JP6365175B2 - Electricity storage element - Google Patents
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Description
本発明は、正極と負極とを有する電極体を備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage device including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode.
正極と負極とセパレータとが積層されて形成された電極体を備えた蓄電素子が広く知られている。このような蓄電素子においては、セパレータが損傷し、正極と負極とが導通してしまうと内部短絡を引き起こしてしまう。 An energy storage device including an electrode body formed by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator is widely known. In such a power storage element, when the separator is damaged and the positive electrode and the negative electrode become conductive, an internal short circuit is caused.
このため、従来、正極と負極とが短絡するのを防止するために、正極と負極とが短絡しやすい箇所に絶縁層を設けた蓄電素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この蓄電素子では、正極の基材層に絶縁テープ等を貼り付けることで、正極の基材層と負極の活物質層とが短絡するのを防止している。 For this reason, conventionally, in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, a power storage element in which an insulating layer is provided at a position where the positive electrode and the negative electrode are easily short-circuited has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this power storage device, an insulating tape or the like is attached to the positive electrode base material layer to prevent a short circuit between the positive electrode base material layer and the negative electrode active material layer.
しかしながら、上記従来の蓄電素子では、基材層に設けられた絶縁層が、基材層から剥がれ落ちる虞がある。ここで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、当該絶縁層に粒子が含まれる場合には、活物質層と基材層の密着性と比較して、当該絶縁層と基材層との密着性が低いことを見出した。また、絶縁層が基材層から剥がれ落ちる場合であって、当該絶縁層に粒子が含まれる場合には、基材層から剥がれ落ちた絶縁層に含まれる粒子等の異物が蓄電素子内に拡散し、蓄電素子の性能の低下に繋がる虞があることを見出した。例えば電極体のプレス時や巻回時など、蓄電素子を組み立てる過程で絶縁層が基材層から剥がれ落ちる場合があった。 However, in the above conventional power storage element, there is a possibility that the insulating layer provided on the base material layer may be peeled off from the base material layer. Here, as a result of intensive studies and examinations, the inventors of the present application, when the insulating layer contains particles, compared with the adhesion between the active material layer and the base material layer, the insulating layer and the base material layer. It was found that the adhesiveness with was low. In addition, when the insulating layer is peeled off from the base material layer and the insulating layer contains particles, foreign matters such as particles contained in the insulating layer peeled off from the base material layer are diffused into the power storage element. And it discovered that there existed a possibility of leading to the fall of the performance of an electrical storage element. For example, the insulating layer may be peeled off from the base material layer in the process of assembling the electricity storage element, such as when the electrode body is pressed or wound.
このように、上記従来の蓄電素子では、正極または負極の基材層上に形成された絶縁層に粒子が含まれる構成において、絶縁層が基材層から剥がれ落ちた場合に、当該絶縁層に含まれる粒子等が蓄電素子に影響を及ぼす可能性があるという問題がある。 As described above, in the above-described conventional power storage element, in a configuration in which particles are included in the insulating layer formed on the positive electrode or negative electrode substrate layer, when the insulating layer is peeled off from the substrate layer, the insulating layer There is a problem that contained particles or the like may affect the power storage element.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、正極または負極の基材層上に形成された絶縁層に粒子が含まれる場合でも、当該絶縁層に含まれる粒子等が蓄電素子に及ぼす影響を抑制することができる蓄電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem. Even when the insulating layer formed on the base layer of the positive electrode or the negative electrode includes particles, the particles included in the insulating layer are stored in the power storage element. It is an object of the present invention to provide a power storage element that can suppress the influence on the battery.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極と負極とを有する電極体を備える蓄電素子であって、前記正極または前記負極は、導電性の基材層と、前記基材層上に形成された活物質層と、前記基材層上の前記活物質層よりも所定方向側に配置され、粒子及びバインダを含有する絶縁層と、前記基材層と前記絶縁層との間に配置される下地層であって、前記所定方向において、端部が、前記絶縁層の端部と同じ位置、または前記絶縁層の端部よりも前記所定方向側に配置される下地層とを有する。 In order to achieve the above object, a power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode or the negative electrode includes a conductive base material layer, An active material layer formed on the base material layer, an insulating layer disposed on a predetermined direction side with respect to the active material layer on the base material layer and containing particles and a binder, the base material layer and the insulation An underlayer disposed between the end of the insulating layer and the end of the insulating layer at the same position as the end of the insulating layer or closer to the predetermined direction than the end of the insulating layer. An underlayer.
この構成によれば、絶縁層に粒子が含まれる構成において、基材層と絶縁層との間には下地層が配置されているため、絶縁層が基材層から剥がれるのを抑制することができる。したがって、絶縁層に含まれる粒子等の異物が蓄電素子内に落下するのを抑制することができる。このため、正極または負極の基材層上に形成された絶縁層に粒子が含まれる場合でも、当該絶縁層に含まれる粒子等が蓄電素子に及ぼす影響を抑制することができる。 According to this configuration, in the configuration in which the insulating layer includes particles, the base layer is disposed between the base material layer and the insulating layer, so that the insulating layer can be prevented from peeling from the base material layer. it can. Therefore, foreign matter such as particles contained in the insulating layer can be prevented from falling into the power storage element. For this reason, even when particles are included in the insulating layer formed on the base layer of the positive electrode or the negative electrode, it is possible to suppress the influence of the particles or the like included in the insulating layer on the power storage element.
また、前記下地層は、前記基材層と、前記活物質層及び前記絶縁層との間に配置されることにしてもよい。 The underlayer may be disposed between the base material layer, the active material layer, and the insulating layer.
この構成によれば、蓄電素子において、下地層が基材層と活物質層との間にも配置されるため、絶縁層のみならず、活物質層についても、基材層から剥がれて蓄電素子内に落下するのを抑制することができる。 According to this configuration, in the power storage element, since the base layer is disposed between the base material layer and the active material layer, not only the insulating layer but also the active material layer is peeled off from the base material layer. It can suppress falling in.
また、前記活物質層は、前記基材層と前記絶縁層との間に配置されることにしてもよい。 The active material layer may be disposed between the base material layer and the insulating layer.
この構成によれば、活物質層上に絶縁層を配置することで、活物質層の当該絶縁層が配置された部分において、セパレータが損傷等した場合でも、正極と負極とが短絡するのを抑制することができる。 According to this configuration, by disposing the insulating layer on the active material layer, the positive electrode and the negative electrode are short-circuited even when the separator is damaged in the portion of the active material layer where the insulating layer is disposed. Can be suppressed.
また、前記絶縁層と前記下地層とは、同一の極性のバインダとして、ともに水系のバインダを含有する、または、ともに非水系のバインダを含有することにしてもよい。 The insulating layer and the base layer may both contain an aqueous binder as a binder having the same polarity, or both may contain a non-aqueous binder.
