JP6519998B2 - Electrical device - Google Patents
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Description
本発明は、電気デバイスに関する。 The present invention relates to electrical devices.
従来から、電気デバイスの一形態に相当する非水電解質二次電池のようなリチウムイオン二次電池は、充放電が行われる発電要素を外装材によって封止して構成している。発電要素は、電極である正極と負極との間にセパレータを積層して構成している。 BACKGROUND ART Conventionally, in a lithium ion secondary battery such as a non-aqueous electrolyte secondary battery corresponding to one form of an electric device, a power generation element to be charged and discharged is sealed by an exterior material. The power generation element is configured by laminating a separator between the positive electrode and the negative electrode which are electrodes.
ところで、電極から発生するガスは、発電要素の電極面における電極反応を不均一にさせて阻害してしまう。ガスは、電極と電解液の反応により生じる。このように、ガスが電極から発生すると、電気デバイスの電気性能が低下する。電気性能を維持するために、セパレータの空孔率を所定の範囲にすることによって、電極間の抵抗を低減させる構成がある（例えば、特許文献１参照。）。 By the way, the gas generated from the electrode causes the electrode reaction on the electrode surface of the power generation element to be nonuniform and inhibits it. Gas is generated by the reaction of the electrode and the electrolyte. Thus, the generation of gas from the electrodes degrades the electrical performance of the electrical device. In order to maintain the electrical performance, there is a configuration in which the resistance between the electrodes is reduced by setting the porosity of the separator within a predetermined range (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献１のような構成では、電極から発生するガスが依然として発電要素に留まり電極反応を阻害することから、そのガスに起因して電気性能が低下する虞がある。 However, in the configuration as described in Patent Document 1 described above, the gas generated from the electrode still remains in the power generation element to inhibit the electrode reaction, and there is a possibility that the electrical performance may be reduced due to the gas.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、発電要素の電極から発生するガスに起因した電気性能の低下を防止することができる電気デバイスの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electrical device capable of preventing a decrease in electrical performance due to a gas generated from an electrode of a power generation element.
上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスは、正極、負極、およびセパレータを有している。正極は、正極集電体に正極活物質層を備えてなる。負極は、負極集電体に負極活物質層を備えてなる。セパレータは、溶融材と、溶融材に積層し溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含み、正極と負極とを電気的に隔離する。外装材は、正極と負極との間にセパレータを積層して構成した発電要素を電解液とともに密封する。ここで、溶融材に積層した耐熱材は、長辺方向または短辺方向と積層方向とによってなす第１の領域における第１の空孔の断面積が、短辺方向または長辺方向と積層方向によってなす第２の領域における第２の空孔の断面積よりも大きい。外装材はラミネートシートからなり、発電要素の積層方向に沿った側面と外装材との間に隙間からなる余剰部分が第１の空孔が延在する方向に沿って形成されている。さらに、正極および負極は、発電要素から第１の空孔が延在する方向に沿って外部に延在する電極タブをそれぞれ備えている。そして、発電要素は、第１の空孔が延在する方向を重力方向に沿わせて配設している。 An electrical device according to the present invention for achieving the above object has a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The positive electrode comprises a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer. The negative electrode comprises a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer. The separator includes a melting material and a heat-resistant material stacked on the melting material and having a melting temperature higher than that of the melting material, and electrically isolates the positive electrode and the negative electrode. The packaging material seals the power generation element configured by laminating the separator between the positive electrode and the negative electrode together with the electrolytic solution. Here, in the heat-resistant material laminated on the melting material, the cross-sectional area of the first hole in the first region formed by the long side direction or the short side direction and the lamination direction is the short side direction or the long side direction and the lamination direction The cross-sectional area of the second hole in the second region formed by The sheathing material is a laminate sheet, and a surplus portion consisting of a gap between the side surface along the stacking direction of the power generating element and the sheathing material is formed along the direction in which the first holes extend. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode each include an electrode tab extending outward from the power generation element along the direction in which the first hole extends. The power generation element is disposed along the direction of gravity along which the first holes extend.
本発明の電気デバイスは、セパレータの耐熱材に係る第１の空孔の断面積を第２の空孔の断面積よりも大きく形成し、かつ、電極タブを第１の空孔が延在する方向に沿って延在させている。すなわち、電気デバイスは、発電要素から発生するガスを、セパレータの耐熱材の第１の空孔を介して電極タブの部分まで到達させた後、その部分に留まらせ易くすることができる。したがって、電気デバイスは、ガスに起因した電気性能の低下を防止することができる。 In the electric device of the present invention, the cross-sectional area of the first hole related to the heat-resistant material of the separator is formed larger than the cross-sectional area of the second hole, and the first hole extends the electrode tab It extends along the direction. That is, the electric device can easily make the gas generated from the power generation element stay in the portion of the electrode tab after reaching the portion of the electrode tab through the first hole of the heat resistant material of the separator. Thus, the electrical device can prevent the deterioration of the electrical performance due to the gas.
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。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。図１〜図２９の全ての図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、方位を示している。Ｘで表す矢印の方向は、部材の短辺方向（Ｘ方向）を示している。Ｙで表す矢印の方向は、部材の短辺方向Ｘと交差した長辺方向（Ｙ方向）を示している。Ｚで表す矢印の方向は、部材の積層方向（Ｚ方向）を示している。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張し実際の大きさや比率とは異ならせている場合がある。例えば、図４や図５等は、積層方向（Ｚ方向）に沿った部材の厚みを誇張して示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. In all the figures of FIGS. 1-29, the arrows are used to indicate the orientation, denoted by X, Y and Z. The direction of the arrow represented by X indicates the short side direction (X direction) of the member. The direction of the arrow represented by Y indicates the long side direction (Y direction) intersecting the short side direction X of the member. The direction of the arrow represented by Z indicates the stacking direction (Z direction) of the members. The sizes and ratios of members in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and may be different from the actual sizes and ratios. For example, FIG. 4, FIG. 5, etc. exaggerate and show the thickness of the member along the lamination direction (Z direction).
（実施形態）
電気デバイスについて、図１〜図８を参照しながら説明する。
(Embodiment)
The electrical device will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
電気デバイスの構成を、一例としてリチウムイオン二次電池１００に基づき、図１〜図５を参照しながら説明する。 The configuration of the electrical device will be described based on the lithium ion secondary battery 100 as an example, with reference to FIGS. 1 to 5.
