to satisfy.
このような構成を有する本発明のリチウムイオン二次電池は、例えば前記凸状第1活物質部及び前記凸状第2活物質部が線状又は略角柱状の場合に、第1活物質層における凸状第1活物質部が、対向する第2活物質層において隣接する凸状第2活物質部間に入り込むことができず、セパレータの破損を効果的に防止でき、大容量で高速充放電特性に優れるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池を確実に実現することができる。 The lithium ion secondary battery of the present invention having such a configuration includes the first active material layer when, for example, the convex first active material portion and the convex second active material portion are linear or substantially prismatic. The convex first active material portion in the second active material layer cannot enter between the adjacent convex second active material portions, and the separator can be effectively prevented from being damaged. A separator-type lithium ion secondary battery having excellent discharge characteristics can be reliably realized.
したがって、上記本発明のリチウムイオン二次電池においては、前記凸状第1活物質部及び前記凸状第2活物質部がそれぞれ線状であっても、前記凸状第1活物質部及び前記凸状第2活物質部がそれぞれ略角柱状であってもよい。
線状の場合は、即ち、本発明のリチウムイオン二次電池においては、凸状第1活物質部及び凸状第2活物質部それぞれが、いわゆるラインアンドスペース状のパターンを形成するように構成されている。このとき、隣接する凸状第2活物質部間の凹部分に、凸状第1活物質部が対向して位置することになる。
Therefore, in the lithium ion secondary battery of the present invention, even if the convex first active material portion and the convex second active material portion are each linear, the convex first active material portion and the Each of the convex second active material portions may have a substantially prismatic shape.
In the case of a linear shape, that is, in the lithium ion secondary battery of the present invention, each of the convex first active material portion and the convex second active material portion is configured to form a so-called line and space pattern. Has been. At this time, a convex 1st active material part will be located facing the recessed part between adjacent convex 2nd active material parts.
このような構成を有する本発明のリチウムイオン二次電池は、凸状第1活物質部及び凸状第2活物質部と電解液層との接触面積を増大させることが可能であり、大容量で高速充放電特性に優れるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池をより確実に実現することができる。 The lithium ion secondary battery of the present invention having such a configuration can increase the contact area between the convex first active material portion and the convex second active material portion and the electrolyte layer, and has a large capacity. Thus, a separator-type lithium ion secondary battery having excellent high-speed charge / discharge characteristics can be realized more reliably.
また、上記本発明のリチウムイオン二次電池においては、前記凸状第1活物質部の幅Wa1及びWa2が100〜150μmであり、前記凸状第2活物質部の上端間の距離Wb1及びWb2が50〜90μmであること、が好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the widths Wa 1 and Wa 2 of the convex first active material portion are 100 to 150 μm, and the distance Wb between the upper ends of the convex second active material portions. it 1 and Wb 2 are 50~90Myuemu, is preferred.
このような構成を有する本発明のリチウムイオン二次電池は、より確実に上記関係式を満たし、第1活物質層における凸状第1活物質部が、対向する第2活物質層において隣接する凸状第2活物質部間に入り込むことができず、セパレータの破損を効果的に防止でき、大容量で高速充放電特性に優れるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池をより確実に実現することができる。また、凸状第1活物質部及び凸状第2活物質部の幅に対してこれらの高さを確保し易く、高アスペクト比の高アスペクト比の凹凸構造を有する活物質層を具備し得る。 In the lithium ion secondary battery of the present invention having such a configuration, the above relational expression is more reliably satisfied, and the convex first active material portion in the first active material layer is adjacent in the opposing second active material layer. It is possible to more reliably realize a separator type lithium ion secondary battery that cannot penetrate between the convex second active material portions, can effectively prevent the breakage of the separator, and has a large capacity and excellent high-speed charge / discharge characteristics. it can. Moreover, it is easy to ensure these heights with respect to the width of the convex first active material portion and the convex second active material portion, and an active material layer having a high aspect ratio and a high aspect ratio uneven structure can be provided. .
また、上記本発明のリチウムイオン二次電池においては、前記凸状第1活物質部の高さHa及び前記凸状第2活物質部の高さHbがそれぞれ50〜100μmであること、が好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is preferable that the height Ha of the convex first active material portion and the height Hb of the convex second active material portion are 50 to 100 μm, respectively. .
このような構成を有する本発明のリチウムイオン二次電池は、凸状第1活物質部及び凸状第2活物質部の抵抗が上がり過ぎることがなく、充放電容量の低下を防止することができるというメリットがある。 In the lithium ion secondary battery of the present invention having such a configuration, the resistance of the convex first active material portion and the convex second active material portion does not increase excessively, and the decrease in charge / discharge capacity can be prevented. There is a merit that you can.
