JP6102442B2 - 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.

近年、地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池などの電気デバイスの開発が盛んに行われている。   In recent years, in order to cope with global warming, reduction of the amount of carbon dioxide is eagerly desired. In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). Electric devices such as secondary batteries for motor drive that hold the key to their practical application. Is being actively developed.

モータ駆動用二次電池としては、全ての電池の中で最も高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、一般に、活物質等がバインダとともに集電体に塗布されてなる活物質層を有する正極および負極が、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。   As a secondary battery for driving a motor, a lithium ion secondary battery having the highest theoretical energy among all the batteries is attracting attention, and is currently being developed rapidly. Generally, a lithium ion secondary battery has a configuration in which a positive electrode and a negative electrode having an active material layer in which an active material or the like is applied to a current collector together with a binder are connected via an electrolyte layer and stored in a battery case. doing.

上述したような自動車等のモータ駆動用電源として用いられる非水電解質二次電池には、携帯電話やノートパソコン等に使用される民生用非水電解質二次電池と比較して極めて高い出力特性を有することが求められている。このような要求に応えるべく、鋭意研究開発が進められているのが現状である。   The non-aqueous electrolyte secondary battery used as a motor drive power source for automobiles and the like as described above has extremely high output characteristics compared to consumer non-aqueous electrolyte secondary batteries used in mobile phones, notebook computers, etc. It is required to have. At present, research and development is underway to meet such demands.

特許文献1には、ラミネートフィルムからなる外装材の最外層と電池素子との間にガス吸着性物質を有する非水電解質電池が開示されている。   Patent Document 1 discloses a nonaqueous electrolyte battery having a gas adsorbing substance between the outermost layer of an exterior material made of a laminate film and a battery element.

特開2001−155790号公報JP 2001-155790 A

しかしながら、特許文献1に記載の非水電解質電池は、セパレータ間で電極の外周部にガスが溜まり、電極の電解液への浸透が阻害される。その結果、電極で不均一反応が促進され、電極が劣化するという問題があった。   However, in the nonaqueous electrolyte battery described in Patent Document 1, gas accumulates on the outer periphery of the electrode between the separators, and the penetration of the electrode into the electrolytic solution is inhibited. As a result, there is a problem that the heterogeneous reaction is promoted at the electrode and the electrode is deteriorated.

そこで、本発明は、電極の劣化を抑制する手段を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the means to suppress deterioration of an electrode.

本発明者は、鋭意研究を積み重ねた。その結果、セパレータ間にガス吸着部材を有し、かつ電極の外周縁から電極の厚さの距離以内に前記ガス吸着部材の電極側端面が配置されている、リチウムイオン二次電池により、上記課題が解決することを見出した。   The present inventor has accumulated extensive research. As a result, the above problem is achieved by the lithium ion secondary battery having the gas adsorbing member between the separators and the electrode side end face of the gas adsorbing member being disposed within the distance of the electrode thickness from the outer periphery of the electrode. Found out to solve.

電極の外周部に放出されたガスの気泡の大きさが大きくなると、ガスの気泡はガス吸着部材と接触し吸着される。よって、電極の外周部でガスが溜まらず、電極への電解液の浸透が阻害されず均一な電極反応が起こる。   When the size of the gas bubbles released to the outer periphery of the electrode increases, the gas bubbles come into contact with the gas adsorbing member and are adsorbed. Therefore, gas does not accumulate at the outer periphery of the electrode, and the penetration of the electrolyte into the electrode is not hindered and a uniform electrode reaction occurs.

リチウムイオン二次電池の一実施形態である、扁平型(積層型)の双極型でない非水電解質リチウムイオン二次電池の基本構成を示す断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of a non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery that is not a flat type (stacked type) bipolar type, which is an embodiment of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の他の実施形態である、双極型リチウムイオン二次電池の基本構成を示す断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which shows the basic composition of the bipolar lithium ion secondary battery which is other embodiment of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池のさらに他の一実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。It is the perspective view showing the external appearance of the flat lithium ion secondary battery which is another one Embodiment of a lithium ion secondary battery. 実施例1で作製したセパレータを示す模式図である。3 is a schematic diagram showing a separator produced in Example 1. FIG. 実施例2で作製したセパレータを示す模式図である。6 is a schematic diagram showing a separator produced in Example 2. FIG.

まず、リチウムイオン二次電池の好ましい実施形態として、非水電解質リチウムイオン二次電池について説明するが、以下の実施形態のみには制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   First, although a nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery will be described as a preferred embodiment of a lithium ion secondary battery, it is not limited to only the following embodiments. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

リチウムイオン二次電池の電解質の形態で区別した場合に、特に制限はない。例えば、非水電解液をセパレータに含浸させた液体電解質型電池、ポリマー電池とも称される高分子ゲル電解質型電池および固体高分子電解質(全固体電解質)型電池のいずれにも適用されうる。高分子ゲル電解質および固体高分子電解質に関しては、これらをセパレータに含浸させて使用する。   There is no particular limitation when distinguished by the electrolyte form of the lithium ion secondary battery. For example, the present invention can be applied to any of a liquid electrolyte type battery in which a separator is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution, a polymer gel electrolyte type battery also called a polymer battery, and a solid polymer electrolyte (all solid electrolyte) type battery. Regarding the polymer gel electrolyte and the solid polymer electrolyte, they are used by impregnating them in a separator.

図1は、扁平型(積層型)の双極型ではない非水電解質リチウムイオン二次電池(以下、単に「積層型電池」ともいう)の基本構成を模式的に表した断面概略図である。図1に示すように、本実施形態の積層型電池10aは、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、外装体である外装材29の内部に封止された構造を有する。ここで、発電要素21は、正極と、電解質層17と、負極とを積層した構成を有している。正極は、正極集電体11の両面に正極活物質層13が配置された構造を有する。負極は、負極集電体12の両面に負極活物質層15が配置された構造を有する。具体的には、1つの正極活物質層13とこれに隣接する負極活物質層15とが、電解質層17を介して対向するようにして、負極、電解質層および正極がこの順に積層されている。これにより、隣接する正極、電解質層および負極は、1つの単電池層19を構成する。したがって、図1に示す積層型電池10aは、単電池層19が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a basic configuration of a non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “stacked battery”) that is not a flat (stacked) bipolar type. As shown in FIG. 1, the stacked battery 10a of the present embodiment has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside an exterior material 29 that is an exterior body. . Here, the power generation element 21 has a configuration in which a positive electrode, an electrolyte layer 17, and a negative electrode are stacked. The positive electrode has a structure in which the positive electrode active material layer 13 is disposed on both surfaces of the positive electrode current collector 11. The negative electrode has a structure in which the negative electrode active material layers 15 are disposed on both surfaces of the negative electrode current collector 12. Specifically, the negative electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode are laminated in this order so that one positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 adjacent thereto face each other with the electrolyte layer 17 therebetween. . Thereby, the adjacent positive electrode, electrolyte layer, and negative electrode constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the stacked battery 10a shown in FIG. 1 has a configuration in which a plurality of single battery layers 19 are stacked and electrically connected in parallel.

