JP7490622B2 - Secondary batteries, battery packs, vehicle and stationary power sources - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、二次電池、電池パック、車両及び定置用電源に関する。 Embodiments of the present invention relate to secondary batteries, battery packs, vehicles, and stationary power sources.

負極活物質として炭素材料又はリチウムチタン酸化物を、正極活物質としてニッケル、コバルト及びマンガン等を含有する層状酸化物用いた非水電解質電池、特にリチウム二次電池が、幅広い分野における電源として既に実用化されている。このような非水電解質電池の形態は、各種電子機器用などの小型の物から、電気自動車用などの大型の物まで多岐にわたる。これらリチウム二次電池の電解液には、ニッケル水素電池又は鉛蓄電池と異なり、エチレンカーボネートやメチルエチルカーボネートなどが混合された非水系の有機溶媒が用いられている。これらの溶媒を用いた電解液は、水溶液電解液よりも耐酸化性および耐還元性が高く、溶媒の電気分解が起こりにくい。そのため、非水系のリチウム二次電池では、2V~4.5Vの高い起電力を実現することができる。 Non-aqueous electrolyte batteries, particularly lithium secondary batteries, using carbon materials or lithium titanium oxide as the negative electrode active material and layered oxides containing nickel, cobalt, manganese, etc. as the positive electrode active material have already been put to practical use as power sources in a wide range of fields. Such non-aqueous electrolyte batteries come in a wide variety of forms, from small ones for use in various electronic devices to large ones for use in electric vehicles. Unlike nickel-metal hydride batteries or lead-acid batteries, the electrolyte in these lithium secondary batteries uses a non-aqueous organic solvent containing ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate, etc. mixed therein. Electrolytes using these solvents have higher oxidation resistance and reduction resistance than aqueous electrolytes, and are less susceptible to electrolysis of the solvent. Therefore, non-aqueous lithium secondary batteries can achieve a high electromotive force of 2V to 4.5V.

一方で、有機溶媒の多くは可燃性物質であるため、有機溶媒を用いた二次電池の安全性は、水溶液を用いた二次電池に比べて原理的に劣りやすい。有機溶媒を含む電解液を用いたリチウム二次電池の安全性を向上させるために種々の対策がなされているものの、必ずしも十分とはいえない。また、非水系のリチウム二次電池は、製造工程において、ドライ環境が必要になるため、製造コストが必然的に高くなる。そのほか、有機溶媒を含む電解液は導電性が劣るので、非水系のリチウム二次電池の内部抵抗が高くなりやすい。このような課題は、電池安全性及び電池コストが重要視される電気自動車又はハイブリッド電気自動車、更には電力貯蔵向けの大型蓄電池用途においては、大きな欠点となっている。 On the other hand, since most organic solvents are flammable, the safety of secondary batteries using organic solvents is, in principle, inferior to secondary batteries using aqueous solutions. Although various measures have been taken to improve the safety of lithium secondary batteries using electrolytes containing organic solvents, they are not necessarily sufficient. In addition, non-aqueous lithium secondary batteries require a dry environment in the manufacturing process, which inevitably increases the manufacturing cost. In addition, electrolytes containing organic solvents have poor conductivity, so the internal resistance of non-aqueous lithium secondary batteries is likely to be high. Such issues are a major drawback in electric vehicles or hybrid electric vehicles, where battery safety and battery cost are important, and in large-scale storage batteries for power storage.

これらの課題を解決するために、電解液の水溶液化の検討がなされている。電解液を水溶液化する場合の問題点の1つとして、正負極におけるガス発生が挙げられる。水の還元反応に伴う、負極での水素発生及び正極での酸素発生は、望ましくないガス発生の例である。他にも、塩素を含む電解質塩が溶解した水溶液と、正極とが接触している場合、塩素ガスが発生する場合がある。 To solve these problems, the conversion of the electrolyte into an aqueous solution has been studied. One of the problems with converting the electrolyte into an aqueous solution is the generation of gas at the positive and negative electrodes. The generation of hydrogen at the negative electrode and the generation of oxygen at the positive electrode due to the reduction reaction of water are examples of undesirable gas generation. In addition, chlorine gas may be generated when an aqueous solution in which an electrolyte salt containing chlorine is dissolved is in contact with the positive electrode.

特許第4972862号Patent No. 4972862 特開2020-053385号公報JP 2020-053385 A

S. Liu et al. "Rechargeble Aqueous Lithium-Ion Battery of TiO2/LiMn2O4 with a High Voltage" Journal of the Electrochemical Society, 158(12) A1490-A1497 (2011) This paper relates to the aqueous LIB.S. Liu et al. "Rechargeable Aqueous Lithium-Ion Battery of TiO2/LiMn2O4 with a High Voltage" Journal of the Electrochemical Society, 158(12) A1490-A1497 (2011) This paper relates to the aqueous LIB.

本発明が解決しようとする課題は、ガス発生が抑制されることにより、高い安全性を達成可能な二次電池を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a secondary battery that can achieve high safety by suppressing gas generation.

実施形態によると、二次電池が提供される。二次電池は、電極群と、樹脂部と、樹脂部の少なくとも一部を被覆する外装部材とを備える。電極群は、正極、負極、及び、水系電解質を保持した多孔質セパレータを備える。正極は、正極集電体、正極集電体の少なくとも一方の面に担持された正極活物質含有層、及び、イオン伝導層を備える。イオン伝導層は、正極活物質含有層の主面及び側面を被覆すると共に、イオン伝導層の端部は正極集電体の主面と接している。正極集電体は、正極活物質含有層が担持されていない正極タブ部を有する。負極は、負極集電体、前記負極集電体の少なくとも一方の面に担持された負極活物質含有層を備える。負極集電体は、負極活物質含有層が担持されていない負極タブ部を有する。正極活物質含有層は、正極集電体とイオン伝導層との間に形成される空間内に位置している。正極が備えるイオン伝導層と、負極が備える負極活物質含有層とは、多孔質セパレータを介して対向している。電極群は、正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部を除いて、樹脂部で直接的に被覆されている。
According to an embodiment, a secondary battery is provided. The secondary battery includes an electrode group, a resin portion , and an exterior member that covers at least a part of the resin portion . The electrode group includes a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator that holds an aqueous electrolyte. The positive electrode includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the positive electrode current collector, and an ion conductive layer. The ion conductive layer covers the main surface and side surface of the positive electrode active material-containing layer, and an end of the ion conductive layer is in contact with the main surface of the positive electrode current collector. The positive electrode current collector has a positive electrode tab portion on which the positive electrode active material-containing layer is not supported. The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the negative electrode current collector. The negative electrode current collector has a negative electrode tab portion on which the negative electrode active material-containing layer is not supported. The positive electrode active material-containing layer is located in a space formed between the positive electrode current collector and the ion conductive layer. The ion-conducting layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode face each other via a porous separator. The electrode group is directly covered with a resin portion except for a part of the positive electrode tab portion and a part of the negative electrode tab portion.

他の実施形態によると、電池パックが提供される。電池パックは、実施形態に係る二次電池を含む。 According to another embodiment, a battery pack is provided. The battery pack includes a secondary battery according to an embodiment.

他の実施形態によると、車両が提供される。車両は、実施形態に係る電池パックを含む。 According to another embodiment, a vehicle is provided. The vehicle includes a battery pack according to an embodiment.

他の実施形態によると、定置用電源が提供される。定置用電源は、実施形態に係る電池パックを含む。 According to another embodiment, a stationary power source is provided. The stationary power source includes a battery pack according to an embodiment.

実施形態に係る二次電池の一例を概略的に示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a secondary battery according to an embodiment. 図1に示す二次電池のII‐II線に沿った断面を概略的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view that illustrates a cross section along line II-II of the secondary battery illustrated in FIG. 1 . 一例に係る正極の平面図及び断面図を概略的に示す二面図。FIG. 2 is a two-sided view showing a plan view and a cross-sectional view of a positive electrode according to an example. 一例に係る負極の平面図及び断面図を概略的に示す二面図。FIG. 2 is a two-sided view showing a plan view and a cross-sectional view of a negative electrode according to an example. 実施形態に係る二次電池の他の例を概略的に示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating another example of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係る二次電池の更に他の例を概略的に示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of still another example of a secondary battery according to an embodiment. 実施形態に係る二次電池の製造に係る一工程を概略的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic process for manufacturing a secondary battery according to an embodiment. 実施形態に係る二次電池の製造に係る一工程を概略的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic process for manufacturing a secondary battery according to an embodiment. 実施形態に係る二次電池の製造に係る一工程を概略的に示す断面図。3A to 3C are cross-sectional views each showing a schematic process for manufacturing a secondary battery according to an embodiment. 実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図。FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an example of a battery pack according to an embodiment. 図10に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing an example of an electrical circuit of the battery pack shown in FIG. 10 . 実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating an example of a vehicle according to an embodiment. 実施形態に係る定置用電源を含むシステムの一例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a system including a stationary power supply according to an embodiment.

以下、実施の形態について適宜図面を参照して説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。 The following describes the embodiments with reference to the drawings as appropriate. Note that common components throughout the embodiments are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. Also, each figure is a schematic diagram to explain the embodiments and facilitate their understanding, and the shapes, dimensions, ratios, etc. may differ from the actual devices in some places, but these can be appropriately modified in design by taking into account the following explanations and known technologies.

溶媒に水を含む水系電解質が用いられた二次電池では、前述の通り水の電気分解等に由来するガスが発生し易いという問題がある。正極及び負極における水の電気分解反応が生じると、二次電池のクーロン効率が低下する。また、塩素を含有する電解質塩を含む水系電解質を使用した場合、例えば正極において塩素ガスが発生することがある。塩素ガスの発生は、安全性の観点から望ましくない。塩素ガス発生は、正極が過充電状態又は過放電状態となることにより促進される傾向にある。 As mentioned above, secondary batteries using aqueous electrolytes containing water as a solvent have the problem that gas is easily generated due to the electrolysis of water. When an electrolysis reaction of water occurs at the positive and negative electrodes, the coulombic efficiency of the secondary battery decreases. In addition, when an aqueous electrolyte containing an electrolyte salt containing chlorine is used, chlorine gas may be generated, for example, at the positive electrode. The generation of chlorine gas is undesirable from the viewpoint of safety. The generation of chlorine gas tends to be promoted when the positive electrode is in an overcharged or overdischarged state.

正負極におけるガス発生を抑制するための手段の一つとして、正極又は負極と接触する水系電解質の量を低減することが挙げられる。これにより、正負極と水系電解質との副反応を抑制することができるため、二次電池内におけるガス発生量を低減することができる。 One way to suppress gas generation in the positive and negative electrodes is to reduce the amount of aqueous electrolyte in contact with the positive or negative electrodes. This suppresses side reactions between the positive and negative electrodes and the aqueous electrolyte, thereby reducing the amount of gas generated in the secondary battery.

(第1実施形態)
第1実施形態によると、二次電池が提供される。二次電池は、電極群と、樹脂部とを備える。電極群は、正極、負極、及び、水系電解質を保持した多孔質セパレータを備える。正極は、正極集電体、正極集電体の少なくとも一方の面に担持された正極活物質含有層、及び、イオン伝導層を備える。イオン伝導層は、正極活物質含有層の主面及び側面を被覆すると共に、イオン伝導層の端部は正極集電体の主面と接している。正極集電体は、正極活物質含有層が担持されていない正極タブ部を有する。負極は、負極集電体、前記負極集電体の少なくとも一方の面に担持された負極活物質含有層を備える。負極集電体は、負極活物質含有層が担持されていない負極タブ部を有する。正極活物質含有層は、正極集電体とイオン伝導層との間に形成される空間内に位置している。正極が備えるイオン伝導層と、負極が備える負極活物質含有層とは、多孔質セパレータを介して対向している。電極群は、正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部を除いて、樹脂部で直接的に被覆されている。
First Embodiment
According to a first embodiment, a secondary battery is provided. The secondary battery includes an electrode group and a resin part. The electrode group includes a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator holding an aqueous electrolyte. The positive electrode includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the positive electrode current collector, and an ion conductive layer. The ion conductive layer covers the main surface and side surface of the positive electrode active material-containing layer, and an end of the ion conductive layer is in contact with the main surface of the positive electrode current collector. The positive electrode current collector has a positive electrode tab part on which the positive electrode active material-containing layer is not supported. The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the negative electrode current collector. The negative electrode current collector has a negative electrode tab part on which the negative electrode active material-containing layer is not supported. The positive electrode active material-containing layer is located in a space formed between the positive electrode current collector and the ion conductive layer. The ion-conducting layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode face each other via a porous separator. The electrode group is directly covered with a resin portion except for a part of the positive electrode tab portion and a part of the negative electrode tab portion.

