JP6631568B2 - Secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

本明細書で開示する発明は、二次電池及びその製造方法に関する。   The invention disclosed in this specification relates to a secondary battery and a method for manufacturing the same.

従来、この種の二次電池としては、電解質を含むリチウムイオン供給コア部と、この子アブの外面を囲んで形成され内部電極活物質が外面にコーティングされた3次元網状構造の集電体を含む内部電極と、内部電極の外面を囲んで形成され外部電極活物質層を含む外部電極を含むケーブル型二次電池がが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この二次電池では、コア部の電解質が電極の活物質に浸透しやすく、電池の容量特性及びサイクル特性に優れる、としている。   Conventionally, as a secondary battery of this type, a lithium ion supply core portion containing an electrolyte, and a current collector having a three-dimensional network structure formed around the outer surface of the child tab and coated with an internal electrode active material on the outer surface are used. A cable type secondary battery including an internal electrode including the external electrode and an external electrode formed around the outer surface of the internal electrode and including an external electrode active material layer has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this secondary battery, the electrolyte in the core portion easily penetrates into the active material of the electrode, and the battery has excellent capacity characteristics and cycle characteristics.

特表2014−532277号公報JP 2014-532277 A

ところで、近年、リチウム二次電池は、その高容量化、単位体積あたりの高エネルギー密度化が望まれている。例えば、電極を積層した二次電池の電池容量を増加させるには、活物質層の厚さを厚くする必要があるが、このように電極を高厚膜化すれば、電解液の厚さ方向の流れ道が長くなり、厚さ方向のイオンの濃度勾配を緩和しにくくなる。上述した特許文献1のリチウムイオン二次電池では、エネルギー密度を高めることは十分検討されていなかった。   By the way, in recent years, lithium secondary batteries have been desired to have higher capacity and higher energy density per unit volume. For example, in order to increase the battery capacity of a secondary battery in which electrodes are stacked, it is necessary to increase the thickness of the active material layer. Flow path becomes longer, and it becomes difficult to reduce the ion concentration gradient in the thickness direction. In the lithium ion secondary battery of Patent Literature 1 described above, increasing the energy density has not been sufficiently studied.

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、エネルギー密度をより高めることができる新規な二次電池を提供することを主目的とする。   The present disclosure has been made in view of such a problem, and has as its main object to provide a novel secondary battery that can further increase energy density.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、柱状に形成した複数の電極を結束し、集電部へ接続する構造とすることにより、エネルギー密度をより高めることができることを見いだし、本明細書で開示する発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above-described object. As a result, the present inventors have found that a structure in which a plurality of pillar-shaped electrodes are bound and connected to a current collecting portion can further increase the energy density. And completed the invention disclosed in this specification.

即ち、本明細書で開示する二次電池は、
第1活物質を有する柱状体である第1電極と、
前記第1電極に接続される第1集電部と、
第2活物質を有する第2電極と、
前記第2電極に接続される第2集電部と、
イオン伝導性を有し前記第1電極と前記第2電極とを絶縁する分離膜と、を備え、
前記分離膜を介して前記第2電極と隣り合う状態で複数の前記第1電極が結束された構造を有するものである。
That is, the secondary battery disclosed in this specification is:
A first electrode which is a columnar body having a first active material;
A first current collector connected to the first electrode;
A second electrode having a second active material;
A second current collector connected to the second electrode;
A separation membrane having ion conductivity and insulating the first electrode and the second electrode,
It has a structure in which a plurality of the first electrodes are bound in a state of being adjacent to the second electrode via the separation film.

本明細書で開示する二次電池の製造方法は、
第1活物質を有する柱状体である第1電極の表面に、イオン伝導性及び絶縁性を有する分離膜を形成する分離膜形成工程と、
前記形成した分離膜を介して第2活物質を有する第2電極と隣り合う状態で複数の前記第1電極を結束する結束工程と、
を含むものである。
The method for manufacturing a secondary battery disclosed in the present specification,
A separation film forming step of forming a separation film having ion conductivity and insulation on the surface of the first electrode which is a columnar body having the first active material;
A binding step of binding a plurality of the first electrodes in a state of being adjacent to the second electrode having a second active material via the formed separation film;
Is included.

本開示は、エネルギー密度をより高めた二次電池及びその製造方法を提供することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推察される。例えば、金属箔の集電体上に活物質を形成しセパレータを介して積層した従来の電極構造では、エネルギー密度を高めようとすると、集電箔上の電極合材の塗布量や密度を高めなければならず、イオン伝導性が低下するなどの弊害が生じうる。これに対して、本開示の二次電池では、柱状体の電極を結束した構造を採用することによって、イオンの伝導距離をより短くすることができる。また、本開示の二次電池では、構造内部に集電体を設けなくてもよく、更に、セパレータなどを分離膜に変更してより薄くするなど、活物質による空間の占有率をより高めることができる。このため、よりエネルギー密度を高めることができるものと推察される。   The present disclosure can provide a secondary battery with higher energy density and a method for manufacturing the same. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, in a conventional electrode structure in which an active material is formed on a metal foil current collector and laminated via a separator, in order to increase the energy density, the application amount and the density of the electrode mixture on the current collector foil are increased. And harmful effects such as a decrease in ionic conductivity may occur. On the other hand, in the secondary battery of the present disclosure, by adopting a structure in which the columnar electrodes are bound, the conduction distance of ions can be further reduced. Further, in the secondary battery of the present disclosure, it is not necessary to provide a current collector inside the structure, and further increase the space occupation ratio of the active material by, for example, changing the separator or the like to a separation membrane to make it thinner. Can be. Therefore, it is presumed that the energy density can be further increased.

二次電池10の一例を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a secondary battery 10. 二次電池10のA−A断面図。FIG. 2 is a sectional view of the secondary battery 10 taken along line AA. 二次電池10の平面図。FIG. 2 is a plan view of the secondary battery 10. 二次電池10B〜10Eの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the secondary batteries 10B-10E. 二次電池30の一例を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a secondary battery 30. 二次電池30のA−A断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the secondary battery 30 taken along line AA. 二次電池30の製造工程の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the manufacturing process of the secondary battery 30. 二次電池30Bの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the secondary battery 30B. 二次電池30BのA−A断面図。AA sectional view of the secondary battery 30B. 二次電池10Fの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the secondary battery 10F. 電極の1辺の長さと、正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の80体積%での正負極間距離との関係図。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the length of one side of an electrode, the volume fraction of the positive and negative electrode mixture, the positive and negative electrode facing areas, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrode. 柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の80体積%での正負極間距離の関係図。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the volume fraction of the positive and negative electrode mixture, the positive and negative electrode facing areas, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrodes in the columnar body binding structure and the electrode foil laminated structure. 柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及びセルエネルギー密度の関係図。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the volume fraction of the positive / negative electrode mixture, the positive / negative electrode facing area, and the cell energy density in the columnar body binding structure and the electrode foil laminated structure. 繊維状の負極活物質の直径と電極の対向面積との関係図。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the diameter of a fibrous negative electrode active material and the facing area of electrodes. 集電箔を積層した従来構造での合材膜厚と電極対向面積との関係図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the composite material and the electrode facing area in a conventional structure in which current collecting foils are laminated.