なお、発電要素21の両最外層に位置する最外層正極集電体には、いずれも片面のみに正極活物質層13が配置されているが、両面に活物質層が設けられてもよい。すなわち、片面にのみ活物質層を設けた最外層専用の集電体とするのではなく、両面に活物質層がある集電体をそのまま最外層の集電体として用いてもよい。また、図1とは正極および負極の配置を逆にすることで、発電要素21の両最外層に最外層負極集電体が位置するようにし、該最外層負極集電体の片面または両面に負極活物質層が配置されているようにしてもよい。   In addition, although the positive electrode active material layer 13 is arrange | positioned only at one side in the outermost layer positive electrode collector located in both outermost layers of the electric power generation element 21, an active material layer may be provided in both surfaces. That is, instead of using a current collector dedicated to the outermost layer provided with an active material layer only on one side, a current collector having an active material layer on both sides may be used as it is as an outermost current collector. In addition, the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is reversed from that in FIG. 1, so that the outermost layer negative electrode current collector is positioned on both outermost layers of the power generation element 21, and the outermost layer negative electrode current collector is disposed on one or both surfaces. A negative electrode active material layer may be disposed.

正極集電体11および負極集電体12は、各電極(正極および負極)と導通される正極集電板25および負極集電板27がそれぞれ取り付けられ、外装材29の端部に挟まれるようにして外装材29の外部に導出される構造を有している。正極集電板25および負極集電板27はそれぞれ、必要に応じて正極リードおよび負極リード(図示せず)を介して、各電極の正極集電体11および負極集電体12に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい。   The positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 12 are attached to the positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector plate 27 that are electrically connected to the respective electrodes (positive electrode and negative electrode), and are sandwiched between the end portions of the exterior material 29. Thus, it has a structure led out of the exterior material 29. The positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector plate 27 are ultrasonically welded to the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 12 of each electrode, respectively, via a positive electrode lead and a negative electrode lead (not shown) as necessary. Or resistance welding or the like.

図2は、双極型非水電解質リチウムイオン二次電池(以下、単に「双極型電池」ともいう)10bの基本構成を模式的に表した断面概略図である。図2に示す双極型電池10bは、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、外装材であるラミネートフィルム29の内部に封止された構造を有する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the basic configuration of a bipolar nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “bipolar battery”) 10b. The bipolar battery 10b shown in FIG. 2 has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 29 that is an exterior material.

図2に示すように、双極型電池10bの発電要素21は、集電体11の一方の面に電気的に結合した正極活物質層13が形成され、集電体11の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層15が形成された複数の双極型電極23を有する。各双極型電極23は、電解質層17を介して積層されて発電要素21を形成する。なお、電解質層17は、基材としてのセパレータの面方向中央部に電解質が保持されてなる構成を有する。この際、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15とが電解質層17を介して向き合うように、各双極型電極23および電解質層17が交互に積層されている。すなわち、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15との間に電解質層17が挟まれて配置されている。   As shown in FIG. 2, the power generation element 21 of the bipolar battery 10 b has a positive electrode active material layer 13 that is electrically coupled to one surface of the current collector 11, and is formed on the opposite surface of the current collector 11. It has a plurality of bipolar electrodes 23 in which a negative electrode active material layer 15 that is electrically coupled is formed. Each bipolar electrode 23 is laminated via the electrolyte layer 17 to form the power generation element 21. The electrolyte layer 17 has a configuration in which an electrolyte is held at the center in the surface direction of a separator as a base material. At this time, the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23 face each other through the electrolyte layer 17. The bipolar electrodes 23 and the electrolyte layers 17 are alternately stacked. That is, the electrolyte layer 17 is interposed between the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23. ing.

隣接する正極活物質層13、電解質層17、および負極活物質層15は、一つの単電池層19を構成する。したがって、双極型電池10bは、単電池層19が積層されてなる構成を有するともいえる。また、電解質層17からの電解液の漏れによる液絡を防止する目的で、単電池層19の外周部にはシール部(絶縁層)31が配置されている。なお、発電要素21の最外層に位置する正極側の最外層集電体11aには、片面のみに正極活物質層13が形成されている。また、発電要素21の最外層に位置する負極側の最外層集電体11bには、片面のみに負極活物質層15が形成されている。ただし、正極側の最外層集電体11aの両面に正極活物質層13が形成されてもよい。同様に、負極側の最外層集電体11bの両面に負極活物質層15が形成されてもよい。   The adjacent positive electrode active material layer 13, electrolyte layer 17, and negative electrode active material layer 15 constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the bipolar battery 10b has a configuration in which the single battery layers 19 are stacked. Further, for the purpose of preventing liquid junction due to leakage of the electrolytic solution from the electrolyte layer 17, a seal portion (insulating layer) 31 is disposed on the outer peripheral portion of the unit cell layer 19. A positive electrode active material layer 13 is formed only on one side of the positive electrode outermost layer current collector 11 a located in the outermost layer of the power generation element 21. The negative electrode active material layer 15 is formed only on one surface of the outermost current collector 11b on the negative electrode side located in the outermost layer of the power generation element 21. However, the positive electrode active material layer 13 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side. Similarly, the negative electrode active material layer 15 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 11b on the negative electrode side.

さらに、図2に示す双極型電池10bでは、正極側の最外層集電体11aに隣接するように正極集電板25が配置され、これが延長されて外装材であるラミネートフィルム29から導出している。一方、負極側の最外層集電体11bに隣接するように負極集電板27が配置され、同様にこれが延長されて電池の外装であるラミネートフィルム29から導出している。   Further, in the bipolar battery 10b shown in FIG. 2, the positive electrode current collector plate 25 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side, and this is extended and led out from the laminate film 29 which is an exterior material. Yes. On the other hand, the negative electrode current collector plate 27 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11b on the negative electrode side, and similarly, this is extended and led out from the laminate film 29 which is an exterior of the battery.

図2に示す双極型電池10bにおいては、通常、各単電池層19の周囲にシール部31が設けられる。このシール部31は、電池内で隣り合う集電体11どうしが接触したり、発電要素21における単電池層19の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。かようなシール部31の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質の双極型電池10bが提供されうる。   In the bipolar battery 10 b shown in FIG. 2, a seal portion 31 is usually provided around each single cell layer 19. The purpose of the seal portion 31 is to prevent the adjacent current collectors 11 in the battery from coming into contact with each other and a short circuit caused by a slight irregularity at the end of the unit cell layer 19 in the power generation element 21. Is provided. By installing such a seal portion 31, long-term reliability and safety can be ensured, and a high-quality bipolar battery 10b can be provided.

なお、単電池層19の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、双極型電池10bでは、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、単電池層19の積層回数を少なくしてもよい。双極型電池10bでも、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止する必要がある。よって、発電要素21を外装材であるラミネートフィルム29に減圧封入し、正極集電板25および負極集電板27をラミネートフィルム29の外部に取り出した構造とするのがよい。   Note that the number of stacks of the unit cell layers 19 is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar battery 10b, the number of stacks of the single battery layers 19 may be reduced if a sufficient output can be ensured even if the battery is made as thin as possible. Even in the bipolar battery 10b, it is necessary to prevent external impact and environmental degradation during use. Therefore, the power generation element 21 is preferably sealed in a laminate film 29 that is an exterior material, and the positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector plate 27 are taken out of the laminate film 29.