図１は、電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）を示す斜視図である。図２は、図１のリチウムイオン二次電池１００を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。図３は、図１のリチウムイオン二次電池１００を図１中に示す３−３線に沿って示す部分端面図である。図４は、図１のリチウムイオン二次電池１００の正極１１０の両側にセラミックセパレータ１３０を配設した状態を互いに離間させて示す斜視図である。図５は、図４のセラミックセパレータ１３０の様々な形態（セラミックセパレータ１６０、１７０、および１８０）を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an electric device (lithium ion secondary battery 100). FIG. 2 is an exploded perspective view showing the lithium ion secondary battery 100 of FIG. 1 disassembled into constituent members. FIG. 3 is a partial end view showing the lithium ion secondary battery 100 of FIG. 1 along line 3-3 shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the ceramic separators 130 disposed on both sides of the positive electrode 110 of the lithium ion secondary battery 100 of FIG. FIG. 5 is a perspective view showing various forms of the ceramic separator 130 of FIG. 4 (ceramic separators 160, 170 and 180).
正極１１０は、正極集電体１１１に正極活物質層１１２を備えてなる。 The positive electrode 110 includes a positive electrode current collector 111 and a positive electrode active material layer 112.
正極１１０は、電極に相当し、導電体である正極集電体１１１の両面に正極活物質層１１２を結着して形成している。電力の充放電に用いる正極電極タブ１１１ａは、複数積層された正極１１０の正極集電体１１１の一端に対して、溶接または接着によって固定している。図３に示すような正極集電体１１１が互いに重なる部分において、ラミネートシート１５１または１５２と、発電要素１４０の積層方向Ｚに沿った側面との隙間等に相当する余剰部分Ｋに、ガスを留まらせ易い。余剰部分Ｋは、十分な体積を有している。 The positive electrode 110 corresponds to an electrode, and is formed by binding a positive electrode active material layer 112 to both surfaces of a positive electrode current collector 111 which is a conductor. The positive electrode tab 111a used for charge and discharge of electric power is fixed to one end of the positive electrode current collector 111 of the stacked positive electrode 110 by welding or adhesion. In a portion where the positive electrode current collectors 111 as shown in FIG. 3 overlap each other, the gas is retained in the surplus portion K corresponding to the gap between the laminate sheet 151 or 152 and the side surface along the stacking direction Z of the power generating element 140. Easy to make. The surplus portion K has a sufficient volume.
正極集電体１１１は、例えば、アルミニウムからなり、長辺：２００ｍｍ×短辺：１５０ｍｍ×層厚：２０μｍの薄膜状に形成している。正極活物質層１１２は、以下の材料を所定の比で混合して作製した正極スラリーを、正極電極タブ１１１ａと接合する部分を除く正極集電体１１１の両面に塗工してから乾燥させて形成している。さらに、乾燥した正極活物質層１１２は、正極集電体１１１の両面に結着させている状態で、両側の層厚がそれぞれ５０μｍになるように、正極集電体１１１の両側からプレス加工している。この状態の正極活物質層１１２は、目付１５ｍｇ／ｃｍ２となっている。正極スラリーは、正極活物質、導電助剤、バインダー、および粘度調整溶媒を含んでいる。正極活物質として、ＬｉＮｉＣｏＡｌＯ２を、９０ｗｔ％の比率で用いている。導電助剤として、アセチレンブラックを、５ｗｔ％の比率で用いている。バインダーとして、ＰＶＤＦを、５ｗｔ％の比率で用いている。スラリーの粘度調整溶媒として、ＮＭＰを用いている。 The positive electrode current collector 111 is made of, for example, aluminum, and is formed in a thin film of long side: 200 mm × short side: 150 mm × layer thickness: 20 μm. The positive electrode active material layer 112 is obtained by applying a positive electrode slurry prepared by mixing the following materials at a predetermined ratio on both surfaces of the positive electrode current collector 111 except a portion to be bonded to the positive electrode tab 111a and then drying it. It is formed. Furthermore, the dried positive electrode active material layer 112 is pressed from both sides of the positive electrode current collector 111 so that the layer thickness on both sides becomes 50 μm in a state of being bound to both sides of the positive electrode current collector 111. ing. The positive electrode active material layer 112 in this state has a basis weight of 15 mg / cm 2 . The positive electrode slurry contains a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and a viscosity adjusting solvent. As a positive electrode active material, LiNiCoAlO 2 is used at a ratio of 90 wt%. As a conductive additive, acetylene black is used at a ratio of 5 wt%. As a binder, PVDF is used at a ratio of 5 wt%. NMP is used as a viscosity adjusting solvent for the slurry.
負極１２０は、負極集電体１２１に負極活物質層１２２を備えてなる。 The negative electrode 120 includes the negative electrode current collector 121 and the negative electrode active material layer 122.
負極１２０は、正極１１０と極性が異なる電極に相当し、導電体である負極集電体１２１の両面に負極活物質層１２２を結着して形成している。負極電極タブ１２１ａは、正極電極タブ１１１ａと重ならないように、負極集電体１２１の一端から短辺方向（Ｘ方向）に向かって延在して形成している。負極１２０の長辺方向（Ｙ方向）の長さは、正極１１０の長辺方向（Ｙ方向）の長さよりも長い。負極１２０の短辺方向（Ｘ方向）の長さは、正極１１０の短辺方向（Ｘ方向）の長さと同様である。電力の充放電に用いる負極電極タブ１２１ａは、複数積層された負極１２０の負極集電体１２１の一端に対して、溶接または接着によって固定している。負極集電体１２１が互いに重なる部分において、ラミネートシート１５１または１５２と、発電要素１４０の積層方向Ｚに沿った側面との隙間等に相当する余剰部分に、ガスを留まらせ易い。余剰部分は、十分な体積を有している。 The negative electrode 120 corresponds to an electrode having a polarity different from that of the positive electrode 110, and is formed by bonding a negative electrode active material layer 122 to both surfaces of a negative electrode current collector 121 which is a conductor. The negative electrode tab 121a is formed extending from one end of the negative electrode current collector 121 in the short side direction (X direction) so as not to overlap with the positive electrode tab 111a. The length in the long side direction (Y direction) of the negative electrode 120 is longer than the length in the long side direction (Y direction) of the positive electrode 110. The length in the short side direction (X direction) of the negative electrode 120 is the same as the length in the short side direction (X direction) of the positive electrode 110. The negative electrode tab 121a used for charging and discharging of electric power is fixed to one end of the plurality of stacked negative electrodes 120 of the negative electrode 120 by welding or adhesion. In a portion where the negative electrode current collectors 121 overlap with each other, the gas is easily retained in the surplus portion corresponding to the gap between the laminate sheet 151 or 152 and the side surface along the stacking direction Z of the power generation element 140. The surplus has a sufficient volume.
