JP6028916B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery.
従来、電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車等の電動車両に搭載されているモーター駆動用のバッテリとして、リチウムイオン二次電池等の二次電池が用いられている。リチウムイオン二次電池は、充放電時にリチウムイオンが可動イオンとして電極間を移動するものであり、充放電時に化学反応が生じないので電解液の濃度が変化しない。このように充電時に金属イオンが可動イオンとして電解液を移動するリチウムイオン二次電池は、ロッキングチェアー型の二次電池と呼ばれる。 2. Description of the Related Art Conventionally, secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have been used as motor driving batteries mounted on electric vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid electric vehicles. In the lithium ion secondary battery, lithium ions move between the electrodes as movable ions during charge / discharge, and no chemical reaction occurs during charge / discharge, so the concentration of the electrolyte does not change. A lithium ion secondary battery in which metal ions move as movable ions during charging in this way is called a rocking chair type secondary battery.
ところで、電動車両に搭載される二次電池は、車両を登坂、加速及び低温駆動させるための大電流出力に応える優れた出力特性や、急速充電や回生時の大電流入力に応える優れた入力特性に加え、長時間駆動可能な高いエネルギー容量特性が求められる。 By the way, the secondary battery mounted on an electric vehicle has excellent output characteristics that respond to large current output for climbing, accelerating, and driving at low temperatures, and excellent input characteristics that respond to large current input during rapid charging and regeneration. In addition, high energy capacity characteristics that can be driven for a long time are required.
このようなリチウムイオン二次電池の入出力特性を向上させるために、正極と負極の抵抗比が所定範囲になるように電極材料を調整したリチウムイオン二次電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to improve the input / output characteristics of such a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery in which the electrode material is adjusted so that the resistance ratio between the positive electrode and the negative electrode falls within a predetermined range has been proposed (for example, patents). Reference 1).
しかしながら、このようなリチウムイオン二次電池を電気自動車に搭載したとしても、アクセルが全開となるなど高出力が要求された場合、十分な出力を発揮できない虞がある。他方で、リチウムイオン二次電池の出力性能のみを向上させるとすれば、リチウムイオン二次電池の容量が低下して、走行距離が短くなってしまう。 However, even if such a lithium ion secondary battery is mounted on an electric vehicle, there is a possibility that sufficient output cannot be achieved when high output is required such as when the accelerator is fully opened. On the other hand, if only the output performance of the lithium ion secondary battery is improved, the capacity of the lithium ion secondary battery is reduced and the travel distance is shortened.
なお、このような問題は特に車載用のリチウムイオン二次電池で顕著な問題であるが、車載用の二次電池に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池に限定されるものでもない。 In addition, although such a problem is a remarkable problem especially in a vehicle-mounted lithium ion secondary battery, it is not limited to a vehicle-mounted secondary battery, It is not limited to a lithium ion secondary battery. .
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、高い出力性能を有する二次電池を提供しようとするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a secondary battery having high output performance.
本発明の二次電池は、集電箔と、該集電箔に設けられた活物質層を有する電極体を備え、前記活物質層に含まれる金属の金属イオンを可動イオンとする二次電池であって、前記活物質層は前記集電箔上に設けられた第1活物質層と、前記第1活物質層の前記集電箔とは他方側に設けられた第2活物質層の少なくとも2層からなり、前記第1活物質層は、前記第2活物質層よりも高容量であり、前記第2活物質層は、前記第1活物質層よりも高出力であり、前記第2活物質層は、前記第1活物質層を貫通して前記集電箔と前記第2活物質層とを接続する導電部材が面方向に間欠的に複数設けられていることを特徴とする。 The secondary battery according to the present invention includes a current collector foil and an electrode body having an active material layer provided on the current collector foil, and a secondary battery using metal ions contained in the active material layer as movable ions. The active material layer is a first active material layer provided on the current collector foil, and the current collector foil of the first active material layer is a second active material layer provided on the other side. The first active material layer has a higher capacity than the second active material layer; the second active material layer has a higher output than the first active material layer; The two active material layers are characterized in that a plurality of conductive members that penetrate the first active material layer and connect the current collector foil and the second active material layer are provided intermittently in the plane direction. .