実施形態で説明する二次電池は、柱状体である第1電極と、第1集電部と、第1接続部と、第2電極と、第2集電部と、第2接続部と、分離膜とを備えている。この二次電池は、第1電極が第1活物質として正極活物質を含む正極であり、第2電極が第2活物質として負極活物質を含む負極であるものとしてもよい。あるいは、この二次電池は、第1電極が負極活物質を含む負極であり、第2電極が正極活物質を含む正極であるものとしてもよい。なお、各電極には、活物質のほか導電材や結着材を含むものとしてもよい。この第1電極は、円柱体又は多角形柱体などの柱状体であるものとしてもよく、第2電極は、円柱体又は多角形柱体などの柱状体であるものとしてもよい。また、第1電極及び第2電極の少なくとも一方が柱状であればよく、他方は柱状でないものとしてもよい。また、第1電極は、集電線、集電箔及び3次元網目構造体のうち少なくとも1以上である集電部材が埋設されているものとしてもよいし、この集電部材を備えないものとしてもよい。第2電極は、集電線、集電箔及び3次元網目構造体のうち少なくとも1以上である集電部材が埋設されているものとしてもよいし、この集電部材を備えないものとしてもよい。ここでは、説明の便宜のため、第1電極11が負極であり、第2電極16が正極であり、リチウムイオンをキャリアとするリチウム二次電池をその主たる一例として以下説明する。   The secondary battery described in the embodiment includes a first electrode that is a columnar body, a first current collector, a first connection, a second electrode, a second current collector, a second connection, And a separation membrane. In this secondary battery, the first electrode may be a positive electrode including a positive electrode active material as a first active material, and the second electrode may be a negative electrode including a negative electrode active material as a second active material. Alternatively, in this secondary battery, the first electrode may be a negative electrode including a negative electrode active material, and the second electrode may be a positive electrode including a positive electrode active material. Each electrode may include a conductive material and a binder in addition to the active material. The first electrode may be a columnar body such as a cylinder or a polygonal column, and the second electrode may be a columnar body such as a cylinder or a polygonal column. Further, at least one of the first electrode and the second electrode may be columnar, and the other may not be columnar. In addition, the first electrode may have a current collecting member embedded therein, which is at least one of a current collecting wire, a current collecting foil, and a three-dimensional network structure, or may not include the current collecting member. Good. The second electrode may have at least one of the current collector, the current collector foil, and the three-dimensional network structure embedded therein, or may not include the current collector. Here, for convenience of explanation, a description will be given below of a lithium secondary battery in which the first electrode 11 is a negative electrode, the second electrode 16 is a positive electrode, and lithium ions are used as a carrier, as a main example.

(第1実施形態)
次に、本実施形態で開示する二次電池について図面を用いて説明する。図1は、二次電池10の一例を示す模式図である。図2は、図1の二次電池10のA−A断面図である。図3は、二次電池10の平面図である。この二次電池10は、図1〜3に示すように、第1電極11と、第1集電部12と、集電線13と、第1接続部14と、第2電極16と、第2集電部17と、集電線18と、第2接続部19と、分離膜21とを備えている。
(1st Embodiment)
Next, a secondary battery disclosed in the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the secondary battery 10. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the secondary battery 10 of FIG. FIG. 3 is a plan view of the secondary battery 10. As shown in FIGS. 1 to 3, the secondary battery 10 includes a first electrode 11, a first current collector 12, a current collector 13, a first connection 14, a second electrode 16, It includes a current collector 17, a current collector 18, a second connection 19, and a separation membrane 21.

第1電極11は、第1活物質を有する柱状体である。第1電極11は、断面が矩形状の四角柱である。この二次電池10では、50本以上の第1電極11が結束された構造を有しているものとしてもよい。例えば、第1電極11は、セル容量の1/nの容量を有し、n個が第1集電部12に並列接続されているものとしてもよい。第1電極11は、端面以外の外周が分離膜21を介して第2電極16に対向している。この第1電極11は、長手方向に直交する方向の1辺の長さが100μm以上300μm以下の柱状体であることが好ましい。この範囲では、単位体積あたりのエネルギー密度をより高めることができる。あるいは、この範囲では、キャリアのイオンの移動距離をより短くすることができ、より大きな電流で充放電を行うことができる。   The first electrode 11 is a pillar having a first active material. The first electrode 11 is a quadrangular prism having a rectangular cross section. The secondary battery 10 may have a structure in which 50 or more first electrodes 11 are bound. For example, the first electrodes 11 may have a capacitance of 1 / n of the cell capacitance, and n electrodes may be connected in parallel to the first current collector 12. The outer periphery of the first electrode 11 other than the end face is opposed to the second electrode 16 via the separation film 21. The first electrode 11 is preferably a columnar body having a length of one side of 100 μm or more and 300 μm or less in a direction orthogonal to the longitudinal direction. Within this range, the energy density per unit volume can be further increased. Alternatively, in this range, the movement distance of carrier ions can be further reduced, and charging and discharging can be performed with a larger current.

第1電極11は、第1活物質を含んでいるが、第1活物質が導電性を有さない場合は、例えば導電性を有する導電材と混合して成形したものとしてもよい。この第1電極11は、例えば、第1活物質と、必要に応じて導電材と、結着剤とを混合し成形したものとしてもよい。第1活物質は、例えば、キャリアであるリチウムを吸蔵放出可能な材料が挙げられる。第1活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金、スズ化合物などの無機化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料、複数の元素を含む複合酸化物、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素質材料は、例えば、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。このうち、人造黒鉛、天然黒鉛などのグラファイト類が好ましい。また、グラファイト構造を有する炭素繊維としてもよい。このような炭素繊維は、例えば、繊維方向である長手方向に結晶が配向したものが好ましい。また、長手方向(繊維方向)に直交する方向に断面視したときに結晶が中心から外周面側に放射状に配向したものであることが好ましい(後述図5,6参照)。複合酸化物としては、例えば、リチウムチタン複合酸化物やリチウムバナジウム複合酸化物などが挙げられる。導電材は、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。結着材は、第1活物質粒子や導電材粒子を繋ぎ止めて所定の形状を保つ役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)ゴム、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。   Although the first electrode 11 contains the first active material, when the first active material does not have conductivity, it may be formed by mixing with, for example, a conductive material having conductivity. The first electrode 11 may be formed by, for example, mixing and molding a first active material, and if necessary, a conductive material and a binder. Examples of the first active material include a material capable of inserting and extracting lithium as a carrier. Examples of the first active material include inorganic compounds such as lithium metal, lithium alloy, and tin compound; carbonaceous materials capable of occluding and releasing lithium ions; composite oxides containing a plurality of elements; and conductive polymers. . Examples of the carbonaceous material include cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, and carbon fibers. Of these, graphites such as artificial graphite and natural graphite are preferred. Further, carbon fibers having a graphite structure may be used. As such a carbon fiber, for example, one in which crystals are oriented in a longitudinal direction which is a fiber direction is preferable. Further, it is preferable that the crystals are radially oriented from the center to the outer peripheral surface side when viewed in a cross section in a direction orthogonal to the longitudinal direction (fiber direction) (see FIGS. 5 and 6 described later). Examples of the composite oxide include a lithium-titanium composite oxide and a lithium-vanadium composite oxide. The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance. One of black, carbon whiskers, needle coke, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) or a mixture of two or more thereof can be used. The binder serves to hold the first active material particles and the conductive material particles together and maintain a predetermined shape. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluororubber, etc. Or a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene, an ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber, a sulfonated EPDM rubber, a natural butyl rubber (NBR), or the like can be used alone or as a mixture of two or more kinds. . Further, an aqueous dispersion of a cellulose-based or styrene-butadiene rubber (SBR) as an aqueous binder can be used.

第1電極11において、第1活物質の含有量は、より多いことが好ましく、第1電極11の体積全体に対して70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましい。導電材の含有量は、第1活物質を含む電極合材の全体の体積に対して0体積%以上20体積%以下の範囲であることが好ましく、0体積%以上15体積%以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲では、電池容量の低下を抑制し、導電性を十分に付与することができる。また、結着材の含有量は、第1電極11の体積全体に対して0.1体積%以上5体積%以下の範囲であることが好ましく、0.2体積%以上1体積%以下の範囲であることがより好ましい。   In the first electrode 11, the content of the first active material is preferably higher, and is preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more based on the whole volume of the first electrode 11. preferable. The content of the conductive material is preferably in a range of 0% by volume or more and 20% by volume or less, and more preferably in a range of 0% by volume or more and 15% by volume or less based on the whole volume of the electrode mixture including the first active material. More preferably, there is. Within such a range, a decrease in battery capacity can be suppressed, and sufficient conductivity can be imparted. Further, the content of the binder is preferably in the range of 0.1% by volume to 5% by volume, and more preferably in the range of 0.2% by volume to 1% by volume, based on the entire volume of the first electrode 11. Is more preferable.

第1電極11の内部には、断面が円形状の集電線13が埋設されている。この集電線13は、導電性を有する材質、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、白金などの金属で形成されることが好ましい。この集電線13は、外部に引き出されて第1接続部14を構成する。集電線13の径方向の長さ(太さ)は第1接続部14と同じとしてもよいし、異なるものとしてもよい。集電線13の径方向の長さは、例えば、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることが更に好ましい。集電線13は、導電性を確保した上でできるだけ細いことが、単位体積あたりのエネルギー密度をより向上でき、好ましい。集電線13の径方向の長さは、例えば、1μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることが更に好ましい。集電線13は、導電性を確保する観点からは、より太いことが好ましい。   A current collector 13 having a circular cross section is embedded inside the first electrode 11. The collecting wire 13 is preferably formed of a conductive material, for example, a metal such as aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, and platinum. The collecting wire 13 is drawn out to form a first connecting portion 14. The radial length (thickness) of the current collector 13 may be the same as or different from that of the first connection portion 14. The radial length of the current collector 13 is, for example, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and still more preferably 30 μm or less. It is preferable that the collector wire 13 be as thin as possible while ensuring conductivity, because the energy density per unit volume can be further improved. The radial length of the current collector 13 is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, and further preferably 10 μm or more. The collector wire 13 is preferably thicker from the viewpoint of ensuring conductivity.