なお、本明細書中、「集電体」と記載する場合、正極集電体、負極集電体、双極型電池用集電体のすべてを指す場合もあるし、一つのみを指す場合もある。同様に、「活物質層」と記載する場合、正極活物質層、負極活物質層の両方を指す場合もあるし、片方のみを指す場合もある。同様に、「活物質」と記載する場合、正極活物質、負極活物質の両方を指す場合もあるし、片方のみを指す場合もある。   In addition, in this specification, when describing as “current collector”, it may indicate all of the positive electrode current collector, the negative electrode current collector, and the bipolar battery current collector, or may refer to only one. is there. Similarly, when describing as “active material layer”, both the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be referred to, or only one of them may be referred to. Similarly, when describing as "active material", both a positive electrode active material and a negative electrode active material may be pointed out, and only one side may be pointed out.

特許文献1には、ラミネートフィルムからなる外装材の最外層と電池素子との間にガス吸着性物質を有する非水電解質電池が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載の非水電解質電池は、セパレータ間で電極の外周部にガスが溜まり、電極の電解液への浸透が阻害される。その結果、電極で不均一反応が促進され、電極が劣化するという問題があった。   Patent Document 1 discloses a nonaqueous electrolyte battery having a gas adsorbing substance between the outermost layer of an exterior material made of a laminate film and a battery element. However, in the nonaqueous electrolyte battery described in Patent Document 1, gas accumulates on the outer periphery of the electrode between the separators, and the penetration of the electrode into the electrolytic solution is inhibited. As a result, there is a problem that the heterogeneous reaction is promoted at the electrode and the electrode is deteriorated.

これに対し、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、セパレータ間にガス吸着部材を有し、かつ電極の外周縁から電極の厚さの距離以内に前記ガス吸着部材の電極側端面が配置されている。かような構成とすることにより、電極の外周部に放出されたガスの気泡は、その大きさが大きくなると、ガス吸着部材と接触しガス吸着部材に吸着されることになる。よって、電極の外周部でガスが溜まらず、電極への電解液の浸透が阻害されず均一な電極反応が起こり、電極の劣化が抑制される。   On the other hand, the lithium ion secondary battery of this embodiment has a gas adsorbing member between the separators, and the electrode side end surface of the gas adsorbing member is disposed within the distance of the electrode thickness from the outer peripheral edge of the electrode. ing. With this configuration, when the size of the gas bubbles released to the outer periphery of the electrode increases, the gas bubbles come into contact with the gas adsorbing member and are adsorbed by the gas adsorbing member. Therefore, gas does not accumulate at the outer peripheral portion of the electrode, the permeation of the electrolyte solution into the electrode is not inhibited, and a uniform electrode reaction occurs, and the deterioration of the electrode is suppressed.

以下、上記リチウムイオン二次電池に用いられるガス吸着部材について、さらに詳細に説明する。   Hereinafter, the gas adsorption member used for the lithium ion secondary battery will be described in more detail.

[ガス吸着部材]
ガス吸着部材は、上記セパレータ間に設けられる。ガス吸着部材は、ガス吸着性物質、および必要に応じて水系バインダ等他の成分を含むことが好ましい。
[Gas adsorption member]
The gas adsorbing member is provided between the separators. The gas adsorbing member preferably contains a gas adsorbing substance and other components such as an aqueous binder as necessary.

ガス吸着性物質としては、特に制限されないが、多孔質性の金属化合物または多孔質性の炭素材料等を用いることが好ましい。このような化合物は、ガス吸着性能に優れるほか、電解液の水分除去の機能を有する。   The gas adsorbing substance is not particularly limited, but it is preferable to use a porous metal compound or a porous carbon material. Such a compound is excellent in gas adsorption performance and has a function of removing water from the electrolyte.

多孔質性の金属化合物としては、具体的には、例えば、ゼオライト、アルミナ、モレキュラーシーブ、チタニア、シリカゲル、ジルコニア等が挙げられる。また、多孔質性の炭素材料として具体的には、活性炭、カーボンモレキュラーシーブ等が挙げられる。   Specific examples of the porous metal compound include zeolite, alumina, molecular sieve, titania, silica gel, zirconia and the like. Specific examples of the porous carbon material include activated carbon and carbon molecular sieve.

また、上述したような多孔質性の金属化合物または多孔質性の炭素材料以外にも、ガス吸着性物質として、硫酸マグネシウム、ニッケル、白金、パラジウム、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、塩化カルシウム、五酸化燐等を用いることができる。上述したようなガス吸着性物質は、単独で用いてもよいし2種以上を混合して用いてもよい。   In addition to the porous metal compound or the porous carbon material as described above, magnesium sulfate, nickel, platinum, palladium, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, calcium chloride, phosphorus pentoxide, or the like can be used. The gas adsorbing substances as described above may be used alone or in admixture of two or more.

また、ガス吸着部材は、水系バインダを含むことが好ましい。水系バインダの例としては、例えば、負極活物質層に含まれる水系バインダとしては、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム(またはニトリルブタジエンゴム;NBR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリレート系ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などゴム系バインダを用いることもできる。更に、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリビニールアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。中でも、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。これらの水系バインダは、単独で用いてもよいし2種以上を混合して用いてもよい。但し、本実施形態では上記に例示したものに何ら制限されるものではなく、従来公知の各種の水系バインダを用いることができる。   Moreover, it is preferable that a gas adsorption member contains an aqueous binder. Examples of the aqueous binder include, for example, an aqueous binder contained in the negative electrode active material layer, such as styrene / butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, nitrile rubber (or nitrile butadiene rubber; NBR). Rubber binders such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylate rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated products thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated products thereof You can also. Furthermore, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, ethylene-vinyl acetate copolymer, Examples thereof include polyvinyl chloride, polyacrylate, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene oxide, polyethylene glycol and the like. Among these, polyimide, styrene / butadiene rubber, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, and polyamide are more preferable. These aqueous binders may be used alone or in combination of two or more. However, the present embodiment is not limited to those exemplified above, and various conventionally known aqueous binders can be used.

ガス吸着部材中のガス吸着性物質の含有量は、用いられるセルの発生ガス量・ガス吸着物質のガス吸着能力等によって適正化されるため特に制限されない。しかしながら、ガス吸着部材の接着性から、ガス吸着部材全体を100重量%として、90重量%以下であることが好ましい。   The content of the gas adsorbing substance in the gas adsorbing member is not particularly limited because it is optimized depending on the amount of gas generated in the cell used and the gas adsorbing capacity of the gas adsorbing substance. However, from the viewpoint of the adhesiveness of the gas adsorbing member, the total amount of the gas adsorbing member is preferably 90% by weight or less based on 100% by weight.

ガス吸着部材の形成方法も特に制限されず、例えば、ガス吸着性物質と必要に応じて水系バインダとを含むスラリーをセパレータ上に塗布し乾燥する方法が挙げられる。塗布方法も特に制限されず、例えば、バーコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法などが挙げられる。   The method for forming the gas adsorbing member is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a slurry containing a gas adsorbing substance and, if necessary, an aqueous binder is applied on a separator and dried. The coating method is not particularly limited, and examples thereof include a bar coating method, a spray coating method, a screen printing method, and an ink jet method.