本発明によれば、高アスペクト比の凹凸構造を有する活物質層を含み、セパレータを破損することなく、大容量で高速充放電特性に優れるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a separator-type lithium ion secondary battery that includes an active material layer having a concavo-convex structure with a high aspect ratio and that has a large capacity and excellent high-speed charge / discharge characteristics without damaging the separator. .
以下、図面を参照しながら本発明のリチウムイオン二次電池の一実施形態について説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。更に本明細書においては、X、Y及びZ座標方向を図1及び図2に示すように定義する。 Hereinafter, an embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. Moreover, since the drawings are for conceptual description of the present invention, the dimensions, ratios, or numbers may be exaggerated or simplified as necessary for easy understanding. Furthermore, in this specification, the X, Y, and Z coordinate directions are defined as shown in FIGS.
本実施形態では、図1に示す構造のリチウムイオン二次電池に代表させて本発明を説明する。図1は、本発明のリチウムイオン二次電池の一実施形態の概略縦断面図である。また、図2は、図1に示すリチウムイオン二次電池1において、矢印Z1の方向から投影してみえる線状の凸状負極活物質部12aの上端(面)と線状の凸状正極活物質部16a上端(面)との位置関係を示す概略図である。
In the present embodiment, the present invention will be described using a lithium ion secondary battery having the structure shown in FIG. 1 as a representative. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention. Also, FIG. 2, in the lithium ion secondary battery 1 shown in FIG. 1, a convex positive upper (surface) and linear linear convex negative electrode
また、詳細は後述するが、図3は、図1に示すリチウムイオン二次電池1について、ノズルディスペンス法により凸状負極活物質部12a(負極活物質層12)を形成する様子を示す模式図であり、図4は、図1に示すリチウムイオン二次電池1の変形例において、略角柱状の凸状負極活物質部22aの上端と略角柱状の凸状正極活物質部26aの上端との位置関係を示す概略図である。
Further, although details will be described later, FIG. 3 is a schematic diagram showing how the convex negative electrode
本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、図1に示すように、負極(第1電極)Aと、セパレータ20と、正極(第2電極)Cと、を具備し、負極Aと正極Cとの間に電解液が充填されて電解液層14が形成されているとともに、セパレータ20にも電解液が含浸されている。
As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment includes a negative electrode (first electrode) A, a
負極Aは、負極集電体(第1集電体)10と、負極集電体10上にスペースをおいて設けられた複数の線状の凸状負極活物質部(第1活物質部)12aからなる負極活物質層(第1活物質層)12と、で構成されており、正極Cは、正極集電体(第2集電体)18と、正極集電体18上にスペースをおいて設けられた複数の線状の凸状正極活物質部(第2活物質部)16aからなる正極活物質層(第2活物質層)16と、で構成されている。即ち、本実施形態における凸状負極活物質部12a及び凸状正極活物質部16aは、いわゆるラインアンドスペースのパターン形状を有するように形成されている。
The negative electrode A includes a negative electrode current collector (first current collector) 10 and a plurality of linear convex negative electrode active material portions (first active material portions) provided on the negative electrode
ここで、本実施形態のリチウムイオン二次電池1では、負極Aと正極Cとが、図1に示すように、隣接する凸状正極物質部16aの間に凸状負極物質部12aが対向するように積層されており、最大の特徴は、凸状負極活物質部12aの上端の隣接する2辺L1及びL2の幅(長さ)Wa1及びWa2と、凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)の距離Wb1及びWb2とが、図2に示すように、
関係式(1):Wa1>Wb1 及び
関係式(2):Wa2>Wb2
を満たしている点にある。
Here, in the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the negative electrode A and the positive electrode C are opposed to the convex negative
Relational expression (1): Wa 1 > Wb 1 and Relational expression (2): Wa 2 > Wb 2
It is in the point that satisfies.