実施形態に係る電極群について、図面を参照しながら説明する。 The electrode group according to the embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、実施形態に係る二次電池100の一例を概略的に示す斜視図である。図2は、図1に示す二次電池100のII‐II線に沿った断面を概略的に示す断面図である。図3は、一例に係る正極6の平面図及び断面図を概略的に示す二面図である。図4は、一例に係る負極7の平面図及び断面図を概略的に示す二面図である。実施形態に係る二次電池は、リチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池などのアルカリ金属イオン二次電池であり得る。 FIG. 1 is a perspective view that shows an example of a secondary battery 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view that shows an example of the secondary battery 100 taken along line II-II in FIG. 1. FIG. 3 is a two-sided view that shows a plan view and a cross-sectional view of a positive electrode 6 according to an embodiment. FIG. 4 is a two-sided view that shows a plan view and a cross-sectional view of a negative electrode 7 according to an embodiment. The secondary battery according to the embodiment may be an alkali metal ion secondary battery such as a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery.

以下の説明において、X軸方向及びY軸方向は、電極群10の主面に対して平行であり且つ互いに直交する方向である。また、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向に対して垂直な方向である。即ち、Z軸方向は、厚さ方向である。 In the following description, the X-axis direction and the Y-axis direction are parallel to the main surface of the electrode group 10 and are perpendicular to each other. The Z-axis direction is perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction. In other words, the Z-axis direction is the thickness direction.

二次電池100は、電極群10と、樹脂部9とを備える。図1に示すように、二次電池100の外観には、例えば、樹脂部9と、後述する正極タブ部6c及び負極タブ部7cとが露出している。ここでは一例として、樹脂部9の外形が直方体である場合を示しているが、樹脂部9の外形には特に制限がない。樹脂部9の外形は、例えば、立方体であってもよく、円柱形状であってもよく、錐体形状であってもよい。 The secondary battery 100 includes an electrode group 10 and a resin part 9. As shown in FIG. 1, the exterior of the secondary battery 100 exposes, for example, the resin part 9 and a positive electrode tab part 6c and a negative electrode tab part 7c, which will be described later. Here, as an example, the resin part 9 has a rectangular parallelepiped outer shape, but there is no particular restriction on the outer shape of the resin part 9. The outer shape of the resin part 9 may be, for example, a cube, a cylindrical shape, or a cone shape.

電極群10は、正極6、負極7及び多孔質セパレータ8を備える。図1に示す電極群10は、それぞれがシート形状を有する正極6、負極7及び多孔質セパレータ8が積層してなる積層型電極群である。シート形状とは、側面の面積に対して、厚さ方向(Z軸方向)と直交する面内方向に伸びる主面の面積が大きな形状である。 The electrode group 10 includes a positive electrode 6, a negative electrode 7, and a porous separator 8. The electrode group 10 shown in FIG. 1 is a laminated electrode group formed by stacking a positive electrode 6, a negative electrode 7, and a porous separator 8, each of which has a sheet shape. The sheet shape is a shape in which the area of the main surface extending in an in-plane direction perpendicular to the thickness direction (Z-axis direction) is larger than the area of the side surfaces.

なお、図4を参照しながら後述するように、電極群10は、複数の正極6、複数の負極7及び複数の多孔質セパレータ8を備えていてもよい。即ち、実施形態に係る電極群10は、少なくとも1つの正極6と、少なくとも1つの多孔質セパレータ8と、少なくとも1つの負極7とが積層されてなる。電極群10は、これらが積層された状態で捲回された捲回型電極群であってもよい。 As described later with reference to FIG. 4, the electrode group 10 may include a plurality of positive electrodes 6, a plurality of negative electrodes 7, and a plurality of porous separators 8. That is, the electrode group 10 according to the embodiment is formed by stacking at least one positive electrode 6, at least one porous separator 8, and at least one negative electrode 7. The electrode group 10 may be a wound electrode group in which these are wound in a stacked state.

正極6は、正極集電体6aと、正極集電体6aの両面の一部に設けられた正極活物質含有層6bと、イオン伝導層11とを備える。正極活物質含有層6bは、正極集電体6aが有する2つの面のうち、少なくとも負極と対向する面上に設けられている。図2及び図3に示すように、イオン伝導層11は、正極活物質含有層6bの全体を覆うようにして、これを直接的に被覆している。言い換えると、イオン伝導層11は、正極活物質含有層6bの主面及び側面を被覆しており、且つ、その端面が正極集電体6aの主面と接している。つまり、イオン伝導層11の端部が正極集電体6aの主面と接することで、正極集電体6aとイオン伝導層11との間には空間130が形成されている。正極活物質含有層6bは、空間130内に位置している。空間130の形状は、例えば、正極活物質含有層6bの形状に準ずる。空間130の形状の例は、略直方体である。正極活物質含有層6bの主面及び/又は側面と、イオン伝導層11との間には隙間が空いていてもよい。 The positive electrode 6 includes a positive electrode collector 6a, a positive electrode active material-containing layer 6b provided on a part of both sides of the positive electrode collector 6a, and an ion conduction layer 11. The positive electrode active material-containing layer 6b is provided on at least one of the two surfaces of the positive electrode collector 6a that faces the negative electrode. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the ion conduction layer 11 covers the entire positive electrode active material-containing layer 6b directly. In other words, the ion conduction layer 11 covers the main surface and side surface of the positive electrode active material-containing layer 6b, and the end surface is in contact with the main surface of the positive electrode collector 6a. In other words, the end of the ion conduction layer 11 is in contact with the main surface of the positive electrode collector 6a, forming a space 130 between the positive electrode collector 6a and the ion conduction layer 11. The positive electrode active material-containing layer 6b is located in the space 130. The shape of the space 130 corresponds to, for example, the shape of the positive electrode active material-containing layer 6b. An example of the shape of the space 130 is a substantially rectangular parallelepiped. A gap may be provided between the main surface and/or side surface of the positive electrode active material-containing layer 6b and the ion conductive layer 11.

後述するように、実施形態に係る二次電池を製造する際、空間130内にはイオン伝導層11を介して水系電解質が流入し得る。但し、その流入量はわずかである。正極活物質含有層6bには、水系電解質が保持されていてもよく、保持されていなくてもよい。空間130は、閉塞空間であり得る。閉塞空間は、厳密な閉塞状態である必要はない。 As described below, when manufacturing the secondary battery according to the embodiment, the aqueous electrolyte may flow into the space 130 via the ion conductive layer 11. However, the amount of the flow is small. The aqueous electrolyte may or may not be held in the positive electrode active material-containing layer 6b. The space 130 may be a closed space. The closed space does not need to be strictly closed.

例えば図3に示すように、正極集電体6aは、正極活物質含有層6bもイオン伝導層11も担持されていない正極タブ部6cを有する。正極タブ部6cは、例えば、X軸方向及びY軸方向に伸びる矩形状の正極集電体6aの一辺の一部において、X軸方向に沿って突出している。正極6の形状は特に制限されないが、ここでは、正極6は、正極タブ部6cを除いて、X軸方向及びY軸方向に伸びる矩形のシート形状を有する。 For example, as shown in FIG. 3, the positive electrode collector 6a has a positive electrode tab portion 6c that does not support either the positive electrode active material-containing layer 6b or the ion conductive layer 11. The positive electrode tab portion 6c protrudes along the X-axis direction, for example, from a part of one side of the rectangular positive electrode collector 6a that extends in the X-axis direction and the Y-axis direction. The shape of the positive electrode 6 is not particularly limited, but here, the positive electrode 6 has a rectangular sheet shape that extends in the X-axis direction and the Y-axis direction, excluding the positive electrode tab portion 6c.

負極7は、負極集電体7aと、負極集電体7aの両面の一部に設けられた負極活物質含有層7bとを備える。負極活物質含有層7bは、負極集電体7aが有する表面及び裏面のうち、少なくとも正極と対向する面上に設けられている。負極活物質含有層7bには、水系電解質が保持されていてもよい。図2及び図4に示すように、負極集電体7aは、負極活物質含有層7bが担持されていない負極タブ部7cを有する。負極タブ部7cは、例えば、X軸方向及びY軸方向に伸びる矩形状の負極集電体7aの一辺の一部において、X軸方向に沿って突出している。負極7の形状は特に制限されないが、ここでは、負極7は、負極タブ部7cを除いて、X軸方向及びY軸方向に伸びる矩形のシート形状を有する。 The negative electrode 7 includes a negative electrode collector 7a and a negative electrode active material-containing layer 7b provided on a portion of both sides of the negative electrode collector 7a. The negative electrode active material-containing layer 7b is provided on at least the surface facing the positive electrode, among the front and back surfaces of the negative electrode collector 7a. The negative electrode active material-containing layer 7b may hold an aqueous electrolyte. As shown in FIG. 2 and FIG. 4, the negative electrode collector 7a has a negative electrode tab portion 7c on which the negative electrode active material-containing layer 7b is not supported. The negative electrode tab portion 7c protrudes along the X-axis direction, for example, from a portion of one side of the rectangular negative electrode collector 7a extending in the X-axis direction and the Y-axis direction. The shape of the negative electrode 7 is not particularly limited, but here, the negative electrode 7 has a rectangular sheet shape extending in the X-axis direction and the Y-axis direction, except for the negative electrode tab portion 7c.

多孔質セパレータ8は、正極6と負極7との間に介在している。多孔質セパレータ8は、X軸方向及びY軸方向に伸びる矩形のシート形状を有する。図示していないが、多孔質セパレータ8には、水系電解質が保持されている。なお、負極活物質含有層7b及び正極活物質含有層6bの双方に水系電解質が保持されている場合、正極活物質含有層6bの単位体積当たりに保持されている水系電解質の質量は、負極活物質含有層7bの単位体積当たりに保持されている水系電解質の質量と比較して少なくてもよい。 The porous separator 8 is interposed between the positive electrode 6 and the negative electrode 7. The porous separator 8 has a rectangular sheet shape extending in the X-axis direction and the Y-axis direction. Although not shown, an aqueous electrolyte is held in the porous separator 8. When an aqueous electrolyte is held in both the negative electrode active material-containing layer 7b and the positive electrode active material-containing layer 6b, the mass of the aqueous electrolyte held per unit volume of the positive electrode active material-containing layer 6b may be smaller than the mass of the aqueous electrolyte held per unit volume of the negative electrode active material-containing layer 7b.

図2に示すように、正極6、多孔質セパレータ8及び負極7は、Z軸方向に沿ってこの順に積層されている。正極6が備えるイオン伝導層11と、負極7が備える負極活物質含有層7bとは、多孔質セパレータ8を介して対向している。従って、例えば、正極6のイオン伝導層11と多孔質セパレータ8とが接触している。また、例えば、負極7の負極活物質含有層7bと多孔質セパレータ8とが接触している。 As shown in FIG. 2, the positive electrode 6, the porous separator 8, and the negative electrode 7 are stacked in this order along the Z-axis direction. The ion conduction layer 11 of the positive electrode 6 and the negative electrode active material-containing layer 7b of the negative electrode 7 face each other via the porous separator 8. Therefore, for example, the ion conduction layer 11 of the positive electrode 6 and the porous separator 8 are in contact. Also, for example, the negative electrode active material-containing layer 7b of the negative electrode 7 and the porous separator 8 are in contact.

図1及び図2に示すように、正極6と負極7とは、正極タブ部6cが突出する方向と、負極タブ部7cが突出方向とが互いに反対方向となるように、多孔質セパレータ8を介して積層されている。しかしながら、正極タブ部6c及び負極タブ部7cが突出している方向は特に制限されず、これら方向は互いに同一の方向であってもよい。 As shown in Figures 1 and 2, the positive electrode 6 and the negative electrode 7 are stacked with a porous separator 8 interposed between them so that the direction in which the positive electrode tab portion 6c protrudes and the direction in which the negative electrode tab portion 7c protrudes are opposite to each other. However, the directions in which the positive electrode tab portion 6c and the negative electrode tab portion 7c protrude are not particularly limited, and these directions may be the same as each other.