本実施形態において、前記ガス吸着部材の電極側端面は、前記電極の外周縁から電極の厚さの距離以内に配置される。ガス放出量が増えると、放出されたガスの気泡の最大直径は、セパレータ間の距離(電極の厚さの距離)となり、これ以上気泡が大きくなる場合、放出されたガスの気泡は、表面張力により電極に沿って細長く成長する。前記ガス吸着部材の電極側端面が、前記電極の外周縁から電極の厚さの距離を超えて配置された場合、発生したガスの気泡とガス吸着剤とが接さなくなるため、上記効果が得られなくなる。   In this embodiment, the electrode side end surface of the gas adsorbing member is disposed within a distance of the electrode thickness from the outer peripheral edge of the electrode. When the gas release amount increases, the maximum diameter of the released gas bubbles becomes the distance between the separators (distance of the electrode thickness), and when the bubbles become larger than this, the released gas bubbles have a surface tension. To grow elongated along the electrode. When the electrode-side end surface of the gas adsorbing member is disposed beyond the distance of the electrode thickness from the outer peripheral edge of the electrode, the generated gas bubbles and the gas adsorbent are not in contact with each other, so that the above effect is obtained. It becomes impossible.

上記のガス吸着部材の設置場所はセパレータ間であれば特に制限されないが、前記セパレータの表面上であることが好ましい。セパレータの表面上にあらかじめ設置しておくことにより、従来の電池の製造装置をそのまま利用して電池を製造することができる。この際、前記ガス吸着部材は、前記セパレータの少なくとも1辺に設置されればよいが、前記セパレータの少なくとも3辺に設置されることがより好ましい。このような構成とすることにより、ロールプレス等のガス排出工程と組み合わせることで、セパレータへの電解液注液後に、電池内に残っているガスの気泡をガス吸着部材に吸着させることができる。しかも、外装体を開封することなく、電解液を電極全面に浸透させることが可能となる。   Although the installation place of said gas adsorption member will not be restrict | limited especially if it is between separators, it is preferable on the surface of the said separator. By installing in advance on the surface of the separator, a battery can be manufactured using a conventional battery manufacturing apparatus as it is. At this time, the gas adsorbing member may be installed on at least one side of the separator, but is more preferably installed on at least three sides of the separator. By adopting such a configuration, by combining with a gas discharge process such as a roll press, the gas bubbles remaining in the battery can be adsorbed to the gas adsorbing member after the electrolyte solution is injected into the separator. Moreover, it is possible to allow the electrolytic solution to permeate the entire surface of the electrode without opening the outer package.

前記ガス吸着部材の厚さは、前記電極(正極および負極)の厚さより小さいことが好ましい。ガス吸着部材がこのような厚さであれば、ガス吸着部材自身による電極への電解液の浸透阻害を防ぐことができる。   The thickness of the gas adsorbing member is preferably smaller than the thickness of the electrodes (positive electrode and negative electrode). When the gas adsorbing member has such a thickness, it is possible to prevent the gas adsorbing member itself from inhibiting the penetration of the electrolyte into the electrode.

以上説明したリチウムイオン二次電池は、以下の効果を有する。   The lithium ion secondary battery described above has the following effects.

上記のリチウムイオン二次電池は、セパレータ間にガス吸着部材を有し、かつ電極の外周縁から電極の厚さの距離以内に前記ガス吸着部材の電極側端面が配置されている。かような構成とすることにより、電極の外周部に放出されたガスの気泡の大きさが大きくなると、ガスの気泡はガス吸着部材と接触し吸着されることになる。よって、電極の外周部でガスが溜まらず、電極への電解液の浸透が阻害されず均一な電極反応が起こり、電極の劣化が抑制される。   Said lithium ion secondary battery has a gas adsorption member between separators, and the electrode side end surface of the said gas adsorption member is arrange | positioned within the distance of the thickness of an electrode from the outer periphery of an electrode. With such a configuration, when the size of the gas bubbles released to the outer periphery of the electrode increases, the gas bubbles come into contact with the gas adsorbing member and are adsorbed. Therefore, gas does not accumulate at the outer peripheral portion of the electrode, the permeation of the electrolyte solution into the electrode is not inhibited, and a uniform electrode reaction occurs, and the deterioration of the electrode is suppressed.

上記で説明したリチウムイオン二次電池は、ガス吸着部材に特徴を有する。以下、その他の主要な構成部材について説明する。   The lithium ion secondary battery described above is characterized by a gas adsorbing member. Hereinafter, other main components will be described.

[活物質層]
正極活物質層または負極活物質層は活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダ、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。
[Active material layer]
The positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer contains an active material, and if necessary, a conductive aid, a binder, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and a lithium salt for enhancing ion conductivity. And other additives.

(正極活物質)
正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質は、放電時にイオンを吸蔵し、充電時にイオンを放出する組成を有する。好ましい一例としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物であるリチウム−遷移金属複合酸化物が挙げられる。具体的には、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したものなどが使用できる。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル特性に優れ、低コストの材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することが可能である。この他、前記正極活物質としては、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなど、を用いることもできる。上記正極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. The positive electrode active material has a composition that occludes ions during discharging and releases ions during charging. A preferable example is a lithium-transition metal composite oxide that is a composite oxide of a transition metal and lithium. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Fe-based composite oxides and those obtained by replacing some of these transition metals with other elements can be used. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle characteristics, and are low-cost materials. Therefore, it is possible to form a battery having excellent output characteristics by using these materials for electrodes. In addition, examples of the positive electrode active material include transition metal oxides such as LiFePO 4 and lithium phosphate compounds and sulfuric acid compounds; transition metal oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 , and sulfides. Materials; PbO 2 , AgO, NiOOH, etc. can also be used. The positive electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

正極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、正極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、正極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、正極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくてもよいことはいうまでもない。かかる正極活物質の粒径および1次粒子の粒径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径を使用できる。なお、正極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm, from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the positive electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. When the positive electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the positive electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, lump or the like. As the particle diameter of the positive electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained by using a laser diffraction method can be used. The shape of the positive electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. It is desirable to appropriately select an optimum shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics.

(負極活物質)
負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質は、放電時にイオンを放出し、充電時にイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵および放出できるものであれば特に制限されないが、負極活物質の例としては、SiやSnなどの金属、あるいはTiO、Ti、TiO、もしくはSiO、SiO、SnOなどの金属酸化物、Li4/3Ti5/3もしくはLiMnNなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、Li−Pb系合金、Li−Al系合金などのリチウム−金属合金材料、Li、またはグラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが好ましく挙げられる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material has a composition capable of releasing ions during discharge and storing ions during charging. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , or Metal oxides such as SiO 2 , SiO, SnO 2 , complex oxides of lithium and transition metals such as Li 4/3 Ti 5/3 O 4 or Li 7 MnN, Li—Pb alloys, Li—Al alloys Preferred examples include lithium-metal alloy materials such as Li, or graphite (natural graphite, artificial graphite), carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon.