本発明では、第2活物質層が集電箔と接続されているため、第2活物質層と集電箔との間に第1活物質層が介在しているとしても、出力性能の低下を抑制することが可能である。また、第1活物質層と第2活物質層とが異なる特性を有していることから、互いに特性を補うことができる。 In the present invention, since the second active material layer is connected to the current collector foil, the output performance is reduced even if the first active material layer is interposed between the second active material layer and the current collector foil. Can be suppressed. In addition, since the first active material layer and the second active material layer have different characteristics, the characteristics can be supplemented with each other.
また、前記集電箔側の第1活物質層は、他方側の第2活物質層よりも高容量であり、前記第2活物質層は、前記第1活物質層よりも高出力であるように構成されていることで、容量を保持しつつ、出力を向上させることができる。 The first active material layer of the current collector foil side is higher capacity than the second active material layer on the other side, the second active material layer is a higher power than the first active material layer By being configured in this way, it is possible to improve the output while maintaining the capacity.
本発明の好ましい実施形態としては、前記活物質層は、正極を構成する正極活物質が含有された正極活物質層であることが挙げられる。 As a preferred embodiment of the present invention, the active material layer may be a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material constituting a positive electrode.
本発明の好ましい実施形態としては、前記導電部材は、前記集電箔とは同一の材質から
構成されていることが挙げられる。
As preferable embodiment of this invention, it is mentioned that the said electroconductive member is comprised from the same material as the said current collection foil.
前記導電部材は、前記集電箔が切り起こされてなる切り起こし部であることが好ましい。これにより、簡易に、かつ確実に集電箔と第2活物質層とを接続する導電部材を設けることができる。 The conductive member is preferably a cut-and-raised part formed by cutting and raising the current collector foil. Thereby, the electrically-conductive member which connects a current collection foil and a 2nd active material layer easily and reliably can be provided.
本発明の好ましい実施形態としては、前記導電部材は、前記集電箔とは異なる材質から
構成されていることが挙げられる。
As preferable embodiment of this invention, it is mentioned that the said electrically-conductive member is comprised from the material different from the said current collection foil.
また、本発明の好ましい実施形態として、前記導電部材は、前記第2活物質層との接触面積が前記集電箔との接触面積に比べて大きくなるように構成されていることが挙げられる。 Moreover, as preferable embodiment of this invention, it is mentioned that the said electrically-conductive member is comprised so that a contact area with a said 2nd active material layer may become large compared with a contact area with the said current collection foil.
本発明の二次電池によれば、容量を保持しつつ、高い出力性能を有するという優れた効果を奏し得る。 According to the secondary battery of the present invention, it is possible to achieve an excellent effect of having high output performance while maintaining capacity.
