JP7060008B2 - Electrodes and power storage elements - Google Patents
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- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
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Description
本発明は、電極及び蓄電素子に関する。 The present invention relates to an electrode and a power storage element.
リチウムイオン二次電池に代表される二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記二次電池は、一般的には、シート状の正極及び負極からなる一対の電極と、この電極間に介在する電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Secondary batteries typified by lithium-ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. The secondary battery generally has a pair of electrodes consisting of a sheet-shaped positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte interposed between the electrodes, and charges and discharges by transferring ions between the electrodes. It is configured as follows. Further, as a power storage element other than a secondary battery, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used.
上記一対の電極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。上記電極として、図5(a)に示すように、導電性の電極基材101と活物質層103との間に中間層102を設けた構造を有するものが提案されている(特許文献1参照)。上記特許文献1における中間層102は、炭素材料及びバインダーを含有し、この中間層102により電極の抵抗を低減させている。
The pair of electrodes usually form an electrode body that is alternately superposed by laminating or winding through a separator. As the electrode, as shown in FIG. 5A, an electrode having a structure in which an
通常、活物質層103は、図5(a)に示すように、中間層102の端縁が露出するように塗工されている。この場合、中間層102よりも活物質層103の面積が小さくなるため、蓄電素子の高エネルギー密度化を指向すると不向きである。
Normally, the
これに対し、図6に示すように、中間層202の端縁を覆うように活物質層203塗工することが考えられる。この場合、活物質層202の面積増加が容易であり、蓄電素子のエネルギー密度も高まることが期待される。
On the other hand, as shown in FIG. 6, it is conceivable to apply the
しかし、図6のように、中間層202の端縁を覆うように活物質層203設けた場合、活物質層203の端縁は中間層202の表面に積層されている部分よりも活物質層が厚くなる。このため、充放電の際の活物質の膨張収縮の繰り返しによって、活物質層203の端縁や中間層202との境界部から、活物質層203の剥離が生じやすくなる。活物質層203の端縁から剥離が生じると、剥離により滑落した活物質量の分だけ、電極の容量が低下するといった不都合を有する。
However, as shown in FIG. 6, when the
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、活物質層が中間層の端縁を覆う構造でありながら、活物質層の剥離が生じがたい電極、及びこのような電極を備える蓄電素子を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is an electrode having a structure in which the active material layer covers the edge of the intermediate layer, but the active material layer is unlikely to be peeled off. It is an object of the present invention to provide a power storage element provided with such an electrode.
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、導電性の電極基材、上記電極基材の表面の一部に積層される中間層、及び上記中間層の表面に積層される活物質層を備え、上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備える蓄電素子用の電極である。 One aspect of the present invention made to solve the above problems is a conductive electrode base material, an intermediate layer laminated on a part of the surface of the electrode base material, and an activity laminated on the surface of the intermediate layer. The material layer is provided, and the active material layer has an edge portion in contact with the surface of the electrode base material, and the edge portion covers the edge of the intermediate layer and is laminated on the surface of the electrode base material. It is an electrode for a power storage element further provided with a coating layer in contact with the edge portion.
本発明の他の一態様は、上記電極を備える蓄電素子である。 Another aspect of the present invention is a power storage element provided with the above electrodes.
本発明によれば、活物質層が中間層の端縁を覆う構造でありながら、活物質層の剥離が生じがたい電極、及びこのような電極を備える蓄電素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode having a structure in which the active material layer covers the edge of the intermediate layer, but the active material layer is unlikely to peel off, and a power storage element provided with such an electrode.
本発明の一実施形態に係る電極は、導電性の電極基材、上記電極基材の表面の一部に積層される中間層、及び上記中間層の表面に積層される活物質層を備え、上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備える蓄電素子用の電極である。 The electrode according to the embodiment of the present invention includes a conductive electrode base material, an intermediate layer laminated on a part of the surface of the electrode base material, and an active material layer laminated on the surface of the intermediate layer. The active material layer has an edge portion in contact with the surface of the electrode base material, the edge portion covers the edge of the intermediate layer, is laminated on the surface of the electrode base material, and is in contact with the edge portion. It is an electrode for a power storage element further provided with a layer.