この構成によれば、絶縁層と下地層とが同一の極性のバインダを含有することで、絶縁層と下地層との密着性を向上し、絶縁層が基材層から剥がれるのを抑制することができる。 According to this configuration, the insulating layer and the underlayer contain a binder having the same polarity, thereby improving the adhesion between the insulating layer and the underlayer and suppressing the peeling of the insulating layer from the base material layer. Can do.
また、前記活物質層は、前記絶縁層及び前記下地層とは異なる極性のバインダを含有することにしてもよい。 The active material layer may contain a binder having a polarity different from that of the insulating layer and the base layer.
この構成によれば、活物質層が絶縁層及び下地層とは異なる極性のバインダを含有することで、絶縁層から活物質層への浸み込みを抑制し、実効的に充放電に寄与できる活物質層の領域が減少してしまうことを抑制することができる。また、活物質層から絶縁層への浸み込みを抑制し、絶縁層の絶縁性が低下するのを抑制することができる。 According to this configuration, since the active material layer contains a binder having a polarity different from that of the insulating layer and the base layer, the penetration from the insulating layer to the active material layer can be suppressed, and the charge and discharge can be effectively contributed. It can suppress that the area | region of an active material layer reduces. In addition, penetration of the active material layer into the insulating layer can be suppressed, and deterioration of the insulating property of the insulating layer can be suppressed.
また、前記電極体は、前記正極と前記負極とが巻回されることで形成された平面部と曲面部とを有しており、前記下地層は、前記平面部の少なくとも一部に配置されることにしてもよい。 The electrode body has a flat surface portion and a curved surface portion formed by winding the positive electrode and the negative electrode, and the underlayer is disposed on at least a part of the flat surface portion. You may decide.
ここで、電極体が巻回型の電極体である場合、例えば電極体に集電体を接合する際に、接合部分である電極体の平面部の方が曲面部よりも基材層からの絶縁層の剥離が起こりやすい。このため、絶縁層が基材層から剥がれやすい電極体の平面部に下地層が配置されることで、絶縁層が基材層から剥がれるのを抑制することができる。 Here, when the electrode body is a wound electrode body, for example, when the current collector is joined to the electrode body, the planar portion of the electrode body, which is the joining portion, is more from the base material layer than the curved surface portion. The insulating layer is easily peeled off. For this reason, it can suppress that an insulating layer peels from a base material layer by arrange | positioning a base layer in the plane part of the electrode body from which an insulating layer tends to peel from a base material layer.
なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備える電極体としても実現することができる。 Note that the present invention can be realized not only as such a power storage element but also as an electrode body included in the power storage element.
本発明に係る蓄電素子によれば、正極または負極の基材層上に形成された絶縁層に粒子が含まれる場合でも、当該絶縁層に含まれる粒子等が蓄電素子に及ぼす影響を抑制することができる。 According to the electricity storage device of the present invention, even when particles are contained in the insulating layer formed on the positive electrode or negative electrode base material layer, the influence of the particles contained in the insulating layer on the electricity storage device is suppressed. Can do.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
(実施の形態)
まず、蓄電素子10の構成について、説明する。
(Embodiment)
First, the configuration of the
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の外観を模式的に示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の容器内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図2は、蓄電素子10から容器100の本体111を分離した状態での構成を示す斜視図である。また、図3は、本発明の実施の形態に係る電極体400の構成を示す斜視図である。なお、図3は、図2に示した電極体400の巻回状態を一部展開した図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external appearance of a
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。例えば、蓄電素子10は、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、またはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)に適用される。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子10の形状に関しては、角型に限定されることなく、円筒型やラミネート型の蓄電素子とすることができる。
The
図1に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備えている。また、図2に示すように、容器100内方には、正極集電体120と、負極集電体130と、電極体400とが収容されている。
As shown in FIG. 1, the
なお、上記の構成要素の他、正極集電体120及び負極集電体130の側方に配置されるスペーサ、容器100内の圧力が上昇したときに当該圧力を開放するための安全弁、または、電極体400等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。また、蓄電素子10の容器100の内部には電解液(非水電解質)などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器100に封入される電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。
In addition to the above components, spacers disposed on the sides of the positive electrode
容器100は、矩形筒状で底を備える本体111と、本体111の開口を閉塞する板状部材である蓋体110とで構成されている。また、容器100は、電極体400等を内部に収容後、蓋体110と本体111とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体110及び本体111の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
The
電極体400は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。負極は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。電極体400の詳細な構成については、後述する。
The
そして、図3に示すように、電極体400は、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成されている。なお、同図では、電極体400の形状としては長円形状を示したが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体400の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した形状でもよい。
And as shown in FIG. 3, the
図2に戻り、正極端子200は、電極体400の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子300は、電極体400の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子200及び負極端子300は、電極体400に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体400に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子200及び負極端子300は、電極体400の上方に配置された蓋体110に取り付けられている。
Returning to FIG. 2, the
正極集電体120は、電極体400の正極と容器100の本体111の壁面との間に配置され、正極端子200と電極体400の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体120は、電極体400の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。
The positive electrode
負極集電体130は、電極体400の負極と容器100の本体111の壁面との間に配置され、負極端子300と電極体400の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体130は、電極体400の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。
The negative electrode
具体的には、正極集電体120及び負極集電体130は、本体111の壁面から蓋体110に亘って当該壁面及び蓋体110に沿って屈曲状態で配置される金属製の板状部材である。正極集電体120及び負極集電体130は、蓋体110に固定的に接続されている。また、正極集電体120及び負極集電体130は、電極体400の正極及び負極にそれぞれ固定的に接続されている。固定的な接続の方法としては、例えば溶接や超音波溶着が挙げられる。電極体400は、容器100の内部において、正極集電体120及び負極集電体130により、蓋体110から吊り下げられた状態で保持される。
Specifically, the positive electrode
次に、電極体400の構成について、詳細に説明する。
Next, the configuration of the
図4は、本発明の実施の形態に係る電極体400の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図3に示された電極体400の巻回状態が展開された部分をA−A断面で切断した場合の断面を示す図である。また、図5は、本発明の実施の形態に係る電極体400の端部の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図4に示された電極体端部401を拡大して示す図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