負極集電体１２１は、例えば、銅からなり、長辺：２０２ｍｍ×短辺：１５２ｍｍ×層厚：１０μｍの薄膜状に形成している。負極活物質層１２２は、以下の材料を所定の比で混合して作製した負極スラリーを、負極電極タブ１２１ａと接合する部分を除く負極集電体１２１の両面に塗工してから乾燥させて形成している。さらに、乾燥した負極活物質層１２２は、負極集電体１２１の両面に結着させている状態で、両側の層厚がそれぞれ７０μｍになるように、負極集電体１２１の両側からプレス加工している。この状態の負極活物質層１２２は、目付９．５ｍｇ／ｃｍ２となっている。負極スラリーは、負極活物質、導電助剤、バインダー、および粘度調整溶媒を含んでいる。負極活物質として、被覆天然黒鉛を、９４ｗｔ％の比率で用いている。導電助剤として、アセチレンブラックを、１ｗｔ％の比率で用いている。バインダーとして、ＰＶＤＦを、５ｗｔ％の比率で用いている。スラリーの粘度を調整する溶媒として、ＮＭＰを用いている。 The negative electrode current collector 121 is made of, for example, copper, and is formed in a thin film of long side: 202 mm × short side: 152 mm × layer thickness: 10 μm. The negative electrode active material layer 122 is formed by applying the negative electrode slurry prepared by mixing the following materials at a predetermined ratio on both surfaces of the negative electrode current collector 121 except the portion to be bonded to the negative electrode tab 121 a and then drying it. It is formed. Furthermore, the dried negative electrode active material layer 122 is pressed from both sides of the negative electrode current collector 121 so that the layer thickness on both sides becomes 70 μm in a state where it is bound to both sides of the negative electrode current collector 121. ing. The anode active material layer 122 in this state has a basis weight of 9.5 mg / cm 2 . The negative electrode slurry contains a negative electrode active material, a conductive additive, a binder, and a viscosity adjusting solvent. As a negative electrode active material, coated natural graphite is used at a ratio of 94 wt%. As a conductive additive, acetylene black is used at a ratio of 1 wt%. As a binder, PVDF is used at a ratio of 5 wt%. NMP is used as a solvent for adjusting the viscosity of the slurry.
セラミックセパレータ１３０は、溶融材（ポリプロピレン層１３１）と、ポリプロピレン層１３１に積層しポリプロピレン層１３１よりも溶融温度が高い耐熱材（セラミックス層１３２）と、を含み、正極１１０と負極１２０とを電気的に隔離する。 The ceramic separator 130 includes a melting material (polypropylene layer 131) and a heat-resistant material (ceramic layer 132) stacked on the polypropylene layer 131 and having a melting temperature higher than that of the polypropylene layer 131, and electrically connects the positive electrode 110 and the negative electrode 120. To isolate.
セラミックセパレータ１３０は、正極１１０と負極１２０との間に電解液を保持して、イオンの伝導性を担保している。セラミックセパレータ１３０は、矩形状に形成している。ポリプロピレン層１３１は、例えば、負極電極タブ１２１ａの部分を除いた負極１２０の短辺方向（Ｘ方向）の幅および長辺方向（Ｙ方向）の幅よりも若干大きく形成している。ポリプロピレン層１３１は、例えば、層厚が２５μｍであって、空孔率が５０％である。一対のセラミックセパレータ１３０は、セラミックス層１３２同士を対向させつつ、正極１１０を挟持して積層している。セラミックス層１３２は、正極１１０の正極活物質層１１２に当接している。 The ceramic separator 130 holds the electrolytic solution between the positive electrode 110 and the negative electrode 120 to secure ion conductivity. The ceramic separator 130 is formed in a rectangular shape. The polypropylene layer 131 is formed, for example, slightly larger than the width in the short side direction (X direction) and the width in the long side direction (Y direction) of the negative electrode 120 excluding the portion of the negative electrode tab 121a. The polypropylene layer 131 has, for example, a layer thickness of 25 μm and a porosity of 50%. The pair of ceramic separators 130 sandwich and laminate the positive electrode 110 while making the ceramic layers 132 face each other. The ceramic layer 132 is in contact with the positive electrode active material layer 112 of the positive electrode 110.
ポリプロピレン層１３１は、ポリプロピレンをシート状に形成している。ポリプロピレン層１３１には、非水溶媒に電解質を溶解することによって調製した非水電解液を含浸させている。電解質の材質は、溶媒体積比１：１のＬｉＰＦ６／ＥＣ＋ＤＥＣからなる。セラミックス層１３２は、例えば、無機化合物を高温で成形したセラミックスをポリプロピレン層１３１に塗布して乾燥させることによって形成している。セラミックスは、シリカ、アルミナ、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物等のセラミック粒子とバインダーの結合により形成された多孔質からなる。 The polypropylene layer 131 forms a sheet of polypropylene. The polypropylene layer 131 is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent. The material of the electrolyte consists of LiPF 6 / EC + DEC in a solvent volume ratio of 1: 1. The ceramic layer 132 is formed, for example, by applying a ceramic formed by molding an inorganic compound at a high temperature to the polypropylene layer 131 and drying it. The ceramic is made of a porous material formed by bonding of ceramic particles such as silica, alumina, zirconium oxide and titanium oxide with a binder.
ここで、セラミックセパレータ１８０は、例えば図５（Ｃ）に示すように、ポリプロピレン層１８１に積層したセラミックス層１８２において、第１の空孔の断面積（Ｓ１）が、第２の空孔の断面積（Ｓ２）よりも大きい。第１の空孔の断面積（Ｓ１）は、長辺方向（Ｙ方向）と積層方向（Ｚ方向）とによってなす第１の領域（Ｄ１）における空孔の断面積である。第２の空孔の断面積（Ｓ２）は、短辺方向（Ｘ方向）と積層方向（Ｚ方向）によってなす第２の領域（Ｄ２）における空孔の断面積である。図５（Ｃ）では、一例として、第１の空孔の断面積（Ｓ１）を第２の空孔の断面積（Ｓ２）の約２．５倍として図示している。第１の空孔の断面積（Ｓ１）を第２の空孔の断面積（Ｓ２）よりも大きくするために、セラミックス層１８２をポリプロピレン層１８１に対して選択的に形成している。 Here, as shown in FIG. 5C, for example, in the ceramic layer 182 laminated on the polypropylene layer 181, the ceramic separator 180 has a cross-sectional area (S1) of the first hole that is a cross-section of the second hole. Larger than the area (S2). The cross-sectional area (S1) of the first hole is a cross-sectional area of the hole in the first region (D1) formed by the long side direction (Y direction) and the stacking direction (Z direction). The cross-sectional area (S2) of the second hole is a cross-sectional area of the hole in the second region (D2) formed by the short side direction (X direction) and the stacking direction (Z direction). In FIG. 5C, as an example, the cross-sectional area (S1) of the first hole is illustrated as about 2.5 times the cross-sectional area (S2) of the second hole. In order to make the cross-sectional area (S1) of the first holes larger than the cross-sectional area (S2) of the second holes, the ceramic layer 182 is selectively formed with respect to the polypropylene layer 181.