当該電極は、活物質層の縁部が中間層の端縁を覆う構造であるため、蓄電素子の高エネルギー密度化を図ることができる。さらに当該電極においては、被覆層が活物質層の縁部を押さえている構造を有するため、これにより活物質層の縁部からの剥離を抑制することができる。 Since the electrode has a structure in which the edge of the active material layer covers the edge of the intermediate layer, it is possible to increase the energy density of the power storage element. Further, since the electrode has a structure in which the coating layer presses the edge portion of the active material layer, it is possible to suppress the peeling of the active material layer from the edge portion.
上記被覆層表面の高さが、上記活物質層表面の高さ以下であることが好ましい。被覆層表面が高くなると、電極の巻回時に破断の原因となったり、電極の積層時に被覆層部分が盛り上がったりするため、生産性などに支障をきたす。そこで、このようにすることで、電極を積層した場合に被覆層が存在する部分が厚くならず、生産性を高め、また蓄電素子の小型化を図ることなどもできる。 It is preferable that the height of the surface of the coating layer is equal to or less than the height of the surface of the active material layer. If the surface of the coating layer becomes high, it may cause breakage when the electrodes are wound, or the coating layer portion may rise when the electrodes are laminated, which hinders productivity. Therefore, by doing so, the portion where the coating layer exists does not become thick when the electrodes are laminated, the productivity can be improved, and the size of the power storage element can be reduced.
当該電極は、平面視において、上記中間層と上記被覆層とが重なっていないことが好ましい。このようにすることで、被覆層表面の高さを活物質層表面の高さ以下としやすく、被覆層部分が厚くなることを抑制することができる。なお、「平面視」とは、電極基材表面に対する法線方向から見た状態をいう。具体的には、後述する実施形態の電極においては、図1(b)が平面視した状態である。 In the plan view, it is preferable that the intermediate layer and the coating layer do not overlap with each other. By doing so, the height of the surface of the coating layer can be easily set to be equal to or lower than the height of the surface of the active material layer, and the thickening of the coating layer portion can be suppressed. The "planar view" refers to a state viewed from the normal direction with respect to the surface of the electrode base material. Specifically, in the electrode of the embodiment described later, FIG. 1B is a plan view.
上記縁部が、上記活物質層の端縁に向かって高さが漸減する漸減部を有し、上記縁部において上記漸減部のみに上記被覆層が接していることが好ましい。このようにすることで、被覆層表面の高さを活物質層表面の高さ以下としやすく、被覆層部分が厚くなることを抑制することができると共に、上記活物質層の縁部の電極基材との密着性を高め、活物質層の縁部からの剥離をより抑制することができる。 It is preferable that the edge portion has a gradually decreasing portion whose height gradually decreases toward the edge of the active material layer, and the coating layer is in contact with only the gradually decreasing portion at the edge portion. By doing so, the height of the surface of the coating layer can be easily set to be equal to or lower than the height of the surface of the active material layer, the thickening of the coating layer portion can be suppressed, and the electrode group at the edge of the active material layer can be suppressed. It is possible to improve the adhesion with the material and further suppress the peeling of the active material layer from the edge portion.
上記被覆層が、無機粒子とバインダーとを含み、上記被覆層におけるバインダーの含有量が5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。このように、被覆層においてバインダーの含有量を比較的多くすることで、被覆層の剥離抑制機能をより高めることができる。 It is preferable that the coating layer contains inorganic particles and a binder, and the content of the binder in the coating layer is 5% by mass or more and 90% by mass or less. As described above, by relatively increasing the content of the binder in the coating layer, the peeling suppressing function of the coating layer can be further enhanced.