第1集電部12は、導電性を有する部材であり、第1電極11に電気的に接続されている。第1集電部12には、50本以上の第1電極が集電線13を介して並列接続されている。この第1集電部12は、例えば、カーボンペーパー、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、白金、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化(還元)性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタン、銀、白金、金などで処理したものも用いることができる。第1集電部12の形状は、複数の集電線13が接続できるものであれば特に限定されず、例えば、板状、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。   The first current collector 12 is a member having conductivity, and is electrically connected to the first electrode 11. 50 or more first electrodes are connected in parallel to the first current collector 12 via a current collector 13. The first current collector 12 includes, for example, carbon paper, aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, platinum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, and the like, as well as adhesiveness, conductivity, and the like. For the purpose of improving oxidation (reduction) resistance, a material obtained by treating the surface of aluminum or copper with carbon, nickel, titanium, silver, platinum, gold, or the like can be used. The shape of the first current collector 12 is not particularly limited as long as the plurality of current collectors 13 can be connected. For example, a plate, foil, film, sheet, net, punch or expanded shape , A lath body, a porous body, a foam, a formed body of a fiber group, and the like.

第2電極16は、第2活物質を有する柱状体である。第2電極16は、断面が矩形状の四角柱である。この二次電池10では、50本以上の第2電極16が結束された構造を有しているものとしてもよい。例えば、第2電極16は、セル容量の1/nの容量を有し、n個が第2集電部17に並列接続されているものとしてもよい。第2電極16は、端面以外の外周が分離膜21を介して第1電極11に対向している。この第2電極16は、長手方向に直交する方向の1辺の長さが100μm以上300μm以下の柱状体であることが好ましい。この範囲では、単位体積あたりのエネルギー密度をより高めることができる。あるいは、この範囲では、キャリアのイオンの移動距離をより短くすることができ、より大きな電流で充放電を行うことができる。   The second electrode 16 is a pillar having a second active material. The second electrode 16 is a quadrangular prism having a rectangular cross section. The secondary battery 10 may have a structure in which 50 or more second electrodes 16 are bound. For example, the second electrodes 16 may have a capacitance of 1 / n of the cell capacitance, and n electrodes may be connected in parallel to the second current collector 17. The outer periphery of the second electrode 16 other than the end face is opposed to the first electrode 11 via the separation film 21. The second electrode 16 is preferably a columnar body having a side of 100 μm or more and 300 μm or less in a direction perpendicular to the longitudinal direction. Within this range, the energy density per unit volume can be further increased. Alternatively, in this range, the movement distance of carrier ions can be further reduced, and charging and discharging can be performed with a larger current.

第2電極16は、第2活物質を含んでいるが、第2活物質が導電性を有さない場合は、例えば導電性を有する導電材と混合して成形したものとしてもよい。この第2電極16は、例えば、第2活物質と、必要に応じて導電材と、結着剤とを混合し成形したものとしてもよい。第2活物質は、例えば、キャリアであるリチウムを吸蔵放出可能な材料が挙げられる。第2活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属とを有する化合物、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。具体的には、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0<x<1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn24などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoaNibMnc2(a>0、b>0、c>0、a+b+c=1)などとするリチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV23などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV25などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。また、基本組成式をLiFePO4とするリン酸鉄リチウム化合物などを正極活物質として用いることができる。これらのうち、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32やLiNi0.4Co0.3Mn0.32などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素、例えば、AlやMgなどの成分を含んでもよい趣旨である。 Although the second electrode 16 contains the second active material, when the second active material does not have conductivity, it may be formed by mixing with, for example, a conductive material having conductivity. The second electrode 16 may be formed, for example, by mixing the second active material, and if necessary, a conductive material and a binder. Examples of the second active material include a material capable of inserting and extracting lithium as a carrier. Examples of the second active material include a compound having lithium and a transition metal, for example, an oxide containing lithium and a transition metal element, a phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and the like. Specifically, a lithium manganese composite oxide whose basic composition formula is Li (1-x) MnO 2 (0 <x <1, etc .; the same applies hereinafter), Li (1-x) Mn 2 O 4, etc. A lithium cobalt composite oxide whose formula is Li (1-x) CoO 2 , a lithium nickel composite oxide whose basic composition formula is Li (1-x) NiO 2, etc., and a basic composition formula is Li (1-x) Co a Ni b Mn c O 2 (a> 0, b> 0, c> 0, a + b + c = 1) lithium-cobalt-nickel-manganese composite oxide, and the like, lithium vanadium composite to the basic formula, such as LiV 2 O 3 An oxide, a transition metal oxide whose basic composition formula is V 2 O 5, or the like can be used. Further, a lithium iron phosphate compound having a basic composition formula of LiFePO 4 can be used as the positive electrode active material. Among these, a lithium cobalt nickel manganese composite oxide, for example, LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 or LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.3 O 2 is preferable. The “basic composition formula” is intended to include other elements, for example, components such as Al and Mg.

第2電極16において、第2活物質の含有量は、より多いことが好ましく、第2電極16の体積全体に対して70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましい。導電材の含有量は、第2電極16の全体の体積に対して0体積%以上20体積%以下の範囲であることが好ましく、0体積%以上15体積%以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲では、電池容量の低下を抑制し、導電性を十分に付与することができる。また、結着材の含有量は、第2電極16の体積全体に対して0.1体積%以上5体積%以下の範囲であることが好ましく、0.2体積%以上1体積%以下の範囲であることがより好ましい。   In the second electrode 16, the content of the second active material is preferably higher, and is preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more based on the whole volume of the second electrode 16. preferable. The content of the conductive material is preferably in a range of 0% by volume to 20% by volume, more preferably in a range of 0% by volume to 15% by volume, based on the entire volume of the second electrode 16. . Within such a range, a decrease in battery capacity can be suppressed, and sufficient conductivity can be imparted. Further, the content of the binder is preferably in the range of 0.1% by volume to 5% by volume with respect to the entire volume of the second electrode 16, and in the range of 0.2% by volume to 1% by volume. Is more preferable.

第2電極16の内部には、断面が円形状の集電線18が埋設されている。この集電線18は、導電性を有する材質、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、白金などの金属で形成されることが好ましい。この集電線18は、外部に引き出されて第2接続部19を構成する。集電線18の径方向の長さ(太さ)は、集電線13と同様である。   A collector wire 18 having a circular cross section is embedded in the second electrode 16. The collecting wire 18 is preferably formed of a conductive material, for example, a metal such as aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, and platinum. The collecting wire 18 is drawn out to form a second connecting portion 19. The radial length (thickness) of the current collector 18 is the same as that of the current collector 13.

第2集電部17は、導電性を有する部材であり、第2電極16に電気的に接続されている。第2集電部17には、50本以上の第2電極16が集電線18を介して並列接続されている。この第2集電部17は、第1集電部12と同様の部材とするものとしてもよい。   The second current collector 17 is a member having conductivity, and is electrically connected to the second electrode 16. Fifty or more second electrodes 16 are connected in parallel to the second current collector 17 via a current collector 18. The second current collector 17 may be a member similar to the first current collector 12.