正極6、多孔質セパレータ8及び負極7を備える電極群10の一部は、樹脂部9で被覆されている。具体的には、電極群10は、正極タブ部6cの一部及び負極タブ部7cの一部を除いて、樹脂部9で直接的に被覆されている。正極タブ部6cのうち、一部は樹脂部9の外部に突出しているが、他の一部は、樹脂部9で被覆されている。負極タブ部7cのうち、一部は樹脂部9の外部に突出しているが、他の一部は、樹脂部9で被覆されている。 A portion of the electrode group 10 including the positive electrode 6, the porous separator 8, and the negative electrode 7 is covered with the resin part 9. Specifically, the electrode group 10 is directly covered with the resin part 9, except for a portion of the positive electrode tab part 6c and a portion of the negative electrode tab part 7c. A portion of the positive electrode tab part 6c protrudes outside the resin part 9, while the other portion is covered with the resin part 9. A portion of the negative electrode tab part 7c protrudes outside the resin part 9, while the other portion is covered with the resin part 9.

このように、実施形態に係る二次電池において、樹脂部9は、電極群10のほぼ全体を被覆している。樹脂部9で被覆された電極群10に対しては、電極群10が樹脂部9で被覆されること無しに水系電解質中に浸漬している場合と比較して、外部からの水系電解質の供給が行われにくい。従って、電極群10が水系電解質中に浸漬している場合と比較して、正極6及び負極7におけるガス発生を有意に抑制することができる。特に、正極活物質含有層6bは空間130内に存在しているため、正極活物質含有層6bに対しては、イオン伝導層11の外部からの水系電解質の供給が無いか、又は、ほぼ無い。それ故、正極活物質含有層6bにおいて、正極活物質等と水系電解質との副反応が抑制されるため、正極6における塩素ガス発生及び酸素ガス発生が抑制される。その結果、実施形態に係る二次電池は高い安全性を達成できる。 In this way, in the secondary battery according to the embodiment, the resin part 9 covers almost the entire electrode group 10. The electrode group 10 covered with the resin part 9 is less likely to receive an aqueous electrolyte from the outside, compared to when the electrode group 10 is immersed in an aqueous electrolyte without being covered with the resin part 9. Therefore, gas generation in the positive electrode 6 and the negative electrode 7 can be significantly suppressed, compared to when the electrode group 10 is immersed in an aqueous electrolyte. In particular, since the positive electrode active material-containing layer 6b is present in the space 130, there is no or almost no aqueous electrolyte supply from the outside of the ion conductive layer 11 to the positive electrode active material-containing layer 6b. Therefore, in the positive electrode active material-containing layer 6b, side reactions between the positive electrode active material and the aqueous electrolyte are suppressed, and chlorine gas generation and oxygen gas generation in the positive electrode 6 are suppressed. As a result, the secondary battery according to the embodiment can achieve high safety.

一方で、多孔質セパレータ8には水系電解質が保持されているため、正負極間におけるイオンの導通は確保される。負極活物質含有層7bと多孔質セパレータ8とは直接接しているのに対して、正極活物質含有層6bと多孔質セパレータ8とは直接接していない。しかしながら、上述の通り、正極活物質含有層6bはイオン伝導層11で被覆されている。イオン伝導層11は、電荷担体としてのアルカリ金属イオンを導通させることができる。それ故、正極活物質含有層6bと負極活物質含有層7bとのイオンの導通が確保される。 On the other hand, since the porous separator 8 holds an aqueous electrolyte, ionic conduction between the positive and negative electrodes is ensured. The negative electrode active material-containing layer 7b and the porous separator 8 are in direct contact, whereas the positive electrode active material-containing layer 6b and the porous separator 8 are not in direct contact. However, as described above, the positive electrode active material-containing layer 6b is coated with an ion conduction layer 11. The ion conduction layer 11 can conduct alkali metal ions as charge carriers. Therefore, ionic conduction between the positive electrode active material-containing layer 6b and the negative electrode active material-containing layer 7b is ensured.

図5は、実施形態に係る二次電池の他の例を概略的に示す断面図である。図5に示す二次電池100は、樹脂部9の少なくとも一部を被覆する外装部材2を更に備えることを除いて、図1~図4を参照しながら説明した二次電池と同様の構成を有する。図5では、一例として、樹脂部9の全体を外装部材2が被覆している。正極タブ部6cのうち、樹脂部9から突出(露出)している部分のうちの一部と、負極タブ部7cのうち、樹脂部9から突出(露出)している部分のうちの一部とは、外装部材2の外部に引き出されている。外装部材2は、例えば、樹脂部9の全面を直接的に被覆している。外装部材2と樹脂部9との間には、隙間があってもよい。 Figure 5 is a cross-sectional view that shows a schematic diagram of another example of a secondary battery according to an embodiment. The secondary battery 100 shown in Figure 5 has the same configuration as the secondary battery described with reference to Figures 1 to 4, except that it further includes an exterior member 2 that covers at least a part of the resin part 9. In Figure 5, as an example, the entire resin part 9 is covered with the exterior member 2. A part of the part of the positive electrode tab part 6c that protrudes (exposed) from the resin part 9 and a part of the part of the negative electrode tab part 7c that protrudes (exposed) from the resin part 9 are drawn out to the outside of the exterior member 2. For example, the exterior member 2 directly covers the entire surface of the resin part 9. There may be a gap between the exterior member 2 and the resin part 9.

二次電池100が外装部材2を更に備える場合、二次電池100の頑強性が高まるため、外部からの衝撃に対しても高い耐性を有する。また、電極群10が、樹脂部9のみならず外装部材2により被覆されるため、高い気密性を得ることができる。 When the secondary battery 100 further includes the exterior member 2, the robustness of the secondary battery 100 is increased, and the secondary battery 100 has high resistance to external impacts. In addition, since the electrode group 10 is covered not only by the resin portion 9 but also by the exterior member 2, high airtightness can be obtained.

外装部材2としては、金属製容器、ラミネートフィルム製容器、又は樹脂製容器を使用することができる。金属製容器としては、ニッケル、鉄、及びステンレスなどからなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが使用できる。樹脂製容器としては、ポリエチレン又はポリプロピレンなどからなるものを用いることができる。 As the exterior member 2, a metal container, a container made of laminate film, or a resin container can be used. As the metal container, a metal can made of nickel, iron, stainless steel, or the like, having a rectangular or cylindrical shape can be used. As the resin container, a container made of polyethylene or polypropylene can be used.

外装部材2の壁面は、例えば、2以上の口部を備えることができる。口部のそれぞれは、開閉可能な蓋又は弁などを備えることが好ましい。後述する二次電池の製造方法にて説明するように、口部は、水系電解質の注液口又は排出口として機能し得る。口部は、また、溶融した樹脂の注液口又は排出口として機能し得る。 The wall surface of the exterior member 2 can have, for example, two or more openings. Each opening preferably has an openable and closable lid or valve. As will be explained in the method for manufacturing a secondary battery described later, the openings can function as an inlet for injecting or discharging the aqueous electrolyte. The openings can also function as an inlet for injecting or discharging the molten resin.

図5には、外装部材2が2つの口部2a及び2bを備えている場合を示している。2以上の口部の位置は、特に制限されない。2つの口部2a及び2bは、例えば、略直方体形状を有する外装部材2において、互いに対向する上面及び底面に、それぞれ設けられる。具体的には、図5においては2つの口部のうちの一方(ここでは、2a)は、樹脂部9を介して負極7と対向する位置に設けられている。また、2つの口部のうちの他方(ここでは、2b)は、樹脂部9を介して正極6と対向する位置に設けられている。2つの口部の位置は、互いに近接し過ぎないことが望ましい。 Figure 5 shows a case where the exterior member 2 has two openings 2a and 2b. The positions of the two or more openings are not particularly limited. The two openings 2a and 2b are provided, for example, on the top and bottom surfaces of an exterior member 2 having a substantially rectangular parallelepiped shape, which face each other. Specifically, in Figure 5, one of the two openings (here, 2a) is provided at a position facing the negative electrode 7 via the resin part 9. The other of the two openings (here, 2b) is provided at a position facing the positive electrode 6 via the resin part 9. It is desirable that the positions of the two openings are not too close to each other.

図6は、実施形態に係る二次電池の更に他の例を概略的に示す断面図である。図6に示す二次電池100は、電極群10が、複数の正極6、複数の負極7及び複数の多孔質セパレータ8を備えていることを除いて、図1及び図2を参照しながら説明した二次電池100と同様の構造を有する。図6に示す電極群10において、複数の正極6及び複数の負極7は、それぞれの正極6及び負極7の間に多孔質セパレータ8を介在させながら積層されている。複数の正極6及び複数の負極7は、正極タブ部6cと負極タブ部7cとが、互いに対して反対方向に向かって突出するように積層されている。 Figure 6 is a cross-sectional view that shows a schematic diagram of yet another example of a secondary battery according to an embodiment. The secondary battery 100 shown in Figure 6 has a structure similar to that of the secondary battery 100 described with reference to Figures 1 and 2, except that the electrode group 10 includes a plurality of positive electrodes 6, a plurality of negative electrodes 7, and a plurality of porous separators 8. In the electrode group 10 shown in Figure 6, the plurality of positive electrodes 6 and the plurality of negative electrodes 7 are stacked with the porous separators 8 interposed between the respective positive electrodes 6 and negative electrodes 7. The plurality of positive electrodes 6 and the plurality of negative electrodes 7 are stacked such that the positive electrode tab portion 6c and the negative electrode tab portion 7c protrude in opposite directions from each other.

図示していないが、樹脂部9から突出した複数の正極タブ部6cは、例えば、束ねられた上で正極リードに溶接され得る。また、樹脂部9から突出した複数の負極タブ部7cは、束ねられた上で負極リードに溶接され得る。 Although not shown, the multiple positive electrode tab portions 6c protruding from the resin portion 9 can be bundled together and then welded to the positive electrode lead. Also, the multiple negative electrode tab portions 7c protruding from the resin portion 9 can be bundled together and then welded to the negative electrode lead.

図6に示す二次電池100においても、電極群10は、複数の正極タブ部6c及び複数の負極タブ部7cを除いて樹脂部9で被覆されている。それ故、電極群10に対しては、外部からの水系電解質の供給が行われない。従って、正極6及び負極7に接触する水系電解質の量は少ない。従って、正負極が水系電解質と接触することにより生じ得るガス発生を有意に抑制することができる。特に、正極6における塩素ガス発生及び酸素ガス発生が抑制される傾向にある。その結果、実施形態に係る二次電池は高い安全性を達成できる。 In the secondary battery 100 shown in FIG. 6, the electrode group 10 is also covered with the resin part 9 except for the multiple positive electrode tab parts 6c and the multiple negative electrode tab parts 7c. Therefore, the electrode group 10 is not supplied with aqueous electrolyte from the outside. Therefore, the amount of aqueous electrolyte in contact with the positive electrode 6 and the negative electrode 7 is small. Therefore, gas generation that may occur due to contact between the positive and negative electrodes and the aqueous electrolyte can be significantly suppressed. In particular, the generation of chlorine gas and oxygen gas in the positive electrode 6 tends to be suppressed. As a result, the secondary battery according to the embodiment can achieve high safety.

次に、実施形態に係る二次電池を構成する各部材の詳細について説明する。 Next, we will explain the details of each component that makes up the secondary battery according to the embodiment.

(1)正極
正極は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一方の主面上に担持された正極活物質含有層と、イオン伝導層とを含む。正極活物質含有層は、正極活物質を含む。正極活物質含有層は、導電剤及び結着剤を更に含み得る。導電剤は、集電性能を高め、且つ活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために、必要に応じて配合される。結着剤は、活物質、導電剤及び集電体を結着させる作用を有する。
(1) Positive electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one of the main surfaces of the positive electrode current collector, and an ion conductive layer. The positive electrode active material-containing layer includes a positive electrode active material. The positive electrode active material-containing layer may further include a conductive agent and a binder. The conductive agent is mixed as necessary to improve current collection performance and reduce contact resistance between the active material and the current collector. The binder has the function of binding the active material, the conductive agent, and the current collector.

正極活物質含有層の厚さは、特に制限されないが、例えば5μm~100μmの範囲内にある。イオン伝導層の厚さは、特に制限されないが、例えば3μm~200μmの範囲内にある。 The thickness of the positive electrode active material-containing layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 5 μm to 100 μm. The thickness of the ion-conducting layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 3 μm to 200 μm.