本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、当該電極を備える蓄電素子である。当該蓄電素子は、蓄電素子の高エネルギー密度化が容易な構造を有しかつ活物質層の剥離の発生も抑制された当該電極が備わっている。従って、当該蓄電素子は、信頼性が高く、長寿命化を図ることもできる。 The power storage element according to an embodiment of the present invention is a power storage element including the electrode. The energy storage element has a structure that facilitates high energy density of the energy storage element and is provided with the electrode in which the occurrence of peeling of the active material layer is suppressed. Therefore, the power storage element is highly reliable and can have a long life.
以下、本発明の一実施形態に係る電極及び蓄電素子について詳説する。 Hereinafter, the electrode and the power storage element according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
<電極>
図1の電極10は、電極基材11、2つの中間層12、2つの活物質層13及び2つの被覆層14を備える。当該電極10は、蓄電素子用の電極である。当該電極10は、正極であっても負極であってもよい。<Electrode>
The
電極基材11は、導電性を有する。なお、「導電性」を有するとは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が107Ω・cm以下であることを意味する。また、電極基材11は、シート状の形状を有する。The
当該電極10が正極である場合、電極基材11(正極基材)の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS-H-4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。一方、当該電極10が負極である場合、電極基材11(負極基材)の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。
When the
電極基材11の平均厚さとしては、例えば5μm以上50μm以下とすることができる。なお、「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。以下において他の部材等に対して「平均厚さ」という場合にも同様に定義される。
The average thickness of the
2つの中間層12は、電極基材11の両面の一部にそれぞれ積層されている。すなわち、各中間層12は、電極基材11の表面及び裏面のそれぞれ一端部を残して積層されている。
The two
中間層12は、通常、導電剤とバインダー(結着剤)とを含む。中間層12が導電剤を含むことにより、充放電サイクルに伴う電極基材11と活物質層13との接触抵抗の上昇を抑制することができる。
The
上記導電剤としては、炭素材料、金属等を挙げることができるが、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等を挙げることができる。 Examples of the conductive agent include carbon materials and metals, but carbon materials are preferable. Examples of the carbon material include natural or artificial graphite, furnace black, acetylene black, ketjen black and the like.
上記バインダーは、導電剤を固定でき、かつ使用範囲で電気化学的に安定であるものが、通常用いられる。上記バインダーとしては、フッ素樹脂(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)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂が好ましく、PVDFがより好ましい。 As the binder, a binder that can fix a conductive agent and is electrochemically stable in the range of use is usually used. Examples of the binder include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene). Polymers, etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyimide; elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber; polysaccharide polymers, etc. .. Among these, fluororesin is preferable, and PVDF is more preferable, from the viewpoint of heat resistance and the like.
中間層12における導電剤とバインダーとの質量比(導電剤/バインダー)としては、5/95以上80/20以下が好ましく、10/90以上50/50以下がより好ましい。中間層12おける導電剤とバインダーとの質量比を上記範囲とすることで、十分な密着性を備えつつ、良好な導電性を確保することなどができる。
The mass ratio of the conductive agent to the binder (conductive agent / binder) in the
中間層12の平均厚さとしては、例えば0.1μm以上10μm以下とすることができる。
The average thickness of the
2つの活物質層13は、各中間層12の表面(外面)にそれぞれ積層されている。活物質層13は、電極基材11の表面に接している縁部15を有する。この縁部15が中間層12の端縁16を覆っている。なお、活物質層13は、中間層12を全て被覆していなくてもよい。すなわち、中間層12は、縁部15以外の一部が露出していてもよい。
The two active material layers 13 are laminated on the surface (outer surface) of each
活物質層13は、活物質、及び必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。これらの各成分は、一般的な活物質層に用いられる公知の成分を用いることができる。
The
当該電極10が正極である場合の上記活物質(正極活物質)としては、例えばLixMOy(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα―NaFeO2型結晶構造を有するLixCoO2,LixNiO2,LixMnO3,LixNiαCo(1-α)O2,LixNiαMnβCo(1-α-β)O2,Li1+wNiαMnβCo(1-α-β-w)O2等、スピネル型結晶構造を有するLixMn2O4,LixNiαMn(2-α)O4等)、LiwMex(AOy)z(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Aは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO4,LiMnPO4,LiNiPO4,LiCoPO4,Li3V2(PO4)3,Li2MnSiO4,Li2CoPO4F等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。電極合材層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。When the
当該電極10が負極である場合の上記活物質(負極活物質)としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;黒鉛(グラファイト)、非晶質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。
When the
活物質層13に含有されていてもよい導電剤及びバインダーとしては、中間層12における導電剤及びバインダーと同様のものを挙げることができる。上記バインダーとしては、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂が好ましく、PVDFがより好ましい。
Examples of the conductive agent and the binder that may be contained in the
上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose.