分離膜21は、キャリアであるイオン(例えばリチウムイオン)のイオン伝導性を有し第1電極11と第2電極16とを絶縁するものである。分離膜21は、第2電極16と対向する第1電極11の外周面の全体、及び第1電極11と対向する第2電極16の外周面の全体に形成されており、第1電極11と第2電極16との短絡を防止している。分離膜21は、イオン伝導性と絶縁性とを有するポリマーが好適である。この分離膜21は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体や、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、及びPMMAとアクリルポリマーとの共重合体などが挙げられる。例えば、PVdFとHFPとの共重合体では、電解液の一部がこの膜を膨潤ゲル化し、イオン伝導膜となる。この分離膜21の厚さtは、例えば、0.5μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましく、5μm以上であるものとしてもよい。厚さtが0.5μm以上では、絶縁性を確保する上で好ましい。また、分離膜21の厚さtは、20μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。厚さtが20μm以下では、イオン伝導性の低下を抑制できる点で好ましい。厚さtが0.5〜20μmの範囲では、イオン伝導性及び絶縁性が好適である。この分離膜21は、例えば、原料を含む溶液へ第1電極11や第2電極16を浸漬させてその表面にコートすることにより形成されるものとしてもよい。   The separation film 21 has ion conductivity of ions (eg, lithium ions) serving as carriers and insulates the first electrode 11 from the second electrode 16. The separation film 21 is formed on the entire outer peripheral surface of the first electrode 11 facing the second electrode 16 and the entire outer peripheral surface of the second electrode 16 facing the first electrode 11. A short circuit with the second electrode 16 is prevented. The separation membrane 21 is preferably made of a polymer having ion conductivity and insulating properties. Examples of the separation membrane 21 include a copolymer of polyvinylidene fluoride (PVdF) and hexafluoropropylene (HFP), polymethyl methacrylate (PMMA), and a copolymer of PMMA and an acrylic polymer. . For example, in the case of a copolymer of PVdF and HFP, a part of the electrolyte swells and gels this film to form an ion conductive film. The thickness t of the separation membrane 21 is, for example, preferably 0.5 μm or more, more preferably 2 μm or more, and may be 5 μm or more. When the thickness t is 0.5 μm or more, it is preferable to secure insulation. The thickness t of the separation membrane 21 is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. When the thickness t is 20 μm or less, it is preferable in that a decrease in ion conductivity can be suppressed. When the thickness t is in the range of 0.5 to 20 μm, ionic conductivity and insulation are suitable. The separation film 21 may be formed by, for example, immersing the first electrode 11 or the second electrode 16 in a solution containing a raw material and coating the surface thereof.

分離膜21は、キャリアであるイオンを伝導するイオン伝導媒体を含むものとしてもよい。このイオン伝導媒体は、例えば、支持塩を溶媒に溶解した電解液などが挙げられる。電解液の溶媒としては、例えば、非水電解液の溶媒などが挙げられる。この溶媒としては、例えば、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、フラン類、スルホラン類及びジオキソラン類などが挙げられ、これらを単独又は混合して用いることができる。具体的には、カーボネート類としてエチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル類、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル類、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどのエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、などのフラン類、スルホラン、テトラメチルスルホランなどのスルホラン類、1,3−ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン類などが挙げられる。支持塩は、例えば、二次電池10のキャリアであるイオンを含む。この支持塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiSbF6、LiSiF6、LiAlF4、LiSCN、LiClO4、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlCl4などが挙げられる。このうち、LiPF6、LiBF4、LiClO4などの無機塩、及びLiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23などの有機塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上の塩を組み合わせて用いることが電気特性の点から見て好ましい。この支持塩は、電解液中の濃度が0.1mol/L以上5mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上2mol/L以下であることがより好ましい。 The separation membrane 21 may include an ion conductive medium that conducts ions serving as carriers. The ion conductive medium includes, for example, an electrolytic solution in which a supporting salt is dissolved in a solvent. Examples of the solvent for the electrolyte include a solvent for the non-aqueous electrolyte. Examples of the solvent include carbonates, esters, ethers, nitriles, furans, sulfolanes, dioxolanes, and the like, and these can be used alone or as a mixture. Specifically, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate, and ethyl carbonate are used as carbonates. -N-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, chain carbonates such as t-butyl-i-propyl carbonate, γ-butyl lactone, cyclic esters such as γ-valerolactone, Chain esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl butyrate, ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, acetonitrile, benzonitrile, etc. Nitriles, furans such as tetrahydrofuran and methyltetrahydrofuran, sulfolane such as sulfolane and tetramethylsulfolane, and dioxolanes such as 1,3-dioxolan and methyldioxolan. The supporting salt contains, for example, ions that are carriers of the secondary battery 10. Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiSbF 6 , LiSiF 6 , LiAlF 4 , and LiSCN. , LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlCl 4 and the like. Among them, 1 is selected from the group consisting of inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiClO 4 and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3. It is preferable to use a combination of two or more kinds of salts in view of electric characteristics. The concentration of this supporting salt in the electrolytic solution is preferably from 0.1 mol / L to 5 mol / L, more preferably from 0.5 mol / L to 2 mol / L.

この二次電池10では、図1〜3に示すように、柱状体である第1電極11と第2電極16とが分離膜21を介して交互に配設されて結束された構造を有する。この二次電池10では、電極を微小柱状化にすることにより、各電極は、全周からキャリアのイオンを吸蔵放出することができる(図2参照)。この電極構造体では、全周からキャリアのイオンを吸蔵放出するため、正負極対向面積の増加による反応促進に加えて、深部(奥側)にいくほど対向面積当たりの活物質量が減少する(深部の活物質ほど反応しにくい)ことによる平均反応速度の向上(正/負極活物質間の平均距離低下)効果が期待できる。また、この二次電池10において、柱状電極の1辺の長さは、100μm〜300μmであることがより好ましい。この範囲では、高エネルギー密度を確保しやすい。   As shown in FIGS. 1 to 3, the secondary battery 10 has a structure in which first electrodes 11 and second electrodes 16, which are columnar bodies, are alternately arranged and bound via a separation film 21. In this secondary battery 10, by forming the electrodes into micro-columns, each electrode can occlude and release carrier ions from the entire circumference (see FIG. 2). In this electrode structure, the carrier ions are absorbed and released from the entire circumference. In addition to promoting the reaction by increasing the positive and negative electrode facing areas, the amount of active material per facing area decreases toward the deep part (back side) ( The effect of improving the average reaction rate (decreasing the average distance between the positive and negative electrode active materials) due to the fact that the deeper the active material is, the more difficult it is to react) can be expected. Further, in the secondary battery 10, the length of one side of the columnar electrode is more preferably 100 μm to 300 μm. In this range, it is easy to secure a high energy density.

以上詳述した二次電池10では、エネルギー密度をより高めた二次電池を提供することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推察される。例えば、金属箔の集電体上に活物質を形成しセパレータを介して積層した従来の電極構造では、エネルギー密度を高めようとすると、集電箔上の電極合材の塗布量や密度を高めなければならず、イオン伝導性が低下するなどの弊害が生じうる。これに対して、本開示の二次電池10では、柱状体の電極を結束した構造を採用することによって、イオンの伝導距離をより短くすることができる。また、本開示の二次電池では、構造内部に箔状の集電体を設けなくてもよく、更に、セパレータなどを分離膜に変更してより薄くするなど、活物質による空間の占有率をより高めることができる。このため、よりエネルギー密度を高めることができる。   In the secondary battery 10 described in detail above, a secondary battery with higher energy density can be provided. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, in a conventional electrode structure in which an active material is formed on a metal foil current collector and laminated via a separator, in order to increase the energy density, the application amount and the density of the electrode mixture on the current collector foil are increased. And harmful effects such as a decrease in ionic conductivity may occur. On the other hand, in the secondary battery 10 of the present disclosure, by employing a structure in which the columnar electrodes are bound, the conduction distance of ions can be further reduced. Further, in the secondary battery of the present disclosure, it is not necessary to provide a foil-like current collector inside the structure.Furthermore, by changing the separator or the like to a separation membrane to make it thinner, the space occupancy of the active material can be reduced. Can be higher. Therefore, the energy density can be further increased.

上述した二次電池10では、集電線13、集電線18は、断面が円形状として説明したが、特にこれに限定されない。図4は、二次電池10B〜10Eの一例を示す断面図である。例えば、二次電池10Bは、各電極の断面において対角に配置された集電箔13B,18Bを備えている。また、二次電池10Cは、各電極の断面において水平に配置された集電箔13C,18Cを備えている。また、二次電池10Dは、各電極の断面において垂直に配置された集電箔13D,18Dを備えている。また、二次電池10Eは、各電極の内部に3次元網目構造体である集電部材13E,18Eを備えている。このような、二次電池10B〜10Eにおいても、柱状体の電極を結束した構造を採用することによって、よりエネルギー密度をより高めることができる。   In the above-described secondary battery 10, the collector wires 13 and the collector wires 18 have been described as having a circular cross section, but are not particularly limited thereto. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of the secondary batteries 10B to 10E. For example, the secondary battery 10B includes current collector foils 13B and 18B arranged diagonally in the cross section of each electrode. Further, the secondary battery 10C includes current collector foils 13C and 18C that are horizontally arranged in the cross section of each electrode. In addition, the secondary battery 10D includes current collector foils 13D and 18D that are vertically arranged in a cross section of each electrode. The secondary battery 10E includes current collecting members 13E and 18E, which are three-dimensional network structures, inside each electrode. Also in such secondary batteries 10B to 10E, the energy density can be further increased by employing a structure in which the columnar electrodes are bound.