(実施形態1)
本発明の第1の実施形態について、図1、2を用いて説明する。図1は、本実施形態にかかる二次電池(リチウムイオン二次電池)を示す斜視図であり、図2(1)は図1のA−A’線での断面図であり、図2(2)は図1のB−B’線での断面図である。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery (lithium ion secondary battery) according to the present embodiment, FIG. 2 (1) is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2) is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
本発明の二次電池1は、例えば電動車両に搭載されるものである。二次電池1は、略直方体形状のケース11と、ケース11の開口部に配されてケース11を封止する蓋部12とを備える。図2に示すように、ケース11内には電極体13が収納されている。また、ケース11内部には電解液14が注入されており、電極体13は電解液14に浸漬されている。電極体13は、セパレータを介して正極板及び負極板が積層されたものを巻回して形成されたものであり、積層方向は、図中横方向となっている。
The
電解液14としては、通常用いられる溶媒、例えば環状炭酸エステルであるエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートと、鎖状炭酸エステルであるジメチルカーボネートやエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートとの混合溶液に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1リットル当たり1モル濃度程度溶解した有機電解液が挙げられる。
As the
蓋部12には、正極端子15と負極端子16とが設けられている。この正極端子15には、正極集電部17が接続する。また、負極端子16には負極集電部18が接続する。正極集電部17及び負極集電部18は、それぞれ電極体13の正極板及び負極板に接続する。即ち、正極板と正極集電部17と正極端子15とは互いに電気的に接続されている。また、負極板と負極集電部18と負極端子16とは互いに電気的に接続されている。
The
電極体13は、セパレータを介して設けられた正極板と負極板とが巻回されて構成されている。図3(1)に示すように、電極体13は、セパレータ21を介して設けられた正極板22及び負極板23からなる。正極板22は、正極集電板24と、正極集電板24の両面に設けられ、それぞれ正極活物質を含有する正極活物質層25とからなる。負極板23は、負極集電板26と、負極集電板26の両面に設けられ、それぞれ負極活物質を含有する負極活物質層27とからなる。
The
負極活物質層27が含有する負極活物質としては、負極に通常用いられる活物質、例えば黒鉛、ソフトカーボン又はハードカーボン等の非晶質炭素材料を挙げることができる。また、黒鉛は人造黒鉛であっても天然黒鉛であっても良い。また、Li4Ti5O12等の酸化物系負極材料や、Al、Si、Ge、Sn等を含みリチウムイオンとの可逆な電気化学反応によりLiもしくはLiイオンに対して0ボルト近くでリチウム合金となりうるような合金系負極材料を用いることができる。さらに、本発明に適用可能な負極活物質はこれに限定されず、負極における電池反応を生じるものであればよい。例えば、その他の金属リチウム、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物等も用いることができる。金属酸化物としては、例えばスズ酸化物やケイ素酸化物などの不可逆性容量をもつものでもよい。
Examples of the negative electrode active material contained in the negative electrode
さらにまた、負極活物質層27には、アセチレンブラック等の導電性向上剤、電解質(例えば、リチウム塩(支持電解質)、イオン伝導性ポリマー等)が含まれていてもよい。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。
Furthermore, the negative electrode
正極活物質層25について図3(2)を用いて詳細に説明する。正極活物質層25は、それぞれ、正極集電板24に形成された第1正極層(第1活物質層)31及び第1正極層31に形成された第2正極層(第2活物質層)32とからなる。第1正極層31は、第2正極層32に比べて高容量であるように構成されている。また、第2正極層32は、第1正極層31に比べて高出力となるように構成されている。
The positive electrode
第1正極層31及び第2正極層32は、第1正極層31は第2正極層32に比べて高容量であるように、かつ、第2正極層32は第1正極層31に比べて高出力となるように構成されていればどのような構成でもよいが、活物質の出力特性及び容量特性と、活物質の平均粒径、各層厚みを考慮して適宜設定すればよい。
The first
正極活物質について説明する。本実施形態では第2正極層32としては、ニッケル酸リチウムを含有し、第1正極層31としてはマンガン酸リチウムを有するものである。このような活物質から各層を構成することで、簡易に第1正極層31は第2正極層32に比べて高容量であるように、かつ、第2正極層32は第1正極層31に比べて高出力となるように構成することができる。
The positive electrode active material will be described. In the present embodiment, the second