上記フィラーとしては、蓄電素子性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the power storage element. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, and glass.
活物質層13におけるバインダーの含有量の下限としては、例えば1質量%であり、2質量%であってもよい。活物質層13におけるバインダーの含有量の上限としては、例えば10質量%であり、6質量%であってよい。
The lower limit of the content of the binder in the
活物質層13の平均厚さとしては、例えば10μm以上200μm以下とすることができる。なお、この活物質層13の平均厚さは、中間層12上に積層された活物質層13の平坦部分(後述する漸減部17以外の部分)の平均厚さとする。
The average thickness of the
2つの被覆層14は、各活物質層13の縁部15に接するように、電極基材11の表裏面にそれぞれ積層されている。すなわち、被覆層14は、活物質層13の縁部15を押さえるように、電極基材11に積層されている。但し、被覆層14は、電極基材11の先端までは積層されておらず、電極基材11の先端は露出している。
The two
被覆層14は、無機粒子とバインダーとを含むことが好ましい。これにより、絶縁性を確保しつつ、活物質層13の縁部15の剥離をより十分に抑制することができる。被覆層14は、無機粒子及びバインダー以外の他の成分が含有されていてもよい。
The
上記無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の無機窒化物、その他、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ベーマイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、アルミノシリケート、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂、ガラス等を挙げることができる。 Examples of the inorganic particles include inorganic oxides such as silica, alumina, titania, zirconia, magnesia, ceria, itria, zinc oxide and iron oxide, inorganic nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and boron nitride, and silicon carbide. Calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolinite, kaolinite, boehmite, halosite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, aluminosilicate, calcium silicate , Magnesium silicate, kaolinite, silica sand, glass and the like.
上記バインダーとしては、中間層12におけるバインダーと同様のものを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂が好ましく、PVDFがより好ましい。
Examples of the binder include the same binders as those in the
被覆層14におけるバインダーの含有量の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%が好ましく、20質量%がさらに好ましく、30質量%がよりさらに好ましい。被覆層14におけるバインダーの含有量を上記下限以上とすることで、活物質層13の縁部15に対する剥離抑制機能をより高めることができる。一方、この含有量の上限としては、90質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましい。被覆層14におけるバインダーの含有量を上記上限以下とすることで、絶縁性や耐熱性等を高めることができる。
As the lower limit of the content of the binder in the
被覆層14の電極基材11に対する剥離強度が、活物質層13の電極基材11に対する剥離強度よりも高い。これにより、被覆層14が有する活物質層13の縁部に対する剥離抑制機能が効果的に奏される。なお、剥離強度は、JIS-Z0237:2009の180°剥離試験に準じて求めることができる。
The peel strength of the
被覆層14の電極基材11に対する剥離強度は、被覆層14に含有されるバインダーの含有量を増やしたり、接着力の強いバインダーを用いたりすることにより高めることができる。なお、活物質層13と被覆層14とで同種のバインダーが含有されている場合、被覆層14におけるバインダーの含有割合を高めることで、被覆層14の電極基材11に対する剥離強度を、活物質層13の電極基材11に対する剥離強度よりも高くすることができる。