正極集電体は、例えば、ステンレス、アルミニウム(Al)及びチタン(Ti)などの金属からなる。正極集電体は、例えば、箔、多孔体又はメッシュの形態である。正極集電体と水系電解質との反応による腐食を防止するため、正極集電体の表面は、異種元素で被覆されていてもよい。正極集電体は、例えばTi箔などの耐蝕性及び耐酸化性に優れたものであることが好ましい。なお、水系電解質がLi2SO4を含む場合は、腐食が進行しないことから、正極集電体としてAlを使用してもよい。 The positive electrode current collector is made of metals such as stainless steel, aluminum (Al) and titanium (Ti). The positive electrode current collector is, for example, in the form of a foil, a porous body or a mesh. In order to prevent corrosion due to the reaction between the positive electrode current collector and the aqueous electrolyte, the surface of the positive electrode current collector may be coated with a different element. The positive electrode current collector is preferably one having excellent corrosion resistance and oxidation resistance, such as Ti foil. In addition, when the aqueous electrolyte contains Li2SO4 , Al may be used as the positive electrode current collector because corrosion does not progress.

正極集電体の厚さは、5μm以上20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。 The thickness of the positive electrode current collector is preferably 5 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 15 μm or less.

正極活物質としては、リチウムイオン吸蔵放出電位が金属リチウムを基準とする電位で、3V(vs.Li/Li)以上5.5V以下(vs.Li/Li)である化合物を用いることができる。正極は、1種類の正極活物質を含んでいてもよく、2種類以上の正極活物質を含んでいてもよい。 As the positive electrode active material, a compound having a lithium ion absorption/release potential of 3 V (vs. Li/Li + ) to 5.5 V (vs. Li/Li + ) based on metallic lithium can be used. The positive electrode may contain one type of positive electrode active material, or may contain two or more types of positive electrode active materials.

正極活物質の例には、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルトアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウム鉄酸化物、リチウムフッ素化硫酸鉄、オリビン結晶構造のリン酸化合物(例えば、LiFePO(0<x≦1)、LiMnPO(0<x≦1))などが含まれる。オリビン結晶構造のリン酸化合物は、熱安定性に優れている。 Examples of the positive electrode active material include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt aluminum composite oxide, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, spinel type lithium manganese nickel composite oxide, lithium manganese cobalt composite oxide, lithium iron oxide, lithium fluorinated iron sulfate, phosphate compounds having an olivine crystal structure (e.g., Li x FePO 4 (0<x≦1), Li x MnPO 4 (0<x≦1)), etc. Phosphate compounds having an olivine crystal structure have excellent thermal stability.

高い正極電位の得られる正極活物質の例としては、例えばスピネル構造のLixMn(0<x≦1)、LiMnO(0<x≦1)などのリチウムマンガン複合酸化物、例えばLiNi1-yAl(0<x≦1、0<y<1)などのリチウムニッケルアルミニウム複合酸化物、例えばLiCoO(0<x≦1)などのリチウムコバルト複合酸化物、例えばLiNi1-y―zCoMn(0<x≦1、0<y<1、0≦z<1)などのリチウムニッケルコバルト複合酸化物、例えばLiMnCo1-y(0<x≦1、0<y<1)などのリチウムマンガンコバルト複合酸化物、例えばLiMn1-yNi(0<x≦1、0<y<2、0<1-y<1)などのスピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、例えばLiFePO(0<x≦1)、LiFe1-yMnPO(0<x≦1、0≦y≦1)、LiCoPO(0<x≦1)などのオリビン構造を有するリチウムリン酸化物、フッ素化硫酸鉄(例えばLiFeSOF(0<x≦1))が挙げられる。 Examples of positive electrode active materials that can provide a high positive electrode potential include lithium manganese composite oxides such as spinel structure Li x Mn 2 O 4 (0<x≦1) and Li x MnO 2 (0<x≦1), lithium nickel aluminum composite oxides such as Li x Ni 1-y Al y O 2 (0<x≦1, 0<y<1), lithium cobalt composite oxides such as Li x CoO 2 (0<x≦1), lithium nickel cobalt composite oxides such as Li x Ni 1-y-z Co y Mn z O 2 (0<x≦1, 0<y<1, 0<z<1), lithium manganese cobalt composite oxides such as Li x Mn y Co 1-y O 2 (0<x≦1, 0<y<1), and lithium manganese cobalt composite oxides such as Li x Mn 1-y Ni Examples of such lithium phosphate oxides include spinel-type lithium manganese nickel composite oxides such as LixFePO4 (0<x≦1, 0<y<2, 0<1-y<1), lithium phosphate oxides having an olivine structure such as LixFePO4 (0<x≦1), LixFe1 - yMnyPO4 (0<x≦ 1 , 0<y≦1), and LixCoPO4 (0<x≦1), and fluorinated iron sulfates (for example, LixFeSO4F (0<x≦1)).

正極活物質は、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物及びオリビン構造を有するリチウムリン酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。これら活物質の作動電位は、3.5V(vs.Li/Li)以上4.2V(vs.Li/Li)以下である。すなわち、これらの活物質の作動電位は比較的高い。これら正極活物質を、上述したスピネル型のチタン酸リチウム及びアナターゼ型酸化チタンなどの負極活物質と組み合わせて使用することにより、高い電池電圧が得られる。 The positive electrode active material is preferably at least one selected from the group consisting of lithium cobalt composite oxide, lithium manganese composite oxide, and lithium phosphate having an olivine structure. The operating potential of these active materials is 3.5 V (vs. Li/Li + ) or more and 4.2 V (vs. Li/Li + ) or less. That is, the operating potential of these active materials is relatively high. By using these positive electrode active materials in combination with the above-mentioned spinel-type lithium titanate and anatase-type titanium oxide or other negative electrode active materials, a high battery voltage can be obtained.

正極活物質は、例えば、粒子の形態で正極に含まれている。正極活物質粒子は、単独の一次粒子、一次粒子の凝集体である二次粒子、あるいは、一次粒子と二次粒子の混合物であり得る。粒子の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円形状、扁平形状、又は繊維状等にすることができる。 The positive electrode active material is contained in the positive electrode in the form of particles, for example. The positive electrode active material particles can be single primary particles, secondary particles which are aggregates of primary particles, or a mixture of primary particles and secondary particles. The shape of the particles is not particularly limited, and can be, for example, spherical, elliptical, flat, or fibrous.

正極活物質の一次粒子の平均粒子径(直径)は10μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以上5μm以下である。正極活物質の二次粒子の平均粒子径(直径)は100μm以下であることが好ましく、より好ましくは10μm以上50μm以下である。 The average particle size (diameter) of the primary particles of the positive electrode active material is preferably 10 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less. The average particle size (diameter) of the secondary particles of the positive electrode active material is preferably 100 μm or less, more preferably 10 μm or more and 50 μm or less.

正極活物質の一次粒子径及び二次粒子径は、後述する負極活物質粒子と同様に、レーザー回折式の粒度分布測定装置により求めることができる。 The primary particle size and secondary particle size of the positive electrode active material can be determined using a laser diffraction particle size distribution measuring device, similar to the negative electrode active material particles described below.

正極活物質含有層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、80質量%以上98質量%以下、及び2質量%以上20質量%以下の割合で配合することが好ましい。 In the layer containing the positive electrode active material, the positive electrode active material and the binder are preferably mixed in proportions of 80% by mass or more and 98% by mass or less and 2% by mass or more and 20% by mass or less, respectively.

結着剤の量を2質量%以上にすることにより、十分な電極強度が得られる。また、結着剤は、絶縁体として機能し得る。そのため、結着剤の量を20質量%以下にすると、電極に含まれる絶縁体の量が減るため、内部抵抗を減少できる。 By making the amount of binder 2% by mass or more, sufficient electrode strength can be obtained. The binder can also function as an insulator. Therefore, by making the amount of binder 20% by mass or less, the amount of insulator contained in the electrode is reduced, and the internal resistance can be reduced.

導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、77質量%以上95質量%以下、2質量%以上20質量%以下、及び3質量%以上15質量%以下の割合で配合することが好ましい。 When a conductive agent is added, it is preferable to mix the positive electrode active material, binder, and conductive agent in proportions of 77% by mass or more and 95% by mass or less, 2% by mass or more and 20% by mass or less, and 3% by mass or more and 15% by mass or less, respectively.

導電剤の量を3質量%以上にすることにより、上述した効果を発揮することができる。また、導電剤の量を15質量%以下にすることにより、電解質と接触する導電剤の割合を低くすることができる。この割合が低いと、高温保存下において、電解質の分解を低減することができる。 By setting the amount of conductive agent to 3 mass% or more, the above-mentioned effects can be achieved. Furthermore, by setting the amount of conductive agent to 15 mass% or less, the proportion of conductive agent in contact with the electrolyte can be reduced. This low proportion can reduce decomposition of the electrolyte during high-temperature storage.

イオン伝導層は、固体電解質層及びゲル電解質層からなる群より選択される少なくとも1つである。イオン伝導層は、電荷担体としてのアルカリ金属イオン伝導性を有する。イオン伝導層は、固体電解質層のみからなっていてもよく、ゲル電解質層のみからなっていてもよく、固体電解質層及びゲル電解質層の積層体であってもよい。イオン伝導層は、例えば、25℃において1×10-10S/cm以上のリチウムイオン伝導度を有する。 The ion conductive layer is at least one selected from the group consisting of a solid electrolyte layer and a gel electrolyte layer. The ion conductive layer has alkali metal ion conductivity as a charge carrier. The ion conductive layer may be composed of only a solid electrolyte layer, may be composed of only a gel electrolyte layer, or may be a laminate of a solid electrolyte layer and a gel electrolyte layer. The ion conductive layer has a lithium ion conductivity of 1×10 −10 S/cm or more at 25° C., for example.

固体電解質層は、固体電解質粒子と、高分子材料とを含み得る。固体電解質層は、固体電解質粒子のみからなっていてもよい。固体電解質層は、1種類の固体電解質粒子を含んでいてもよく、複数種類の固体電解質粒子を含んでいてもよい。固体電解質層は、可塑剤及び電解質塩からなる群より選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。固体電解質層が電解質塩を含んでいると、例えば、固体電解質層のアルカリ金属イオン伝導性をより高めることができる。なお、高分子材料の形態は、例えば、粒状、繊維状でありうる。 The solid electrolyte layer may include solid electrolyte particles and a polymer material. The solid electrolyte layer may be composed of only solid electrolyte particles. The solid electrolyte layer may include one type of solid electrolyte particles, or may include multiple types of solid electrolyte particles. The solid electrolyte layer may include at least one selected from the group consisting of a plasticizer and an electrolyte salt. When the solid electrolyte layer includes an electrolyte salt, for example, the alkali metal ion conductivity of the solid electrolyte layer can be further increased. The polymer material may be in the form of, for example, a granular or fibrous form.

固体電解質層は、シート状で、ピンホールのような細孔の少ない、又はないものであることが好ましい。固体電解質層の厚さは、特に制限されないが、例えば150μm以下であり、好ましくは20μm以上50μm以下の範囲内にある。 The solid electrolyte layer is preferably in sheet form and has few or no pores such as pinholes. The thickness of the solid electrolyte layer is not particularly limited, but is, for example, 150 μm or less, and preferably in the range of 20 μm to 50 μm.

固体電解質層に用いる高分子材料(第1高分子材料)は、水系溶媒に不溶な高分子材料が望ましい。この条件を満たす高分子材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、フッ素含有高分子材料などが挙げられる。フッ素含有高分子材料を用いることにより、セパレータに撥水性を付与することができる。また、無機固体電解質は水に対する安定性が高く、かつリチウムイオン伝導度に優れている。リチウムイオン伝導性の無機固体電解質とフッ素含有高分子材料とを複合体化することにより、アルカリ金属イオン伝導性で柔軟性のある固体電解質層が実現可能となる。この固体電解質層からなるセパレータは、抵抗を低減することができるため、二次電池の大電流性能を向上することができる。 The polymer material (first polymer material) used for the solid electrolyte layer is preferably a polymer material insoluble in aqueous solvents. Examples of polymer materials that meet this condition include polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and fluorine-containing polymer materials. By using a fluorine-containing polymer material, water repellency can be imparted to the separator. In addition, inorganic solid electrolytes have high stability against water and excellent lithium ion conductivity. By forming a complex between a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and a fluorine-containing polymer material, a solid electrolyte layer that is flexible and conductive to alkali metal ions can be realized. A separator made of this solid electrolyte layer can reduce resistance, thereby improving the large current performance of the secondary battery.

フッ素含有高分子材料は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等が挙げられる。フッ素含有高分子材料の種類は1種類または2種類以上にすることができる。 Examples of fluorine-containing polymeric materials include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVdF), etc. The type of fluorine-containing polymeric material can be one or two or more types.