各層を構成する正極活物質はこれに限定されるものではない。例えば、以下に記載する正極活物質の中から出力特性及び容量特性に鑑みて、第2正極層32が第1正極層31よりも高出力であり、かつ、第1正極層31が第2正極層32よりも高容量となるようにそれぞれ選択してもよい。
The positive electrode active material constituting each layer is not limited to this. For example, in view of output characteristics and capacity characteristics among the positive electrode active materials described below, the second
正極活物質としては、スピネル型の金属酸化物及び金属化合物、リン酸塩型の金属酸化物などが挙げられる。層状構造型の金属酸化物としては、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、三元系複合酸化物(LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2)が挙げられる。リチウムニッケル系複合酸化物としては、好ましくはニッケル酸リチウム(LiNiO2)が挙げられる。リチウムコバルト系複合酸化物としては、好ましくはコバルト酸リチウム(LiCoO2)が挙げられる。スピネル型の金属酸化物としては、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)等のリチウムマンガン系複合酸化物が挙げられる。リン酸塩型の金属酸化物としては、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)等が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include spinel-type metal oxides and metal compounds, and phosphate-type metal oxides. Examples of the layered structure type metal oxide include lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, and ternary composite oxide (LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 ). The lithium-nickel-based composite oxide, and the like, preferably a lithium nickelate (LiNiO 2). Examples of the lithium cobalt composite oxide, and preferably lithium cobalt oxide (LiCoO 2). Examples of the spinel-type metal oxide include lithium manganese complex oxides such as lithium manganate (LiMn 2 O 4 ). Examples of the phosphate metal oxide include lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ).
これらの正極活物質に関し、容量特性が高いか否かは、例えば、活物質の理論容量に基づき判断することができる。例えば、LiCoO2の理論容量は274mAh/g、LiNiO2の理論容量は274mAh/g、LiMn2O4の理論容量は148mAh/g、LiFePO4の理論容量は170mAh/gである。LiCoO2及びLiNiO2は、LiMn2O4及びLiFePO4と比較して理論容量が高いので、相対的に高容量の特性を有するものと判断できる。 Whether or not these positive electrode active materials have high capacity characteristics can be determined based on, for example, the theoretical capacity of the active material. For example, LiCoO 2 has a theoretical capacity of 274 mAh / g, LiNiO 2 has a theoretical capacity of 274 mAh / g, LiMn 2 O 4 has a theoretical capacity of 148 mAh / g, and LiFePO 4 has a theoretical capacity of 170 mAh / g. Since LiCoO 2 and LiNiO 2 have a higher theoretical capacity than LiMn 2 O 4 and LiFePO 4 , it can be determined that they have relatively high capacity characteristics.
また、活物質を出力特性及び容量特性に鑑みて選択し、かつ、以下説明する活物質の粒径や導電助剤の配合を調整して、第2正極層32が第1正極層31よりも高出力であり、かつ、第1正極層31が第2正極層32よりも高容量となるように構成しても良い。
In addition, the active material is selected in view of the output characteristics and capacity characteristics, and the particle size of the active material and the blending of the conductive assistant described below are adjusted so that the second
