JP6022584B2 - ケーブル型二次電池 - Google Patents
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Description
前記内部電極は正極であり、前記外部電極は負極であり得る。
まず、ワイヤ形状の内部集電体110を用意し、その内部集電体110の表面に内部電極活物質層120をコーティングする。コーティング方法としては、一般のコーティング方法が適用され得、具体的には、電気メッキ(electroplating)または陽極酸化処理(anodic oxidation process)法が使用可能であるが、一定間隔を維持するためには活物質を含む電極スラリーを押出機を用いて押出コーティングする方法で製造することが望ましい。また、活物質を含む電極スラリーを用いてコーティングする場合には、ディップコーティング(dip coating)または押出機を使用する押出コーティング方法で製造することも可能である。
Claims (18)
- 所定形状の水平断面を有して長手方向に延長されたケーブル型二次電池であって、
内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える内部電極;
前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層;並びに
前記分離層の外面を囲んで形成され、外部電極活物質層及び外部集電体を備え、前記外部集電体は伝導性ペーストを含む外部電極;を含み、
前記外部電極は、前記外部集電体が前記分離層の外面を囲んで形成され、かつ前記外部電極活物質層が前記外部集電体の外面を囲んで形成されるか;または、
前記外部集電体が前記分離層の外面を囲んで形成され、かつ前記外部電極活物質層が前記外部集電体の外面を囲んで前記分離層と接触するように形成されるケーブル型二次電池。 - 前記内部集電体が、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素もしくは銅;カーボン、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたステンレス鋼;アルミニウム‐カドミウム合金;導電材で表面処理された非伝導性高分子;および伝導性高分子;からなる群より選択された1つ以上から製造されたことを特徴とする請求項1に記載のケーブル型二次電池。
- 前記導電材が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ窒化硫黄、酸化インジウムスズ(ITO)、銀、パラジウム、及びニッケルからなる群より選択された1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項2に記載のケーブル型二次電池。
- 前記伝導性高分子が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、及びポリ窒化硫黄からなる群より選択された1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項2に記載のケーブル型二次電池。
- 前記伝導性ペーストが、金属ペーストまたは炭素ペーストであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
- 前記金属ペーストが、Ni、Al、Au、Ag、Al、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba及びITOからなる群より選択された1種または2種以上の金属粉末、並びにバインダーを含むことを特徴とする請求項5に記載のケーブル型二次電池。
- 前記炭素ペーストが、黒鉛、カーボンブラック及び炭素ナノチューブからなる群より選択された1種または2種以上の炭素粉末、並びにバインダーを含むことを特徴とする請求項5に記載のケーブル型二次電池。
- 前記バインダーが、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、ヒドロキシセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチレンセルロース、及び前記樹脂の変性樹脂からなる群より選択された1種または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のケーブル型二次電池。
- 前記内部電極が負極であり、前記外部電極が正極であるか、または、前記内部電極が正極であり、前記外部電極が負極であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
- 前記内部電極が負極であり、前記外部電極が正極である場合、前記内部電極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛または炭素質材料;リチウム含有チタン複合酸化物(LTO);Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、NiまたはFeである金属類(Me);前記金属類(Me)の合金類;前記金属類(Me)の酸化物(MeOx);及び前記金属類(Me)と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか一つの活物質またはこれらのうち2種以上の混合物を含み、
前記外部電極活物質層が、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoPO4、LiFePO4、及びLiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1及びM2は互いに独立して、Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択され、x、y及びzは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、0≦x<0.5、0≦y<0.5、0≦z<0.5、0<x+y+z≦1である)からなる群より選択されたいずれか一つの活物質またはこれらのうち2種以上の混合物を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。 - 前記内部電極が正極であり、前記外部電極が負極である場合、前記内部電極活物質層が、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoPO4、LiFePO4、及びLiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1及びM2は互いに独立して、Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択され、x、y及びzは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、0≦x<0.5、0≦y<0.5、0≦z<0.5、0<x+y+z≦1である)からなる群より選択されたいずれか一つの活物質またはこれらのうち2種以上の混合物を含み、
前記外部電極活物質層が、天然黒鉛、人造黒鉛または炭素質材料;リチウム含有チタン複合酸化物(LTO);Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、NiまたはFeである金属類(Me);前記金属類(Me)の合金類;前記金属類(Me)の酸化物(MeOx);及び前記金属類(Me)と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか一つの活物質またはこれらのうち2種以上の混合物を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。 - 前記分離層が、電解質層またはセパレータであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
- 前記電解質層が、ポリエチレンオキシド(polyethylene oxide、PEO)、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride、PVdF)、ポリフッ化ビニリデン‐ヘキサフルオロプロピレン(poly(vinylidene fluoride‐hexafluoropropylene)、PVdF‐HFP)、ポリメチルメタクリレート(polymethyl methacrylate、PMMA)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile、PAN)またはポリビニルアセテート(polyvinyl acetate、PVAc)を用いたゲル型高分子電解質;
及びポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(polypropylene oxide、PPO)、ポリエーテルイミン(polyethylene imine、PEI)、ポリエチレンスルフィド(polyethylene sulphide、PES)またはポリビニルアセテート(PVAc)を用いた固体電解質;からなる群より選択された電解質を含むことを特徴とする請求項12に記載のケーブル型二次電池。 - 前記電解質層が、リチウム塩を更に含むことを特徴とする請求項12または13に記載のケーブル型二次電池。
- 前記リチウム塩が、LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、クロロほう酸リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、及びテトラフェニルホウ酸リチウムからなる群より選択された1種または2種以上であることを特徴とする請求項14に記載のケーブル型二次電池。
- 前記セパレータが、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン‐ブテン共重合体、エチレン‐ヘキセン共重合体及びエチレン‐メタクリレート共重合体からなる群より選択されたポリオレフィン系高分子から製造された多孔性基材;ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフィド及びポリエチレンナフタレンからなる群より選択された高分子から製造された多孔性基材;または無機物粒子とバインダー高分子との混合物から形成された多孔性基材であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
- 所定形状の水平断面を有して長手方向に延長されたケーブル型二次電池であって、
内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える2以上の電極が互いに平行に配置された内部電極;
前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層;並びに
前記分離層の外面を囲んで形成され、外部電極活物質層及び外部集電体を備え、前記外部集電体は伝導性ペーストを含む外部電極;を含み、
前記外部電極は、前記外部集電体が前記分離層の外面を囲んで形成され、かつ前記外部電極活物質層が前記外部集電体の外面を囲んで形成されるか;または、
前記外部集電体が前記分離層の外面を囲んで形成され、かつ前記外部電極活物質層が前記外部集電体の外面を囲んで前記分離層と接触するように形成されるケーブル型二次電池。 - 所定形状の水平断面を有して長手方向に延長されたケーブル型二次電池であって、
内部集電体、前記内部集電体の表面上に形成された内部電極活物質層、及び前記内部電極活物質層の外面を囲んで形成された分離層を備える2以上の電極が互いに平行に配置された内部電極;並びに
前記内部電極の外面を囲んで形成され、外部電極活物質層及び外部集電体を備え、前記外部集電体は伝導性ペーストを含む外部電極;を含み、
前記外部電極は、前記外部集電体が前記内部電極の外面を囲んで形成され、かつ前記外部電極活物質層が前記外部集電体の外面を囲んで形成されるか;または、
前記外部集電体が前記内部電極の外面を囲んで形成され、かつ前記外部電極活物質層が前記外部集電体の外面を囲んで前記内部電極と接触するように形成されるケーブル型二次電池。
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