また、負極活物質は、リチウムと合金化する元素を含んでいてもよい。リチウムと合金化する元素を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量および優れた出力特性の電池を得ることが可能となる。上記負極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。リチウムと合金化する元素としては、以下に制限されることはないが、具体的には、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Cl等が挙げられる。これらの中でも、容量およびエネルギー密度に優れた電池を構成できる観点から、炭素材料、ならびに/またはSi、Ge、Sn、Pb、Al、In、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含むことが好ましく、炭素材料、Si、またはSnの元素を含むことが特に好ましい。これらは1種単独で使用してもよいし、2
種以上を併用してもよい。
The negative electrode active material may contain an element that forms an alloy with lithium. By using an element that forms an alloy with lithium, it is possible to obtain a battery having a high capacity and an excellent output characteristic, which has a higher energy density than conventional carbon-based materials. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more. The element alloying with lithium is not limited to the following, but specifically, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl and the like can be mentioned. Among these, from the viewpoint of configuring a battery having excellent capacity and energy density, at least one selected from the group consisting of carbon materials and / or Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn. It is preferable to include an element, and it is particularly preferable to include an element of a carbon material, Si, or Sn. These may be used alone or as 2
More than one species may be used in combination.

負極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、負極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、負極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、負極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくてもよいことはいうまでもない。かかる負極活物質の粒径および1次粒子の粒径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径を使用できる。なお、負極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the negative electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. In addition, when the negative electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of primary particles constituting the secondary particles is desirably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the negative electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, lump or the like. As the particle size of the negative electrode active material and the particle size of the primary particles, the median diameter obtained using a laser diffraction method can be used. The shape of the negative electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

正極活物質層および負極活物質層は、バインダを含みうる。   The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer can include a binder.

活物質層に用いられるバインダとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、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)、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(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。これらの好適なバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く正極電位、負極電位双方に安定であり活物質層に使用が可能となる。これらのバインダは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a binder used for an active material layer, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene Rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and its hydrogenated product, styrene / isoprene / styrene block copolymer and its hydrogenated product, etc. Thermoplastic polymer, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), Tet Fluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyfluorinated Fluorine resin such as vinyl (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-TFE-based fluorine) Rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-based fluoro rubber (VDF-PFP-based fluoro rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluoro rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluorine rubber (VDF) Vinylidene fluoride fluororubbers such as (-CTFE fluororubber) and epoxy resins. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene / butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, and polyamide are more preferable. These suitable binders are excellent in heat resistance, have a very wide potential window, are stable at both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and can be used for the active material layer. These binders may be used independently and may use 2 or more types together.

活物質層に含まれうるその他の添加剤としては、例えば、導電助剤、電解質、イオン伝導性ポリマー等が挙げられる。   Examples of other additives that can be included in the active material layer include a conductive additive, an electrolyte, and an ion conductive polymer.

導電助剤とは、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。   The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and carbon fiber. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

電解質塩(リチウム塩)としては、Li(CSON、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO等が挙げられる。 Examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

正極活物質層および負極活物質層中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、非水溶媒二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。各活物質層の厚さについても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、2〜100μm程度である。   The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is not particularly limited. The mixing ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the non-aqueous solvent secondary battery. The thickness of each active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. For example, the thickness of each active material layer is about 2 to 100 μm.

[集電体]
集電体を構成する材料に特に制限はないが、好適には金属が用いられる。
[Current collector]
There is no particular limitation on the material constituting the current collector, but a metal is preferably used.

具体的には、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅、その他合金等などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、またはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅が好ましく、アルミニウムがより好ましい。   Specifically, examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, copper, and other alloys. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum, stainless steel, and copper are preferable, and aluminum is more preferable from the viewpoint of electron conductivity and battery operating potential.

集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は1〜100μm程度である。   The size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. There is no particular limitation on the thickness of the current collector. The thickness of the current collector is usually about 1 to 100 μm.

[電解質層]
電解質層は、電解質と、該電解質を空孔に含浸または保持してなるセパレータとからなる。セパレータを有する電解質層は、正極と負極との間の空間的な隔壁(スペーサ)として機能する。また、これと併せて、充放電時における正負極間でのリチウムイオンの移動媒体である電解質を保持する機能をも有する。さらに、前記セパレータは上記ガス吸着部材を保持する機能を有しうる。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer includes an electrolyte and a separator formed by impregnating or holding the electrolyte in pores. The electrolyte layer having a separator functions as a spatial partition (spacer) between the positive electrode and the negative electrode. In addition, it also has a function of holding an electrolyte that is a lithium ion transfer medium between the positive and negative electrodes during charging and discharging. Furthermore, the separator may have a function of holding the gas adsorption member.

電解質層を構成する電解質に特に制限はなく、液体電解質、ならびに高分子ゲル電解質および高分子固体電解質などのポリマー電解質が適宜用いられうる。   There is no restriction | limiting in particular in the electrolyte which comprises an electrolyte layer, Polymer electrolytes, such as a liquid electrolyte and a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte, can be used suitably.

〔液体電解質〕
液体電解質は、溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解したものである。溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、プロピオン酸メチル(MP)、酢酸メチル(MA)、ギ酸メチル(MF)、4−メチルジオキソラン(4MeDOL)、ジオキソラン(DOL)、2−メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびγ−ブチロラクトン(GBL)などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、支持塩(リチウム塩)としては、特に制限はないが、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiSbF、LiAlCl、Li10Cl10、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)、LiBETI(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);Li(CSONとも記載)等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。これらの電解質塩は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
[Liquid electrolyte]
The liquid electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in a solvent. Examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), methyl acetate (MA), and methyl formate (MF). 4-methyldioxolane (4MeDOL), dioxolane (DOL), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) , And γ-butyrolactone (GBL). These solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. As the supporting salt (lithium salt) is not particularly limited, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10, LiI, LiBr, LiCl Inorganic acid anion salts such as LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiBOB (lithium bisoxide borate), LiBETI (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); And organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N). These electrolyte salts may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない高分子固体電解質に分類される。   On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and a polymer solid electrolyte containing no electrolytic solution.

〔ゲル電解質〕
ゲル電解質は、リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PEO)、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVdF−HFP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリ(メチルアクリレート)(PMA)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)などが挙げられる。また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。これらのうち、PEO、PPOおよびそれらの共重合体、PVdF、PVdF−HFPを用いることが望ましい。かようなマトリックスポリマーには、リチウム塩等の電解質塩がよく溶解しうる。
[Gel electrolyte]
The gel electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having lithium ion conductivity. Examples of the matrix polymer having lithium ion conductivity include a polymer having polyethylene oxide in the main chain or side chain (PEO), a polymer having polypropylene oxide in the main chain or side chain (PPO), polyethylene glycol (PEG), poly Acrylonitrile (PAN), polymethacrylic acid ester, polyvinylidene fluoride (PVdF), copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polyacrylonitrile (PAN), poly (methyl acrylate) (PMA), poly (Methyl methacrylate) (PMMA) etc. are mentioned. In addition, mixtures of the above-described polymers, modified products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, and the like can also be used. Among these, it is desirable to use PEO, PPO and their copolymers, PVdF, PVdF-HFP. In such a matrix polymer, an electrolyte salt such as a lithium salt can be well dissolved.

〔高分子固体電解質〕
高分子固体電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩(リチウム塩)が溶解してなる構成を有し、有機溶媒を含まない。したがって、電解質層が高分子固体電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。
[Polymer solid electrolyte]
The polymer solid electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the above matrix polymer and does not contain an organic solvent. Therefore, when the electrolyte layer is composed of a polymer solid electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

高分子ゲル電解質や高分子固体電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発揮しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合などの重合処理を施せばよい。なお、上記電解質は、電極の活物質層中に含まれていてもよい。   A matrix polymer of a polymer gel electrolyte or a polymer solid electrolyte can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte, using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed. In addition, the said electrolyte may be contained in the active material layer of an electrode.