第2正極層32に含有される活物質の平均粒径は、0.1〜100μmであることが好ましく、より好ましくは30μm以下であることが挙げられる。この範囲であることで、活物質の総表面積が増大し、これにより反応性が向上して出力が高くなるからである。第2正極層32は、さらに導電助剤を含む。導電助剤としては、アセチレンブラックやケッチェンブラックが挙げられる。本実施形態では、アセチレンブラックを含有する。第2正極層32には、導電助剤が3〜30質量%含有されていることが好ましく、より好ましくは導電助剤が20質量%以上となることが挙げられる。導電助剤を3〜30質量%含んでいることで、第2正極層32の出力特性を向上させることができる。第2正極層32は、その厚みは1〜100μmである。
The average particle size of the active material contained in the second
第1正極層31に含有される正極活物質の平均粒径は、0.1〜200μmであることが好ましく、より好ましくは30μmよりも大きいことが挙げられる。この範囲であることで、容量特性を向上させることが可能である。第2正極層32は、さらに導電助剤を含んでいてもよい。本実施形態では、導電助剤としてアセチレンブラックを含有する。導電助剤は、0〜25質量%、好ましくは20質量%未満含んでいることが好ましい。導電助剤を0〜25質量%含んでいることで容量を低下させずに第1正極層31の容量特性を向上させることができる。第1正極層31は、その厚みが5〜300μmであり、好ましくは100μmよりも厚いことが挙げられる。
The average particle diameter of the positive electrode active material contained in the first
これらの活物質の出力特性及び容量特性と、活物質の平均粒径、導電助剤の配合や層厚みを考慮して、第2正極層32が第1正極層31よりも高出力であり、かつ、第1正極層31が第2正極層32よりも高容量とする。即ち、第2正極層32が第1正極層31よりも高出力であり、かつ、第1正極層31が第2正極層32よりも高容量となるように、第2正極層32の活物質はその平均粒径を小さくすればよいし、第1正極層31の活物質はその平均粒径を大きくすればよい。また、第2正極層32が第1正極層31よりも高出力であり、かつ、第1正極層31が第2正極層32よりも高容量となるように、容量性能を高める場合には厚みを厚く、出力性能を高める場合には厚みを薄くすればよい。
The second
このように、本実施形態では、これらの活物質の出力特性及び容量特性と、活物質の平均粒径、層厚みを考慮して、第2正極層32が第1正極層31よりも高出力であり、かつ、第1正極層31が第2正極層32よりも高容量となるように第1正極層31及び第2正極層32を構成している。
Thus, in the present embodiment, the second
なお、第2正極層32及び第1正極層31で同一の活物質を用いたとしても、第1正極層31の活物質の平均粒径を小さくすることで、又は導電助剤を増やすことで、第2正極層32の出力特性を第1正極層31よりも向上させると共に相対的に第1正極層31の容量特性を向上させることも可能である。
Even if the same active material is used for the second
本実施形態では、正極活物質層をこのような異なる特性を有する2層の正極層から構成していることで、二次電池は高出力かつ高容量を実現することができる。即ち、正極層を第1正極層31又は第2正極層32のみから構成するとすれば、出力特性及び容量特性のいずれかしか満足することはできないので、本実施形態では、第1正極層31及び第2正極層32から正極層を構成しているのである。
In this embodiment, since the positive electrode active material layer is composed of two positive electrode layers having such different characteristics, the secondary battery can achieve high output and high capacity. That is, if the positive electrode layer is composed of only the first
ところで、出力時に第2正極層32から電子を正極集電板24側に到達させようとすれば、電子は第1正極層31を通過しなければならず、これにより所望の出力性能を発揮できない虞があるので、これを防止する必要がある。そこで、本実施形態では、正極集電板24を二枚の集電箔33から構成し、各集電箔と各第2正極層32とを導電部材により電気的に接続している。
By the way, if electrons are allowed to reach the positive electrode
以下詳細に説明する。正極集電板24は、二枚の集電箔33を貼り合わせてなるものである。集電箔33は、銅や銀など通常配線として用いることができる金属からなり、本実施形態ではアルミニウムからなる。各集電箔33には、その一方面側にそれぞれ正極活物質層25が設けられている。各集電箔33には、それぞれその一部が切り起こされた切り起こし部34が設けられている。この切り起こし部34の先端は、第2正極層32内に延在しており、これにより切り起こし部34を介して集電箔33と第2正極層32とは電気的に接続されている。
This will be described in detail below. The positive electrode