例えば、セラミックセパレータ１６０は、図５（Ａ）に示すように、セラミックス層１６２を、ポリプロピレン層１６１に対して、長辺方向（Ｙ方向）に沿って間欠的に形成している。すなわち、細長い帯状のセラミックス層１６２を、シート状のポリプロピレン層１６１に対して、短辺方向（Ｘ方向）に向かって長い短冊状に形成する。セラミックス層１６２を形成しない部分は、例えば、ポリプロピレン層１６１に対するセラミックスに係るスラリーの塗布を選択的に行わないことによって実現する。また、セラミックス層１６２を形成しない部分は、例えば、ポリプロピレン層１６１に帯状のマスキングテープを間欠的な短冊状に貼り付け、ポリプロピレン層１６１にセラミックスに係るスラリーを塗工してから乾燥させて形成し、その後にポリプロピレン層１６１からマスキングテープを剥離して形成することによって実現する。 For example, as shown in FIG. 5A, in the ceramic separator 160, the ceramic layer 162 is intermittently formed on the polypropylene layer 161 along the long side direction (Y direction). That is, the elongated strip-shaped ceramic layer 162 is formed into a long strip shape in the short side direction (X direction) with respect to the sheet-like polypropylene layer 161. The portion in which the ceramic layer 162 is not formed is realized, for example, by not selectively applying the slurry of the ceramic to the polypropylene layer 161. Further, for a portion where the ceramic layer 162 is not formed, for example, a strip-like masking tape is intermittently attached to the polypropylene layer 161 in a strip shape, and the polypropylene layer 161 is coated with a slurry related to the ceramic and then dried. Thereafter, the masking tape is formed by peeling off the polypropylene layer 161.
さらに、セラミックセパレータ１７０は、例えば、図５（Ｂ）に示すように、セラミックス層１７２を、ポリプロピレン層１７１に対して、長辺方向（Ｙ方向）に沿った厚みを周期的に異ならせて形成している。すなわち、短辺方向（Ｘ方向）と積層方向（Ｚ方向）でなす断面が台形台からなる細長い帯状のセラミックス層１７２を、シート状のポリプロピレン層１７１に対して、短辺方向（Ｘ方向）に向かって密集させて短冊状に形成する。セラミックス層１７２は、その表面が傾斜している。セラミックス層１６２を傾斜させる部分は、例えば、ポリプロピレン層１６１に対するセラミックスに係るスラリーの塗布量を短辺方向（Ｘ方向）に沿って周期的に減少させることによって実現する。セラミックスに係るスラリーは、ポリプロピレン層１６１に塗布した後に、その傾斜面の形状が崩れて平滑化しないように、高粘度に設定する。 Furthermore, as shown in FIG. 5B, for example, the ceramic layer 170 is formed so that the thickness of the ceramic layer 172 along the long side direction (Y direction) is periodically made different from that of the polypropylene layer 171, for example. doing. That is, an elongated strip-shaped ceramic layer 172 having a trapezoidal cross section formed in the short side direction (X direction) and the stacking direction (Z direction) is formed in the short side direction (X direction) with respect to the sheet-like polypropylene layer 171 It will be densely packed and formed into strips. The surface of the ceramic layer 172 is inclined. The portion in which the ceramic layer 162 is inclined is realized, for example, by periodically reducing the application amount of the slurry relating to the ceramic to the polypropylene layer 161 along the short side direction (X direction). After the slurry relating to the ceramic is applied to the polypropylene layer 161, the viscosity of the slurry is set high so that the shape of the inclined surface does not collapse and become smooth.
外装材１５０（ラミネートシート１５１および１５２）は、正極１１０と負極１２０との間にセラミックセパレータ１３０を積層して構成した発電要素１４０を密封する。 The packaging material 150 (laminated sheets 151 and 152) seals the power generation element 140 configured by laminating the ceramic separator 130 between the positive electrode 110 and the negative electrode 120.
ラミネートシート１５１および１５２は、発電要素１４０を両側から被覆して封止している。発電要素１４０は、正極１１０とセラミックセパレータ１３０および負極１２０からなる単電池層を１組以上積層して構成している。ラミネートシート１５１および１５２によって発電要素１４０を封止する際に、そのラミネートシート１５１および１５２の周囲の一部を開放して、その他の周囲を熱溶着等によって封止している。ラミネートシート１５１および１５２の開放している部分から電解液を注入し、一対のセラミックセパレータ１３０に電解液を含浸させている。ラミネートシート１５１および１５２の開放部から内部を減圧することによって空気を抜きつつ、その開放部も熱融着して完全に密封している。ラミネートシート１５１および１５２によって、単電池層を複数組積層してなる発電要素１４０を挟持して電気デバイスを構成する。電気デバイスを複数組接続してモジュール（ＭＤ）を構成する。 The laminate sheets 151 and 152 cover and seal the power generation element 140 from both sides. The power generation element 140 is configured by laminating one or more sets of unit cell layers including the positive electrode 110, the ceramic separator 130, and the negative electrode 120. When sealing the power generation element 140 with the laminate sheets 151 and 152, a part of the periphery of the laminate sheets 151 and 152 is opened, and the other periphery is sealed by heat welding or the like. An electrolytic solution is injected from the open portions of the laminate sheets 151 and 152 to impregnate the pair of ceramic separators 130 with the electrolytic solution. While air is released by depressurizing the inside from the open portions of the laminate sheets 151 and 152, the open portions are also heat-sealed and completely sealed. The power generation element 140 formed by laminating a plurality of sets of single cell layers is held by the laminate sheets 151 and 152 to constitute an electric device. A plurality of sets of electrical devices are connected to form a module (MD).
ラミネートシート１５１および１５２は、それぞれ３層構造からなる。１層目は、熱融着性樹脂に相当し、例えばポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いて形成している。１層目の材料は、負極１２０に隣接させている。２層目は、金属を箔状に形成したものに相当し、例えばＡｌ箔またはＮｉ箔を用いて形成している。３層目は、樹脂性のフィルムに相当し、例えば剛性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンを用いて形成している。３層目の材料は、正極１１０に隣接させている。 The laminate sheets 151 and 152 each have a three-layer structure. The first layer corresponds to a heat fusible resin, and is formed using, for example, polyethylene (PE), an ionomer, or ethylene vinyl acetate (EVA). The material of the first layer is adjacent to the negative electrode 120. The second layer corresponds to a metal formed in a foil shape, and is formed using, for example, an Al foil or a Ni foil. The third layer corresponds to a resinous film, and is formed using, for example, rigid polyethylene terephthalate (PET) or nylon. The third layer material is adjacent to the positive electrode 110.
ここで、電気デバイスの他の形態について、電極タブを長辺方向（Ｙ方向）に向かって延在させたリチウムイオン二次電池２００に基づき、図６および図７を参照しながら説明する。 Here, another form of the electric device will be described based on the lithium ion secondary battery 200 in which the electrode tab is extended in the long side direction (Y direction) with reference to FIGS. 6 and 7.