固体電解質層が高分子材料を含む場合、固体電解質層に占める高分子材料の含有割合は1重量%以上20重量%以下が好ましい。この範囲であると、固体電解質層の厚さを10~100μmの範囲にした際に高い機械的強度が得られ、かつ抵抗を低減することができる。さらに、固体電解質がリチウムイオン伝導性を阻害する要因になる恐れが低い。当該割合のより好ましい範囲は3重量%以上10重量%以下である。 When the solid electrolyte layer contains a polymer material, the content of the polymer material in the solid electrolyte layer is preferably 1% by weight or more and 20% by weight or less. In this range, high mechanical strength can be obtained and resistance can be reduced when the thickness of the solid electrolyte layer is in the range of 10 to 100 μm. Furthermore, there is little risk that the solid electrolyte will become a factor that inhibits lithium ion conductivity. A more preferable range for this content is 3% by weight or more and 10% by weight or less.

固体電解質としては、無機固体電解質を用いることが好ましい。無機固体電解質としては、例えば、酸化物系固体電解質、又は硫化物系固体電解質を挙げることができる。酸化物系固体電解質としては、NASICON型構造を有し、一般式LiM2(PO43で表されるリチウムリン酸固体電解質を用いることが好ましい。上記一般式中のMは、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ストロンチウム(Sr)、ジルコニウム(Zr)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)からなる群より選ばれる少なくとも一種類以上の元素であることが好ましい。元素Mは、Ge、Zr及びTiの何れか1つの元素と、Alとを含むことがより好ましい。 As the solid electrolyte, it is preferable to use an inorganic solid electrolyte. As the inorganic solid electrolyte, for example, an oxide-based solid electrolyte or a sulfide-based solid electrolyte can be mentioned. As the oxide-based solid electrolyte, it is preferable to use a lithium phosphate solid electrolyte having a NASICON structure and represented by the general formula LiM 2 (PO 4 ) 3. In the above general formula, M is preferably at least one element selected from the group consisting of titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), zirconium (Zr), tin (Sn), and aluminum (Al). It is more preferable that the element M contains any one of Ge, Zr, and Ti, and Al.

NASICON型構造を有するリチウムリン酸固体電解質の具体例としては、LATP(Li1+xAlTi2-x(PO)、Li1+xAlGe2-x(PO、Li1+xAlZr2-x(POを挙げることができる。上記式におけるxは、0<x≦5の範囲内にあり、0.1≦x≦0.5の範囲内にあることが好ましい。固体電解質としては、LATPを用いることが好ましい。LATPは、耐水性に優れ、二次電池内で加水分解を生じにくい。 Specific examples of lithium phosphate solid electrolytes having a NASICON structure include LATP (Li1 + xAlxTi2 -x ( PO4 ) 3 ), Li1 + xAlxGe2 -x ( PO4 ) 3 , and Li1 + xAlxZr2 -x ( PO4 ) 3 . In the above formula, x is in the range of 0<x≦5, and preferably in the range of 0.1≦x≦0.5. It is preferable to use LATP as the solid electrolyte. LATP has excellent water resistance and is less likely to undergo hydrolysis in a secondary battery.

また、酸化物系固体電解質としては、アモルファス状のLIPON(Li2.9PO3.30.46)、又はガーネット型構造のLLZ(Li7La3Zr212)を用いてもよい。 Moreover, as the oxide-based solid electrolyte, amorphous LIPON (Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 ) or LLZ (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ) having a garnet structure may be used.

固体電解質層の透気係数は1×10-192以上1×10-152未満であることが好ましい。固体電解質層の透気係数がこの範囲内にあると、後述する二次電池の製造時において、イオン伝導層を介して正極活物質含有層内に水系電解質が浸透するのを抑制しやすい効果が得られる。 The solid electrolyte layer preferably has an air permeability coefficient of 1×10 −19 m 2 or more and less than 1×10 −15 m 2. When the air permeability coefficient of the solid electrolyte layer is within this range, an effect of easily suppressing the permeation of the aqueous electrolyte into the positive electrode active material-containing layer through the ion conductive layer can be obtained during the production of a secondary battery described later.

ゲル電解質層は、例えば、ポリマー材料(第2高分子材料)、有機溶媒及びアルカリ金属塩からなる。ポリマー材料(第2高分子材料)を構成する高分子鎖は三次元的に絡み合っており、この高分子鎖の内部に、有機溶媒及びアルカリ金属塩を含む電解液が保持されている。 The gel electrolyte layer is composed of, for example, a polymer material (second polymer material), an organic solvent, and an alkali metal salt. The polymer chains constituting the polymer material (second polymer material) are three-dimensionally entangled, and an electrolyte solution containing an organic solvent and an alkali metal salt is held inside the polymer chains.

ゲル電解質に占める第2高分子材料の質量の割合は、例えば、0.5質量%~10質量%の範囲内にあり、好ましくは1.5質量%~8質量%の範囲内にある。この割合が小さすぎると、ゲル電解質が適切にゲル化しない可能性がある。この割合が大きすぎると、イオン伝導抵抗が上昇しすぎて、入出力特性に劣る傾向がある。 The mass ratio of the second polymer material in the gel electrolyte is, for example, in the range of 0.5% by mass to 10% by mass, and preferably in the range of 1.5% by mass to 8% by mass. If this ratio is too small, the gel electrolyte may not gel properly. If this ratio is too large, the ion conduction resistance increases too much, tending to result in poor input/output characteristics.

ゲル電解質に占める有機溶媒の質量の割合は、例えば、80質量%~97質量%の範囲内にあり、好ましくは80質量%~90質量%の範囲内にある。ゲル電解質に占める有機溶媒の質量の割合を適宜調整することにより、ポリマー材料(第2高分子材料)の濃度(質量割合)及びアルカリ金属塩の濃度を調整することが可能である。 The mass ratio of the organic solvent in the gel electrolyte is, for example, in the range of 80% to 97% by mass, and preferably in the range of 80% to 90% by mass. By appropriately adjusting the mass ratio of the organic solvent in the gel electrolyte, it is possible to adjust the concentration (mass ratio) of the polymer material (second polymer material) and the concentration of the alkali metal salt.

ゲル電解質中のアルカリ金属塩濃度は、例えば0.5mol/L~3mol/Lの範囲内にあり、好ましくは0.5mol/L~2mol/Lの範囲内にある。アルカリ金属塩濃度をこの範囲内とすることにより、電解質の粘度が適度なものとなり、比較的高いイオン伝導性を維持することができる。 The alkali metal salt concentration in the gel electrolyte is, for example, in the range of 0.5 mol/L to 3 mol/L, and preferably in the range of 0.5 mol/L to 2 mol/L. By keeping the alkali metal salt concentration within this range, the viscosity of the electrolyte becomes appropriate and relatively high ionic conductivity can be maintained.

第2高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile;PAN)、ポリメチルメタクリレート(PolyMethylMethacrylate;PMMA)及びポリエチレンオキサイド(polyethylene oxide;PEO)からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。第2高分子材料は、これらのうちの1種であってもよく、2種類以上を含む混合物であってもよい。 The second polymeric material is preferably at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), and polyethylene oxide (PEO). The second polymeric material may be one of these, or a mixture containing two or more of them.

ゲル電解質層が含むアルカリ金属塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩又はこれらの混合物を用いることができる。アルカリ金属塩としては、後述する水系電解質に含まれ得るものと同様のものを用いることができる。 The alkali metal salt contained in the gel electrolyte layer may be, for example, a lithium salt, a sodium salt, or a mixture thereof. The alkali metal salt may be the same as that contained in the aqueous electrolyte described below.

イオン伝導層がゲル電解質層であるか否かの確認は、以下のようにして行う。即ち、イオン伝導層に10g/cm2の圧力をかけて、有機電解液の浸み出しの有無を調べることで確認できる。有機電解液の浸み出しがある場合には、当該層がゲル電解質層であると判断できる。 Whether or not the ion conductive layer is a gel electrolyte layer can be confirmed as follows. That is, a pressure of 10 g/ cm2 is applied to the ion conductive layer, and the presence or absence of seepage of the organic electrolyte solution is checked. If the organic electrolyte solution seeps out, the layer can be determined to be a gel electrolyte layer.

<リチウムイオン伝導度の測定>
固体電解質層のリチウムイオン伝導度は、以下のように測定することができる。二次電池をアルゴン雰囲気のグローブボックス内で解体して、セパレータとしての固体電解質層を備える電極群を取り出す。電極群を洗浄し、室温下で真空乾燥する。
<Measurement of lithium ion conductivity>
The lithium ion conductivity of the solid electrolyte layer can be measured as follows: The secondary battery is disassembled in a glove box under an argon atmosphere, and the electrode group having the solid electrolyte layer as a separator is taken out. The electrode group is washed and vacuum dried at room temperature.

次いで、固体電解質層の一部を削り取り、錠剤成形器を用いて、圧粉体に成形する。この圧粉体の両面に金(Au)電極を蒸着し、測定試料とする。その後、この測定試料に対して、ソーラトロン社製周波数応答アナライザ1260型を用いて測定を行う。測定周波数範囲は、5Hzから32MHzの範囲とする。測定は、測定試料を大気に暴露することなく乾燥アルゴン雰囲気下に入れ、25℃環境下にて行う。測定結果から、Liイオン伝導の交流インピーダンス成分ZLi[ohm]を求める。このZLiと測定試料の面積S[cm2]及び厚さd[cm]とから、下記式によって、固体電解質層のイオン伝導率σLi[S/cm]を算出できる。
σLi=(1/ZLi)×(d/S)
Next, a part of the solid electrolyte layer is scraped off and molded into a powder compact using a tablet molding machine. Gold (Au) electrodes are deposited on both sides of this powder compact to obtain a measurement sample. Then, the measurement sample is measured using a Solartron Frequency Response Analyzer Model 1260. The measurement frequency range is from 5 Hz to 32 MHz. The measurement is performed in a 25°C environment by placing the measurement sample in a dry argon atmosphere without exposing it to the air. From the measurement results, the AC impedance component Z Li [ohm] of Li ion conduction is obtained. The ionic conductivity σ Li [S/cm] of the solid electrolyte layer can be calculated from this Z Li and the area S [cm 2 ] and thickness d [cm] of the measurement sample by the following formula.
σ Li = (1/Z Li ) × (d/S)

ゲル電解質層のリチウムイオン伝導度は、圧粉体に成形することを除いて、上記の方法で測定することができる。 The lithium ion conductivity of the gel electrolyte layer can be measured by the method described above, except that it is molded into a powder compact.

(2)負極
負極は、負極集電体と、負極集電体の片面又は両面に担持される負極活物質含有層とを含み得る。負極活物質含有層は、負極活物質を含んでいる。負極活物質含有層は、負極集電体の少なくとも1つの面上に配置されている。例えば、負極集電体上の1つの面に負極活物質含有層が配置されていてもよく、負極集電体上の1つの面とその裏面とに負極活物質含有層が配置されていてもよい。
(2) Negative Electrode The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer supported on one or both sides of the negative electrode current collector. The negative electrode active material-containing layer contains a negative electrode active material. The negative electrode active material-containing layer is disposed on at least one surface of the negative electrode current collector. For example, the negative electrode active material-containing layer may be disposed on one surface of the negative electrode current collector, or the negative electrode active material-containing layer may be disposed on one surface of the negative electrode current collector and on the back surface thereof.

負極活物質含有層の厚さは、特に制限されないが、例えば5μm~100μmの範囲内にある。 The thickness of the negative electrode active material-containing layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 5 μm to 100 μm.

負極集電体の材料には、アルカリ金属イオンが挿入又は脱離するときの負極電位範囲において、電気化学的に安定である物質が用いられる。負極集電体は、例えば、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、スズ(Sn)及びケイ素(Si)からなる群より選択される1種の金属箔、もしくは、これら金属元素のうちの少なくとも1種を含む合金箔であることが好ましい。負極集電体は、多孔体又はメッシュなどの他の形態であってもよい。負極集電体の厚さは、5μm以上50μm以下であることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、電極の強度と軽量化のバランスをとることができる。 The material of the negative electrode current collector is a substance that is electrochemically stable in the negative electrode potential range when the alkali metal ions are inserted or removed. The negative electrode current collector is preferably a metal foil selected from the group consisting of aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti), zinc (Zn), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), tin (Sn) and silicon (Si), or an alloy foil containing at least one of these metal elements. The negative electrode current collector may be in other forms such as a porous body or a mesh. The thickness of the negative electrode current collector is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. A current collector having such a thickness can balance the strength and weight of the electrode.