まず、図4に示すように、電極体400は、正極410と負極420と2つのセパレータ430とが積層されて形成されている。具体的には、セパレータ430、負極420、セパレータ430及び正極410の順に、Z軸方向に積層されて配置されている。なお、電極体400の右側(X軸方向プラス側)の端部を電極体端部401とし、左側(X軸方向マイナス側)の端部を電極体端部402とする。
First, as shown in FIG. 4, the
電極体端部401は、正極集電体120と接続される電極体400の端部であり、電極体端部402は、負極集電体130と接続される電極体400の端部である。ここで、以下では、電極体端部401について詳細に説明する。
The electrode
図5に示すように、正極410は、正極基材層411と、下地層412及び413と、正極活物質層414及び415と、絶縁層416及び417とを有している。また、負極420は、負極基材層421と、負極活物質層422及び423とを有している。なお、正極410の下地層412の端部を下地層端部412aとし、絶縁層416の端部を絶縁層端部416aとする。
As shown in FIG. 5, the
正極基材層411は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の導電性の集電箔である。負極基材層421は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の導電性の集電箔である。なお、上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al−Cd合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。
The positive electrode
下地層412及び413は、正極基材層411上に配置される被膜層である。下地層412及び413は、正極基材層411に直接塗布されるなどにより、正極基材層411に当接して配置されている。ここで、下地層412は、正極基材層411の上方(同図のZ軸方向プラス側)に配置される層であり、下地層413は、正極基材層411の下方(同図のZ軸方向マイナス側)に配置される層である。
The base layers 412 and 413 are coating layers disposed on the positive electrode
具体的には、下地層412は、正極基材層411と絶縁層416との間、さらに具体的には、正極基材層411と、正極活物質層414及び絶縁層416との間に配置されている。また、下地層413は、正極基材層411と絶縁層417との間、さらに具体的には、正極基材層411と、正極活物質層415及び絶縁層417との間に配置されている。
Specifically, the base layer 412 is disposed between the positive electrode
つまり、下地層412は、正極基材層411上に正極活物質層414及び絶縁層416を配置(塗布)するための下地の役割を担っており、正極基材層411と正極活物質層414及び絶縁層416とに当接して配置されている。また、下地層413は、正極基材層411上に正極活物質層415及び絶縁層417を配置(塗布)するための下地の役割を担っており、正極基材層411と正極活物質層415及び絶縁層417とに当接して配置されている。
That is, the base layer 412 serves as a base for disposing (coating) the positive electrode
また、下地層412は、所定方向において、下地層412の端部である下地層端部412aが、絶縁層416の端部である絶縁層端部416aと同じ位置、または絶縁層端部416aよりも当該所定方向側に配置されている。本実施の形態では、下地層412は、下地層端部412aが絶縁層端部416aよりも当該所定方向側に突出するように配置されている。すなわち、下地層412の方が絶縁層416よりも幅広に形成されている。下地層413と絶縁層417との位置関係においても、同様である。
In addition, the base layer 412 has a
ここで、所定方向とは、正極基材層411の表面に沿った(正極基材層411の表面に平行な)方向のうち、基材層411の中心部から外側に向かう方向であり、本実施の形態では、X軸方向プラス側へ向かう方向である。つまり、所定方向とは、電極体400の巻回軸と平行な方向であって、電極体400の電極体端部402から電極体端部401へ向かう方向であり、下地層端部412aにおいては、正極活物質層414から離れる方向である。
Here, the predetermined direction is a direction from the center of the
なお、絶縁層が下地層よりも当該所定方向側に突出するように配置されていると、電極体を集電体に超音波溶接などで接合する際に、下地層よりも絶縁層がはみ出している部分(に振動や熱が伝わり、当該部分)が剥がれ落ちてしまうことがある。下地層端部412aを絶縁層端部416aと同じ位置、または絶縁層端部416aよりも所定方向側に配置することで、絶縁層が剥がれ落ちてしまうことなく、電極体と集電体を接合することができる。
If the insulating layer is disposed so as to protrude in the predetermined direction from the base layer, the insulating layer protrudes from the base layer when the electrode body is joined to the current collector by ultrasonic welding or the like. The part (vibration or heat is transmitted to the part) may peel off. By disposing the base
また、下地層端部412aは、下地層412の当該所定方向側の端部であり、絶縁層端部416aは、絶縁層416の当該所定方向側の端部である。
The
ここで、下地層412及び413は、カーボン等の導電性材料とバインダとを含有した導電性を有する層であってもよい。カーボンとしては、例えばファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック類、粉末状黒鉛、粉末状膨張黒鉛などのグラファイト類、炭素繊維粉砕物、黒鉛化炭素繊維粉砕物、等を用いることができる。下地層412及び413は、導電性材料を含むペーストを正極基材層411に塗布することにより形成してもよいし、スパッタリング等により形成してもよい。
Here, the base layers 412 and 413 may be conductive layers containing a conductive material such as carbon and a binder. Examples of carbon include carbon blacks such as furnace black, acetylene black, and ketjen black, graphites such as powdered graphite and powdered expanded graphite, pulverized carbon fibers, and pulverized graphitized carbon fibers. it can. The base layers 412 and 413 may be formed by applying a paste containing a conductive material to the positive electrode
このように、下地層412及び413が導電性を有することにより、蓄電素子10内の内部抵抗を低減することができる。なお、下地層412及び413には、その他に炭酸リチウム粉末、ポリオレフィン樹脂粒子等を混合してもよい。下地層412及び413が含有するバインダの詳細については、後述する。
As described above, since the base layers 412 and 413 have conductivity, the internal resistance in the
正極活物質層414及び415は、正極基材層411上に形成された活物質層である。具体的には、正極活物質層414及び415は、正極基材層411上に形成された下地層412及び413上に形成されている。つまり、正極活物質層414及び415は、それぞれ下地層412及び413に直接塗布されるなどにより、それぞれ下地層412及び413に当接して配置されている。
The positive electrode active material layers 414 and 415 are active material layers formed on the positive electrode
具体的には、正極活物質層414は、下地層412の上方(同図のZ軸方向プラス側)に配置される活物質層であり、正極活物質層415は、下地層413の下方(同図のZ軸方向マイナス側)に配置される活物質層である。
Specifically, the positive electrode
ここで、正極活物質層414及び415は、正極活物質とバインダとを含有する。正極活物質層414及び415に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、LixMOy(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(LixCoO2、LixNiO2、LixMn2O4、LixMnO3、LixNiyCo(1−y)O2、LixNiyMnzCo(1−y−z)O2、LixNiyMn(2−y)O4など)、あるいは、LiwMex(XOy)z(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、Li2MnSiO4、Li2CoPO4Fなど)から選択することができる。また、これらの化合物中の元素またはポリアニオンは一部他の元素またはアニオン種で置換されていてもよく、表面にZrO2、MgO、Al2O3などの金属酸化物や炭素を被覆されていてもよい。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物は単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Here, the positive electrode active material layers 414 and 415 contain a positive electrode active material and a binder. As the positive electrode active material used for the positive electrode active material layers 414 and 415, a known material can be appropriately used as long as it is a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. For example, a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) (Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x MnO 3 , Li x Ni y Co (1-y) O 2, Li x Ni y Mn z Co , etc. (1-y-z) O 2, Li x Ni y Mn (2-y) O 4), or, Li w Me x (XO y) z (Me represents at least one transition metal, X is for example P, Si, B, polyanionic compound represented by V) (LiFePO 4, LiMnPO 4 , LiNiPO 4, LiCoPO 4, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species, and the surface is coated with a metal oxide such as ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 or carbon. Also good. Furthermore, conductive polymer compounds such as disulfide, polypyrrole, polyaniline, polyparastyrene, polyacetylene, and polyacene materials, pseudographite-structured carbonaceous materials, and the like are included, but the invention is not limited thereto. Moreover, these compounds may be used independently and may mix and use 2 or more types.