The peel strength of the
被覆層14の表面の高さ(h1)が、活物質層13の表面の高さ(h2)以下であることが好ましい。これらの高さ(h1)及び(h2)は、電極基材11の表面からの高さをいう。また、被覆層14の表面高さ(h1)とは、被覆層14の表面のうちの最も高い位置の高さ(最大高さ)をいう。同様に、活物質層13の表面の高さ(h2)とは、活物質層13の表面のうちの最も高い位置の高さ(最大高さ)をいう。
It is preferable that the height (h1) of the surface of the
被覆層14の平均厚さとしては、例えば1μm以上100μm以下とすることができる。なお、被覆層14の平均厚さは、平面視において活物質層13と重ならない部分(電極基材11に直接積層されている部分)の平均厚さをいう。また、被覆層14の平均厚さの算出のために厚さを測定する10点は、活物質層13と重ならない部分の最も活物質層13側の点と被覆層14の活物質層13とは反対側(基材露出部側)の端点との間を均等に3分割した中間の領域における任意の10点とする。
The average thickness of the
当該電極10は、平面視において、中間層12と被覆層14とが重なっていないことが好ましい(図1(b)参照)。すなわち、中間層12の先端よりも外側の領域に被覆層14が積層されていることが好ましい。このように被覆層14が積層されていることで、被覆層14の膨らみが生じ難くなり、被覆層14の表面の高さ(h1)を活物質層13の表面の高さ(h2)以下としやすくなる。
It is preferable that the
また、活物質層13の縁部15は、活物質層13の端縁に向かって高さが漸減する漸減部17(傾斜部)を有する。活物質層13において、中間層12上に積層された部分は平坦となっている。これに対し、中間層12の端縁よりも外側に積層された部分(電極基材11に直接積層されている部分)が、実質的に漸減部17となる。活物質層13の縁部15において、この漸減部17のみに被覆層14が接していることが好ましい。すなわち、被覆層14は、活物質層13の平坦部分とは接していないことが好ましい。このように被覆層14が積層されていることで、被覆層14の膨らみが生じ難くなり、被覆層14の表面の高さ(h1)を活物質層13の表面の高さ(h2)以下としやすくなる。
Further, the
当該電極10は、正極及び負極のいずれにも採用することができるが、正極として用いることが好ましい。また、正極及び負極の双方において、当該電極10を採用することもできる。
The
当該電極10の製造方法は特に限定されないが、例えば電極基材11に対して、各層を塗工により積層することにより行うことができる。すなわち当該電極10の製造方法は、例えば
塗工により、電極基材11の表面に中間層12を積層すること、
塗工により、中間層12の表面に活物質層13を積層すること、及び
塗工により、活物質層13の縁部に接するように、電極基材11の表面に被覆層14を積層すること
を備える。The method for manufacturing the
By coating, the
上記活物質層13の積層の際は、活物質層13の縁部15が中間層12の端縁16を覆うように積層される。なお、各層の積層後は、必要に応じ、センサ等を用いた不良品の判別を行っても良い。この様な不良品判別方法を採用する場合、当該電極10は、活物質層13の縁部15が中間層12の端縁16を覆う構造であるため、活物質層13を設けた後の判別の際には、電極10の表面の端縁付近に付着した異物や、活物質層13の端縁の塗工ムラ等を容易に検知することができるので好ましい。
When laminating the
具体的に、当該電極10の構造が、不良品の判別に有利である理由は以下の通りである。図5(b)に、従来の電極として、中間層102の端縁が露出するように活物質層103が塗工されている状態を示す。製造工程においては、活物質層103を塗工した後、電極表面に異物が付着していないか、活物質層103がムラ無く塗工されているかなどについて、センサなどを用いて良否の判別を行う場合がある。一方、上記中間層102及び活物質層103は、通常、導電剤として炭素材料を含むため、一般的に黒色である。そのため、図5(b)に示すように、電極表面の端縁付近に黒色の異物X(例えば、活物質層103の塗工液等)が付着している場合、特に、この異物Xが中間層102表面に付着している場合などは、この異物Xを検知することが困難である。また、活物質層103の端縁に塗工ムラがある場合も、その検知が難しい。そのため、不良品の検出が難しくなり、識別力の高い高価なセンサ等が必要となる。これに対し、図7に示すように、当該電極10の製造においては、中間層の端縁を覆うように活物質層13が積層される。この場合、異物Xは電極基材11の表面に付着することとなるため、明度の差異などから検知が容易となる。また、活物質層13の端縁の塗工ムラも検知しやすくなる。
Specifically, the reason why the structure of the