(第2実施形態)
次に、二次電池30について説明する。図5は、二次電池30の一例を示す模式図である。図6は、図5の二次電池30のA−A断面図である。この二次電池30は、図5,6に示すように、第1電極31と、第1集電部32と、集電線33と、第1接続部34と、第2電極36と、第2集電部37と、分離膜41とを備えている。この二次電池30は、断面が円形状の円柱体である第1電極31と、第1電極31の周りに形成された第2活物質を含む活物質層により形成された第2電極36とを備えている。即ち、二次電池30は、第2電極36が柱状体ではない構造を有する。なお、二次電池30において、各構成物を構成する材質などは、二次電池10と同様であるものとしてその説明を省略する。
(2nd Embodiment)
Next, the secondary battery 30 will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the secondary battery 30. FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of the secondary battery 30 of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the secondary battery 30 includes a first electrode 31, a first current collector 32, a current collector 33, a first connector 34, a second electrode 36, and a second electrode 36. It includes a current collector 37 and a separation film 41. The secondary battery 30 includes a first electrode 31 having a columnar shape with a circular cross section, and a second electrode 36 formed by an active material layer including a second active material formed around the first electrode 31. It has. That is, the secondary battery 30 has a structure in which the second electrode 36 is not a columnar body. In the secondary battery 30, the materials constituting each component are the same as those of the secondary battery 10, and the description is omitted.

第1電極31は、第1活物質を有する断面が円形状の円柱体である。この二次電池30では、50本以上の第1電極31が結束された構造を有しているものとしてもよい。第1電極31は、端面以外の外周が分離膜21を介して第2電極36に対向している。この第1電極31は、径方向の長さ(太さ)が10μm以上200μm以下の円柱体であることが好ましい。この範囲では、単位体積あたりのエネルギー密度をより高めることができる。あるいは、この範囲では、キャリアのイオンの移動距離をより短くすることができ、より大きな電流で充放電を行うことができる。この第1活物質は、繊維状又は円柱状の炭素繊維であるものとしてもよい。この炭素繊維は、グラフェン構造が中心から外周方向に放射状に配向すると共に、繊維長方向にも配向した高結晶炭素繊維であることが好ましい。このような炭素繊維では、外周からキャリアであるリチウムイオンを吸蔵放出することができ、イオン伝導性が高く好ましい。この第1電極31では、それ自体に導電性を有しており、集電線などの埋設は省略されている。   The first electrode 31 is a columnar body having a first active material and having a circular cross section. The secondary battery 30 may have a structure in which 50 or more first electrodes 31 are bound. The outer periphery of the first electrode 31 other than the end face is opposed to the second electrode 36 via the separation film 21. The first electrode 31 is preferably a cylindrical body having a radial length (thickness) of 10 μm or more and 200 μm or less. Within this range, the energy density per unit volume can be further increased. Alternatively, in this range, the movement distance of carrier ions can be further reduced, and charging and discharging can be performed with a larger current. This first active material may be a fibrous or columnar carbon fiber. This carbon fiber is preferably a highly crystalline carbon fiber in which the graphene structure is radially oriented from the center to the outer peripheral direction and is also oriented in the fiber length direction. Such a carbon fiber is preferable because it can occlude and release lithium ions as carriers from the outer periphery and has high ion conductivity. In the first electrode 31, the electrode itself has conductivity, and the burying of a current collector or the like is omitted.

第2電極36は、第2活物質を有し、第1電極31の外周に分離膜41を介して形成されている。第2電極36は、断面の外形が六角形状であり、円柱状の第1電極31を内包している。なお、第2電極36は、第1電極31の間に充填されるものとすればよく、外形が六角形状には特に限定されない。第2電極36は、それ自体に導電性を有しており、集電部材は省略されている。第2電極36の端面が第2集電部37に直接接続されている。この第2電極36は、例えば、第1電極31の外周に分離膜41を形成したのち、その外周に第2電極36の原料を塗布して形成されたものとしてもよい。   The second electrode 36 has the second active material, and is formed on the outer periphery of the first electrode 31 via the separation film 41. The second electrode 36 has a hexagonal outer shape in cross section, and includes the first electrode 31 having a columnar shape. The second electrode 36 may be filled between the first electrodes 31, and the outer shape is not particularly limited to a hexagonal shape. The second electrode 36 itself has conductivity, and the current collecting member is omitted. The end face of the second electrode 36 is directly connected to the second current collector 37. The second electrode 36 may be formed, for example, by forming a separation film 41 on the outer periphery of the first electrode 31 and then applying a material for the second electrode 36 on the outer periphery.

分離膜41は、キャリアであるイオン(例えばリチウムイオン)のイオン伝導性を有し第1電極31と第2電極36とを絶縁するものである。分離膜41は、第2電極36と対向する第1電極31の外周面の全体に形成されており、第1電極31と第2電極36との短絡を防止している。   The separation film 41 has ion conductivity of ions (for example, lithium ions) serving as carriers and insulates the first electrode 31 from the second electrode 36. The separation film 41 is formed on the entire outer peripheral surface of the first electrode 31 facing the second electrode 36, and prevents a short circuit between the first electrode 31 and the second electrode 36.

この二次電池30は、二次電池10と同様に、円柱状の第1電極31を結束した構造を有するため、各電極は、全周からキャリアのイオンを吸蔵放出することができる。このため、二次電池30では、正負極対向面積の増加による反応促進に加えて、深部(奥側)にいくほど対向面積当たりの活物質量が減少することによる平均反応速度の向上効果が期待できる。   Since the secondary battery 30 has a structure in which the columnar first electrodes 31 are bound like the secondary battery 10, each electrode can occlude and release carrier ions from the entire circumference. For this reason, in the secondary battery 30, in addition to the promotion of the reaction due to the increase in the positive and negative electrode facing areas, the effect of improving the average reaction rate due to the decrease in the amount of active material per facing area as it goes deeper (toward the back) is expected. it can.

次に、二次電池の製造方法について説明する。この製造方法は、分離膜形成工程と、結束工程とを含む。分離膜形成工程では、第1活物質を有する柱状体である第1電極の表面に、イオン伝導性及び絶縁性を有する分離膜を形成する。結束工程では、形成した分離膜を介して第2活物質を有する第2電極と隣り合う状態で複数の第1電極を結束する。ここでは、具体例として、二次電池30の製造工程について説明する。図7は、二次電池30の製造工程の一例を示す説明図であり、図7(a)が熱処理工程、図7(b)が分離膜形成工程、図7(c)が第2活物質形成工程、図7(d)が導電材添加工程、図7(e)が結束工程である。熱処理工程では、炭素繊維の原料を熱処理し、繊維長方向及び外周面に配向した高配向炭素繊維を作製する。次に、炭素繊維の外表面に分離膜を形成する。上記分離膜の原料を塗布し、乾燥させるものとしてもよい。次に、分離膜上に第2活物質を形成する。この第2活物質は、例えば、活物質の微粒子に導電材や結着材を付着させたものとしてもよい。このような第2活物質粒子をスラリー状にして、分離膜上に塗布するものとしてもよい。次に、必要に応じて導電材を添加する処理を行う。導電材としては、炭素材や金属粒子(例えばCu、Ni、Alなど)を用いてもよい。そしてこのように作製された第1電極の柱状体を複数並べ、結束する。このようにして、二次電池30を作製することができる。   Next, a method for manufacturing a secondary battery will be described. This manufacturing method includes a separation membrane forming step and a binding step. In the separation film forming step, a separation film having ion conductivity and insulation is formed on the surface of the first electrode which is a columnar body having the first active material. In the binding step, the plurality of first electrodes are bound in a state of being adjacent to the second electrode having the second active material via the formed separation film. Here, a manufacturing process of the secondary battery 30 will be described as a specific example. 7A and 7B are explanatory diagrams illustrating an example of a manufacturing process of the secondary battery 30. FIG. 7A illustrates a heat treatment process, FIG. 7B illustrates a separation film forming process, and FIG. 7C illustrates a second active material. FIG. 7 (d) shows a conductive material adding step, and FIG. 7 (e) shows a binding step. In the heat treatment step, the raw material of the carbon fiber is heat-treated to produce highly oriented carbon fiber oriented in the fiber length direction and the outer peripheral surface. Next, a separation membrane is formed on the outer surface of the carbon fiber. The material for the separation membrane may be applied and dried. Next, a second active material is formed on the separation membrane. The second active material may be, for example, a material in which a conductive material or a binder is attached to fine particles of the active material. Such second active material particles may be made into a slurry state and applied on a separation membrane. Next, a process of adding a conductive material as necessary is performed. As the conductive material, a carbon material or metal particles (eg, Cu, Ni, Al, etc.) may be used. Then, a plurality of columnar bodies of the first electrode manufactured as described above are arranged and bound. Thus, the secondary battery 30 can be manufactured.