本実施形態では、このように切り起こし部34が設けられていることで、第2正極層32の出力特性をより向上させることができる。即ち、切り起こし部34が導電部材として機能することから、出力特性の高い第2正極層32と集電箔33とが電気的に接続される導電経路が切り起こし部34により形成されている。これにより、高出力が要求された場合に、第2正極層32の電子が導電経路である切り起こし部34を介して集電箔33に到達することから、第2正極層32からより応答性高く出力を得ることができる。
In the present embodiment, the output characteristics of the second
このように、本実施形態では、容量特性を保持しつつ出力特性を高めるために、高容量の第1正極層31と高出力の第2正極層32とを有し、かつ、第2正極層32と集電箔33とが電気的に接続されている。この場合に第2正極層32に存在する電子が第1正極層31を通過しないと集電箔33に到達できないとすれば出力特性の高さを活かすことができないが、本実施形態では、第2正極層32の電子は、第1正極層31を介して集電箔33に到達するのではなく、切り起こし部34を介して集電箔33に到達する。従って、電子は第1正極層31を通過する場合よりも移動しやすい。その結果、二次電池は第2正極層32の出力性能をより発揮することができ、高出力要求に応答することができるのである。
Thus, in the present embodiment, in order to enhance the output characteristics while maintaining the capacity characteristics, the first
二枚の集電箔33は、本実施形態では切り起こし部34を互いにずらして貼付したものであるが、これに限定されない。例えば、切り起こし部34が互いに対向していても良い。
In the present embodiment, the two current collector foils 33 are obtained by sticking the cut and raised
なお、負極活物質層27、正極活物質層25は、それぞれさらにポリフッ化ビニリデン等のバインダーを含んでいてもよい。
Note that each of the negative electrode
かかる本実施形態の二次電池では、初めに切り起こし部34が設けられた集電箔33に対して、第1正極層31を形成するためのスラリーを調整し、これを塗布し乾燥して第1正極層31を形成し、その後、第2正極層32を形成するためのスラリーを調整し、これを塗布し乾燥して第2正極層32を形成する。乾燥時には、加熱を行っても良いし、乾燥後にプレス工程を行っても良い。この場合に切り起こし部34はある程度の剛性を有するものであるので、スラリーを塗布したとしても倒れることはない。そして、その後第1正極層31及び第2正極層32を形成した二枚の集電箔33を貼り合わせて一枚の正極板22を形成する。このように、簡易に本実施形態にかかる構成の正極活物質層25を形成することが可能である。
In the secondary battery of this embodiment, first, the slurry for forming the first
(実施形態2)
上述した実施形態1では、切り起こし部34により集電箔33と第2正極層32とを電気的に接続したが、本実施形態では、図4に示すように、導電部材35Aにより集電箔33Aと第2正極層32Aとを電気的に接続する点が異なる。なお、本実施形態では説明のためセパレータ側の集電箔及び正極活物質層は省略している。
(Embodiment 2)
In
本実施形態では、集電箔33Aに第1正極層31A及び第2正極層32Aを形成した後に、第2正極層32Aの表面側から棒状の導電部材35Aを挿入している。導電部材35Aは、第1正極層31Aの厚さよりも長い棒状の部材である。導電部材35Aは、通常配線として用いられる金属、例えば銅(Cu)や銀(Ag)等を用いることができる。導電部材35Aは剛性を有する集電箔33Aに接触した状態で正極内に留まる。
In this embodiment, after forming the first
本実施形態では、導電部材35Aは金属としたが、電気抵抗が低いものであれば、即ち通常配線として用いられるものであれば特に限定されない。例えば、集電箔33と同一の金属からなるものであっても、異なる金属からなるものであってもよい。
In the present embodiment, the
このように形成された本実施形態も、二次電池は第1正極層31A及び第2正極層32Aという二つの異なる性能を有する正極層を有し、かつ、第2正極層32Aと集電箔33Aが導電部材35Aにより接続されていることから、二次電池は容量を保持しつつ、高い出力性能を有する。
In this embodiment formed in this way, the secondary battery also has two positive electrode layers having the first
(実施形態3)
上述した実施形態2では、第2正極層32Aの表面側から棒状の導電部材35Aを挿入して導電部材35Aにより導電経路を形成したが、本実施形態では、図5に示すように、集電箔33B側から棒状の導電部材35Bを挿入して導電部材35Bにより導電経路を形成する点が実施形態2とは異なる。なお、本実施形態では説明のためセパレーター側の集電箔及び正極活物質層は省略している。
(Embodiment 3)
In
図5(1)に示すように、本実施形態では集電箔33Bに第1正極層31B及び第2正極層32Bを形成した後に、集電箔33Bに設けられた開口36Bから棒状の導電部材35Bを挿入している。導電部材35Bは、実施形態2における導電部材35Aと同一である。そして、棒状の導電部材35Bを集電箔33Bに設けられた開口36Bに挿入する。この場合に、開口36Bは導電部材35Bよりも若干径が小さく構成されている。このように構成されていることで、導電部材35Bを開口36Bに挿入すると導電部材35Bが集電箔33Bに接続することができ、導電部材35Bを介して第2電極層32Bと集電箔33Bとが接続される。