なお、正極活物質層414及び415が含有するバインダの詳細については、後述する。 Note that details of the binder contained in the positive electrode active material layers 414 and 415 will be described later.
絶縁層416及び417は、正極基材層411上に形成された絶縁性を有する層であり、正極基材層411上の正極活物質層414及び415よりも所定方向側(X軸方向プラス側)に配置されている。具体的には、絶縁層416及び417は、正極基材層411上に形成された下地層412及び413上に形成されており、下地層412及び413上に形成された正極活物質層414及び415よりも当該所定方向側に、正極活物質層414及び415と隣接して配置されている。つまり、絶縁層416及び417は、下地層412及び413の正極活物質層414及び415よりも当該所定方向側に直接塗布されるなどにより、下地層412及び413に当接して配置されている。
The insulating
具体的には、絶縁層416は、下地層412の上方(同図のZ軸方向プラス側)に配置される絶縁コート層であり、正極活物質層414のX軸方向プラス側に、正極活物質層414と隣接して配置されている。また、絶縁層417は、下地層413の下方(同図のZ軸方向マイナス側)に配置される絶縁コート層であり、正極活物質層415のX軸方向プラス側に、正極活物質層415と隣接して配置されている。
Specifically, the insulating
なお、絶縁層416及び417は、正極活物質層414及び415よりも厚みが薄く(Z軸方向の高さが低く)なるように形成してもよい。このように構成すれば、電極体の巻回時やプレス時に絶縁層416及び417がセパレータ430を圧迫することがなく、局所的な圧力がかかることによる正極基材層411の破断や、セパレータ430の破断による短絡等を防ぐことができる。
Note that the insulating
ここで、絶縁層416及び417は、無機粒子などの粒子とバインダとを含有する。絶縁層416及び417に用いられる無機粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄、バリウムチタン酸化物、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の窒化物、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性イオン結晶、シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレイ、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ベーマイト、アパタイト、ムライト、スピネル、オリビン等、または、これらを含む化合物等が挙げられる。また、上記の無機物は、SnO2、スズ−インジウム酸化物(ITO)等の酸化物、カーボンブラック、グラファイト等の炭素質材料等の導電性粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、上記の電気絶縁性の無機粒子を構成する材料)で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた粒子であってもよい。
Here, the insulating
なお、絶縁層416及び417は、無機粒子ではなく有機系の粒子を含有していてもよい。絶縁層416及び417が含有するバインダの詳細については、後述する。
Note that the insulating
負極活物質層422及び423は、負極基材層421上に形成された活物質層である。具体的には、負極活物質層422は、負極基材層421の上方(同図のZ軸方向プラス側)に配置される活物質層であり、負極活物質層423は、負極基材層421の下方(同図のZ軸方向マイナス側)に配置される活物質層である。なお、負極420は、正極410と同様、負極基材層421と負極活物質層422及び423との間に下地層を有していてもかまわない。
The negative electrode active material layers 422 and 423 are active material layers formed on the negative electrode
ここで、負極活物質層422及び423は、負極活物質とバインダとを含有する。負極活物質層422及び423に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金(リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金などのリチウム金属含有合金)の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボンなど)、金属酸化物、リチウム金属酸化物(Li4Ti5O12など)、ポリリン酸化合物などが挙げられる。この中でも、特に黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素が好ましい。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Here, the negative electrode active material layers 422 and 423 contain a negative electrode active material and a binder. As the negative electrode active material used for the negative electrode active material layers 422 and 423, a known material can be appropriately used as long as it is a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. For example, lithium metal and lithium alloys (lithium metal-containing alloys such as lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloys) and lithium can be occluded / released. Alloys, carbon materials (for example, graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, amorphous carbon, etc.), metal oxides, lithium metal oxides (Li 4 Ti 5 O 12 etc.), polyphosphate compounds Etc. Among these, graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon are particularly preferable. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、負極活物質層422及び423に用いられるバインダとしては、正極活物質層414及び415に用いられるバインダと同じものを適用することができる。 As the binder used for the negative electrode active material layers 422 and 423, the same binder as that used for the positive electrode active material layers 414 and 415 can be used.
セパレータ430は、樹脂からなる微多孔性のシートであり、有機溶媒と電解質塩とを含む電解液が含浸されている。ここで、セパレータ430としては、有機溶剤に不溶な織布、不織布、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂からなる合成樹脂微多孔膜が用いられ、材料、重量平均分子量や空孔率の異なる複数の微多孔膜が積層してなるものや、これらの微多孔膜に各種の可塑剤、酸化防止剤、難燃剤などの添加剤を適量含有しているものや片面及び両面にシリカなどの無機酸化物を塗布したものであってもよい。特に、合成樹脂微多孔膜を好適に用いることができる。中でもポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、アラミドやポリイミドと複合化させたポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、または、これらを複合した微多孔膜などのポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗などの面で好適に用いられる。
The
次に、下地層412及び413、正極活物質層414及び415、絶縁層416及び417に含まれるバインダについて、説明する。
Next, binders included in the base layers 412 and 413, the positive electrode active material layers 414 and 415, and the insulating
下地層412及び413と絶縁層416及び417とは、同一の極性のバインダを含有している。具体的には、下地層412及び413と絶縁層416及び417とは、ともに水系のバインダ(水系バインダ)を含有する、または、ともに非水系のバインダ(非水系バインダ)を含有する。
The base layers 412 and 413 and the insulating
また、正極活物質層414及び415は、下地層412及び413と絶縁層416及び417とが含有するバインダとは異なる極性のバインダを含有する。つまり、下地層412及び413と絶縁層416及び417とがともに水系バインダを含有する場合には、正極活物質層414及び415は、非水系バインダを含有する。また、下地層412及び413と絶縁層416及び417とがともに非水系バインダを含有する場合には、正極活物質層414及び415は、水系バインダを含有する。
The positive electrode active material layers 414 and 415 contain a binder having a polarity different from the binder contained in the base layers 412 and 413 and the insulating
ここで、水系バインダは、水に分散又は溶解するバインダである。水系バインダとしては、20℃において、水100質量部に対して1質量部以上溶解する水溶性バインダ(水に溶解する水系バインダ)が好ましい。例えば、水系バインダとしては、ポリエチレンオキサイド(ポリエチレングリコール)、ポリプロピレンオキサイド(ポリプロピレングリコール)、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリオレフィン、ニトリル−ブタジエンゴム、セルロースからなる群より選択された少なくとも1種が好ましく、ポリエチレンオキサイド(ポリエチレングリコール)、ポリプロピレンオキサイド(ポリプロピレングリコール)、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸からなる群より選択された少なくとも1種の水溶性バインダがより好ましい。 Here, the aqueous binder is a binder that is dispersed or dissolved in water. As the water-based binder, a water-soluble binder (water-based binder that dissolves in water) that dissolves 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of water at 20 ° C. is preferable. For example, as the water-based binder, polyethylene oxide (polyethylene glycol), polypropylene oxide (polypropylene glycol), polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), polyolefin, nitrile -Preferably at least one selected from the group consisting of butadiene rubber and cellulose, at least selected from the group consisting of polyethylene oxide (polyethylene glycol), polypropylene oxide (polypropylene glycol), polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polymethacrylic acid One type of water-soluble binder is more preferable.