より詳細に説明すると、本実施形態のリチウムイオン二次電池1においては、図2に示すように、線状の凸状負極活物質部12aが、図1における矢印Z1の方向から投影してみると、隣接して直交する2辺L1及びL2を有する略長方形状で、細長い短冊状の形状を有している。同様に、線状の凸状正極活物質部16aも、図1における矢印Z1の方向から投影してみると、隣接して直交する2辺を有する略長方形状で、細長い短冊状の形状を有している。
To be more specific, in a lithium ion secondary battery 1 of this embodiment, as shown in FIG. 2, a linear convex negative electrode
そして、凸状負極活物質部12aの辺L1に対向して凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)M1が位置し、凸状負極活物質部12aの辺L1の幅Wa1と、凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)M1の距離Wb1と、が、関係式(1):Wa1>Wb1を満たしている。
The convex faces the side L 1 of the negative electrode
更に、凸状負極活物質部12aの辺L2に対向する位置には、凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)M2は設けられておらず、即ち、凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)M2の距離Wb2は0であり、凸状負極活物質部12aの辺L2の幅Wa2と、凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)M2の距離Wb2(=0)と、が、関係式(2):Wa2>Wb2を満たしている。
Further, at a position opposite to the side L 2 of the convex negative electrode
本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、以上のような構成を有することから、凸状負極活物質部12a及び凸状正極活物質部16aが高アスペクト比を有する構造であっても、凸状負極活物質部12aは、隣接する凸状正極活物質部16aの間の凹部分に入り込むことができず、よって凸状負極活物質部12a及び凸状正極活物質部16aがセパレータ20を突き破る等して破損することを効果的に防止でき、大容量で高速充放電特性に優れ信頼性のあるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池1を構成することができる。
Since the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment has the above-described configuration, even if the convex negative electrode
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池1においては、凸状負極活物質部12aの幅Wa1が100〜150μmであり、凸状正極活物質部16aの上端間(スペース)の距離Wb1が50〜90μmであること、が好ましい。これにより、本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、上記関係式(1)をより確実に満たし、凸状負極活物質部12a及び凸状正極活物質部16aそれぞれの幅に対してこれらの高さを確保し易く、高アスペクト比をより確実に実現することができる。
In the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment, the width Wa 1 of the convex negative electrode
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池1においては、凸状負極活物質部12aの高さHa及び凸状正極活物質部16aの高さHbがそれぞれ50〜100μmであること、が好ましい。これにより、凸状負極活物質部12a及び凸状正極活物質部16aの抵抗が上がり過ぎることがなく、充放電容量の低下を防止することができる。
Moreover, in the lithium ion secondary battery 1 of this embodiment, it is preferable that the height Ha of the convex negative electrode
ここで、負極集電体10としては、本発明の属する技術分野において公知の材料を用いることができるが、例えばアルミニウム箔等の金属膜であればよい。また、図示しないが、この負極集電体10は、絶縁性の基材の表面に形成されていてもよい。このような基材としては絶縁性材料で形成された平板状部材を用いればよく、かかる絶縁性材料としては、例えば樹脂、ガラス又はセラミックス等が挙げられる。また、基材は可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。
Here, as the negative electrode
負極活物質層12は、図1〜図3に示すように、負極集電体10上においてY方向に沿って延びるように間隔をおいて形成された複数本の線状の凸状負極活物質部12aで構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the negative electrode
凸状負極活物質部12aに含まれる負極活物質としては、本願発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、金属、金属繊維、炭素材料、酸化物、窒化物、珪素、珪素化合物、錫、錫化合物、各種合金材料等が挙げられる。これらのなかでも、容量密度の大きさ等を考慮すると、酸化物、炭素材料、珪素、珪素化合物、錫、錫化合物等が好ましい。酸化物としては、例えば、式:Li4Ti5O12で表されるチタン酸リチウム等が挙げられる。炭素材料としては、例えば、各種天然黒鉛(グラファイト)、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、各種人造黒鉛、非晶質炭素等が挙げられる。珪素化合物としては、例えば、珪素含有合金、珪素含有無機化合物、珪素含有有機化合物、固溶体等が挙げられる。珪素化合物の具体例としては、例えば、SiOa(0.05<a<1.95)で表される酸化珪素、珪素とFe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn及びTiから選ばれる少なくとも1種の元素とを含む合金、珪素、酸化珪素又は合金に含まれる珪素の一部がB、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素で置換された珪素化合物又は珪素含有合金、これらの固溶体等が挙げられる。錫化合物としては、例えば、SnOb(0<b<2)、SnO2、SnSiO3、Ni2Sn4、Mg2Sn等が挙げられる。負極活物質は1種を単独で用いてもよく、必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。
As the negative electrode active material contained in the convex negative electrode
また、凸状負極活物質部12aは、導電助剤を含んでいてもよい。導電助剤としては、本発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、フェニレン誘導体等の有機導電性材料等が挙げられる。導電剤は1種を単独で使用でき又は必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。
Moreover, the convex negative electrode
本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、上記のように、負極集電体10と負極活物質層12とで構成される負極Aに対向して、正極活物質層16と正極集電体18とで構成される正極Cが積層され、負極Aと正極Cとの間に電解液層14及びセパレータ20を有する構成を有している。したがって、本実施形態のリチウムイオン二次電池1では、負極Aと正極Cとの間に気密性のある空間を有し、当該空間に電解液が充填されて電解液層14が形成された構成を有している。