上記各層の塗工に用いられる材料は、各層を形成する成分を水や有機溶媒で分散させた塗工液等を用いることができる。その他、例えば静電塗装等により各層を積層させてもよい。また、塗工された塗工液を乾燥させた後に、次の層の塗工液を塗工してもよいし、塗工液が未乾燥の状態で、次の層の塗工液を塗工し、まとめて乾燥を行ってもよい。 As the material used for coating each layer, a coating liquid or the like in which the components forming each layer are dispersed with water or an organic solvent can be used. In addition, each layer may be laminated by, for example, electrostatic coating. Further, the coating liquid of the next layer may be applied after the applied coating liquid is dried, or the coating liquid of the next layer may be applied while the coating liquid is not dried. It may be processed and dried all at once.
<蓄電素子>
図2に、本発明に係る蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質二次電池20の概略図を示す。非水電解質二次電池20は、図3に示す電極体21(図2においては図示しない)がケース22に収納されている。<Power storage element>
FIG. 2 shows a schematic view of a rectangular non-aqueous electrolyte
図3に示すように、電極体21は、正極10及び負極23がセパレータ24を介して積層されたものである。なお、電極体21は、複数の正極10及び複数の負極23が積層された構造や、正極10及び負極24が積層状態で扁平状に巻回された構造である。なお、図3においては、電極体21の一部のみを模式的に示している。
As shown in FIG. 3, the
図3の正極10は、図1の電極10を採用することができる。従って、図1と同一の符号を付して説明を省略する。
As the
負極23は、負極基材25と、負極基材25の両面に積層された2つの負極活物質層26とを有する。負極基材25と負極活物質層26とは、図1の電極10における電極基材11及び活物質層13において、電極10が負極の場合として説明したものと同様である。なお、負極23は、負極基材25と負極活物質層26との間に配置される中間層を有してもよい。また、負極として、図1の電極10の構造のものを採用することもできる。
The
セパレータ24としては、特に限定されず、公知の蓄電素子用セパレータを用いることができる。上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも多孔質樹脂フィルムが好ましい。多孔質樹脂フィルムの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。また、これらの樹脂とアラミドやポリイミド等の樹脂とを複合した多孔質樹脂フィルムを用いてもよい。多孔質樹脂フィルムに無機層が積層されたセパレータを用いることもできる。
The
図2のケース22としては、一般的な非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知のアルミニウムケース、樹脂ケース等を用いることができる。ケース22は、蓋体27及びケース本体28を有する。また、蓋体27には、正極端子29及び負極端子30が設けられている。正極端子29は、電極体21の正極10と接続され、負極端子30は、電極体21の負極23と接続されている。
As the case 22 in FIG. 2, a known aluminum case, resin case, or the like that is usually used as a case for a general non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. The case 22 has a
電極体21が収納されたケース22内には、非水電解質が充填される。上記非水電解質としては、非水電解質二次電池に通常用いられる公知の非水電解質が使用できる。上記非水電解質は、非水溶媒に電解質塩が溶解されたものを用いることができる。
The case 22 in which the
上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートなどを挙げることができる。 Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and the like. Chain carbonate and the like can be mentioned.