また、非水系バインダは、水系バインダよりも水溶性が低いバインダ(溶剤系バインダ)である。非水系バインダとしては、20℃において、水100質量部に対して1質量部未満溶解するものが好ましい。例えば、非水系バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースとキトサンピロリドンカルボン酸塩との架橋重合体、キチン又はキトサンの誘導体などが挙げられる。キトサンの誘導体としては、キトサンをグリセリル化した高分子化合物、キトサンの架橋体などが挙げられる。 The non-aqueous binder is a binder (solvent binder) having a lower water solubility than that of the aqueous binder. As a non-aqueous binder, what melt | dissolves less than 1 mass part with respect to 100 mass parts of water in 20 degreeC is preferable. For example, non-aqueous binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, a copolymer of ethylene and vinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyphosphazene, polysiloxane, polyacetic acid. Examples thereof include vinyl, polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyamideimide, a crosslinked polymer of cellulose and chitosan pyrrolidone carboxylate, and chitin or chitosan derivatives. Examples of the chitosan derivative include a polymer compound obtained by glycerylating chitosan, and a cross-linked product of chitosan.
なお、下地層412及び413が非水系バインダを含有する場合には、当該非水系バインダとしては、炭素質材料との親和性がより高く、絶縁層416及び417へ炭素質材料が拡散することをより抑制できるという点で、ポリフッ化ビニリデン、キトサンの誘導体、ポリイミドからなる群より選択された少なくとも1種が好ましい。
Note that when the base layers 412 and 413 contain a non-aqueous binder, the non-aqueous binder has higher affinity with the carbonaceous material, and the carbonaceous material diffuses into the insulating
また、正極活物質層414及び415が非水系バインダを含有する場合には、当該非水系バインダとしては、結着性に優れるという点、又は、電気抵抗が低いという点で、ポリフッ化ビニリデン、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチルからなる群より選択された少なくとも1種が好ましい。 Further, when the positive electrode active material layers 414 and 415 contain a non-aqueous binder, the non-aqueous binder may be polyvinylidene fluoride or ethylene in terms of excellent binding properties or low electrical resistance. At least one selected from the group consisting of a copolymer of styrene and vinyl alcohol and polymethyl methacrylate is preferred.
次に、電極体400において、図5で説明した電極体端部401の構成が配置される位置について、説明する。
Next, in the
図6は、本発明の実施の形態に係る電極体400において図5で示される電極体端部401の配置位置を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing an arrangement position of the electrode
同図に示すように、電極体400の電極体端部401は、正極410と負極420とセパレータ430とが巻回されることで形成された平面部401aと曲面部401bとを有している。つまり、電極体400は、巻回軸に平行な方向(X軸方向)から見て、正極410と負極420とセパレータ430とが長円形状に積層された構成を有するが、平面部401aは、当該長円形状の直線部分に対応する電極体端部401内の領域であり、曲面部401bは、当該長円形状の曲線部分に対応する電極体端部401内の領域である。
As shown in the drawing, the electrode
そして、図5に示された下地層412及び413は、平面部401aに配置される。つまり、図5に示された電極体端部401の構成(下地層412及び413が、絶縁層416及び417からX軸方向プラス側に突出して配置された構成)は、平面部401aに配置される。
Then, the base layers 412 and 413 shown in FIG. 5 are arranged on the
なお、図5に示された電極体端部401の構成は、平面部401aの少なくとも一部に配置されていればよく、平面部401a内のすべての領域に配置されてもよいし、平面部401a内の一部の領域にしか配置されない構成でもかまわない。つまり、平面部401a内に、当該構成とは異なる構成(例えば、絶縁層416及び417の方が下地層412及び413よりもX軸方向プラス側に突出して配置された構成)が存在していてもかまわない。
Note that the configuration of the electrode
また、図5に示された電極体端部401の構成は、曲面部401b内にも配置されてもよいが、平面部401a内に当該構成が配置された領域の方が、曲面部401b内に当該構成が配置された領域よりも大きいことが好ましい。
Further, the configuration of the electrode
次に、蓄電素子10の製造方法について、詳細に説明する。まず、電極体400の製造方法について、説明する。
Next, the manufacturing method of the
電極体400の製造方法は、例えば、負極420を作製する負極作製工程と、正極410を作製する正極作製工程と、負極420及び正極410を重ね合わせる重ね合わせ工程とを含む。
The method for manufacturing the
負極作製工程では、負極活物質層422、423を形成する。例えば、負極活物質とバインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練し、負極合剤を調製する。この負極合剤を帯状の負極基材層421に塗布する。そして、塗布した負極合剤から溶媒を揮発させる。これにより、負極基材層421上に負極活物質層422、423を形成した負極420を作製する。
In the negative electrode manufacturing step, negative electrode active material layers 422 and 423 are formed. For example, a negative electrode active material and a binder are mixed, and the mixture is added to a solvent and kneaded to prepare a negative electrode mixture. This negative electrode mixture is applied to the strip-shaped negative
正極作製工程は、下地層形成工程と、正極活物質層形成工程と、絶縁層形成工程とを含む。 The positive electrode manufacturing step includes a base layer forming step, a positive electrode active material layer forming step, and an insulating layer forming step.