As described above, the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment is opposed to the negative electrode A composed of the negative electrode
セパレータ20としては、優れた高率放電性能を示す多孔膜や不織布等を、単独又は併用することができる。セパレータ20を構成する材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。
As the
また、セパレータ20には、例えばアクリロニトリル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、メチルメタアクリレート、ビニルアセテート、ビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等のポリマーと電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。
For the
電解液層14を構成する電解液には、リチウム塩と有機溶媒とを含む従来公知の電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)及びリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiTFSI)等が挙げられる。また、有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、ジエチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネート等が挙げられ、これらの混合物を用いることもできる。
As the electrolytic solution constituting the
正極集電体18上には、負極集電体10上の凸状負極活物質12aからなる負極活物質層12と同様にして、正極活物質材料を含む凸状正極活物質部16aからなる正極活物質層16が設けられている。
On the positive electrode current collector 18, in the same manner as the negative electrode
正極集電体18としては、本発明の属する技術分野において公知の材料を用いることができるが、例えば銅箔等の金属膜であればよい。また、負極集電体10と同様に、正極集電体18は、絶縁性の基材の表面に形成されていてもよい。このような基材としては絶縁性材料で形成された平板状部材を用いればよく、かかる絶縁性材料としては、例えば樹脂、ガラス又はセラミックス等が挙げられる。また、基材は可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。
As the positive electrode current collector 18, a known material in the technical field to which the present invention belongs can be used, but a metal film such as a copper foil may be used. Similarly to the negative electrode
凸状正極活物質部16aが含む正極活物質(粉末)としては、例えば、リチウム含有複合金属酸化物、カルコゲン化合物、二酸化マンガン等が挙げられる。リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物又は該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。ここで、異種元素としては、例えば、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、B等が挙げられ、Mn、Al、Co、Ni、Mg等が好ましい。異種元素は1種でも又は2種以上でもよい。これらのなかでも、リチウム含有複合金属酸化物を好ましく使用できる。リチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi1−yO2、LixCoyM1−yOz、LixNi1−yMyOz、LixMn2O4、LixMn2−yMyO4、LiMPO4、Li2MPO4F(前記各式中、例えば、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBよりなる群から選ばれる少なくとも1種。0<x≦1.2、0<y≦0.9、2.0≦z≦2.3)、LiMeO2(式中、Me=MxMyMz;Me及びMは遷移金属、x+y+z=1)等が挙げられる。リチウム含有複合金属酸化物の具体例としては、例えば、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2等が挙げられる。ここで、上記各式中リチウムのモル比を示すx値は、充放電により増減する。また、カルコゲン化合物としては、例えば二硫化チタン、二硫化モリブデン等が挙げられる。正極活物質は1種を単独で使用でき2種以上を併用してもよい。正極活物質層16には、負極活物質層12に関して上記に記載した導電助剤を含めてもよい。
Examples of the positive electrode active material (powder) included in the convex positive electrode
上記のように、負極集電体10、負極活物質層12、電解液層14、セパレータ20、電解液層14、正極活物質層16及び正極集電体18によって、本実施形態のリチウムイオン二次電池1が形成されている。
As described above, the negative electrode
なお、このリチウムイオン電池二次電池1には、図示しないが、適宜タブ電極が設けられていてもよく、また、複数のリチウムイオン電池二次電池1を直列及び/又は並列に接続してリチウムイオン二次電池装置を構成することもできる。 Although not shown, this lithium ion battery secondary battery 1 may be provided with a tab electrode as appropriate, and a plurality of lithium ion battery secondary batteries 1 are connected in series and / or in parallel. An ion secondary battery device can also be configured.
このような構造を有する本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、薄型で折り曲げ可能に構成することもできる。また、負極活物質層12及び正極活物質層16を図示したような凹凸を有する立体的構造として、その体積に対する表面積を大きくしているので、負極活物質層12及び正極活物質層16それぞれと電解質液14との接触面積を大きく確保でき、高効率・高出力が得られる。このように、本実施形態のリチウムイオン二次電池1は小型で高性能である。
The lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment having such a structure can be configured to be thin and bendable. Further, since the negative electrode
次に、上記した本実施形態における電極及びリチウムイオン二次電池1を製造する方法について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池1を製造する際には、まず、負極集電体10に凸状負極活物質部12aからなる負極活物質層12を形成して負極Aを作製し、正極集電体18に凸状正極活物質部16aからなる正極活物質層16を形成して正極Cを作製する。
Next, a method for manufacturing the electrode and the lithium ion secondary battery 1 in the above-described embodiment will be described. When manufacturing the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment, first, the negative electrode