〔セパレータ〕
セパレータとしては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを適宜利用することができる。例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。
[Separator]
The separator is not particularly limited, and conventionally known separators can be appropriately used. For example, a porous sheet separator or nonwoven fabric separator made of a polymer or fiber that absorbs and holds the electrolyte can be used.

前記ポリマーないし繊維からなる多孔性シートのセパレータとしては、例えば、微多孔質(微多孔膜)を用いることができる。該ポリマーないし繊維からなる多孔性シートの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン;これらを複数積層した積層体(例えば、PP/PE/PPの3層構造をした積層体など)、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)等の炭化水素系樹脂、ガラス繊維などからなる微多孔質(微多孔膜)セパレータが挙げられる。   As the separator of the porous sheet made of the polymer or fiber, for example, a microporous (microporous film) can be used. Specific examples of the porous sheet made of the polymer or fiber include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); a laminate in which a plurality of these are laminated (for example, three layers of PP / PE / PP) And a microporous (microporous membrane) separator made of a hydrocarbon resin such as polyimide, aramid, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, and the like.

前記微多孔質(微多孔膜)セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできない。1例を示せば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。前記微多孔質(微多孔膜)セパレータの微細孔径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)、その気孔率(空孔率)は20〜80%であることが望ましい。   The thickness of the microporous (microporous membrane) separator cannot be uniquely defined because it varies depending on the intended use. For example, in applications such as secondary batteries for driving motors such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV), it is 4 to 60 μm in a single layer or multiple layers. Is desirable. The microporous (microporous membrane) separator preferably has a fine pore diameter of 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nanometers) and a porosity (porosity) of 20 to 80%. .

前記不織布セパレータとしては、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル;PP、PEなどのポリオレフィン;ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性が得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。   As the nonwoven fabric separator, cotton, rayon, acetate, nylon, polyester; polyolefins such as PP and PE; conventionally known ones such as polyimide and aramid are used alone or in combination. The bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte.

前記不織布セパレータの気孔率(空孔率)は45〜90%であることが好ましい。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。厚さが5μm未満では電解質の保持性が悪化し、200μmを超える場合には抵抗が増大することになる。   The nonwoven fabric separator preferably has a porosity (porosity) of 45 to 90%. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the electrolyte retention deteriorates, and when it exceeds 200 μm, the resistance increases.

[シール部]
シール部31は、図2に示す双極型電池10bに特有の部材であり、電解質層17の漏れを防止する目的で単電池層19の外周部に配置されている。このほかにも、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止することもできる。図2に示す形態において、シール部31は、隣接する2つの単電池層19を構成するそれぞれの集電体11で挟持され、電解質層17の基材であるセパレータの外周縁部を貫通するように、単電池層19の外周部に配置されている。シール部31の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリイミドなどが挙げられる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
[Seal part]
The seal part 31 is a member peculiar to the bipolar battery 10 b shown in FIG. 2, and is disposed on the outer peripheral part of the single battery layer 19 for the purpose of preventing leakage of the electrolyte layer 17. In addition to this, it is possible to prevent current collectors adjacent in the battery from coming into contact with each other and a short circuit due to a slight unevenness at the end of the laminated electrode. In the form shown in FIG. 2, the seal portion 31 is sandwiched between the respective current collectors 11 constituting the two adjacent single battery layers 19 so as to penetrate the outer peripheral edge portion of the separator that is the base material of the electrolyte layer 17. Further, it is arranged on the outer peripheral portion of the unit cell layer 19. Examples of the constituent material of the seal portion 31 include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, epoxy resins, rubber, and polyimide. Of these, polyolefin resins are preferred from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, film-forming properties, economy, and the like.

[正極集電板および負極集電板]
集電板(25、27)を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板25と負極集電板27とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。また、図2に示すように最外層集電体(11a、11b)を延長することにより集電板としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。
[Positive electrode current collector and negative electrode current collector]
The material which comprises a current collector plate (25, 27) is not restrict | limited in particular, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a current collector plate for lithium ion secondary batteries can be used. As a constituent material of the current collector plate, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable. From the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity, aluminum and copper are more preferable, and aluminum is particularly preferable. Note that the positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector plate 27 may be made of the same material or different materials. Further, as shown in FIG. 2, the outermost layer current collector (11a, 11b) may be extended to form a current collector plate, or a separately prepared tab may be connected to the outermost layer current collector.

[正極リードおよび負極リード]
また、図示は省略するが、集電体11と集電板(25、27)との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、外装から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。
[Positive lead and negative lead]
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, you may electrically connect between the collector 11 and the current collector plates (25, 27) via a positive electrode lead or a negative electrode lead. As a constituent material of the positive electrode and the negative electrode lead, materials used in known lithium ion secondary batteries can be similarly employed. In addition, heat-shrinkable heat-shrinkable parts are removed from the exterior so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. It is preferable to coat with a tube or the like.

[外装材]
外装材29としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を内部に密封することができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。
[Exterior material]
As the exterior material 29, a known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can seal the power generation element inside can be used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto. A laminate film is desirable from the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for a battery for large equipment for EV and HEV.

なお、上記のリチウムイオン二次電池は、従来公知の製造方法により製造することができる。   In addition, said lithium ion secondary battery can be manufactured with a conventionally well-known manufacturing method.

[リチウムイオン二次電池の外観構成]
図3は、二次電池の代表的な実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
[Appearance structure of lithium ion secondary battery]
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of a flat lithium ion secondary battery which is a typical embodiment of the secondary battery.

図3に示すように、扁平なリチウムイオン二次電池50では、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ58、負極タブ59が引き出されている。発電要素57は、リチウムイオン二次電池50の外装材52によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素57は、正極タブ58および負極タブ59を外部に引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素57は、先に説明した図1および図2に示すリチウムイオン二次電池10の発電要素21に相当するものである。発電要素57は、正極(正極活物質層)13、電解質層17および負極(負極活物質層)15で構成される単電池層(単セル)19が複数積層されたものである。   As shown in FIG. 3, the flat lithium ion secondary battery 50 has a rectangular flat shape, and a positive electrode tab 58 and a negative electrode tab 59 for taking out electric power are drawn out from both sides thereof. Yes. The power generation element 57 is encased in an exterior material 52 of the lithium ion secondary battery 50, and the periphery thereof is heat-sealed. The power generation element 57 is sealed with the positive electrode tab 58 and the negative electrode tab 59 pulled out to the outside. ing. Here, the power generation element 57 corresponds to the power generation element 21 of the lithium ion secondary battery 10 shown in FIGS. 1 and 2 described above. The power generation element 57 is formed by laminating a plurality of single battery layers (single cells) 19 including a positive electrode (positive electrode active material layer) 13, an electrolyte layer 17, and a negative electrode (negative electrode active material layer) 15.