図６は、電気デバイス（リチウムイオン二次電池２００）を示す斜視図である。図７は、図６のリチウムイオン二次電池２００の正極２１０の両側にセラミックセパレータ２３０を配設した状態を互いに離間させて示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing an electric device (lithium ion secondary battery 200). FIG. 7 is a perspective view showing the state in which the ceramic separators 230 are disposed on both sides of the positive electrode 210 of the lithium ion secondary battery 200 of FIG.
正極２１０は、正極集電体２１１に正極活物質層２１２を備えてなる。正極電極タブ２１１ａは、正極集電体２１１の一端から長辺方向（Ｙ方向）に向かって延在して形成している。負極電極タブ２２１ａは、負極集電体２２１の一端から長辺方向（Ｙ方向）に向かって延在して形成している。正極２１０において、正極集電体２１１の形状は、正極電極タブ２１１ａの部分を除いて正極集電体１１１の形状と同様である。負極２２０において、負極集電体２２１の形状は、負極電極タブ２２１ａの部分を除いて負極集電体１２１の形状と同様である。 The positive electrode 210 includes a positive electrode current collector 211 and a positive electrode active material layer 212. The positive electrode tab 211 a is formed to extend from one end of the positive electrode current collector 211 in the long side direction (Y direction). The negative electrode tab 221 a is formed to extend from one end of the negative electrode current collector 221 in the long side direction (Y direction). In the positive electrode 210, the shape of the positive electrode current collector 211 is the same as the shape of the positive electrode current collector 111 except for the portion of the positive electrode tab 211a. In the negative electrode 220, the shape of the negative electrode current collector 221 is the same as the shape of the negative electrode current collector 121 except for the portion of the negative electrode tab 221a.
セラミックセパレータ２３０は、溶融材（ポリプロピレン層１３１）と、ポリプロピレン層１３１に積層しポリプロピレン層１３１よりも溶融温度が高い耐熱材（セラミックス層２３２）と、を含み、正極２１０と負極２２０とを電気的に隔離する。例えば、セラミックセパレータ２３０は、図７に示すように、セラミックス層２３２を、ポリプロピレン層１３１に対して、短辺方向（Ｘ方向）に沿って間欠的に形成している。すなわち、細長い帯状のセラミックス層２３２を、シート状のポリプロピレン層１３１に対して、長辺方向（Ｙ方向）に沿って長尺状に形成している。 The ceramic separator 230 includes a melting material (polypropylene layer 131) and a heat-resistant material (ceramic layer 232) stacked on the polypropylene layer 131 and having a melting temperature higher than that of the polypropylene layer 131, and electrically connects the positive electrode 210 and the negative electrode 220. To isolate. For example, as shown in FIG. 7, in the ceramic separator 230, the ceramic layer 232 is intermittently formed on the polypropylene layer 131 along the short side direction (X direction). That is, the elongated strip-shaped ceramic layer 232 is formed to be elongated along the long side direction (Y direction) with respect to the sheet-like polypropylene layer 131.
このように、正極電極タブ２１１ａおよび負極電極タブ２２１ａを集電体から長辺方向（Ｙ方向）に向かって延在させ、かつ、セラミックス層２３２をポリプロピレン層１３１に対して短辺方向（Ｘ方向）に沿って間欠的に形成する構成としてもよい。 Thus, the positive electrode tab 211a and the negative electrode tab 221a are extended from the current collector toward the long side direction (Y direction), and the ceramic layer 232 is short side direction (X direction with respect to the polypropylene layer 131). It is good also as composition formed intermittently along with.
次に、電気デバイスの使用形態を、図８を参照しながら説明する。 Next, the usage of the electrical device will be described with reference to FIG.
図８は、図１のリチウムイオン二次電池１００を、その発電要素１４０の積層方向（Ｚ方向）が重力方向（Ｇ方向）と交差するように配設した状態を示す斜視図である。 FIG. 8 is a perspective view showing the lithium ion secondary battery 100 of FIG. 1 in a state where the stacking direction (Z direction) of the power generating element 140 intersects the gravity direction (G direction).
図８に示すリチウムイオン二次電池１００は、その発電要素１４０の短辺方向（Ｘ方向）を重力方向（Ｇ方向）に沿わせるように配設し、かつ、電極タブ（正極電極タブ１１１ａ等）が重力方向（Ｇ方向）の上方の側になるように配設している。ここで、リチウムイオン二次電池１００を車両に配設して使用した場合、その車両が走行する際に振動が生じる。この振動に伴って、ガスは、正極１１０の正極活物質層１１２や負極１２０の負極活物質層１２２からセラミックセパレータ１３０のセラミックス層１３２の第１の空孔等に移動し易い。ガスは、相対的に軽量な気体であることから、短辺方向（Ｘ方向）に沿った上方の部分に向かって移動する。さらに、上方に向かって移動したガスは、電極タブ（正極電極タブ１１１ａや負極電極タブ１２１ａ）の部分に誘導される。すなわち、発電要素１４０から発生するガスは、その発生した部分（充放電に寄与するアクティブエリア）から上方に排出され易く、電極タブ（正極電極タブ１１１ａ等）の部分（充放電に寄与しない非アクティブエリア）まで到達した後、その部分に留まり易い。具体的には、図３に示すような正極１１０の正極電極タブ１１１ａの近傍の余剰部分Ｋ、または負極１２０の負極電極タブ１２１ａの近傍の余剰部分に、ガスを留まらせ易い。余剰部分は、ガスを貯蔵するための十分な体積を有している。 The lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 8 is disposed such that the short side direction (X direction) of the power generation element 140 is along the gravity direction (G direction), and the electrode tab (positive electrode tab 111a etc.) ) Is located on the upper side in the direction of gravity (direction G). Here, when the lithium ion secondary battery 100 is disposed in a vehicle and used, vibration occurs when the vehicle travels. Along with this vibration, the gas tends to move from the positive electrode active material layer 112 of the positive electrode 110 and the negative electrode active material layer 122 of the negative electrode 120 to the first pores and the like of the ceramic layer 132 of the ceramic separator 130. Since the gas is a relatively lightweight gas, it moves toward the upper part along the short side direction (X direction). Furthermore, the gas moved upward is guided to the portion of the electrode tab (the positive electrode tab 111a or the negative electrode tab 121a). That is, the gas generated from the power generation element 140 is easily discharged upward from the generated portion (active area contributing to charge and discharge), and the portion (electrode charge not to contribute to charge and discharge) of the electrode tab (positive electrode tab 111a etc.) After reaching the area, it is easy to stay in that part. Specifically, the gas is easily retained in the surplus portion K in the vicinity of the positive electrode tab 111a of the positive electrode 110 as shown in FIG. 3 or in the surplus portion in the vicinity of the negative electrode tab 121a of the negative electrode 120. The surplus has a sufficient volume to store the gas.