そして、上記の負極Aと正極Cとを、図1に示すように、正極活物質層16において隣接する凸状正極物質部16aの間に凸状負極物質部12aが対向するように、かつセパレータ20を介して積層する。負極Aと正極Cとの間には気密性のある密閉空間を形成し、ここに電解液を充填して電解液層14を形成するとともに、セパレータ20にも電解液を含浸させる。
Then, as shown in FIG. 1, the negative electrode A and the positive electrode C are separated so that the convex negative
凸状負極活物部12aは、例えば(ア)負極活物質を含む負極活物質材料を線状に吐出するノズルを負極集電体10に対して相対移動させ、負極集電体10上に負極活物質材料からなる複数本の凸状負極活物質部12aを形成する塗布工程(即ち、ノズルディスペンス法を用いた塗布工程)、及び、(イ)凸状負極活物質部12aを乾燥させる乾燥工程により形成することができる。
For example, (a) a negative electrode active material material containing a negative electrode active material is linearly moved with respect to the negative electrode
上記(ア)の塗布工程では、図3の(a)に示すように、負極集電体10を矢印Y1の方向に搬送させることにより、ノズル40を負極集電体10に対して相対移動させる。搬送される負極集電体10の表面には、ノズル40から、ペースト状の負極活物質材料が凸状負極活物質部12aを形成するように吐出される。本実施形態においては、ノズル40の位置は固定されており、負極集電体10が搬送されることにより、ノズル40が負極集電体10に対して相対移動される。
The coating step (A), as shown in FIG. 3 (a), by transporting the negative electrode
ペースト状の負極活物質材料は、上記負極活物質と、上記導電助剤と、結着材と、溶剤等と、を常法により攪拌・混合(混練)して得られる混合物で構成され、ノズル40から吐出できる範囲で種々の粘度を有すればよい。本実施形態においては、例えば、せん断速度1s−1で、下限10Pa・s、上限10000Pa・s程度であるのが好ましい。なお、各成分は溶剤に溶解していても分散していてもよい(一部が溶解して残部が分散している場合も含む。)。 The paste-like negative electrode active material is composed of a mixture obtained by stirring and mixing (kneading) the negative electrode active material, the conductive auxiliary agent, a binder, a solvent, and the like by a conventional method, and a nozzle. What is necessary is just to have various viscosity in the range which can be discharged from 40. In the present embodiment, for example, it is preferable that the shear rate is 1 s −1 and the lower limit is about 10 Pa · s and the upper limit is about 10000 Pa · s. Each component may be dissolved or dispersed in a solvent (including the case where a part is dissolved and the remainder is dispersed).
また、上記塗布工程に用いる負極活物質材料の固形分割合は、負極活物質材料がノズル40から吐出できるように種々の固形分割合を有することができるが、前記混合物の湿潤点における固形分割合よりも小さな固形分割合を有しており、例えば60質量%であるのが好ましい。
Further, the solid content ratio of the negative electrode active material used in the coating step can have various solid content ratios so that the negative electrode active material can be discharged from the
これらの粘度及び固形分割合は、負極活物質、導電助剤、結着材及び溶剤等の成分の種類や配合量、寸法又は形状等によっても異なるが、上記負極活物質と、上記導電助剤と、結着材と、溶剤等と、を常法により攪拌・混合(混練)する際の混練時間の長さによって、調整することができる。 These viscosities and solid content ratios vary depending on the types and blending amounts, dimensions, shapes, etc. of components such as the negative electrode active material, conductive auxiliary agent, binder and solvent, but the negative electrode active material and the conductive auxiliary agent. And the length of the kneading time when the binder, the solvent and the like are agitated and mixed (kneaded) by a conventional method.
結着剤としては、本発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルホン、ポリヘキサフルオロプロピレン、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンジエン共重合体、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。また、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエン等から選ばれるモノマー化合物の共重合体を結着剤として用いてもよい。結着剤は1種を単独で使用でき又は必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。 As the binder, those commonly used in the technical field of the present invention can be used. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide , Polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, polyacrylic acid hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, poly Vinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyether, polyether sulfone, polyhexafluoropropylene, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene diene copolymer, carboxymethyl cellulose And the like. Copolymers of monomer compounds selected from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, acrylic acid, hexadiene, etc. May be used as a binder. A binder can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type as needed.