下地層形成工程では、例えば、炭素質材料とバインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練りし、下地層用組成物を調製する。この下地層用組成物を正極基材層411に塗布する。さらに、塗布した下地層用組成物から溶媒を揮発させることにより、正極基材層411上に下地層412、413を形成する。
In the underlayer forming step, for example, a carbonaceous material and a binder are mixed, and this mixture is added to a solvent and kneaded to prepare an underlayer composition. This underlayer composition is applied to the positive electrode
正極活物質層形成工程では、例えば、正極活物質と導電助剤とバインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練りし、正極合剤を調製する。この正極合剤を、正極基材層411または下地層412、413の上に塗布する。そして、塗布した正極合剤から溶媒を揮発させる。なお、下地層412、413の上に正極合剤を塗布する場合には、下地層用組成物が未だ溶媒を含んでいてもよく、乾燥によって下地層用組成物から既に溶媒が揮発されていてもよい。
In the positive electrode active material layer forming step, for example, a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder are mixed, and the mixture is added to a solvent and kneaded to prepare a positive electrode mixture. This positive electrode mixture is applied on the positive electrode
絶縁層形成工程では、例えば、絶縁材料とバインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練りし、絶縁層用組成物を調製する。この絶縁層用組成物を、下地層412、413または正極活物質層414、415の上に塗布する。そして、塗布した絶縁層用組成物から溶媒を揮発させる。なお、絶縁層用組成物を塗布するときには、正極合剤または下地層用組成物が未だ溶媒を含んでいてもよく、乾燥によって正極合剤または下地層用組成物から既に溶媒が揮発されていてもよい。
In the insulating layer forming step, for example, an insulating material and a binder are mixed, and the mixture is added to a solvent and kneaded to prepare an insulating layer composition. This composition for insulating layers is applied on the
正極作製工程においては、各工程をそれぞれ別々に行うことができる。具体的には、下地層形成工程にて、下地層用組成物から溶媒を揮発させた後に、正極活物質層形成工程を行うことができる。そして、正極活物質層形成工程にて、正極合剤から溶媒を揮発させた後に、絶縁層形成工程を行うことができる。 In the positive electrode manufacturing step, each step can be performed separately. Specifically, the positive electrode active material layer forming step can be performed after the solvent is volatilized from the base layer composition in the base layer forming step. And after evaporating a solvent from a positive mix in a positive electrode active material layer formation process, an insulating layer formation process can be performed.
一方で、正極作製工程においては、下地層形成工程において下地層用組成物を塗布した後、正極活物質層形成工程、及び、絶縁層形成工程を同時に行うことができる。すなわち、下地層用組成物から溶媒が完全に揮発しないうちに、正極合剤と絶縁層用組成物とが互いに隣り合うように、帯状の正極基材層411の長手方向に沿って、正極合剤及び絶縁層用組成物を同時に塗布することができる。
On the other hand, in a positive electrode preparation process, after apply | coating the composition for base layers in a base layer formation process, a positive electrode active material layer formation process and an insulating layer formation process can be performed simultaneously. That is, the positive electrode mixture is formed along the longitudinal direction of the strip-shaped positive electrode
なお、正極作製工程や負極作製工程における塗布方法としては、一般的な方法が採用される。 In addition, a general method is employ | adopted as a coating method in a positive electrode preparation process or a negative electrode preparation process.
重ね合わせ工程では、正極活物質層と負極活物質層とが向かい合うように正極410及び負極420を配置し、かつ、正極410及び負極420の間にセパレータ430を配置する。また、負極基材層421の幅方向の一方側において、負極活物質層422、423の端縁が、正極410の絶縁層416、417と向かい合うように、正極410及び負極420を配置して重ね合わせる。
In the overlapping step, the
次に、上記のようにして作製された電極体400における正極410及び負極420の各々に、正極集電体120及び負極集電体130を取り付ける。次に、電極体400と、電極体400に取り付けた正極集電体120及び負極集電体130とを容器100の本体111の内部に配置する。電極体400が複数の場合には、例えば、電極体400の正極集電体120及び負極集電体130を電気的に並列に接続して本体111の内部に配置する。次いで、リベットを加締めることや溶接することによって、正極集電体120及び負極集電体130を、蓋体110に取り付けた正極端子200及び負極端子300にそれぞれ接続し、その後、蓋体110を本体111に取り付ける。
Next, the positive electrode
続いて、容器100に設けられた注液孔から電解液を容器100の内部に注液する。そして、注液孔を封止する。
Subsequently, an electrolytic solution is injected into the
このようにして、蓄電素子10を製造することができる。
Thus, the
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10によれば、正極410は、正極基材層411上の正極活物質層414及び415の側方に配置される絶縁層416及び417と、正極基材層411と絶縁層416及び417との間に配置される下地層412及び413を有している。そして、絶縁層416及び417は、粒子及びバインダを含有しており、下地層412及び413は、端部が、絶縁層416及び417の端部よりも突出して配置されている。このため、絶縁層416及び417に粒子が含まれる構成において、絶縁層416及び417の端部には下地層412及び413が配置されているため、下地層412及び413によって、絶縁層416及び417が正極基材層411から剥がれるのを抑制することができる。したがって、絶縁層416及び417に含まれる粒子等の異物が蓄電素子10内に落下するのを抑制することができる。したがって、正極410の正極基材層411上に形成された絶縁層416及び417に粒子が含まれる場合でも、絶縁層416及び417に含まれる粒子等が蓄電素子10に及ぼす影響を抑制することができる。
As described above, according to
なお、正極基材層411は金属で形成されているため表面が平滑面となっているのに対し、下地層412及び413の表面は、ある程度粗面となっている。ここで、平滑面よりも粗面上に形成される方が密着性が向上するため、絶縁層416及び417は、下地層412及び413上に形成されることで、密着性が向上すると考えられる。また、一般的に、下地層412及び413は、絶縁層416及び417よりも厚み(図5におけるZ軸方向の厚み)が薄く形成されるが、正極基材層411上に形成される層は、薄い方が密着力が高くなる傾向にある。これらのことにより、下地層412及び413によって、絶縁層416及び417が正極基材層411から剥がれるのを抑制することができていると推測される。
The positive electrode
また、蓄電素子10において、下地層412及び413が正極基材層411と正極活物質層414及び415との間にも配置されるため、絶縁層416及び417のみならず、正極活物質層414及び415についても、正極基材層411から剥がれて蓄電素子10内に落下するのを抑制することができる。
In the
また、絶縁層416及び417と下地層412及び413とが同一の極性のバインダを含有することで、絶縁層416及び417と下地層412及び413との密着性を向上し、絶縁層416及び417が正極基材層411から剥がれるのを抑制することができる。
In addition, since the insulating
また、正極活物質層414及び415が、絶縁層416、417及び下地層412、413とは異なる極性のバインダを含有することで、絶縁層416及び417から正極活物質層414及び415への浸み込みを抑制し、実効的に充放電に寄与できる活物質層の領域が減少してしまうのを抑制することができる。また、正極活物質層414及び415から絶縁層416及び417への浸み込みを抑制し、絶縁層416及び417の絶縁性が低下するのを抑制することができる。
In addition, since the positive electrode active material layers 414 and 415 contain a binder having a polarity different from that of the insulating
また、電極体400が巻回型の電極体の場合、例えば電極体400に正極集電体120を接合する際に、接合部分である電極体400の平面部401aの方が曲面部401bよりも正極基材層411からの絶縁層416及び417の剥離が起こりやすい。このため、絶縁層416及び417が正極基材層411から剥がれやすい平面部401aに下地層412及び413が配置されることで、絶縁層416及び417が正極基材層411から剥がれるのを抑制することができる。
Further, when the
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図7は、本発明の実施の形態の変形例1に係る電極体の端部(電極体端部403)の構成を示す断面図である。
(Modification 1)
Next, Modification 1 of the above embodiment will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an end portion (electrode body end portion 403) of the electrode body according to Modification 1 of the embodiment of the present invention.