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   Note that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments at all, and it goes without saying that the present disclosure can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態では、二次電池30において、第1電極31は集電線を有しないものとして説明したが、特にこれに限定されず、各電極は、集電線33を埋設していてもよい。図8は、二次電池30Bの一例を示す模式図である。図9は、図8の二次電池30BのA−A断面図である。この第1電極31の内部には、断面が円形状の集電線33が埋設されている。この集電線33は、外部に引き出されて第1接続部34を構成する。集電線33の径方向の長さ(太さ)は第1接続部34と同じとしてもよいし、異なるものとしてもよい。集電線33の直径は、例えば、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることが更に好ましい。集電線33は、導電性を確保した上で、できるだけ細いことが、単位体積あたりのエネルギー密度をより向上でき、好ましい。集電線33の径方向の長さは、例えば、1μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることが更に好ましい。集電線33は、導電性を確保する観点からは、より太いことが好ましい。この二次電池30Bにおいて、第1電極31は、例えば、集電線33の表面に炭素原料を形成したのち、熱処理を行いグラフェン構造の結晶化や配向などを高めたものとしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, in the secondary battery 30, the first electrode 31 is described as having no current collector. However, the present invention is not limited to this, and each electrode may have the current collector 33 embedded therein. Good. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of the secondary battery 30B. FIG. 9 is a cross-sectional view of the secondary battery 30B taken along line AA of FIG. A collector wire 33 having a circular cross section is embedded inside the first electrode 31. The current collecting wire 33 is drawn out to form a first connecting portion 34. The radial length (thickness) of the collecting wire 33 may be the same as or different from the first connecting portion 34. The diameter of the collecting wire 33 is, for example, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and further preferably 30 μm or less. It is preferable that the collector wire 33 be as thin as possible while ensuring conductivity, because the energy density per unit volume can be further improved. The radial length of the current collector 33 is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, and even more preferably 10 μm or more. The collecting wire 33 is preferably thicker from the viewpoint of ensuring conductivity. In the secondary battery 30B, the first electrode 31 may be formed, for example, by forming a carbon material on the surface of the current collector 33 and then performing a heat treatment to increase the crystallization and orientation of the graphene structure.

同様に、二次電池10において、第1電極11は集電線13を有し、第2電極16は集電線18を有するものとして説明したが、特にこれに限定されず、各電極は、集電線を省略してもよい。図10は、二次電池10Fの一例を示す模式図である。この二次電池10Fでは、第1電極11は、それ自体が導電性を有するものとして集電線13が省略されている。第1電極11は、第1集電部12に直接、電気的に接続され、その端部が第1接続部14Fを構成する。また、第2電極16は、それ自体が導電性を有するものとして集電線18が省略されている。第2電極16は、第2集電部17に直接、電気的に接続され、その端部が第2接続部19Fを構成する。この二次電池10Fでは、内部構造に集電線を有しないため、よりエネルギー密度を高めることができる。   Similarly, in the secondary battery 10, the first electrode 11 has the collector 13 and the second electrode 16 has the collector 18. However, the present invention is not limited to this. May be omitted. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of the secondary battery 10F. In this secondary battery 10F, the collector electrode 13 is omitted because the first electrode 11 itself has conductivity. The first electrode 11 is electrically connected directly to the first current collector 12, and an end of the first electrode 11 constitutes a first connection portion 14 </ b> F. The second electrode 16 is omitted because the current collecting line 18 is omitted because the second electrode 16 itself has conductivity. The second electrode 16 is directly and electrically connected to the second current collector 17, and an end of the second electrode 16 constitutes a second connection 19 </ b> F. In the secondary battery 10F, since the internal structure has no current collector, the energy density can be further increased.

上述した二次電池10では、第1電極11を負極とし、第2電極16を正極としたが、特にこれに限定されず、第1電極を正極とし、第2電極を負極としてもよい。また、上述した実施形態では、二次電池のキャリアをリチウムイオンとしたが、特にこれに限定されず、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどのアルカリイオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの2族元素イオンとしてもよい。また、電解液を非水系電解液としたが、水溶液系電解液としてもよい。   In the above-described secondary battery 10, the first electrode 11 is a negative electrode and the second electrode 16 is a positive electrode. However, the present invention is not limited to this. The first electrode may be a positive electrode and the second electrode may be a negative electrode. In the above-described embodiment, the carrier of the secondary battery is lithium ion. However, the present invention is not particularly limited thereto. Good. Further, although the electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution, it may be an aqueous electrolytic solution.

以下には、上述した二次電池を具体的に作製した例を実施例として説明する。   Hereinafter, an example in which the above-described secondary battery is specifically manufactured will be described as an example.

[実施例1]
図1に示した構造の二次電池10を作製した。まず、1辺が200μmで内部に直径50μmの金属製集電ワイヤを配置した長さ30mmの四角柱電極を正極および負極として作製した。作製は押出成型にて行った。正極は、正極活物質としてLi(Ni,Co,Mn)O2と、導電材としてのアセチレンブラックと、結着材としてのPVdFとを質量比で90/7/3で混合したものを成形して作製した。負極は、負極活物質として黒鉛と、結着材としてPVdFとを質量比で97/3で混合したものを成形して作製した。これらの電極の外周にPVdF−HFP膜をディップコートで10μmの厚さになるよう塗布した。次に、50組の正/負極を格子状に配置して結束し、ワイヤ状の集電線を集電板に並列接続した電極構造体とした。このときワイヤを3mm残し接続部とした。この電極構造体をALラミネート袋に入れて、電解液(1M−LiPF6/EC+EMC+DMC)を含浸後、封止し、得られた二次電池を実施例1とした。
[Example 1]
A secondary battery 10 having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. First, a 30 mm long square pole electrode having a metal current collecting wire having a side of 200 μm and a diameter of 50 μm was prepared as a positive electrode and a negative electrode. The production was performed by extrusion molding. The positive electrode was formed by mixing Li (Ni, Co, Mn) O 2 as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive material, and PVdF as a binder at a mass ratio of 90/7/3. Produced. The negative electrode was produced by molding a mixture of graphite as the negative electrode active material and PVdF as the binder at a mass ratio of 97/3. A PVdF-HFP film was applied to the outer periphery of these electrodes by dip coating to a thickness of 10 μm. Next, 50 sets of positive / negative electrodes were arranged in a grid pattern and bound, thereby forming an electrode structure in which wire-like current collectors were connected in parallel to a current collector plate. At this time, 3 mm of the wire was left as a connection portion. Put the electrode structure AL laminated bag, after impregnation the electrolyte (1M-LiPF 6 / EC + EMC + DMC), sealed, and the resulting secondary battery was as in Example 1.

図11は、図1に示した二次電池10における、電極の1辺の長さと、正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の80体積%での正負極間距離とを計算により求めた関係図である。図11では、分離膜の厚さを5μm、10μm、15μm、20μmとして計算した。図11に示すように、電極の1辺の長さが100〜300μmの範囲では、体積分率が85%を超え、対向面積が50cm2を超え、正負間距離が150μmを下回り、高エネルギー密度と高出力とを両立することができる範囲であることがわかった。 11 shows the length of one side of the electrode, the volume fraction of the positive and negative electrode mixture, the positive and negative electrode facing area, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrode in the secondary battery 10 shown in FIG. FIG. 9 is a relationship diagram obtained by calculation. In FIG. 11, the calculation was performed on the assumption that the thickness of the separation membrane was 5 μm, 10 μm, 15 μm, and 20 μm. As shown in FIG. 11, when the length of one side of the electrode is in the range of 100 to 300 μm, the volume fraction exceeds 85%, the facing area exceeds 50 cm 2 , the distance between the positive and negative sides falls below 150 μm, and the high energy density increases. And a high output.