溶剤としては、電解液層14に含まれる六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等を分解しないように、水を除く有機溶媒を用いるのが好ましい。かかる有機溶媒としては、本発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアミン、アセトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。有機溶媒は1種を単独で使用でき又は2種以上を混合して使用できる。
As the solvent, it is preferable to use an organic solvent excluding water so as not to decompose lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and the like contained in the
ここで、図3の(a)は、ノズルディスペンス法によって負極活物質層12を構成する凸状負極活物質部12aが形成される様子を模式的に示す側面図(即ち、搬送される負極集電体10の主面に対して略平行なX方向からみた場合にみえる図)であり、図3の(b)は、ノズルディスペンス法によって負極活物質層12を構成する凸状負極活物質部12aが形成される様子を模式的に示す斜視図である。
Here, FIG. 3A is a side view schematically showing a state in which the convex negative electrode
このノズルディスペンス法では、塗布液である負極活物質材料を吐出するための吐出口が複数設けられたノズル40を、負極集電体10上方に配置し、その吐出口から一定量の負極活物質材料を吐出させながら、負極集電体10をノズル40に対して相対的に矢印Y1の方向に一定速度で搬送させる。こうすることで、負極集電体10上には、Y方向に沿って負極活物質材料からなる複数本の線状の凸状物質活部12aが形成されてストライプ状のラインアンドスペースのパターン形状となるように塗布される。
In this nozzle dispensing method, a
ノズル40に複数の吐出口を設ければ複数本の線状の凸状負極活物質部12aが形成されてストライプ状とすることができ、負極集電体10の搬送を続けることにより、負極集電体10の全面にストライプ状に線状の凸状負極活物質部12aを形成することができる。
If a plurality of discharge ports are provided in the
上記のように形成された負極活物質材料からなる複数本の線状の凸状物質活部12aは、まだ溶剤等を含むいわば塗布膜の状態であるため、凸状物質活部12aが設けられた負極集電体10は、例えば乾燥手段である送風機等の下側領域を通り抜けるように搬送され、ドライエアーによって乾燥工程が実施される。これにより、負極集電体10と、負極集電体10の表面に形成された線状の凸状物質活部12aからなる負極活物質層12と、を含む負極Aが得られる。
Since the plurality of linear convex material
乾燥工程の乾燥温度及び乾燥時間は、当業者であれば適宜選択することができる。乾燥温度は、凸状物質活部12aを乾燥させてその形状を固定させ得る範囲であればよく、例えば5℃〜150℃の範囲内、好ましくは常温(23℃)〜80℃の範囲内の温度であればよい。また、乾燥時間は、負極集電体10の搬送速度によって制御することもできる。
A person skilled in the art can appropriately select the drying temperature and drying time in the drying step. The drying temperature should just be the range which can dry the convex material
次に、正極集電体18上への正極活物質層16の形成も、負極集電体10上への負極活物質層12の形成と同様にして、実施することができる。上記のようにして得られた負極Aと正極Cとを、負極活物質層12と正極活物質層16とを気密性のある空間にセパレータ20を介して対向させた状態で積層し、セパレータ20及び当該空間に電解液を充填して電解液層14を形成する。このようにして、本実施形態のリチウムイオン二次電池1を作成する。
Next, the formation of the positive electrode
≪変形態様≫
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、凸状負極活物質部12a及び凸状正極活物質部16aが線状である場合について説明したが、凸状負極活物質部及び凸状正極活物質部は例えば略角柱状であってもよい。
≪Deformation mode≫
As mentioned above, although the example of embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited only to these. For example, in the above-described embodiment, the case where the convex negative electrode
ここで、図4に、上記実施形態のリチウムイオン二次電池1の変形態様として、図2と同様に図1における矢印Z1の方向から投影してみえる一部の略四角柱状の凸状負極活物質部22aの上端と略四角柱状の凸状正極活物質部26aの上端との位置関係を示す概略図を示す。
Here, in FIG. 4, as a modified embodiment of the lithium ion secondary battery 1 of the above embodiment, a portion of the substantially quadrangular prism convex anode appear by projecting in the direction of the arrow Z 1 in FIG. 1 as well as FIG. 2 The schematic which shows the positional relationship of the upper end of the
本変形態様では、図4に示すように、上記実施形態と同様に、隣接する凸状正極物質部26aの間に凸状負極物質部22aが対向するように積層されており、凸状負極活物質部22aの隣接する2辺L1及びL2の幅(長さ)Wa1及びWa2と、凸状正極活物質部26aの上端間(スペース)の距離Wb1及びWb2とが、図4に示すように、
関係式(1):Wa1>Wb1 及び
関係式(2):Wa2>Wb2
を満たしている。
In this modification, as shown in FIG. 4, as in the above embodiment, the convex negative
Relational expression (1): Wa 1 > Wb 1 and Relational expression (2): Wa 2 > Wb 2
Meet.