As shown in FIG. 5 (1), in this embodiment, after forming the 1st
なお、本実施形態では、集電箔33Bに開口36Bを設け、この開口36Bから導電部材35Bを挿入したが、これに限定されない。導電部材35Bを集電箔33Bよりも硬い金属から構成し、これにより導電部材35Bにより集電箔33Bを突き破って正極活物質層内に挿入できるように構成してもよい。
In the present embodiment, the
このように形成された本実施形態も、二次電池は第1正極層31B及び第2正極層32Bという二つの異なる性能を有する正極層を有し、かつ、第2正極層32Bと集電箔33Bが導電部材35Bにより接続されていることから、二次電池は容量を保持しつつ、高い出力性能を有する。
Also in this embodiment formed in this way, the secondary battery has positive electrode layers having two different performances of the first
(実施形態4)
上述した実施形態3では導電部材35Bは棒状であったが、本実施形態では、導電部材35Cは釘形状である点が実施形態3と異なる。なお、本実施形態では説明のためセパレーター側の集電箔及び正極活物質層は省略している。
(Embodiment 4)
In the third embodiment described above, the
本実施形態では、導電部材35Cは、棒状の体部と体部よりも径の大きい頭部とからなり、この導電部材35Cの頭部は、集電箔33Cの開口36Cを介して第1正極層31C側へ挿入される場合に、ストッパーとして機能するものである。このように構成することで、より導電部材35Cが集電箔33Cと接触しやすく、導電部材として機能しやすい。
In the present embodiment, the
このように形成された本実施形態も、二次電池は第1正極層31C及び第2正極層32Cという二つの異なる性能を有する正極層を有し、かつ、第2正極層32Cと集電箔33Cが導電部材35Cにより接続されていることから、二次電池は容量を保持しつつ、高い出力性能を有する。
In this embodiment formed in this way, the secondary battery also has positive electrode layers having two different performances of the first
(他の実施形態)
上述した切り起こし部34や、導電部材35A〜35Cはその形状が限定されるものではない。例えば、以下説明する図7、図8に示す実施形態では、導電部材は、第2活物質層との接触面積が集電箔との接触面積に比べて大きくなるように構成されているものである。
(Other embodiments)
The shapes of the cut and raised
図7に示すように、導電部材35Dは、その集電箔33Dに対する先端側が複数に分岐しているものであってもよい。この場合は、より出力特性を高めることができる。さらにまた、図8に示すように導電部材35Eは、集電箔33Eに対するその基端側が尖端部となっていてもよい。このように導電部材35Eの先端を尖端部とすることで、さらに挿入しやすい。
As shown in FIG. 7, the conductive member 35 </ b> D may have a plurality of branched ends on the current collecting foil 33 </ b> D. In this case, the output characteristics can be further improved. Furthermore, as shown in FIG. 8, the
また、導電部材の正極活物質層25への導入方法は、上述したものに限定されない。例えば、図9(1)に示すように予めスラリー中に導電部材35Fを混在させてこれを塗布し、乾燥時にこの導電部材35Fが起立するようにしてもよい。導電部材35Fを起立させるには、例えば磁石などで導電部材35Fを起立させてもよいし、乾燥時にスラリーの蒸発に伴って起立するような形状としていてもよい。
The method for introducing the conductive member into the positive electrode
もちろん、導電部材35Cの釘形状を変形させることや、導電部材35D,35Eの分岐数や分岐方向を変更することも可能である。
Of course, it is also possible to change the nail shape of the
上述した実施形態では、二次電池としてリチウムイオン電池を用いて説明したが、これに限定されない。金属イオンを可動イオンとするロッキングチェアー型の二次電池であればよい。このようなロッキングチェアー型の二次電池としては、他にナトリウムイオン電池等が挙げられる。 In the above-described embodiment, the lithium ion battery is used as the secondary battery, but the present invention is not limited to this. Any rocking chair type secondary battery using metal ions as movable ions may be used. Examples of such rocking chair type secondary batteries include sodium ion batteries.