上述した実施形態に係る電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to the electric device (lithium ion secondary battery 100) according to the above-described embodiment, the following configuration provides the operation and effect.
電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）は、正極１１０、負極１２０、セパレータ（セラミックセパレータ１３０）、および外装材１５０（ラミネートシート１５１および１５２）を有している。正極１１０は、正極集電体１１１に正極活物質層１１２を備えてなる。負極１２０は、負極集電体１２１に負極活物質層１２２を備えてなる。セラミックセパレータ１３０は、溶融材（ポリプロピレン層１３１）と、ポリプロピレン層１３１に積層しポリプロピレン層１３１よりも溶融温度が高い耐熱材（セラミックス層１３２）と、を含み、正極１１０と負極１２０とを電気的に隔離する。ラミネートシート１５１および１５２は、正極１１０と負極１２０との間にセラミックセパレータ１３０を積層して構成した発電要素１４０を密封する。ここで、ポリプロピレン層１３１に積層したセラミックス層１３２は、長辺方向（Ｙ方向）または短辺方向（Ｘ方向）と積層方向（Ｚ方向）とによってなす第１の領域（Ｄ１）における第１の空孔の断面積（Ｓ１）が、短辺方向（Ｘ方向）または長辺方向（Ｙ方向）と積層方向（Ｚ方向）によってなす第２の領域（Ｄ２）における第２の空孔の断面積（Ｓ２）よりも大きい。さらに、正極１１０および負極１２０は、発電要素１４０から第１の空孔が延在する方向に沿って外部に延在する電極タブ（正極電極タブ１１１ａおよび負極電極タブ１２１ａ）をそれぞれ備えている。 The electric device (lithium ion secondary battery 100) includes a positive electrode 110, a negative electrode 120, a separator (ceramic separator 130), and an exterior material 150 (laminate sheets 151 and 152). The positive electrode 110 includes a positive electrode current collector 111 and a positive electrode active material layer 112. The negative electrode 120 includes the negative electrode current collector 121 and the negative electrode active material layer 122. The ceramic separator 130 includes a melting material (polypropylene layer 131) and a heat-resistant material (ceramic layer 132) stacked on the polypropylene layer 131 and having a melting temperature higher than that of the polypropylene layer 131, and electrically connects the positive electrode 110 and the negative electrode 120. To isolate. The laminate sheets 151 and 152 seal the power generation element 140 configured by laminating the ceramic separator 130 between the positive electrode 110 and the negative electrode 120. Here, the ceramic layer 132 laminated on the polypropylene layer 131 is the first in the first region (D1) formed by the long side direction (Y direction) or the short side direction (X direction) and the lamination direction (Z direction). Cross-sectional area of the second void in the second region (D2) formed by the cross-sectional area (S1) of the void by the short side direction (X direction) or the long side direction (Y direction) and the stacking direction (Z direction) Larger than (S2). Furthermore, the positive electrode 110 and the negative electrode 120 each include an electrode tab (a positive electrode tab 111a and a negative electrode tab 121a) extending outward from the power generation element 140 along the direction in which the first holes extend.
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池１００は、セラミックセパレータ１３０のセラミックス層１３２に係る第１の空孔の断面積（Ｓ１）を第２の空孔の断面積（Ｓ２）よりも大きく形成している。さらに、電極タブ（正極電極タブ１１１ａおよび負極電極タブ１２１ａ）を第１の空孔が延在する方向に沿って延在させている。すなわち、リチウムイオン二次電池１００は、発電要素１４０から発生するガスを、その発生した部分（充放電に寄与するアクティブエリア）から排除し、セパレータの耐熱材の第１の空孔を介して電極タブ（正極電極タブ１１１ａ等）の部分（充放電に寄与しない非アクティブエリア）まで到達させた後、その部分に留まらせ易くすることができる。 According to such a configuration, in the lithium ion secondary battery 100, the cross-sectional area (S1) of the first holes in the ceramic layer 132 of the ceramic separator 130 is greater than the cross-sectional area (S2) of the second holes. It is formed large. Furthermore, the electrode tabs (positive electrode tab 111a and negative electrode tab 121a) are extended along the direction in which the first holes extend. That is, lithium ion secondary battery 100 excludes the gas generated from power generation element 140 from the generated portion (active area contributing to charge and discharge), and the electrode through the first holes of the heat resistant material of the separator After reaching a portion (a non-active area which does not contribute to charge and discharge) of a tab (positive electrode tab 111a or the like), it can be made easy to stay in that portion.
特に、電極タブ（正極電極タブ１１１ａおよび負極電極タブ１２１ａ）が互いに重なる部分において、ラミネートシート１５１または１５２と、発電要素１４０の積層方向Ｚに沿った側面との隙間等に相当する余剰部分Ｋにガスを留まらせ易い。余剰部分Ｋは、十分な体積を有している。ここで、電極タブ（正極電極タブ１１１ａおよび負極電極タブ１２１ａ）は、長辺方向（Ｙ方向）に沿った同一の向きに延在させ、短辺方向（Ｘ方向）に沿って互いに隣り合わせて構成してもよい。一方、電極タブ（正極電極タブ１１１ａおよび負極電極タブ１２１ａ）は、発電要素１４０の長辺方向（Ｙ方向）において対向した向きに延在させ、短辺方向（Ｘ方向）に沿って互いに隣り合わないように構成してもよい。リチウムイオン二次電池１００は、長期間にわたる使用に伴ってガスが多量に発生しても、そのガスを余剰部分に十分に留まらせることができる。したがって、リチウムイオン二次電池１００は、ガスに起因した性能の低下を長期間にわたり十分に防止することができる。ガスに起因した電気性能は、例えば、Ｌｉ析出など不均一な反応に起因した電池容量に係る耐久性能に相当する。特に、リチウムイオン二次電池１００を搭載した電気自動車やハイブリッドカーのような車両は、高い耐久性能を維持することができる。すなわち、リチウムイオン二次電池１００を車両に配設して使用した場合、その車両が走行する際に振動が生じる。この振動に伴って、ガスは、正極１１０の正極活物質層１１２や負極１２０の負極活物質層１２２からセラミックセパレータ１３０のセラミックス層１３２の第１の空孔等に移動し易い。 In particular, in a portion where the electrode tabs (positive electrode tab 111a and negative electrode tab 121a) overlap with each other, an excess portion K corresponding to a gap between the laminate sheet 151 or 152 and a side surface along the stacking direction Z of the power generation element 140, etc. It is easy to keep the gas. The surplus portion K has a sufficient volume. Here, the electrode tabs (positive electrode tab 111a and negative electrode tab 121a) extend in the same direction along the long side direction (Y direction), and are adjacent to each other along the short side direction (X direction). You may On the other hand, the electrode tabs (positive electrode tab 111a and negative electrode tab 121a) are made to extend in opposite directions in the long side direction (Y direction) of the power generation element 140, and adjacent to each other along the short side direction (X direction). It may be configured not to. Even if a large amount of gas is generated during long-term use, the lithium ion secondary battery 100 can sufficiently retain the gas in the surplus portion. Therefore, the lithium ion secondary battery 100 can sufficiently prevent the deterioration of the performance due to the gas for a long time. The electrical performance caused by the gas corresponds to, for example, the durability performance relating to the battery capacity resulting from the nonuniform reaction such as Li deposition. In particular, a vehicle such as an electric car or a hybrid car equipped with the lithium ion secondary battery 100 can maintain high durability performance. That is, when the lithium ion secondary battery 100 is disposed and used in a vehicle, vibration occurs when the vehicle travels. Along with this vibration, the gas tends to move from the positive electrode active material layer 112 of the positive electrode 110 and the negative electrode active material layer 122 of the negative electrode 120 to the first pores and the like of the ceramic layer 132 of the ceramic separator 130.