より詳細に説明すると、本変形態様では、略四角柱状の凸状負極活物質部22aは、上記実施形態において図1の矢印Z1の方向から投影したのと同様にしてみると、隣接して直交する2辺L1及びL2を有する略四角形状の形状を有している(図4参照)。同様に、略四角柱状の凸状正極活物質部26aも、上記実施形態において図1の矢印Z1の方向から投影したのと同様にしてみると、隣接して直交する2辺を有する略四角形状の形状を有している。
In more detail, in this modified embodiment, the convex negative electrode
そして、凸状負極活物質部22aの辺L1に対向して凸状正極活物質部26aの上端間(スペース)M1が位置し、凸状負極活物質部22aの辺L1の幅Wa1と、凸状正極活物質部26aの上端間(スペース)M1の距離Wb1と、が、関係式(1):Wa1>Wb1を満たしている。
The convex faces the side L 1 of the negative electrode
更に、凸状負極活物質部22aの辺L2に対向する位置には、凸状正極活物質部26aの上端間(スペース)M2が位置し、凸状負極活物質部22aの辺L2の幅Wa2と、凸状正極活物質部26aの上端間(スペース)M2の距離Wb2と、が、関係式(2):Wa2>Wb2を満たしている。
Further, at a position opposite to the side L 2 of the convex negative electrode
このような略四角柱状の凸状負極活物質部22a及び略四角柱状の凸状正極活物質部26aも、上記実施形態と同様に、ノズルディスペンス法によってノズルの吐出量やタイミングを制御することによって形成することができる。
Such a substantially quadrangular prism-shaped convex negative electrode
本変形態様のリチウムイオン二次電池1は、以上のような構成を有することから、凸状負極活物質部22a及び凸状正極活物質部26aが高アスペクト比を有する構造であっても、凸状負極活物質部22aは、隣接する凸状正極活物質部26aの間の凹部分に入り込むことができず、よって凸状負極活物質部22a及び凸状正極活物質部26aがセパレータ20を突き破る等して破損することを効果的に防止でき、大容量で高速充放電特性に優れ信頼性のあるセパレータタイプのリチウムイオン二次電池1を構成することができる。
Since the lithium ion secondary battery 1 of this modification has the above-described configuration, even if the convex negative electrode
このような実施形態及び変形態様以外にも、本発明のリチウムイオン二次電池は本発明の技術的思想の範囲内で、種々の形態を採り得る。 In addition to such embodiments and modifications, the lithium ion secondary battery of the present invention can take various forms within the scope of the technical idea of the present invention.
例えば、上記実施形態及び変形態様においては、凸状負極活物質部のサイズが凸状正極活物質部間のスペースより大きく、凸状負極活物質部が凸状正極活物質部間に入り込まない構成について説明したが、本発明のリチウムイオン二次電池は、逆に、凸状正極活物質部のサイズが凸状負極活物質部間のスペースより大きく、凸状正極活物質部が凸状負極活物質部間に入り込まない構成を有するものとしてもよい。 For example, in the embodiment and the modification, the size of the convex negative electrode active material part is larger than the space between the convex positive electrode active material parts, and the convex negative electrode active material part does not enter between the convex positive electrode active material parts. However, in the lithium ion secondary battery of the present invention, on the contrary, the size of the convex positive electrode active material part is larger than the space between the convex negative electrode active material parts, and the convex positive electrode active material part is a convex negative electrode active material part. It is good also as a thing which has a structure which does not enter between substance parts.
また、上記実施形態及び変形態様においては、凸状負極活物質部及び凸状正極活物質部のいずれもが、線状又は略角柱状である場合について説明したが、本発明のリチウムイオン二次電池は、一方が線状で他方が略角柱状の構成を有していてもよい。 Moreover, in the said embodiment and the deformation | transformation aspect, although both the convex negative electrode active material part and the convex positive electrode active material part demonstrated the case where it was linear or substantially prismatic shape, the lithium ion secondary of this invention The battery may have a configuration in which one is linear and the other is a substantially prismatic shape.
また、上記実施形態及び変形態様においては、凸状負極活物質部及び凸状正極活物質部のいずれもが、それぞれ負極集電体及び正極集電体上において一定のスペースをおいて形成されている場合について説明したが、凸状負極活物質部及び凸状正極活物質部の基底部分(即ち、負極集電体及び正極集電体に面する部分)においては、隣接する凸状負極活物質部同士又は凸状正極活物質部同士が連続していてもよい。 Moreover, in the said embodiment and deformation | transformation aspect, both a convex negative electrode active material part and a convex positive electrode active material part are formed in a fixed space on the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, respectively. In the base portion of the convex negative electrode active material portion and the convex positive electrode active material portion (that is, the portion facing the negative electrode current collector and the positive electrode current collector), the adjacent convex negative electrode active material is described. The parts or the convex positive electrode active material parts may be continuous.
なお、上記実施形態及び変形態様では、凹凸構造を有する必要のある凸状負極活物質部及び凸状正極活物質部の形成にはノズルディスペンス法による塗布を適用しているので、種々のパターンを短時間で形成することができる。また、微細パターンの作成にもノズルディスペンス法を好適に適用することが可能である。 In the above-described embodiment and modification, application by the nozzle dispensing method is applied to the formation of the convex negative electrode active material portion and the convex positive electrode active material portion that need to have a concavo-convex structure. It can be formed in a short time. Also, the nozzle dispensing method can be suitably applied to the creation of a fine pattern.