なお、上記リチウムイオン二次電池は、積層型の扁平な形状のものに制限されるものではない。巻回型のリチウムイオン二次電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよいなど、特に制限されるものではない。上記円筒型の形状のものでは、その外装材に、ラミネートフィルムを用いてもよいし、従来の円筒缶(金属缶)を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。好ましくは、発電要素がアルミニウムラミネートフィルムで外装される。当該形態により、軽量化が達成されうる。   The lithium ion secondary battery is not limited to a stacked flat shape. The wound lithium ion secondary battery may have a cylindrical shape, or may have a shape that is a flattened rectangular shape by deforming such a cylindrical shape. There is no particular limitation. In the said cylindrical shape thing, a laminate film may be used for the exterior material, and the conventional cylindrical can (metal can) may be used, for example, It does not restrict | limit. Preferably, the power generation element is covered with an aluminum laminate film. With this configuration, weight reduction can be achieved.

また、図3に示すタブ58、59の取り出しに関しても、特に制限されるものではない。正極タブ58と負極タブ59とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、正極タブ58と負極タブ59とをそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出しようにしてもよいなど、図3に示すものに制限されるものではない。また、巻回型のリチウムイオン電池では、タブに変えて、例えば、円筒缶(金属缶)を利用して端子を形成すればよい。   Also, the removal of the tabs 58 and 59 shown in FIG. 3 is not particularly limited. The positive electrode tab 58 and the negative electrode tab 59 may be drawn from the same side, or the positive electrode tab 58 and the negative electrode tab 59 may be divided into a plurality of parts and taken out from each side, as shown in FIG. It is not limited to things. Further, in a wound type lithium ion battery, instead of a tab, for example, a terminal may be formed using a cylindrical can (metal can).

上記リチウムイオン二次電池は、電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。   The lithium ion secondary battery is used as a power source for driving a vehicle or an auxiliary power source that requires a high volume energy density and a high volume output density as a large capacity power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, and a hybrid fuel cell vehicle It can be suitably used.

上記リチウムイオン二次電池を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明するが、以下の実施例のみに限定されるわけではない。   Although the said lithium ion secondary battery is demonstrated still in detail using a following example and a comparative example, it is not necessarily limited to a following example.

(実施例1)
正極活物質であるLiMn、導電助剤であるケッチェンブラック、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)を、組成比が重量比で85:5:10となる量で用意した。これらを混合し、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて、正極スラリーを調製した。
Example 1
LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, ketjen black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were prepared in an amount such that the composition ratio was 85: 5: 10. These were mixed and a positive electrode slurry was prepared using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a slurry viscosity adjusting solvent.

正極用集電体として、アルミ箔(厚さ:20μm)を準備した。上記で調製した正極スラリーを、ドクターブレードを用いてアルミ箔の片面に塗布し、真空乾燥およびプレスを行い、厚さ80μmの正極を完成させた。   An aluminum foil (thickness: 20 μm) was prepared as a positive electrode current collector. The positive electrode slurry prepared above was applied to one side of an aluminum foil using a doctor blade, vacuum dried and pressed, and a positive electrode having a thickness of 80 μm was completed.

次に、負極活物質であるグラファイト、導電助剤であるケッチェンブラック、およびバインダであるPVdFを、組成比が重量比で90:5:5となる量で用意した。これらを混合し、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて、負極スラリーを調製した。   Next, graphite as a negative electrode active material, ketjen black as a conductive auxiliary agent, and PVdF as a binder were prepared in amounts such that the composition ratio was 90: 5: 5 by weight. These were mixed, and negative electrode slurry was prepared using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a slurry viscosity adjusting solvent.

負極用集電体として、銅箔(厚さ:20μm)を準備した。上記で調製した負極スラリーを、ドクターブレードを用いて銅箔の片面に塗布し、真空乾燥およびプレスを行い、厚さ60μmの負極を完成させた。   A copper foil (thickness: 20 μm) was prepared as a negative electrode current collector. The negative electrode slurry prepared above was applied to one side of a copper foil using a doctor blade, vacuum dried and pressed to complete a negative electrode having a thickness of 60 μm.

〔ガス吸着部材を設置したセパレータの作製〕
空孔率55%のポリエチレン製多孔質フィルム(厚さ:25μm)を、1辺が6cmの正方形に打ち抜いた。打ち抜いたフィルムの1辺に、ガス吸着性物質としてカーボンモレキュラーシーブ90重量%と水系バインダ(スチレン・ブタジエンゴム)10重量%とを混合したスラリーを、バーコート法によって塗布した。その後真空乾燥することにより、セパレータ端部からの幅が4.9mmであり、厚さが0.1mmであるガス吸着部材を1辺に有するセパレータを作製した(図4参照)。
[Production of separator with gas adsorbing member]
A polyethylene porous film (thickness: 25 μm) having a porosity of 55% was punched into a square having a side of 6 cm. On one side of the punched film, a slurry in which 90% by weight of carbon molecular sieve and 10% by weight of an aqueous binder (styrene / butadiene rubber) were mixed as a gas adsorbing substance was applied by a bar coating method. Thereafter, vacuum drying was performed to produce a separator having a gas adsorbing member on one side having a width of 4.9 mm from the end of the separator and a thickness of 0.1 mm (see FIG. 4).

〔電池の作製〕
上記で作製した正極を、一辺が5cmの正方形に打ち抜き、電極塗布面と反対側の面にAlタブを溶着した。次に、負極を一辺が5.5cmの正方形に打ち抜き、電極塗布面と反対側の面にNiタブを溶着した。次いで、正極および負極を、70℃の真空オーブン中で8時間乾燥を行った。セパレータに塗工したガス吸着部材が正極側に対向するように正極、セパレータ、負極の順に積層した。このとき、セパレータに塗工されたガス吸着部材は、タブと反対方向になるように設置した。得られた積層体をアルミラミネートフィルムの外装体に入れ、再度70℃で乾燥後、積層した内容物の空孔の総量分の電解液を注液し、真空封止することにより、電池を作製した。なお、電解液は、1M LiPF/(EC:DEC)(EC:DEC=1:1 体積比)を用いた。
[Production of battery]
The positive electrode produced above was punched into a square with a side of 5 cm, and an Al tab was welded to the surface opposite to the electrode application surface. Next, the negative electrode was punched into a square having a side of 5.5 cm, and a Ni tab was welded to the surface opposite to the electrode application surface. Next, the positive electrode and the negative electrode were dried in a vacuum oven at 70 ° C. for 8 hours. The positive electrode, the separator, and the negative electrode were laminated in this order so that the gas adsorption member coated on the separator was opposed to the positive electrode side. At this time, the gas adsorption member coated on the separator was installed so as to be in the opposite direction to the tab. The obtained laminate is put in an aluminum laminate film outer packaging, dried again at 70 ° C., and then the electrolyte for the total amount of vacancies in the laminated contents is injected and vacuum sealed to produce a battery. did. Incidentally, the electrolyte, 1M LiPF 6 / (EC: DEC) (EC: DEC = 1: 1 volume ratio) was used.

(実施例2)
ガス吸着部材を設置したセパレータおよび電池を下記の方法で作製したこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
(Example 2)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator and the battery provided with the gas adsorbing member were produced by the following method.