さらに、セラミックス層１３２は、第１の空孔を短辺方向（Ｘ方向）に沿って延在させた構成とすることができる。 Furthermore, the ceramic layer 132 can be configured to extend the first holes along the short side direction (X direction).
このような構成によれば、発電要素で発生したガスを、長辺方向（Ｙ方向）と比較して全長が短い短辺方向（Ｘ方向）に沿って、速やかに発電要素１４０の外部に排除することができる。 According to such a configuration, the gas generated in the power generation element is promptly eliminated to the outside of the power generation element 140 along the short side direction (X direction) whose overall length is short compared to the long side direction (Y direction). can do.
さらに、セラミックス層１７２は、第１の空孔が延在する方向と交差する方向に沿って周期的に厚みを異ならせて、ポリプロピレン層１７１に積層した構成とすることができる。 Furthermore, the ceramic layer 172 can be laminated on the polypropylene layer 171 periodically with a thickness different along the direction intersecting the direction in which the first holes extend.
このような構成によれば、ポリプロピレン層１７１に対するセラミックス層１７２の塗工量を周期的に異ならせる等の簡便な工法によって、セラミックス層１３２において、例えば、長辺方向（Ｙ方向）と積層方向（Ｚ方向）における第１の空孔の断面積を、短辺方向（Ｘ方向）と積層方向（Ｚ方向）における第２の空孔の断面積よりも大きく形成することができる。 According to such a configuration, for example, in the ceramic layer 132, the long side direction (Y direction) and the stacking direction (the Y direction) are obtained by a simple method such as periodically changing the coating amount of the ceramic layer 172 on the polypropylene layer 171. The cross-sectional area of the first hole in the Z direction can be formed larger than the cross-sectional area of the second hole in the short side direction (X direction) and the stacking direction (Z direction).
さらに、セラミックス層１６２は、間欠的にポリプロピレン層１６１に積層した構成とすることができる。 Furthermore, the ceramic layer 162 can be intermittently laminated on the polypropylene layer 161.
このような構成によれば、ポリプロピレン層１６１に対するセラミックス層１６２の塗工領域を選択する等の簡便な工法によって、セラミックス層１６２において、短辺方向（Ｘ方向）と積層方向（Ｚ方向）における第１の空孔の断面積を、長辺方向（Ｙ方向）と積層方向（Ｚ方向）における第２の空孔の断面積よりも大きく形成することができる。 According to such a configuration, in the ceramic layer 162, the second in the short side direction (X direction) and the stacking direction (Z direction) by a simple method such as selecting the coating region of the ceramic layer 162 with respect to the polypropylene layer 161. The cross-sectional area of the void 1 can be formed larger than the cross-sectional area of the second void in the long side direction (Y direction) and the stacking direction (Z direction).
さらに、発電要素１４０は、第１の空孔が延在する方向を重力方向（Ｇ方向）に沿わせて配設した構成とすることができる。 Furthermore, the power generation element 140 can be configured such that the direction in which the first holes extend is arranged along the gravity direction (G direction).
このような構成によれば、第１の空孔が延在する方向を重力方向（Ｇ方向）に沿わせることによって、ガスの移動を妨げることなく、そのガスを第１の空孔に沿って効率良く移動させることができる。すなわち、ガスは、相対的に軽量な気体であり、重力方向（Ｇ方向）の下方の側から上方の側に向かって移動し易いことから、そのガスの移動を妨げないように、第１の空孔の方向を重力方向（Ｇ方向）に合わせる。したがって、リチウムイオン二次電池１００は、ガスに起因した性能の低下を防止することができる。 According to such a configuration, by setting the extending direction of the first holes along the gravity direction (G direction), the gas can be moved along the first holes without impeding the movement of the gas. It can be moved efficiently. That is, since the gas is a relatively lightweight gas and easily moves from the lower side to the upper side in the gravity direction (G direction), the first gas may be used so as not to impede the movement of the gas. Align the direction of the holes with the direction of gravity (G direction). Therefore, the lithium ion secondary battery 100 can prevent the deterioration of the performance due to the gas.
さらに、発電要素１４０は、重力方向（Ｇ方向）の上方の側に電極タブ（正極電極タブ１１１ａおよび負極電極タブ１２１ａ）を配設した構成とすることができる。 Furthermore, the power generation element 140 can be configured to have an electrode tab (positive electrode tab 111a and negative electrode tab 121a) disposed on the upper side in the gravity direction (G direction).
このような構成によれば、発電要素１４０から発生し重力方向（Ｇ方向）に沿って上昇したガスを、電極タブ（正極電極タブ１１１ａ等）の部分（充放電に寄与しない非アクティブエリア）に留まらせることができる。したがって、リチウムイオン二次電池１００は、ガスに起因した性能の低下を防止することができる。さらに、このような構成によれば、電極タブ（正極電極タブ１１１ａ等）を介して充放電を行うためのケーブル等やソケットを上方から取り回す構成において、特に好適である。 According to such a configuration, the gas generated from the power generation element 140 and rising along the gravity direction (G direction) is transferred to a portion (non-active area which does not contribute to charge and discharge) of the electrode tab (positive electrode tab 111a etc.) It can be kept. Therefore, the lithium ion secondary battery 100 can prevent the deterioration of the performance due to the gas. Furthermore, according to such a configuration, it is particularly preferable in a configuration in which a cable or the like and a socket for performing charge and discharge via the electrode tab (positive electrode tab 111a and the like) are routed from above.
さらに、第１の空孔の断面積と第２の空孔の断面積との比は、１．２以上であって２．０以下の構成とすることができる。 Furthermore, the ratio of the cross-sectional area of the first hole to the cross-sectional area of the second hole can be 1.2 or more and 2.0 or less.