負極活物質含有層の多孔度は、20%以上50%以下にすることが望ましい。これにより、水系電解質との親和性に優れ、かつ高密度な負極を得ることができる。負極活物質含有層の多孔度は、25%以上40%以下であることがより好ましい。 It is desirable for the porosity of the negative electrode active material-containing layer to be 20% or more and 50% or less. This makes it possible to obtain a high-density negative electrode that has excellent affinity with the aqueous electrolyte. It is more preferable for the porosity of the negative electrode active material-containing layer to be 25% or more and 40% or less.

負極活物質含有層の多孔度は、例えば、水銀圧入法により得ることができる。具体的には、まず、水銀圧入法により、活物質含有層の細孔分布を得る。次いで、この細孔分布から全細孔量を算出する。次いで、全細孔量と活物質含有層の体積との比から、多孔度を算出することが出来る。 The porosity of the negative electrode active material-containing layer can be obtained, for example, by mercury intrusion porosimetry. Specifically, first, the pore distribution of the active material-containing layer is obtained by mercury intrusion porosimetry. Next, the total pore volume is calculated from this pore distribution. Next, the porosity can be calculated from the ratio of the total pore volume to the volume of the active material-containing layer.

負極活物質としては、リチウムイオン吸蔵放出電位が金属リチウムを基準とする電位で、1V(vs.Li/Li)以上3V以下(vs.Li/Li)である化合物を用いることができる。 As the negative electrode active material, a compound having a lithium ion absorption/release potential of 1 V (vs. Li/Li + ) to 3 V (vs. Li/Li + ) based on metallic lithium can be used.

このような化合物として、具体的には、チタン酸化物、又はチタン含有酸化物を使用することができる。チタン含有酸化物としては、リチウムチタン複合酸化物、ニオブチタン複合酸化物、ナトリウムニオブチタン複合酸化物などを使用することができる。負極活物質は、チタン酸化物及びチタン含有酸化物を1種、又は2種以上含むことができる。 Specific examples of such compounds include titanium oxide and titanium-containing oxide. Examples of titanium-containing oxides that can be used include lithium titanium composite oxide, niobium titanium composite oxide, and sodium niobium titanium composite oxide. The negative electrode active material can contain one or more types of titanium oxide and titanium-containing oxide.

チタン酸化物は、例えば、単斜晶構造のチタン酸化物、ルチル構造のチタン酸化物、アナターゼ構造のチタン酸化物を含む。各結晶構造のチタン酸化物は、充電前の組成をTiO2、充電後の組成をLiTiO(xは0≦x≦1)で表すことができる。また、単斜晶構造のチタン酸化物の充電前構造をTiO(B)と表すことができる。 Titanium oxide includes, for example, titanium oxide with a monoclinic structure, titanium oxide with a rutile structure, and titanium oxide with an anatase structure. The composition of titanium oxide with each crystal structure before charging can be expressed as TiO2 , and the composition after charging can be expressed as LixTiO2 (x is 0≦x≦1). The structure of titanium oxide with a monoclinic structure before charging can be expressed as TiO2 (B).

リチウムチタン酸化物は、例えば、スピネル構造のリチウムチタン酸化物(例えば一般式Li4+xTi12(xは-1≦x≦3))、ラムスデライト構造のリチウムチタン酸化物(例えば、Li2+xTi(-1≦x≦3))、Li1+xTi(0≦x≦1)、Li1.1+xTi1.8(0≦x≦1)、Li1.07+xTi1.86(0≦x≦1)、LiTiO(0<x≦1)などを含む。また、リチウムチタン酸化物は、異種元素が導入されているリチウムチタン複合酸化物であってもよい。 Examples of the lithium titanium oxide include lithium titanium oxide having a spinel structure (e.g., general formula Li4 + xTi5O12 (x is -1≦x≦3)), lithium titanium oxide having a ramsdellite structure (e.g., Li2 + xTi3O7 (-1≦x≦3) ) , Li1 +xTi2O4 (0≦x≦1 ) , Li1.1 +xTi1.8O4 (0≦x≦1 ) , Li1.07+ xTi1.86O4 ( 0≦x≦ 1 ) , LixTiO2 (0<x≦1), etc. The lithium titanium oxide may also be a lithium titanium composite oxide having a different element introduced therein.

ニオブチタン複合酸化物は、例えば、LiTiMNb2±β7±σ(0≦a≦5、0≦b≦0.3、0≦β≦0.3、0≦σ≦0.3、MはFe,V,Mo及びTaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素)で表されるものを含む。 Niobium titanium composite oxides include, for example, those represented by Li a TiM b Nb 2±β O 7±σ (0≦a≦5, 0≦b≦0.3, 0≦β≦0.3, 0≦σ≦0.3, M is at least one element selected from the group consisting of Fe, V, Mo, and Ta).

ナトリウムチタン複合酸化物は、例えば、一般式Li2+VNa2―WM1Ti6-y-zNbM214+δ(0≦v≦4、0≦w<2、0≦x<2、0≦y<6、0≦z<3、-0.5≦δ≦0.5、M1はCs,K,Sr,Ba,Caより選択される少なくとも1つを含み、M2はZr,Sn,V,Ta,Mo,W,Fe,Co,Mn,Alより選択される少なくとも1つを含む)で表される直方晶(orthorhombic)型Na含有ニオブチタン複合酸化物を含む。 The sodium titanium composite oxide includes, for example, an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the general formula Li2 +VNa2 - WM1XTi6 - y - zNb yM2zO14+δ (0≦v≦4, 0≦w<2, 0≦x<2, 0≦y<6, 0≦z<3, −0.5≦δ≦0.5, M1 includes at least one selected from Cs, K, Sr, Ba, and Ca, and M2 includes at least one selected from Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn, and Al).

負極活物質としては、アナターゼ構造のチタン酸化物、単斜晶構造のチタン酸化物、スピネル構造のリチウムチタン酸化物又はこれらの混合物を用いることが好ましい。これらの酸化物を負極活物質として用いると、例えば正極活物質としてのリチウムマンガン複合酸化物と組み合わせることで、高い起電力を得ることができる。 As the negative electrode active material, it is preferable to use titanium oxide with an anatase structure, titanium oxide with a monoclinic structure, lithium titanium oxide with a spinel structure, or a mixture of these. When these oxides are used as the negative electrode active material, for example, in combination with a lithium manganese composite oxide as the positive electrode active material, a high electromotive force can be obtained.

負極活物質は、例えば粒子の形態で負極活物質含有層に含まれている。負極活物質粒子は、一次粒子、一次粒子の凝集体である二次粒子、あるいは、単独の一次粒子及び二次粒子の混合物であり得る。粒子の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円形状、扁平形状、及び繊維状などにすることができる。 The negative electrode active material is contained in the negative electrode active material-containing layer, for example, in the form of particles. The negative electrode active material particles can be primary particles, secondary particles which are aggregates of primary particles, or a mixture of a single primary particle and a secondary particle. The shape of the particles is not particularly limited, and can be, for example, spherical, elliptical, flat, fibrous, etc.

負極活物質の一次粒子の平均粒子径(直径)は3μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.01μm以上1μm以下である。負極活物質の二次粒子の平均粒子径(直径)は30μm以下であることが好ましく、より好ましくは5μm以上20μm以下である。 The average particle size (diameter) of the primary particles of the negative electrode active material is preferably 3 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 1 μm or less. The average particle size (diameter) of the secondary particles of the negative electrode active material is preferably 30 μm or less, more preferably 5 μm or more and 20 μm or less.

この一次粒子径及び二次粒子径は、レーザー回折式の粒度分布測定装置により求めた粒度分布において、体積積算値が50%となる粒径を意味している。レーザー回折式の粒度分布測定装置としては、例えば、島津SALD-300を用いる。測定に際しては、2秒間隔で64回光度分布を測定する。この粒度分布測定を行う際の試料としては、負極活物質粒子の濃度が0.1重量%乃至1重量%となるようにN-メチル-2-ピロリドンで希釈した分散液を用いる。あるいは、測定試料としては、0.1gの負極活物質を、界面活性剤を含む1~2mlの蒸留水に分散させたものを用いる。 The primary particle size and secondary particle size refer to the particle size at which the volume cumulative value is 50% in the particle size distribution determined by a laser diffraction particle size distribution measuring device. For example, a Shimadzu SALD-300 is used as a laser diffraction particle size distribution measuring device. During the measurement, the luminous intensity distribution is measured 64 times at 2-second intervals. The sample used for this particle size distribution measurement is a dispersion diluted with N-methyl-2-pyrrolidone so that the concentration of the negative electrode active material particles is 0.1% to 1% by weight. Alternatively, the measurement sample is one in which 0.1 g of negative electrode active material is dispersed in 1 to 2 ml of distilled water containing a surfactant.

負極活物質含有層は、負極活物質の他に、導電剤及び結着剤などを含んでいてもよい。導電剤は、集電性能を高め、且つ活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために、必要に応じて配合される。結着剤は、活物質、導電剤及び集電体を結着させる作用を有する。 The negative electrode active material-containing layer may contain a conductive agent and a binder in addition to the negative electrode active material. The conductive agent is mixed as necessary to improve current collection performance and reduce contact resistance between the active material and the current collector. The binder has the function of binding the active material, conductive agent, and current collector.

導電剤の例には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛及びコークスなどの炭素質物が含まれる。導電剤は、1種類であってもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。 Examples of conductive agents include carbonaceous materials such as acetylene black, ketjen black, graphite, and coke. The conductive agent may be one type or a mixture of two or more types.

結着剤は、分散された活物質の間隙を埋め、また、活物質と負極集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene;PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidenefluoride;PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシルメチルセルロース(carboxymethylcellulose;CMC)、及びCMCの塩が含まれる。これらの1つを結着剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。 The binder is blended to fill the gaps between the dispersed active material and to bind the active material to the negative electrode current collector. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidenefluoride (PVdF), fluorine-based rubber, styrene butadiene rubber, polyacrylic acid compounds, imide compounds, carboxymethylcellulose (CMC), and salts of CMC. One of these may be used as the binder, or two or more may be used in combination as the binder.

負極活物質含有層における導電剤及び結着剤の配合比は、それぞれ、活物質100重量部に対して1重量部以上20重量部以下、0.1重量部以上10重量部以下の範囲であることが好ましい。導電剤の配合比が1重量部以上であると負極の導電性を良好にすることができ、20重量部以下であると導電剤表面での水系電解質の分解を低減することができる。結着剤の配合比が0.1重量部以上であると十分な電極強度が得られ、10重量部以下であると電極の絶縁部を減少させることができる。 The compounding ratio of the conductive agent and the binder in the negative electrode active material-containing layer is preferably in the range of 1 part by weight to 20 parts by weight and 0.1 parts by weight to 10 parts by weight, respectively, per 100 parts by weight of the active material. When the compounding ratio of the conductive agent is 1 part by weight or more, the conductivity of the negative electrode can be improved, and when it is 20 parts by weight or less, the decomposition of the aqueous electrolyte on the conductive agent surface can be reduced. When the compounding ratio of the binder is 0.1 parts by weight or more, sufficient electrode strength can be obtained, and when it is 10 parts by weight or less, the insulating part of the electrode can be reduced.

正極活物質及び負極活物質の結晶構造及び元素組成は、粉末X線回折(XRD:X-ray diffraction)測定及び誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分光法により確認することができる。 The crystal structure and elemental composition of the positive and negative electrode active materials can be confirmed by powder X-ray diffraction (XRD) measurement and inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy.

(3)水系電解質
水系電解質は、水系溶媒と電解質塩とを含む。水系電解質は、例えば、液状である。液状水系電解質は、溶質としての電解質塩を水系溶媒に溶解することにより調製される水溶液である。負極活物質含有層及び正極活物質含有層の双方に水系電解質が保持されている場合、これら水系電解質の種類は同一であってもよく、異なっていてもよい。
(3) Aqueous Electrolyte The aqueous electrolyte contains an aqueous solvent and an electrolyte salt. The aqueous electrolyte is, for example, liquid. The liquid aqueous electrolyte is an aqueous solution prepared by dissolving an electrolyte salt as a solute in an aqueous solvent. When the aqueous electrolyte is held in both the negative electrode active material-containing layer and the positive electrode active material-containing layer, the types of the aqueous electrolytes may be the same or different.