同図に示すように、本変形例に係る電極体は、上記実施の形態に係る電極体400の電極体端部401に代えて、電極体端部403を備えている。また、電極体端部403は、上記実施の形態に係る電極体端部401の下地層412及び413に代えて、下地層441及び442を有している。なお、その他の構成については、上記実施の形態に係る電極体400の電極体端部401が有する構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
As shown in the figure, the electrode body according to this modification includes an
下地層441は、所定方向において、端部(下地層端部441a)が、絶縁層416の端部(絶縁層端部416a)と同じ位置に配置されている。つまり、本変形例において、下地層441は正極基材層411と絶縁層416との間に配置されているが、下地層端部441aが、絶縁層端部416aから突出していない。下地層442についても、同様である。なお、所定方向とは、上記の実施の形態と同様、正極基材層411の表面に沿った(正極基材層411の表面に平行な)任意の方向のうち、基材層411の中心部から外側に向かう方向であり、具体的には、X軸方向プラス側へ向かう方向である。
The
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、下地層441及び442は、端部が、絶縁層416及び417の端部からはみ出すことなく、絶縁層416及び417の端部と同じ位置に配置されているため、下地層441及び442の使用量を低減することができる。
As described above, according to the electricity storage device according to this modification, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. In particular, the base layers 441 and 442 are arranged at the same position as the end portions of the insulating
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図8A及び図8Bは、本発明の実施の形態の変形例2に係る電極体の端部(電極体端部404及び405)の構成を示す断面図である。
(Modification 2)
Next, a second modification of the above embodiment will be described. 8A and 8B are cross-sectional views showing the configuration of the end portions (electrode
これらの図に示すように、本変形例に係る電極体は、上記実施の形態に係る電極体400の電極体端部401に代えて、電極体端部404または405を備えている。
As shown in these drawings, the electrode body according to this modification includes an
まず、図8Aに示すように、電極体端部404は、上記実施の形態に係る電極体端部401の下地層412及び413と正極活物質層414及び415とに代えて、下地層451及び452と正極活物質層453及び454とを有している。なお、その他の構成については、上記実施の形態に係る電極体400の電極体端部401が有する構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
First, as shown in FIG. 8A, the electrode
下地層451及び452は、正極基材層411と正極活物質層453及び454との間に配置されることなく、正極基材層411と絶縁層416及び417との間に配置されている。つまり、正極活物質層453及び454は、正極基材層411上に当接して配置されており、下地層451及び452は、正極活物質層453及び454のX軸方向プラス側に、正極基材層411上に当接して配置されている。
The base layers 451 and 452 are disposed between the positive electrode
また、下地層451は、上記実施の形態と同様に、下地層端部451aが絶縁層端部416aよりもX軸方向プラス側に突出するように配置されている。下地層452においても、同様である。
Similarly to the above embodiment, the
また、図8Bに示すように、電極体端部405は、上記の電極体端部404の下地層451及び452に代えて、下地層455及び456を有している。なお、その他の構成については、上記の電極体端部404が有する構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
Further, as shown in FIG. 8B, the electrode
下地層455は、上記変形例1と同様に、所定方向(X軸方向プラス側へ向かう方向)において、下地層端部455aが絶縁層端部416aから突出しておらず、絶縁層端部416aと同じ位置に配置されている。下地層456についても、同様である。
As in the first modification, the
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態及び変形例1と同様の効果を奏する。特に、絶縁層416及び417の方が正極活物質層453及び454よりも正極基材層411から剥がれやすい。このため、下地層を、少なくとも絶縁層416及び417と正極基材層411との間に配置し、正極基材層411と正極活物質層453及び454との間には配置しないように構成することで、下地層の使用量を低減しつつ、絶縁層が基材層から剥がれることを抑制できる。
As described above, according to the electricity storage device according to this modification, the same effects as those of the above-described embodiment and modification 1 are obtained. In particular, the insulating
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。図9は、本発明の実施の形態の変形例3に係る電極体の端部(電極体端部406)の構成を示す断面図である。
(Modification 3)
Next, Modification 3 of the above embodiment will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of an end portion (electrode body end portion 406) of the electrode body according to Modification 3 of the embodiment of the present invention.