〔ガス吸着部材を設置したセパレータの作製〕
空孔率55%のポリエチレン製多孔質フィルム(厚さ25μm)を、一辺が6cmの正方形に打ち抜いた。打ち抜いたフィルムの3辺に、ガス吸着性物質としてカーボンモレキュラーシーブ90重量%と水系バインダ(スチレン・ブタジエンゴム)10重量%とを混合したスラリーを、バーコート法によって塗布した。その後真空乾燥することで、セパレータ端部からの幅が4.9mmであり、厚さが0.1mmであるガス吸着部材を3辺に有するセパレータを作製した(図5参照)。
[Production of separator with gas adsorbing member]
A polyethylene porous film having a porosity of 55% (thickness: 25 μm) was punched into a square having a side of 6 cm. A slurry obtained by mixing 90% by weight of carbon molecular sieve as a gas adsorbing substance and 10% by weight of an aqueous binder (styrene / butadiene rubber) as a gas adsorbing substance was applied to three sides of the punched film by a bar coating method. Then, vacuum drying was performed to produce a separator having gas adsorbing members on three sides having a width of 4.9 mm from the end of the separator and a thickness of 0.1 mm (see FIG. 5).

〔電池の作製〕
作製した正極を一辺が5cmの正方形に打ち抜き、電極塗布面と反対面にAlタブを溶着した。また、負極を一辺が5.5cmの正方形に打ち抜き、電極塗布面と反対面にNiタブを溶着した。次いで、正極および負極を、70℃の真空オーブン中で8時間乾燥を行った。次いで、セパレータに塗工したガス吸着部材が正極側に対向するように正極、セパレータ、負極の順に積層した。このとき、正極および負極のタブが出ている辺は端面がセパレータの端面に重なるようにして、セパレータの中央に設置した。さらに、塗工されたガス吸着部材が、タブが出ている辺以外に設置されるように積層した。得られた積層体をアルミラミネートフィルムの外装体に入れ、70℃で乾燥後、積層した内容物の空孔総量分の電解液を注液し、真空封止することにより電池を作製した。なお、電解液は、1M LiPF/(EC:DEC)(EC:DEC=1:1 体積比)を用いた。
[Production of battery]
The produced positive electrode was punched into a square having a side of 5 cm, and an Al tab was welded on the surface opposite to the electrode application surface. Further, the negative electrode was punched into a square having a side of 5.5 cm, and a Ni tab was welded to the surface opposite to the electrode application surface. Next, the positive electrode and the negative electrode were dried in a vacuum oven at 70 ° C. for 8 hours. Subsequently, the positive electrode, the separator, and the negative electrode were laminated in this order so that the gas adsorbing member applied to the separator was opposed to the positive electrode side. At this time, the side where the tabs of the positive electrode and the negative electrode protrude was placed in the center of the separator so that the end surface overlaps the end surface of the separator. Further, the coated gas adsorbing member was laminated so as to be installed on the side other than the side where the tab is protruding. The obtained laminate was put into an aluminum laminate film outer package, dried at 70 ° C., and then an electrolyte solution corresponding to the total amount of vacancies in the laminated contents was injected and vacuum sealed to produce a battery. Incidentally, the electrolyte, 1M LiPF 6 / (EC: DEC) (EC: DEC = 1: 1 volume ratio) was used.

(比較例)
ガス吸着部材を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
(Comparative example)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the gas adsorbing member was not provided.

(評価方法)
上記各実施例および比較例の電池について、0.1Cで24時間初回充電放電を行った(上限電圧4.2V、下限電圧2.5V)。次いで、25℃にて、1Cで500サイクルの充放電サイクル試験を行い、サイクル試験後の容量測定を0.1Cの充放電測定で測定した。
(Evaluation method)
The batteries of the above Examples and Comparative Examples were subjected to initial charge / discharge at 0.1 C for 24 hours (upper limit voltage 4.2V, lower limit voltage 2.5V). Next, a charge / discharge cycle test of 500 cycles at 1C was performed at 25 ° C, and a capacity measurement after the cycle test was measured by a charge / discharge measurement of 0.1C.

(評価結果)
上記電池を用いて得られた評価結果を表1に示す。容量維持率は、
容量維持率(%)=500cycle後放電容量/初回放電容量
の式により算出した。
(Evaluation results)
The evaluation results obtained using the battery are shown in Table 1. Capacity maintenance rate is
Capacity maintenance rate (%) = 500 cycles after discharge capacity / initial discharge capacity.

Figure 0006102442
Figure 0006102442

表1から、実施例1および実施例2の電池は、ガス吸着層を有さない比較例1の電池と比較して、サイクル特性が優れており、上記実施形態の有効性が確認できた。   From Table 1, the batteries of Example 1 and Example 2 were superior in cycle characteristics as compared with the battery of Comparative Example 1 having no gas adsorption layer, and the effectiveness of the above embodiment could be confirmed.

また、表1からガス吸着材が多い実施例2が実施例1と比較して、サイクル性能が改善されたことが確認できた。この結果は、セルの充放電によって発生するガスの気泡が、セル内に設けたガス吸着材によって除去されたことにより、サイクル後の容量維持率が向上したことを示すものと考えられる。   Moreover, it was confirmed from Table 1 that the cycle performance was improved in Example 2 with a large amount of the gas adsorbent as compared with Example 1. This result is considered to indicate that the capacity retention rate after the cycle is improved by removing the gas bubbles generated by the charging / discharging of the cell by the gas adsorbent provided in the cell.

10a、10b、50 リチウムイオン二次電池、
11 正極集電体、
12 負極集電体、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
17 電解質層、
19 単電池層、
21、57 発電要素、
22 セパレータ、
23 ガス吸着部材、
25 正極集電板、
27 負極集電板、
29、52 外装材、
31 シール部、
58 正極タブ、
59 負極タブ。
10a, 10b, 50 lithium ion secondary battery,
11 positive electrode current collector,
12 negative electrode current collector,
13 positive electrode active material layer,
15 negative electrode active material layer,
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21, 57 power generation element,
22 separator,
23 Gas adsorption member,
25 positive current collector,
27 negative current collector,
29, 52 Exterior material,
31 seal part,
58 positive electrode tab,
59 Negative electrode tab.

Claims (4)

電極とセパレータとが繰り返し積層されてなる発電要素と、
前記発電要素を内部に密封する外装材と、
前記セパレータ間にガス吸着部材と、
を有し、
前記電極の外周縁から前記電極の厚さの距離以内に、前記ガス吸着部材の電極側端面が配置されており、前記ガス吸着部材が前記セパレータの表面上に設置されている、リチウムイオン二次電池。
A power generation element in which an electrode and a separator are repeatedly laminated;
An exterior material that seals the power generation element inside;
A gas adsorbing member between the separators;
Have
Lithium ion secondary , wherein the electrode side end surface of the gas adsorbing member is disposed within a distance of the electrode thickness from the outer peripheral edge of the electrode, and the gas adsorbing member is disposed on the surface of the separator battery.
前記ガス吸着部材の厚さが前記電極の厚さよりも小さい、請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a thickness of the gas adsorbing member is smaller than a thickness of the electrode. 前記ガス吸着部材が前記セパレータの少なくとも3辺に設置されている、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2 , wherein the gas adsorption member is installed on at least three sides of the separator. 前記ガス吸着部材に含まれるガス吸着性物質が、多孔質性の金属化合物または多孔質性の炭素系材料である、請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gas adsorbing substance contained in the gas adsorbing member is a porous metal compound or a porous carbon-based material.
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