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池１００等の耐久後であっても、その容量を十分に維持することができる。すなわち、リチウムイオン二次電池３１０等は、耐久時に発生したガスに起因する電気性能の低下を防止することができる。 According to this structure, even after the durability such as lithium ion secondary batteries 100, it can maintain its capacity sufficiently. That is, the lithium ion secondary battery 310 and the like can prevent the deterioration of the electrical performance caused by the gas generated during the endurance.
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。 Besides, the present invention can be variously modified based on the configuration described in the claims, and they are also within the scope of the present invention.
例えば、実施形態では、電気デバイスを、非水電解質二次電池の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。電気デバイスは、非水電解質二次電池以外の構成にも適用することができる。 For example, in the embodiment, the electrical device is described in the configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery, but is not limited to such a configuration. The electrical device can be applied to configurations other than the non-aqueous electrolyte secondary battery.
また、実施形態では、リチウムイオン二次電池の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。リチウムイオン二次電池に換えて、例えば、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池として構成することができる。 Moreover, although embodiment demonstrated by the structure of the lithium ion secondary battery, it is not limited to such a structure. The lithium ion secondary battery can be replaced with, for example, a polymer lithium battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
また、実施形態では、セパレータの耐熱材をセラミックス層の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。耐熱材は、セラミックスに限定されることはなく、溶融材よりも溶融温度が高い部材であればよい。 In the embodiment, although the heat-resistant material of the separator is described as the structure of the ceramic layer, the present invention is not limited to such a structure. The heat-resistant material is not limited to ceramics, and may be a member having a melting temperature higher than that of the melting material.
また、実施形態では、セパレータの溶融材をポリプロピレンの構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。溶融材は、ポリプロピレンに限定されることはなく、耐熱材よりも溶融温度が低い部材であればよい。 Further, in the embodiment, the melting material of the separator is described in the configuration of polypropylene, but it is not limited to such a configuration. The melting material is not limited to polypropylene, and may be a member having a melting temperature lower than that of the heat-resistant material.
また、実施形態では、一対のセラミックセパレータ１３０によって正極１１０を挟持する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。一対のセラミックセパレータ１３０は、負極１２０を挟持する構成としてもよい。 In the embodiment, the positive electrode 110 is held by the pair of ceramic separators 130. However, the present invention is not limited to such a structure. The pair of ceramic separators 130 may hold the negative electrode 120.
また、実施形態では、一対のセラミックセパレータ１３０によって正極１１０を挟持するだけの構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。一対のセラミックセパレータ１３０は、正極１１０を挟持した上で、その両端を溶着等することによって、いわゆる袋詰電極として構成してもよい。さらに、一対のセラミックセパレータ１３０によって負極１２０を袋詰めする構成としてもよい。 Moreover, although embodiment demonstrated by the structure of only clamping the positive electrode 110 by a pair of ceramic separator 130, it is not limited to such a structure. The pair of ceramic separators 130 may be configured as a so-called packaged electrode by sandwiching the positive electrode 110 and welding the both ends thereof. Furthermore, the negative electrode 120 may be bagged by the pair of ceramic separators 130.
１００，２００ リチウムイオン二次電池（電気デバイス）、
１１０，２１０ 正極、
１１１，２１１ 正極集電体、
１１１ａ，２１１ａ 正極電極タブ、
１１２，２１２ 正極活物質層、
１２０，２２０ 負極、
１２１，２２１ 負極集電体、
１２１ａ，２２１ａ 負極電極タブ、
１２２ 負極活物質層、
１３０，１６０，１７０，１８０ セラミックセパレータ（セパレータ）、
１３１，１６１，１７１，１８１ ポリプロピレン層（溶融材）、
１３２，１６２，１７２，１８２，２３２ セラミックス層（耐熱材）、
１４０ 発電要素、
１５０，２５０ 外装材、
１５１，１５２，２５１，２５２ ラミネートシート、
Ｄ１ 第１の領域、
Ｄ２ 第２の領域、
Ｓ１ 第１の空孔の断面積、
Ｓ２ 第２の空孔の断面積、
Ｋ 余剰部分、
Ｘ （部材の）短辺方向、
Ｙ （短辺方向と交差した）長辺方向、
Ｚ （部材の）積層方向。
100, 200 lithium ion secondary battery (electrical device),
110, 210 positive electrode,
111, 211 positive electrode current collector,
111a, 211a positive electrode tab,
112, 212 positive electrode active material layer,
120, 220 negative electrodes,
121, 221 negative electrode current collector,
121a, 221a negative electrode tab,
122 negative electrode active material layer,
130, 160, 170, 180 ceramic separators,
131, 161, 171, 181 polypropylene layer (melting material),
132, 162, 172, 182, 232 ceramic layer (heat-resistant material),
140 generation elements,
150, 250 exterior materials,
151,152,251,252 laminated sheet,
D1 first area,
D2 second area,
S1 Cross section of first hole,
S2 Cross section of second hole,
K surplus part,
X (member) short side direction,
Y (crossed with the short side) long side,
Z (member) stacking direction.
Claims (5)
負極集電体に負極活物質層を備えてなる負極と、
溶融材と、前記溶融材に積層し前記溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含み、前記正極と前記負極とを電気的に隔離するセパレータと、
前記正極と前記負極との間に前記セパレータを積層して構成した発電要素を電解液とともに密封する外装材と、を有し、
前記溶融材に積層した前記耐熱材は、長辺方向または短辺方向と積層方向とによってなす第１の領域における第１の空孔の断面積が、短辺方向または長辺方向と積層方向によってなす第２の領域における第２の空孔の断面積よりも大きく、
前記外装材はラミネートシートからなり、前記発電要素の積層方向に沿った側面と前記外装材との間に隙間からなる余剰部分が前記第１の空孔が延在する方向に沿って形成され、
前記正極および前記負極は、前記発電要素から前記第１の空孔が延在する方向に沿って外部に延在する電極タブをそれぞれ備え、
前記発電要素は、前記第１の空孔が延在する方向を重力方向に沿わせて配設した電気デバイス。 A positive electrode comprising a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer,
A negative electrode comprising a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer,
A separator including a melting material and a heat-resistant material stacked on the melting material and having a melting temperature higher than that of the melting material, and electrically isolating the positive electrode and the negative electrode;
And an exterior material that seals the power generation element configured by laminating the separator between the positive electrode and the negative electrode together with an electrolytic solution,
In the heat-resistant material laminated on the melting material, the cross-sectional area of the first holes in the first region formed by the long side direction or the short side direction and the lamination direction is by the short side direction or the long side direction and the lamination direction Larger than the cross-sectional area of the second hole in the second region
The sheathing material is formed of a laminate sheet, and a surplus portion consisting of a gap is formed between the side face along the stacking direction of the power generation element and the sheathing material along the direction in which the first holes extend.
The positive electrode and the negative electrode each include an electrode tab extending outward from the power generation element along a direction in which the first hole extends .
The electric power generation element is disposed such that the direction in which the first hole extends extends in the direction of gravity .
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