上述した実施形態では、集電箔33A〜33Eの一方面にのみ導電部材35A〜35Eが存在するように設けられたが、これに限定されない。集電箔33A〜33Eの両面に亘って導電部材35A〜35Eが存在するように設けても良い。
In the embodiment described above, the
上述した実施形態では、第1正極層31及び第2正極層32を積層したが、これに限定されない。第1正極層31及び第2正極層32の間に密着層を形成してもよいし、また、第1正極層31と集電箔33との間に密着層を形成してもよい。また、第2正極層32の上にさらに別の表層を設けることも可能である。
In the embodiment described above, the first
また、上述した実施形態では、2枚の集電箔33から集電板を形成したが、これに限定されない。例えば、1枚の集電箔33Aの両面に第1正極層31A及び第2正極層32Aを形成した後に、両表面から導電部材35Aを設けても良い。
In the above-described embodiment, the current collector plate is formed from the two current collector foils 33, but the present invention is not limited to this. For example, the
上述した実施形態では、第1正極層31は第2正極層32に比べて高容量であるように、かつ、第2正極層32は第1正極層31に比べて高出力となるように構成されていたが、これに限定されない。第1正極層31と第2正極層32とで異なる特性を有していればよい。例えば、第1正極層31が第2正極層32に比べて高出力であってもよい。この場合であっても、導電部材により第1正極層31が介在しても第2正極層32からの出力を高くすることができる。
In the above-described embodiment, the first
11 ケース
12 蓋部
13 電極体
14 電解液
15 正極端子
16 負極端子
17 正極集電部
18 負極集電部
21 セパレータ
22 正極板
23 負極板
24 正極集電板
25 正極活物質層
26 負極集電板
27 負極活物質層
31 第1正極層
32 第2正極層
33 集電箔
34 切り起こし部
35A〜35E 導電部材
36B,36C 開口
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記活物質層は前記集電箔上に設けられた第1活物質層と、前記第1活物質層の前記集電箔とは他方側に設けられた第2活物質層の少なくとも2層からなり、
前記第1活物質層は、前記第2活物質層よりも高容量であり、前記第2活物質層は、前記第1活物質層よりも高出力であり、
前記第2活物質層は、前記第1活物質層を貫通して前記集電箔と前記第2活物質層とを接続する導電部材が面方向に間欠的に複数設けられていることを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising a current collector foil and an electrode body having an active material layer provided on the current collector foil, wherein the metal ion of the metal contained in the active material layer is a movable ion,
A first active material layer and the active material layer provided on the collector foil, at least two layers of the second active material layer provided on the other side to the collector foils of the first active material layer Become
The first active material layer has a higher capacity than the second active material layer, the second active material layer has a higher output than the first active material layer,
The second active material layer includes a plurality of conductive members intermittently provided in a plane direction that penetrate the first active material layer and connect the current collector foil and the second active material layer. Secondary battery.
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