図12は、柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の80体積%での正負極間距離を計算により求めた関係図である。図12に示した正極及び負極の辺の長さ、分離膜の厚さ、集電線の直径などを用いて実施例2〜4を計算した。なお、比較例1は、積層構造の従来電極であり、比較例2は、従来電極の電極合材を厚膜化した高エネルギー型の電極をモデルとした。図12の表に示すように、実施例2〜4では、電極中における正負極合材の体積分率が85%を超え、厚膜化した比較例2の88.4%とほぼ同等(エネルギー密度が高い)の値を示した。また、実施例2〜4では、正負極の対向面積は、比較例2の47.3cm2を超え、高出力、急速充電に有利であることがわかった。更に、実施例2〜4では、80体積%を占める活物質の正負極間距離が120μm以下(イオンの移動距離がより短い)であり、急速充電に有利であることがわかった。これらの効果は柱状電極の1辺が100μm程度まで小さくなると更に大きくなることがわかった。 FIG. 12 is a relationship diagram obtained by calculating the volume fraction of the positive / negative electrode mixture, the positive / negative electrode facing area, and the distance between the positive / negative electrodes at 80% by volume of the electrodes in the columnar body binding structure and the electrode foil laminated structure. . Examples 2 to 4 were calculated using the lengths of the sides of the positive electrode and the negative electrode, the thickness of the separation membrane, the diameter of the current collector, and the like shown in FIG. Comparative Example 1 was a conventional electrode having a laminated structure, and Comparative Example 2 was a model of a high-energy type electrode in which the thickness of an electrode mixture of the conventional electrode was increased. As shown in the table of FIG. 12, in Examples 2 to 4, the volume fraction of the positive / negative electrode mixture in the electrode exceeded 85%, and was almost equivalent to 88.4% of Comparative Example 2 having a thicker film (energy). (High density). Further, in Examples 2 to 4, the facing areas of the positive and negative electrodes exceeded 47.3 cm 2 of Comparative Example 2, which proved to be advantageous for high output and rapid charging. Furthermore, in Examples 2 to 4, the distance between the positive electrode and the negative electrode of the active material occupying 80% by volume was 120 μm or less (the moving distance of ions was shorter), which proved to be advantageous for rapid charging. It has been found that these effects are further enhanced when one side of the columnar electrode is reduced to about 100 μm.

図13は、二次電池30における、柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の80体積%での正負極間距離を計算によって求めた関係図である。図13に示した負極の直径A、正極の厚さX及び分離膜の厚さtなどを用いて実施例5、6を計算した。なお、比較例3は、従来電極の電極合材を厚膜化した高エネルギー型の電極とし、比較例4は、積層構造の従来電極をモデルとした。なお、参考例1は、正負極の容量を従来よりも高めた場合について考察したものである。図13に示すように、二次電池30の構造を採用した場合、負極の径を20〜50μmとし、正極の厚さを5〜15μmとすると、セルエネルギー密度を650Wh/L以上とし、正負極の対向面積を300cm2以上とすることができることがわかった。 FIG. 13 shows, by calculation, the volume fraction of the positive / negative electrode mixture, the positive / negative electrode facing area, and the distance between the positive / negative electrodes at 80% by volume of the electrodes in the secondary battery 30 in the binding structure of the columnar body and the laminated structure of the electrode foil. FIG. Examples 5 and 6 were calculated using the diameter A of the negative electrode, the thickness X of the positive electrode, the thickness t of the separation membrane, and the like shown in FIG. Comparative Example 3 was a high-energy type electrode obtained by increasing the thickness of the electrode mixture of the conventional electrode, and Comparative Example 4 was a model of a conventional electrode having a laminated structure. Reference Example 1 considers the case where the capacity of the positive and negative electrodes was increased as compared with the conventional case. As shown in FIG. 13, when the structure of the secondary battery 30 is adopted, when the diameter of the negative electrode is set to 20 to 50 μm and the thickness of the positive electrode is set to 5 to 15 μm, the cell energy density is set to 650 Wh / L or more. It was found that the facing area could be 300 cm 2 or more.

[実施例7]
図5に示した構造の二次電池30を作製した。まず、直径が50μmでグラフェンが、中心から外周方向に配向すると共に長さ方向にも配向した高結晶性の炭素繊維を10cm(セルの長手方向)に切って負極電極(負極活物質)とした。炭素繊維の外周に分離膜(電解質膜)として、PVdF−HFPをディップコートで厚さが5μmとなるように塗布し、乾燥させた。この炭素繊維の外周に正極スラリーをディップコートして乾燥、高密度化を図った。正極スラリーは、正極活物質としてのLi(Ni,Co,Mn)O2と、導電材としてのアセチレンブラックと、結着材としてのPVdFとを質量比で90/7/3で混合したものを溶媒に混合したものを用いた。正極スラリーのコート量は、正負極容量比が1.0となるように調整した。この炭素繊維をセル容量となる本数(例えば50本)束ねて、束ねた柱状電極の間隙が正極電極内の空孔率とほぼ等しくなる程度に高密度化し、正極電極の電子伝導性を向上させた。次に、負極の炭素繊維の端面に金属を配置して溶融固定させ、並列に接合した。得られた電極構造体をALラミネート袋に入れて、電解液(1M−LiPF6/EC+EMC+DMC)を含浸後、封止し、得られた二次電池を実施例7とした。
[Example 7]
A secondary battery 30 having the structure shown in FIG. 5 was manufactured. First, a highly crystalline carbon fiber having a diameter of 50 μm, in which graphene is oriented from the center to the outer periphery and also in the length direction, is cut into 10 cm (longitudinal direction of the cell) to obtain a negative electrode (negative electrode active material). . PVdF-HFP was applied as a separation membrane (electrolyte membrane) to the outer periphery of the carbon fiber by dip coating so as to have a thickness of 5 μm, and dried. A positive electrode slurry was dip-coated on the outer periphery of the carbon fiber to dry and increase the density. The positive electrode slurry was prepared by mixing Li (Ni, Co, Mn) O 2 as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive material, and PVdF as a binder at a mass ratio of 90/7/3. What was mixed with the solvent was used. The coating amount of the positive electrode slurry was adjusted so that the positive / negative electrode capacity ratio became 1.0. The number (for example, 50) of these carbon fibers is bundled to be the cell capacity, and the density is increased to such an extent that the gap between the bundled columnar electrodes becomes substantially equal to the porosity in the positive electrode, thereby improving the electron conductivity of the positive electrode. Was. Next, a metal was arranged on the end face of the carbon fiber of the negative electrode, melted and fixed, and joined in parallel. The resulting electrode structure was placed in AL laminated bag, after impregnation the electrolyte (1M-LiPF 6 / EC + EMC + DMC), sealed, and the resulting secondary battery was as in Example 7.

図14は、繊維状の負極活物質の直径と電極の対向面積との関係図である。図15は、集電箔を積層した従来構造での合材膜厚と電極対向面積との関係図である。ここでは、二次電池30におけるエネルギー密度について、より詳細に検討した。図14では、分離膜の厚さtを5μmとし、負極活物質の繊維径を変更した際の電極の対向面積及びエネルギー密度を計算により求めた。図15では、分離膜厚さtを5μmとし、正極集電箔厚さBを12μm、負極集電箔厚さDを10μmとして計算した。図14に示すように、繊維径が10μm以上200μm以下の範囲では、電極対向面積が100cm2以上である、即ちキャリアイオンの出入りする面積が増大し、且つエネルギー密度が700Wh/L以上という高エネルギー密度を実現可能であることがわかった。また、この二次電池30では、最大で1210Wh/Lを示すことがわかった。一方、図15に示すように、従来の積層構造では、電極対向面積が100cm2以上且つエネルギー密度が700Wh/L以上を示す合材膜厚は、25〜50μmで、且つエネルギー密度は最大で810Wh/Lであり、高エネルギー密度を得るのは困難であることがわかった。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the diameter of the fibrous negative electrode active material and the facing area of the electrodes. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the film thickness of the composite material and the electrode facing area in the conventional structure in which current collecting foils are laminated. Here, the energy density of the secondary battery 30 was studied in more detail. In FIG. 14, the thickness t of the separation membrane was 5 μm, and the facing area and the energy density of the electrodes when the fiber diameter of the negative electrode active material was changed were calculated. In FIG. 15, the calculation was performed with the separation film thickness t set to 5 μm, the positive electrode current collector foil thickness B set to 12 μm, and the negative electrode current collector foil thickness D set to 10 μm. As shown in FIG. 14, when the fiber diameter is in the range of 10 μm to 200 μm, the electrode facing area is 100 cm 2 or more, that is, the area where carrier ions enter and exit increases, and the energy density is 700 Wh / L or more. It has been found that density is feasible. In addition, it was found that this secondary battery 30 exhibited a maximum of 1210 Wh / L. On the other hand, as shown in FIG. 15, in the conventional laminated structure, the thickness of the composite material having an electrode facing area of 100 cm 2 or more and an energy density of 700 Wh / L or more is 25 to 50 μm, and the energy density is 810 Wh at the maximum. / L, indicating that it is difficult to obtain a high energy density.