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、各工程において適用する塗布方法は上記に限定されるものではなく、当該工程の目的に適うものであれば他の塗布方法を適用してもよい。また、例えば、上記の実施形態及び変形態様における電解液層は、セパレータを用いるのであれば、ゲル状の電解質層としてもよい。その場合、スピンコート法やスプレーコート法によって電解質材料を塗布してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the coating method applied in each step is not limited to the above, and other coating methods may be applied as long as they meet the purpose of the step. Further, for example, the electrolyte layer in the above-described embodiment and modification may be a gel electrolyte layer as long as a separator is used. In that case, the electrolyte material may be applied by spin coating or spray coating.
1・・・リチウムイオン二次電池、
10・・・負極集電体、
12・・・負極活物質層、
12a、22a・・・凸状負極活物質部、
14・・・電解液層、
16・・・正極活物質層、
16a、26a・・・凸状正極活物質部、
18・・・正極集電体、
20・・・負極、
40・・・ノズル。
1 ... lithium ion secondary battery,
10 ... negative electrode current collector,
12 ... negative electrode active material layer,
12a, 22a ... convex negative electrode active material part,
14 ... electrolyte layer,
16 ... positive electrode active material layer,
16a, 26a ... convex positive electrode active material part,
18 ... positive electrode current collector,
20 ... negative electrode,
40: Nozzle.
Claims (5)
第2集電体と、前記第2集電体上に設けられた複数の凸状第2活物質部で形成された第2活物質層と、を有する第2電極、及び
前記第1電極と前記第2電極との間に位置するセパレータを含み、
前記第1電極と前記第2電極とが、隣接する前記凸状第2活物質部間に前記凸状第1活物質部が対向するように積層されており、
前記凸状第1活物質部のサイズが前記凸状第2活物質部間のスペースより大きく、前記凸状第1活物質部が前記凸状第2活物質部間に入り込まない構成を有し、
前記凸状第1活物質部の上端の隣接する2辺の幅Wa 1 及びWa 2 と、前記2辺に対向する前記凸状第2活物質部の上端間(スペース)の距離Wb 1 及びWb 2 とが、
関係式(1):Wa 1 >Wb 1 及び
関係式(2):Wa 2 >Wb 2
を満たすこと、
を特徴とするリチウムイオン二次電池。 A first electrode having a first current collector and a first active material layer formed of a plurality of convex first active material portions provided on the first current collector;
A second electrode having a second current collector, and a second active material layer formed of a plurality of convex second active material portions provided on the second current collector, and the first electrode, Including a separator positioned between the second electrode,
The first electrode and the second electrode are laminated so that the convex first active material portion faces between the adjacent convex second active material portions,
Greater than the space between the size of the convex first active material portion is the convex second active material portion, have a structure in which the first active material portion and the convex does not enter between the convex second active material portion ,
Distances Wb 1 and Wb between the widths Wa 1 and Wa 2 of two adjacent sides of the upper end of the convex first active material part and the upper end (space) of the convex second active material part facing the two sides. 2 and is,
Relational expression (1): Wa 1 > Wb 1 and
Relational expression (2): Wa 2 > Wb 2
Meeting,
A lithium ion secondary battery characterized by the above.
第2集電体と、前記第2集電体上に設けられた複数の凸状第2活物質部で形成された第2活物質層と、を有する第2電極、及び
前記第1電極と前記第2電極との間に位置するセパレータを含み、
前記第1電極と前記第2電極とが、隣接する前記凸状第2活物質部間に前記凸状第1活物質部が対向するように積層されており、
前記凸状第1活物質部のサイズが前記凸状第2活物質部間のスペースより大きく、前記凸状第1活物質部が前記凸状第2活物質部間に入り込まない構成を有し、
前記凸状第1活物質部の上端の隣接する2辺の幅Wa 1 及びWa 2 が100〜150μmであり、前記2辺に対向する前記凸状第2活物質部の上端間(スペース)の距離Wb 1 及びWb 2 が50〜90μmであること、
を特徴とするリチウムイオン二次電池。 A first electrode having a first current collector and a first active material layer formed of a plurality of convex first active material portions provided on the first current collector;
A second electrode having a second current collector and a second active material layer formed of a plurality of convex second active material portions provided on the second current collector; and
Including a separator positioned between the first electrode and the second electrode;
The first electrode and the second electrode are laminated so that the convex first active material portion faces between the adjacent convex second active material portions,
The size of the convex first active material part is larger than the space between the convex second active material parts, and the convex first active material part does not enter between the convex second active material parts. ,
The widths Wa 1 and Wa 2 of two adjacent sides of the upper end of the convex first active material part are 100 to 150 μm, and between the upper ends (spaces) of the convex second active material part facing the two sides. The distances Wb 1 and Wb 2 are 50 to 90 μm,
A lithium ion secondary battery characterized by the above .
を特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。 The convex first active material part and the convex second active material part are each linear;
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。 The convex first active material part and the convex second active material part are each substantially prismatic,
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。 The height Ha of the convex first active material portion and the height Hb of the convex second active material portion are 50 to 100 μm, respectively.
The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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