水溶液は、溶質となる塩1molに対し、水系溶媒量が1mol以上であることが好ましく、3.5mol以上であることがさらに好ましい。 The aqueous solution preferably contains 1 mol or more of aqueous solvent per 1 mol of solute salt, and more preferably 3.5 mol or more.

水系溶媒としては、水を含む溶液を用いることができる。水を含む溶液とは、純水であってもよく、水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。水系溶媒は、例えば、水を50体積%以上の割合で含む。 As the aqueous solvent, a solution containing water can be used. The aqueous solution may be pure water or a mixed solvent of water and an organic solvent. The aqueous solvent contains, for example, 50% or more by volume of water.

水系電解質に水が含まれていることは、GC-MS(ガスクロマトグラフィー-重量分析;Gas Chromatography - Mass Spectrometry)測定により確認できる。また、水系電解質中の塩濃度および水含有量は、例えばICP(誘導結合プラズマ;Inductively Coupled Plasma)発光分析などで測定することができる。水系電解質を規定量はかり取り、含まれる塩濃度を算出することで、モル濃度(mol/L)を算出できる。また水系電解質の比重を測定することで、溶質と溶媒のモル数を算出できる。 The presence of water in aqueous electrolytes can be confirmed by GC-MS (Gas Chromatography - Mass Spectrometry) measurements. The salt concentration and water content in aqueous electrolytes can be measured, for example, by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectrometry. The molar concentration (mol/L) can be calculated by weighing a specified amount of aqueous electrolyte and calculating the salt concentration contained therein. The number of moles of solute and solvent can also be calculated by measuring the specific gravity of the aqueous electrolyte.

水系電解質は、ゲル状電解質であってもよい。ゲル状電解質は、上述した液状水系電解質と、高分子化合物とを混合して複合化することにより調製される。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、及びポリエチレンオキシド(PEO)等を挙げることができる。 The aqueous electrolyte may be a gel electrolyte. The gel electrolyte is prepared by mixing the above-mentioned liquid aqueous electrolyte with a polymer compound to form a composite. Examples of the polymer compound include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and polyethylene oxide (PEO).

電解質塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩又はこれらの混合物を用いることができる。電解質塩は、1種類又は2種類以上のものを使用することができる。 As the electrolyte salt, for example, a lithium salt, a sodium salt, or a mixture thereof can be used. One type or two or more types of electrolyte salt can be used.

リチウム塩として、例えば、塩化リチウム(LiCl)、臭化リチウム(LiBr)、水酸化リチウム(LiOH)、硫酸リチウム(Li2SO4)、硝酸リチウム(LiNO3)、酢酸リチウム(CH3COOLi)、シュウ酸リチウム(Li)、炭酸リチウム(LiCO)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)(LiTFSI;LiN(SO2CF32)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI;LiN(SO2F)2)、及びリチウムビスオキサレートボラート(LiBOB:LiB[(OCO)2]2)などを用いることができる。 Examples of lithium salts that can be used include lithium chloride (LiCl), lithium bromide (LiBr), lithium hydroxide ( LiOH), lithium sulfate (Li2SO4 ) , lithium nitrate ( LiNO3 ), lithium acetate ( CH3COOLi ), lithium oxalate ( Li2C2O4 ) , lithium carbonate (Li2CO3 ) , lithium bis( trifluoromethanesulfonyl )imide (LiTFSI; LiN( SO2CF3 ) 2 ), lithium bis( fluorosulfonyl )imide (LiFSI; LiN( SO2F ) 2 ), and lithium bisoxalate borate (LiBOB: LiB[(OCO) 2 ] 2 ).

リチウム塩としては、LiClを含むことが好ましい。LiClを用いると、水系電解質のリチウムイオン濃度を高めることができる。また、リチウム塩は、LiClに加えて、LiSO4及びLiOHの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。 The lithium salt preferably contains LiCl. The use of LiCl can increase the lithium ion concentration of the aqueous electrolyte. The lithium salt preferably contains at least one of LiSO4 and LiOH in addition to LiCl.

ナトリウム塩としては、塩化ナトリウム(NaCl)、硫酸ナトリウム(Na2SO4)、水酸化ナトリウム(NaOH)、硝酸ナトリウム(NaNO3)及びナトリウムトリフルオロメタンスルホニルアミド(NaTFSA)などを用いることができる。 As the sodium salt, sodium chloride (NaCl), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), sodium hydroxide (NaOH), sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium trifluoromethanesulfonylamide (NaTFSA), and the like can be used.

水系電解質におけるアルカリ金属イオン(例えばリチウムイオン)のモル濃度は、3mol/L以上であってもよく、6mol/L以上であってもよく、12mol/L以上であってもよい。一例によれば、水系電解質におけるアルカリ金属イオンのモル濃度は、14mol/L以下である。水系電解質中のアルカリ金属イオンの濃度が高いと、負極における水系溶媒の電気分解が抑制されやすく、負極からの水素発生が少ない傾向にある。 The molar concentration of alkali metal ions (e.g., lithium ions) in the aqueous electrolyte may be 3 mol/L or more, 6 mol/L or more, or 12 mol/L or more. In one example, the molar concentration of alkali metal ions in the aqueous electrolyte is 14 mol/L or less. If the concentration of alkali metal ions in the aqueous electrolyte is high, electrolysis of the aqueous solvent at the negative electrode is likely to be suppressed, and hydrogen generation from the negative electrode tends to be reduced.

水系電解質は、アニオン種として、塩素イオン(Cl)、水酸化物イオン(OH)、硫酸イオン(SO 2-)、硝酸イオン(NO )から選ばれる少なくとも1種以上を含むことが好ましい。 The aqueous electrolyte preferably contains, as an anion species, at least one selected from the group consisting of chloride ions (Cl ), hydroxide ions (OH ), sulfate ions (SO 4 2− ) and nitrate ions (NO 3 ).

水系電解質のpHは、3以上14以下であることが好ましく、4以上13以下であることがより好ましい。負極側電解質と、正極側電解質とで別々の電解質を用いる場合には、負極側電解質のpHは、3以上14以下の範囲内にあることが好ましく、正極側電解質のpHは、1以上8以下の範囲内にあることが好ましい。 The pH of the aqueous electrolyte is preferably 3 or more and 14 or less, and more preferably 4 or more and 13 or less. When separate electrolytes are used for the negative electrode side electrolyte and the positive electrode side electrolyte, the pH of the negative electrode side electrolyte is preferably in the range of 3 or more and 14 or less, and the pH of the positive electrode side electrolyte is preferably in the range of 1 or more and 8 or less.

負極側電解質のpHが上記範囲内にあることにより、負極での水素発生電位が低下するため、負極での水素発生が抑制される。これにより、電池の保存性能及びサイクル寿命性能が向上する。正極側電解質のpHが上記範囲内にあることにより、正極での酸素発生電位が高くなるため、正極での酸素発生が減少する。これにより、電池の保存性能及びサイクル寿命性能が向上する。正極側電解質のpHは、3以上7.5以下の範囲内にあることがより好ましい。 When the pH of the negative electrode electrolyte is within the above range, the hydrogen generation potential at the negative electrode is reduced, thereby suppressing hydrogen generation at the negative electrode. This improves the storage performance and cycle life performance of the battery. When the pH of the positive electrode electrolyte is within the above range, the oxygen generation potential at the positive electrode is increased, thereby reducing oxygen generation at the positive electrode. This improves the storage performance and cycle life performance of the battery. It is more preferable that the pH of the positive electrode electrolyte is within the range of 3 or more and 7.5 or less.

水系電解質は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、チオ尿素、3、3‘-ジチオビス(1-プロパンホス酸)2ナトリウム、ジメルカプトチアジアゾール、ホウ酸、シュウ酸、マロン酸、サッカリン、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ゼラチン、硝酸カリウム、芳香族アルデヒド、複素環アルデヒドなどの非イオン性界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。 The aqueous electrolyte may contain a surfactant. Examples of the surfactant include non-ionic surfactants such as polyoxyalkylene alkyl ether, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, thiourea, disodium 3,3'-dithiobis(1-propanephosphoric acid), dimercaptothiadiazole, boric acid, oxalic acid, malonic acid, saccharin, sodium naphthalenesulfonate, gelatin, potassium nitrate, aromatic aldehydes, and heterocyclic aldehydes. The surfactants may be used alone or in combination of two or more.

(4)多孔質セパレータ
正極と負極との間には多孔質セパレータが介在している。多孔質セパレータは、例えば、正極及び負極の対向部のうちの少なくとも一部に介在している。多孔質セパレータを絶縁材料で構成することで、正極と負極とが電気的に接触することを抑制することができる。本願明細書及び特許請求の範囲において、多孔質セパレータとは、透気係数が1×10-192以上1×10-142以下であるセパレータのことを指す。透気係数が低すぎると、電解液がセパレータに浸透しにくいため、充放電容量が低下する可能性がある。一方、透気係数が高すぎると、後述する二次電池の製造の際に、充填樹脂(溶融樹脂)がセパレータ内に浸透してしまい、充放電容量が低下する可能性があるため好ましくない。
(4) Porous separator A porous separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The porous separator is interposed, for example, in at least a part of the opposing parts of the positive electrode and the negative electrode. By forming the porous separator from an insulating material, it is possible to suppress electrical contact between the positive electrode and the negative electrode. In the present specification and claims, the porous separator refers to a separator having an air permeability coefficient of 1×10 −19 m 2 or more and 1×10 −14 m 2 or less. If the air permeability coefficient is too low, the electrolyte is unlikely to permeate into the separator, and the charge/discharge capacity may decrease. On the other hand, if the air permeability coefficient is too high, the filled resin (molten resin) may permeate into the separator during the production of the secondary battery described later, which is not preferable because the charge/discharge capacity may decrease.

多孔質セパレータとしては、例えば、不織布、フィルム及び紙などが挙げられる。不織布、フィルム及び紙などを構成する多孔質セパレータの構成材料の例に、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィン、並びに、セルロースが含まれる。好ましい多孔質セパレータの例に、セルロース繊維を含む不織布、ポリオレフィン繊維を含む多孔質フィルムを挙げることができる。 Examples of porous separators include nonwoven fabrics, films, and papers. Examples of materials constituting porous separators that make up nonwoven fabrics, films, and papers include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and cellulose. Examples of preferred porous separators include nonwoven fabrics containing cellulose fibers and porous films containing polyolefin fibers.

多孔質セパレータの透気係数は1×10-192以上1×10-142未満であることが好ましい。多孔質セパレータの透気係数が1×10-192以上の場合、多孔質セパレータに対して電解質が含浸しやすい。それ故、多孔質セパレータのアルカリイオン伝導性が高まり、抵抗を低くできる利点がある。 The air permeability coefficient of the porous separator is preferably 1×10 −19 m2 or more and less than 1×10 −14 m2 . When the air permeability coefficient of the porous separator is 1×10 −19 m2 or more, the electrolyte is easily impregnated into the porous separator. Therefore, there is an advantage that the alkali ion conductivity of the porous separator is increased and the resistance can be reduced.

多孔質セパレータの気孔率は60%以上にすることが好ましい。また、繊維径は10μm以下が好ましい。繊維径を10μm以下にすることで、電解質に対する多孔質セパレータの親和性が向上するので電池抵抗を小さくすることができる。繊維径のより好ましい範囲は3μm以下である。気孔率が60%以上のセルロース繊維含有不織布は、電解質の含浸性が良く、低温から高温まで高い出力性能を出すことができる。気孔率のより好ましい範囲は62%~80%である。 The porosity of the porous separator is preferably 60% or more. The fiber diameter is preferably 10 μm or less. By making the fiber diameter 10 μm or less, the affinity of the porous separator to the electrolyte is improved, thereby reducing the battery resistance. A more preferable range for the fiber diameter is 3 μm or less. A cellulose fiber-containing nonwoven fabric with a porosity of 60% or more has good electrolyte impregnation and can provide high output performance from low to high temperatures. A more preferable range for the porosity is 62% to 80%.

多孔質セパレータは、厚さが20μm以上100μm以下、密度が0.2g/cm以上0.9g/cm以下であることが好ましい。この範囲であると、機械的強度と電池抵抗の軽減のバランスを取ることができ、高出力で内部短絡が抑制された二次電池を提供することができる。また、高温環境下でのセパレータの熱収縮が少なく、良好な高温貯蔵性能を出すことができる。 The porous separator preferably has a thickness of 20 μm or more and 100 μm or less and a density of 0.2 g/cm 3 or more and 0.9 g/cm 3 or less. In this range, a balance between mechanical strength and reduction in battery resistance can be achieved, and a secondary battery with high output and suppressed internal short circuit can be provided. In addition, the separator suffers little thermal shrinkage in a high-temperature environment, and good high-temperature storage performance can be achieved.