上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。上記リチウム塩としては、LiPF6、LiPO2F2、LiBF4、LiClO4、LiN(SO2F)2等の無機リチウム塩、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3、LiC(SO2C2F5)3等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like, but lithium salt is preferable. Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO). 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other fluorinated hydrocarbon groups A lithium salt having a above can be mentioned.
また、上記非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体、ポリマー固体電解質などを用いることもできる。 Further, as the non-aqueous electrolyte, a molten salt at room temperature, an ionic liquid, a polymer solid electrolyte and the like can also be used.
<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。上記実施の形態においては、蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。さらに、電解質が水溶液である蓄電素子であってもよい。また、図1等の実施形態と異なり、電極基材の片面側のみに中間層、活物質層及び被覆層が形成された電極模本発明に含まれる。<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modifications and improvements in addition to the above embodiment. In the above embodiment, the mode in which the power storage element is a non-aqueous electrolyte secondary battery has been mainly described, but other power storage elements may be used. Examples of other power storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like. Further, it may be a power storage element in which the electrolyte is an aqueous solution. Further, unlike the embodiment shown in FIG. 1, the present invention includes an electrode model in which an intermediate layer, an active material layer, and a coating layer are formed only on one side of an electrode base material.
本発明に係る蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図4に示す。図4において、蓄電装置40は、複数の蓄電ユニット41を備えている。それぞれの蓄電ユニット41は、複数の蓄電素子42(例えば、図2の非水電解質二次電池20)を備えている。上記蓄電装置40は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。
The configuration of the power storage element according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above-mentioned power storage elements. An embodiment of the power storage device is shown in FIG. In FIG. 4, the
本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される蓄電素子、及びこれに備わる蓄電素子用電極等に適用できる。 The present invention can be applied to a personal computer, an electronic device such as a communication terminal, a power storage element used as a power source for an automobile, and an electrode for a power storage element provided therein.
10 電極(正極)
11 電極基材
12 中間層
13 活物質層
14 被覆層
15 縁部
16 端縁
17 漸減部
20 非水電解質二次電池
21 電極体
22 ケース
23 負極
24 セパレータ
25 負極基材
26 負極活物質層
27 蓋体
28 ケース本体
29 正極端子
30 負極端子
40 蓄電装置
41 蓄電ユニット
42 蓄電素子
101、201 電極基材
102、202 中間層
103、203 活物質層
X 異物
10 Electrode (positive electrode)
11
Claims (5)
上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、
上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備え、
上記活物質層における上記中間層上に積層された部分が平坦であり、
平面視において、上記中間層と上記被覆層とが重なっていない蓄電素子用の電極。 A conductive electrode base material, an intermediate layer laminated on a part of the surface of the electrode base material, and an active material layer laminated on the surface of the intermediate layer are provided.
The active material layer has an edge portion in contact with the surface of the electrode base material, and the edge portion covers the edge of the intermediate layer.
A coating layer laminated on the surface of the electrode base material and in contact with the edge portion is further provided .
The portion of the active material layer laminated on the intermediate layer is flat and is flat.
An electrode for a power storage element in which the intermediate layer and the coating layer do not overlap in a plan view .
上記縁部において上記漸減部のみに上記被覆層が接している請求項1又は請求項2の電極。 The edge portion has a tapering portion whose height gradually decreases toward the edge of the active material layer.
The electrode according to claim 1 or 2 , wherein the coating layer is in contact with only the gradually decreasing portion at the edge portion.
上記被覆層におけるバインダーの含有量が5質量%以上90質量%以下である請求項1から請求項3のいずれか1項の電極。 The coating layer contains inorganic particles and a binder, and contains
The electrode according to any one of claims 1 to 3 , wherein the content of the binder in the coating layer is 5% by mass or more and 90% by mass or less.
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