同図に示すように、本変形例に係る電極体は、上記実施の形態に係る電極体400の電極体端部401に代えて、電極体端部406を備えている。
As shown in the figure, the electrode body according to this modification includes an
電極体端部406は、上記実施の形態に係る電極体端部401の下地層412及び413と正極活物質層414及び415と絶縁層416及び417とに代えて、下地層461及び462と正極活物質層463及び464と絶縁層465及び466とを有している。なお、その他の構成については、上記実施の形態に係る電極体400の電極体端部401が有する構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
The
下地層461及び462は、正極基材層411と正極活物質層463及び464との間に配置されることなく、正極基材層411と絶縁層465及び466との間に配置されている。つまり、正極活物質層463及び464は、正極基材層411上に当接して配置されており、下地層461及び462は、正極活物質層463及び464のX軸方向プラス側に、正極基材層411上に当接して配置されている。
The base layers 461 and 462 are disposed between the positive
また、正極活物質層463及び464は、正極基材層411と絶縁層465及び466との間に配置されている。つまり、絶縁層465及び466は、下地層461及び462上に当接して配置されるとともに、正極活物質層463及び464上にも当接して配置されている。
The positive electrode active material layers 463 and 464 are arranged between the positive electrode
具体的には、絶縁層465は、正極活物質層463の上方(Z軸方向プラス側)かつ正極活物質層463よりも所定方向側(X軸方向プラス側)に配置されている。また、絶縁層466は、正極活物質層464の下方(Z軸方向マイナス側)かつ正極活物質層464よりも所定方向側(X軸方向プラス側)に配置されている。
Specifically, the insulating
また、下地層461は、上記実施の形態と同様に、下地層端部461aが絶縁層端部465aよりもX軸方向プラス側に突出するように配置されている。下地層462においても、同様である。
Similarly to the above embodiment, the
なお、下地層461は、上記変形例1と同様に、所定方向(X軸方向プラス側へ向かう方向)において、下地層端部461aが絶縁層端部465aから突出しておらず、絶縁層端部465aと同じ位置に配置されている構成でもかまわない。下地層462についても、同様である。
Note that, as in the first modification, the
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態及び変形例1と同様の効果を奏する。特に、正極活物質層463及び464上に絶縁層465及び466を配置することで、正極活物質層463及び464の絶縁層465及び466が配置された部分において、セパレータ430が損傷等した場合でも、正極410と負極420とが短絡するのを抑制することができる。
As described above, according to the electricity storage device according to this modification, the same effects as those of the above-described embodiment and modification 1 are obtained. In particular, by disposing the insulating
なお、図5に示された上記実施の形態の構成において、絶縁層416及び417が正極活物質層414及び415上に当接して配置されている構成でもかまわない。つまり、図5に示された構成において、絶縁層416及び417が、下地層412及び413上に当接して配置されるとともに、正極活物質層414及び415上にも当接して配置されている構成でもかまわない。
In the configuration of the above-described embodiment shown in FIG. 5, the insulating
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the power storage device according to the embodiment of the present invention and the modification thereof has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the modification. In other words, it should be considered that the embodiment and its modification disclosed this time are illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、正極410の電極体端部401側の部分の構成について説明したが、正極410の電極体端部402側の部分についても、電極体端部401側と同様の構成を有することにしてもよい。また、正極410の電極体端部401側の部分の構成に代えて、正極410の電極体端部402側の部分が当該構成を有することにしてもよい。または、電極体400の巻き始め部分または巻き終り部分において、正極または負極の幅方向に沿って当該構成が形成されていてもよい。
For example, in the embodiment and the modification thereof, the configuration of the portion on the electrode
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極410が、下地層と絶縁層とを備えている構成としたが、負極420が下地層と絶縁層とを備えており、正極410と同様の構成を有していることにしてもよい。または、正極410及び負極420ともに、上記の構成を有していてもかまわない。
In the above embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極活物質層は、絶縁層及び下地層とは異なる極性のバインダを含有することとしたが、正極活物質層は、下地層及び絶縁層と同じ極性のバインダを含有することにしてもよい。つまり、正極活物質層、下地層及び絶縁層が全て水系バインダを含有していてもよいし、全て非水系バインダを含有していてもよい。 In the above embodiment and its modification, the positive electrode active material layer contains a binder having a polarity different from that of the insulating layer and the base layer. However, the positive electrode active material layer is the same as the base layer and the insulating layer. You may decide to contain a polar binder. That is, the positive electrode active material layer, the base layer, and the insulating layer may all contain an aqueous binder, or may all contain a non-aqueous binder.
また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁層と下地層とは、同一の極性のバインダを含有することとしたが、絶縁層と下地層とは、異なる極性のバインダを含有することにしてもよい。 In the above-described embodiment and its modification, the insulating layer and the base layer contain binders having the same polarity, but the insulating layer and the base layer contain binders having different polarities. May be.
また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Moreover, the form constructed | assembled combining the said embodiment and the said modification arbitrarily is also contained in the scope of the present invention.
また、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備える電極体400としても実現することができる。
In addition, the present invention can be realized not only as such a power storage element but also as an
また、本発明は、該蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。該蓄電装置は複数の蓄電ユニットを備えており、該蓄電ユニットは複数の蓄電素子として複数の非水電解質二次電池を備える。該蓄電装置は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源等に有効に利用できる。該蓄電装置として用いる場合には、複数の電池を有するバッテリーモジュール(組電池)として搭載することができる。 The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the power storage elements. The power storage device includes a plurality of power storage units, and the power storage units include a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries as a plurality of power storage elements. The power storage device can be effectively used as a power source for vehicles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a power source for electronic devices, a power storage power source, and the like. When used as the power storage device, it can be mounted as a battery module (assembled battery) having a plurality of batteries.
本発明は、正極または負極の基材層上に形成された絶縁層に粒子が含まれる場合でも、当該絶縁層に含まれる粒子等が及ぼす影響を抑制することができる蓄電素子等に適用できる。 The present invention can be applied to a power storage element or the like that can suppress the influence of particles or the like included in the insulating layer even when the insulating layer formed on the base layer of the positive electrode or the negative electrode includes particles.
10 蓄電素子
100 容器
110 蓋体
111 本体
120 正極集電体
130 負極集電体
200 正極端子
300 負極端子
400 電極体
401、402、403、404、405、406 電極体端部
401a 平面部
401b 曲面部
410 正極
411 正極基材層
412、413、441、442、451、452、455、456、461、462 下地層
412a、441a、451a、455a、461a 下地層端部
414、415、453、454、463、464 正極活物質層
416、417、465、466 絶縁層
416a、465a 絶縁層端部
420 負極
421 負極基材層
422、423 負極活物質層
430 セパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記正極または前記負極は、
導電性の基材層と、
前記基材層上に形成された活物質層と、
前記基材層上の前記活物質層よりも所定方向側に配置され、粒子及びバインダを含有する絶縁層と、
前記基材層と前記絶縁層との間に配置され、導電性材料及びバインダを含有する下地層であって、前記所定方向において、端部が、前記絶縁層の端部と同じ位置、または前記絶縁層の端部よりも前記所定方向側に配置される下地層とを有し、
前記絶縁層と前記下地層とは、同一の極性のバインダとして、ともに水系のバインダを含有する、または、ともに非水系のバインダを含有し、
前記水系のバインダは、水に分散または溶解するバインダであり、前記非水系のバインダは、20℃において、水100質量部に対して1質量部未満溶解するバインダである、蓄電素子。 A power storage device comprising an electrode body having a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode or the negative electrode is
A conductive substrate layer;
An active material layer formed on the base material layer;
An insulating layer disposed on a predetermined direction side of the active material layer on the base material layer and containing particles and a binder;
The underlayer is disposed between the base material layer and the insulating layer and contains a conductive material and a binder, and in the predetermined direction, the end is the same position as the end of the insulating layer, or the than the end of the insulating layer have a an underlying layer disposed on the predetermined direction,
The insulating layer and the base layer both contain an aqueous binder as a binder of the same polarity, or both contain a non-aqueous binder,
The water-based binder is a binder that is dispersed or dissolved in water, and the non-aqueous binder is a binder that is dissolved in less than 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of water at 20 ° C.
前記下地層は、前記平面部の少なくとも一部に配置される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電素子。
The electrode body has a flat surface portion and a curved surface portion formed by winding the positive electrode and the negative electrode,
The underlying layer, the disposed on at least a portion of the flat portion, the electric storage device according to any one of claims 1-3.
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