以上のように、実施例の電極構造は、Li電池用に使用されている正極活物質、負極活物質、有機電解液を使用して、エネルギー密度をEV車に適した600Wh/L(電極合材の体積分率が88%程度)まで向上しつつ、高出力、急速充電性、高安全性を達成することができる。   As described above, the electrode structure of the example uses the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the organic electrolyte used for the Li battery, and has an energy density of 600 Wh / L (electrode combination) suitable for EV vehicles. High output, quick chargeability, and high safety can be achieved while improving the volume fraction of the material to about 88%).

なお、本開示は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It is needless to say that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes as long as they belong to the technical scope of the present disclosure.

例えば、各電極は作製プロセスを問わず、形状も四角柱のみでなく、円や六角でもよい。集電部材も集電線でなく発泡金属などでもよい。電極を被覆する分離膜は、ポリマー電解質でなくとも、固体電解質(酸化物、硫化物)でも、ゲルポリマー電解質、真性ポリマー電解質(PEO等)でもよい。電解液はLi電池に用いられているLiPF6系電解液でなくてもよく、水系電解液でも、濃厚系有機電解液でも、溶媒に不燃性溶媒を用いた不燃有機電解液でも、さらには固体電解質(全固体電池)でもよい。 For example, the shape of each electrode may be not only a square pole but also a circle or a hexagon regardless of the manufacturing process. The current collecting member may be a foam metal or the like instead of the current collecting wire. The separation membrane covering the electrode may be a solid electrolyte (oxide, sulfide), a gel polymer electrolyte, or an intrinsic polymer electrolyte (PEO, etc.) without being a polymer electrolyte. The electrolyte may not be the LiPF 6- based electrolyte used in the Li battery, but may be an aqueous electrolyte, a concentrated organic electrolyte, a non-flammable organic electrolyte using a non-flammable solvent as a solvent, or a solid. An electrolyte (all-solid-state battery) may be used.

10,10B〜F,30,30B 二次電池、11,31 第1電極、12,32 第1集電部、13,33 集電線、13B〜13D 集電箔、13E 集電部材、14,14F,34 第1接続部、16,36 第2電極、17,37 第2集電部、18 集電線、18B〜18D 集電箔、18E 集電部材、19,19F 第2接続部、21,41 分離膜。   10, 10B to F, 30, 30B secondary battery, 11, 31 first electrode, 12, 32 first current collector, 13, 33 current collector, 13B to 13D current collector foil, 13E current collector, 14, 14F , 34 1st connection part, 16, 36 2nd electrode, 17, 37 2nd collector part, 18 collector wires, 18B-18D collector foil, 18E collector member, 19, 19F 2nd connection part, 21, 41 Separation membrane.

Claims (9)

第1活物質を有する1辺の長さ又は径方向の長さが10μm以上300μm以下の円柱体又は多角形柱体の柱状体である第1電極と、
前記第1電極に接続される第1集電部と、
第2活物質を有する第2電極と、
前記第2電極に接続される第2集電部と、
イオン伝導性を有し前記第1電極と前記第2電極とを絶縁する分離膜と、を備え、
前記分離膜を介して前記第2電極と隣り合う状態で複数の前記第1電極が結束された構造を有し、
前記第2電極は、前記第1電極の周りに形成された前記第2活物質を含む活物質層により形成されており、
前記第1電極は、端面以外の外周が前記分離膜を介して前記第2電極に対向しており、
前記第1集電部には、50本以上の前記第1電極が並列接続されている、
二次電池。
A first electrode that is a columnar body or a polygonal pillar having a side length or a radial length of 10 μm or more and 300 μm or less having the first active material;
A first current collector connected to the first electrode;
A second electrode having a second active material;
A second current collector connected to the second electrode;
A separation membrane having ion conductivity and insulating the first electrode and the second electrode,
A structure in which a plurality of the first electrodes are bound in a state of being adjacent to the second electrode via the separation film;
The second electrode is formed by an active material layer including the second active material formed around the first electrode;
An outer periphery other than an end face of the first electrode is opposed to the second electrode via the separation membrane;
50 or more first electrodes are connected in parallel to the first current collector.
Secondary battery.
前記第1電極は、長手方向に結晶が配向した炭素材料を前記第1活物質として有する、請求項1に記載の二次電池。 2. The secondary battery according to claim 1, wherein the first electrode has a carbon material in which crystals are oriented in a longitudinal direction as the first active material. 3. 前記第1電極は、長手方向に直交する方向に断面視したときに結晶が中心から外周面側に放射状に配向した炭素材料を前記第1活物質として有する、請求項1又は2に記載の二次電池。 The first electrode may crystals when viewed in cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction has a carbon material oriented radially to the outer peripheral surface side from the center as the first active material, according to claim 1 or 2 two Next battery. 前記第1電極は、炭素繊維を前記第1活物質として有し、該炭素繊維の直径が10μm以上200μm以下の範囲である、請求項1〜のいずれか1項に記載の二次電池。 The first electrode includes a carbon fiber as the first active material, the diameter of the carbon fiber is 200μm or less in the range of 10 [mu] m, the secondary battery according to any one of claims 1-3. 前記分離膜は、0.5μm以上20μm以下の厚さtで形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。  The secondary battery according to claim 1, wherein the separation membrane is formed with a thickness t of 0.5 μm or more and 20 μm or less. 第1活物質を有する柱状体である第1電極の表面に、イオン伝導性及び絶縁性を有する分離膜を形成する分離膜形成工程と、
第2電極を構成する第2活物質を前記分離膜上に形成する第2活物質形成工程と、
記分離膜を介して前記第1活物質と前記第2活物質とが隣り合う状態で複数の前記第1電極を結束する結束工程と、
を含む二次電池の製造方法。
A separation film forming step of forming a separation film having ion conductivity and insulation on the surface of the first electrode which is a columnar body having the first active material;
A second active material forming step of forming a second active material constituting a second electrode on the separation film;
A binding step of binding a plurality of the first electrode in a state fit Ri said second active material Togatonari and the first active material through the pre-SL component separation membrane,
A method for manufacturing a secondary battery including:
前記分離膜形成工程では、1辺の長さ又は径方向の長さが10μm以上300μm以下の円柱体又は多角形柱体の柱状体である第1電極を用い、前記第1電極の端面以外の外周に前記分離膜を形成する、請求項6に記載の二次電池の製造方法。  In the separation membrane forming step, a first electrode that is a columnar body or a polygonal pillar having a side length or a radial length of 10 μm or more and 300 μm or less is used, and other than the end surface of the first electrode. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 6, wherein the separation membrane is formed on an outer periphery. 前記結束工程では、50本以上の前記第1電極を結束し、第1集電部に前記第1電極を並列接続させる、請求項6又は7に記載の二次電池の製造方法。  The method for manufacturing a secondary battery according to claim 6, wherein in the binding step, 50 or more of the first electrodes are bound, and the first electrodes are connected in parallel to a first current collector. 前記分離膜形成工程では、厚さtが0.5μm以上20μm以下の範囲で前記分離膜を形成する、請求項6〜8のいずれか1項に記載の二次電池の製造方法。  9. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 6, wherein, in the separation film forming step, the separation film is formed with a thickness t in a range from 0.5 μm to 20 μm.
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