JP5790752B2 - 電気化学装置 - Google Patents
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Description
また近年ではICカードや電子ペーパーといった薄型のフレキシブルデバイスの出現に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン二次電池は、薄型でフレキシビリティを有するものが求められている。
上記のひとつの電気化学装置において、前記第1の連結材及び前記第2の連結材は可撓性であることが好ましい。
上記間ひとつの電気化学装置において、複数の前記セルを前記複数の第1の連結材及び前記複数の第2の連結材で編んだシート状のユニットが複数重ねられていることが好ましい。
本発明の適用に係るひとつの電気化学装置は、芯材としての第1集電体層と、前記第1集電体層の周囲に形成された第1活物質と、前記第1活物質の周囲に形成された第1電解質層と、前記第1電解質層の周囲に形成された第2活物質層と、前記第2活物質層の周囲に形成された第2集電体層と、を有する紐状の第1のセルと、芯材としての第3集電体層と、前記第3集電体層の周囲に形成された第3活物質と、前記第3活物質の周囲に形成された第2電解質層と、前記第2電解質層の周囲に形成された第4活物質層と、前記第4活物質層の周囲に形成された第4集電体層と、を有する紐状の第2のセルと、可撓性の第1の連結材と、可撓性の第2の連結材と、前記第1の連結材が接続される第1の電極と、前記第2の連結材が接続される第2の電極と、を含み、前記第1の連結材は、前記第1集電体層が露出した部分と前記第3集電体層が露出した部分とを接続する帯状の導電体であり、前記第2の連結材は、前記第2集電体層と前記第4集電体層とを接続する帯状の導電体であることを特徴とする。
上記のひとつの電気化学装置において、前記第2の連結材が複数用いられ、当該複数の前記第2の連結材が前記第2の電極に接続されていることが好ましい。
上記のひとつの電気化学装置において、前記第1の連結材が複数用いられ、当該複数の前記第1の連結材が前記第1の電極に接続されていることが好ましい。
本発明に係るひとつの電気化学装置は、芯材としての第1集電体層と、前記第1集電体層の第1の部分の周囲に形成された第1活物質と、前記第1集電体層の前記第1の部分以外の周囲に形成された保護材と、前記第1活物質の周囲に形成された第1電解質層と、前記第1電解質層の周囲に形成された第2活物質層と、前記第2活物質層の周囲に形成された第2集電体層と、を含み、紐状であることを特徴とする。
[適用例1]本適用例の電気化学装置は、第1芯材と第1負極活物質層と第1電解質層と第1正極活物質層と第1集電体層とを含む第1電気化学素子と、第2芯材と第2負極活物質層と第2電解質層と第2正極活物質層と第2集電体層とを含む第2電気化学素子と、前記第1電気化学素子と前記第2電気化学素子とを連結する可撓性を有する第1連結部と、前記第1芯材と前記第2芯材とに電気的に接続する第1電極と、前記第1集電体層と前記第2集電体層とに電気的に接続する第2電極と、を備えることを特徴とする。
また、芯材1に用いられる材料は導電性を有するものであればいかなる材料を用いてもよいが、Pt、Ti、Al、Ag、Au、Fe、Pb、Ni、Ir、Co等の金属材料や、炭素繊維や炭素族元素、導電性高分子材料等を用いることができる。
セル7は、芯材1周面に正極活物質層3、電解質層4、負極活物質層5、外部集電体層6を順に積層させて構成される。芯材1に対する正極活物質層3、電解質層4、負極活物質層5の積層の順が逆であってもよい。
(1)少なくとも一端部を保護材2により被覆した芯材1表面に、正極活物質を積層して正極活物質層3を形成する工程。
(2)正極活物質層3表面に、電解質を積層して電解質層4を形成する工程。
(3)電解質層4表面に、負極活物質を積層して負極活物質層5を形成する工程。
(4)負極活物質層5表面に、外部集電体を積層して外部集電体層6を形成する工程。
液体のものではエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等鎖状炭酸エステル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソフラン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン等の鎖状エーテル、γ−ブチロラクトン等の環状エステル、酢酸メチル等の鎖状エステル等の有機溶媒の単体、もしくは二種類以上混合したものに、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3等の支持電解塩を溶解した有機電解液を用いることができる。
一方固体電解質では短絡を起こしにくいためセパレーターを省くことができ、セル7の断面積を小さくすることができるため、より薄型の電池を得るためには固体電解質を用いることが好ましい。
図3は実施例1のリチウムイオン二次電池の集合体を示す概略図である。
図7(a)は実施例2のリチウムイオン二次電池の集合体を示す概略斜視図、同図(b)は封着状態を示す概略斜視図である。
図7(a)に示すように、実施例2のリチウムイオン二次電池の集合体20は、可撓性の絶縁体からなるフィルム18で実施例1の集合体10を被覆し、同図(b)に示すように正極および負極の外部電極13,16のみを露出させ封着したものである。
実施例2によれば、シート状のリチウムイオン二次電池の集合体20を機器に搭載した際に、フィルム18によって封着されているので、強い外力によって正極と負極の取り出し配線が接触し短絡することを防ぐことができる。また大気中の酸素や水分などにより集電体表面が酸化し、導電性が低下することにより出力が低下することを防止する役割を果たしている。
図8は、実施例3のリチウムイオン二次電池の集合体を示す概略断面図である。図8に示すように、実施例3のリチウムイオン二次電池の集合体30は、実施例2のリチウムイオン二次電池の集合体20を、内蔵するセル7の軸が成す平面に対し垂直な方向に複数積層した積層構造としたものである。
また、各リチウムイオン二次電池の集合体20の外部電極13,16にそれぞれ繋がる接続部17,19を備えている。
実施例3によれば、セル7の成す平面の面積を変えることなく、より容量の大きなフレキシブルなリチウムイオン二次電池の集合体30を得ることができる。このとき積層された集合体20をさらに可撓性の絶縁体からなる前述のフィルム18で被覆することにより、積層構造を維持することができ、また外気による部材の劣化を防ぐことができる。
なお、本実施形態では二次電池としてリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限られるものではなく、ニッケル・水素電池等の他の二次電池に適用することも可能である。
Claims (3)
- 芯材としての第1集電体層と、
前記第1集電体層の周囲に形成された第1活物質と、
前記第1活物質の周囲に形成された第1電解質層と、
前記第1電解質層の周囲に形成された第2活物質層と、
前記第2活物質層の周囲に形成された第2集電体層と、を有する紐状のセルと、
複数の第1の連結材と、
複数の第2の連結材と、
前記複数の第1の連結材が接続される第1の電極と、
前記複数の第2の連結材が接続される第2の電極と、
を含み、
前記第1集電体層は露出部分を有し、
複数の前記セルが前記露出部分を同じ側に向けて平行に配置され、
前記複数の第1の連結材のそれぞれは、隣り合う前記セルの前記第1集電体層を交互に編むように接続配置される帯状の導電体であり、
前記複数の第2の連結材のそれぞれは、隣り合う前記セルの前記第2集電体層を交互に編むように接続配置される帯状の導電体であることを特徴とする電気化学装置。 - 前記第1の連結材及び前記第2の連結材は可撓性であることを特徴とする請求項1に記載の電気化学装置。
- 複数の前記セルを前記複数の第1の連結材及び前記複数の第2の連結材で編んだシート状のユニットが複数重ねられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学装置。
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