<透気係数測定>
多孔質セパレータの透気係数(m)は、以下のようにして算出する。透気係数KTの算出では、例えば、厚さL(m)のセパレータを測定対象とする場合、測定面積A(m)の範囲に、粘性係数σ(Pa・s)の気体を透過させる。この際、投入される気体の圧力p(Pa)が互いに対して異なる複数の条件で、気体を透過させ、複数の条件のそれぞれにおいて、セパレータを透過した気体量Q(m/s)を測定する。そして、測定結果から、圧力pに対する気体量Qをプロットし、傾きであるdQ/dpを求める。そして、厚さL、測定面積A、粘性係数σ及び傾きdQ/dpから、式(5)のようにして、透気係数KTが算出される。
<Air permeability coefficient measurement>
The air permeability coefficient (m 2 ) of the porous separator is calculated as follows. In calculating the air permeability coefficient KT, for example, when a separator with a thickness L (m) is the measurement target, a gas with a viscosity coefficient σ (Pa·s) is allowed to permeate within a range of a measurement area A (m 2 ). At this time, the gas is allowed to permeate under a plurality of conditions in which the pressure p (Pa) of the gas introduced is different from one another, and the amount of gas Q (m 3 /s) that permeates the separator is measured under each of the plurality of conditions. Then, from the measurement results, the amount of gas Q against the pressure p is plotted, and the slope dQ/dp is obtained. Then, the air permeability coefficient KT is calculated from the thickness L, the measurement area A, the viscosity coefficient σ, and the slope dQ/dp as shown in formula (5).

透気係数KTの算出方法の一例では、それぞれに直径10mmの孔が開いた一対のステンレス板でセパレータを挟み込む。そして、一方のステンレス板の孔から空気を圧力pで送り込む。そして、他方のステンレス板の孔から漏れる空気の気体量Qを測定する。孔の面積(25πmm)が測定面積Aとして用いられ、粘性係数σとしては0.000018Pa・sが用いられる。また、気体量Qは、100秒の間に孔から漏れる量δ(m)を測定し、測定された量δを100で割ることにより算出する。 In one example of a method for calculating the air permeability coefficient KT, a separator is sandwiched between a pair of stainless steel plates, each with a hole of 10 mm in diameter. Air is then pumped in through the hole in one of the stainless steel plates at a pressure p. The amount of air Q leaking through the hole in the other stainless steel plate is then measured. The area of the hole (25πmm 2 ) is used as the measurement area A, and 0.000018 Pa·s is used as the viscosity coefficient σ. The amount of air Q is calculated by measuring the amount δ (m 3 ) leaking through the hole in 100 seconds and dividing the measured amount δ by 100.

そして、圧力pが互いに対して少なくとも1000Pa離れる4点で、前述のようにして圧力pに対する気体量Qを測定する。例えば、圧力pが1000Pa、2500Pa、4000Pa及び6000Paとなる4点のそれぞれで、圧力pに対する気体量Qを測定する。そして、測定した4点について圧力pに対する気体量Qをプロットし、直線フィッティング(最小二乗法)によって圧力pに対する気体量Qの傾き(dQ/dp)を算出する。そして、算出した傾き(dQ/dp)に(σ・L)/Aを乗算することにより、透気係数KTを算出する。 Then, the amount of gas Q with respect to pressure p is measured as described above at four points where the pressure p is at least 1000 Pa apart from each other. For example, the amount of gas Q with respect to pressure p is measured at each of four points where the pressure p is 1000 Pa, 2500 Pa, 4000 Pa, and 6000 Pa. Then, the amount of gas Q with respect to pressure p is plotted for the four measured points, and the slope (dQ/dp) of the amount of gas Q with respect to pressure p is calculated by linear fitting (the least squares method). The calculated slope (dQ/dp) is then multiplied by (σ·L)/A to calculate the air permeability coefficient KT.

なお、セパレータの透気係数の測定においては、まず、電池を解体し、セパレータを電池の他の部品から分離する。セパレータの両面を純水で洗い流した後、純水に浸漬させて48時間以上放置する。その後、更に、セパレータの両面を純水で洗い流し、100℃の真空乾燥炉にて48時間以上乾燥させた後に、透気係数の測定を行う。測定した4箇所の中での透気係数が最も低い値になる箇所での値を、セパレータの透気係数とする。 When measuring the air permeability coefficient of the separator, first, the battery is disassembled and the separator is separated from the other components of the battery. After rinsing both sides of the separator with pure water, it is immersed in pure water and left to stand for 48 hours or more. After that, both sides of the separator are further rinsed with pure water and dried in a vacuum drying oven at 100°C for 48 hours or more, after which the air permeability coefficient is measured. The value at the point where the air permeability coefficient is the lowest among the four points measured is regarded as the air permeability coefficient of the separator.

(5)樹脂部
樹脂部は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のうちの少なくとも一方を含む。樹脂部は、熱硬化性樹脂を含むことが好ましく、熱硬化性樹脂からなることがより好ましい。他の態様によれば、樹脂部は、アセトン又はアルコールに溶解可能な熱可塑性樹脂を含むことができる。樹脂部として熱可塑性樹脂を使用すると、後述する二次電池の製造時において外装部材の内部が高温となるリスクがある。このため、多孔質セパレータに含まれ得る有機溶媒が突沸する可能性がある。これに対して、樹脂部が熱硬化性樹脂を含む場合には、常温で溶融させることができる上、硬化させる際にも短時間且つ比較的低い温度の加熱で硬化させることができる。このように、樹脂部が熱硬化性樹脂を含む場合には、二次電池の製造時にハンドリング性に優れる利点があるため好ましい。
(5) Resin Part The resin part includes at least one of a thermosetting resin and a thermoplastic resin. The resin part preferably includes a thermosetting resin, and more preferably includes a thermosetting resin. According to another aspect, the resin part may include a thermoplastic resin that is soluble in acetone or alcohol. If a thermoplastic resin is used as the resin part, there is a risk that the inside of the exterior member will become hot during the manufacture of the secondary battery described below. For this reason, there is a possibility that the organic solvent that may be contained in the porous separator will bump. In contrast, when the resin part includes a thermosetting resin, it can be melted at room temperature, and when cured, it can be cured by heating at a relatively low temperature for a short time. In this way, when the resin part includes a thermosetting resin, it is preferable because it has the advantage of being easy to handle during the manufacture of the secondary battery.

樹脂部を構成する樹脂は、後述する二次電池の製造の際に、外装部材が有する収納空間に流入させるのに適した溶融粘度を有することが好ましい。樹脂の溶融粘度は、大気圧下、25℃環境において、例えば、3000Pa・s~15000Pa・sの範囲内にある。溶融粘度が3000Pa・s未満であると、二次電池の製造の際に、多孔質セパレータ内に溶融樹脂が含浸し過ぎてしまう虞がある。溶融粘度が15000Pa・sより高いと、樹脂の流動性が乏しいために、外装部材内への樹脂の注入が困難となる可能性がある。 It is preferable that the resin constituting the resin portion has a melt viscosity suitable for flowing into the storage space of the exterior member during the manufacture of the secondary battery described below. The melt viscosity of the resin is, for example, in the range of 3000 Pa·s to 15000 Pa·s at atmospheric pressure and in a 25°C environment. If the melt viscosity is less than 3000 Pa·s, there is a risk that the molten resin will over-impregnate the porous separator during the manufacture of the secondary battery. If the melt viscosity is higher than 15000 Pa·s, the resin will have poor fluidity, making it difficult to inject the resin into the exterior member.

熱硬化性樹脂の種類は、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、シリコーン、プロピレンゴム、ブタジエンゴム及びオレフィンゴムからなる群より選択される少なくとも一種でありうる。エポキシ樹脂としては、主剤と硬化剤とを所望の配合比で混合したものを使用することができる。使用する主剤及び硬化剤の種類には、特に制限はない。 The type of thermosetting resin may be, for example, at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicon resin, silicone, propylene rubber, butadiene rubber, and olefin rubber. The epoxy resin may be a mixture of a base agent and a curing agent in a desired ratio. There are no particular limitations on the types of base agent and curing agent used.

熱可塑性樹脂の種類は特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ芳香族エーテル又はチオエーテル系樹脂、ポリ芳香族エステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、スチレン系樹脂及びアクリレート系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種でありうる。一つの態様によれば、樹脂部は、ポリビニルブチラールを含むことが好ましい。この場合、後述する二次電池の製造時において、樹脂を溶融させるために必要な温度が低いため、電極群に含まれる各種材料の劣化等を抑制することができる。 The type of thermoplastic resin is not particularly limited, but may be, for example, at least one selected from the group consisting of polyolefin resins, polyvinyl chloride resins, polyamide resins, polyester resins, polyacetal resins, polyvinyl acetal resins, polycarbonate resins, polyaromatic ether or thioether resins, polyaromatic ester resins, polysulfone resins, styrene resins, and acrylate resins. According to one embodiment, the resin portion preferably contains polyvinyl butyral. In this case, the temperature required to melt the resin during the manufacture of the secondary battery described below is low, so that deterioration of the various materials contained in the electrode group can be suppressed.

二次電池が外装部材を備えていない場合に、樹脂部の堅牢性を高めるためには、樹脂部は、ABS樹脂を含むことが好ましい。樹脂部は、ABS樹脂からなっていてもよい。ABS樹脂とは、アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンを含む共重合構成樹脂である。 When the secondary battery does not have an exterior member, in order to increase the robustness of the resin part, it is preferable that the resin part contains ABS resin. The resin part may be made of ABS resin. ABS resin is a copolymer resin containing acrylonitrile, butadiene, and styrene.

樹脂部を構成する樹脂の種類は、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR:Fourier Transform Infrared Spectroscopy)、ガスクロマトグラフィー-質量分析法(GC-MS:Gas Chromatography - Mass spectrometry)及び蛍光X線元素分析(XRF:X-ray Fluorescence Analysis)などの手法により類推することができる。 The type of resin that makes up the resin part can be inferred using techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and X-ray fluorescence analysis (XRF).

(6)外装部材
外装部材としては、前述の通り、金属製容器、ラミネートフィルム製容器、又は樹脂製容器を使用することができる。
(6) Exterior Member As described above, the exterior member may be a metal container, a laminate film container, or a resin container.

ラミネートフィルムの厚さは、例えば、0.5mm以下であり、好ましくは、0.2mm以下である。 The thickness of the laminate film is, for example, 0.5 mm or less, and preferably 0.2 mm or less.

ラミネートフィルムとしては、複数の樹脂層とこれらの樹脂層間に介在した金属層とを含む多層フィルムが用いられる。樹脂層は、例えば、ポリプロピレン(polypropylene;PP)、ポリエチレン(polyethylene;PE)、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate;PET)等の高分子材料を含んでいる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなることが好ましい。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行うことにより、外装部材の形状に成形され得る。 As the laminate film, a multilayer film containing multiple resin layers and metal layers interposed between these resin layers is used. The resin layers contain polymeric materials such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET). The metal layers are preferably made of aluminum foil or aluminum alloy foil to reduce weight. The laminate film can be molded into the shape of the exterior member by sealing it by heat fusion.

金属製容器の壁の厚さは、例えば、1mm以下であり、より好ましくは0.5mm以下であり、更に好ましくは、0.2mm以下である。 The thickness of the metal container wall is, for example, 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and even more preferably 0.2 mm or less.

金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、及びケイ素等の元素を含むことが好ましい。アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、及びクロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は100質量ppm以下であることが好ましい。 The metal container is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The aluminum alloy preferably contains elements such as magnesium, zinc, and silicon. If the aluminum alloy contains transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium, the content is preferably 100 ppm by mass or less.

外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。 The shape of the exterior member is not particularly limited. The shape of the exterior member may be, for example, flat (thin), rectangular, cylindrical, coin-shaped, or button-shaped. The exterior member can be appropriately selected depending on the battery dimensions and the application of the battery.

実施形態に係る二次電池は、角形、円筒形、扁平型、薄型、コイン型等の様々な形態で使用され得る。二次電池は、バイポーラ構造を有する二次電池であってもよい。例えば、電極群が、1枚の集電体の片面に正極活物質含有層及びイオン伝導層を備え、もう一方の面に負極活物質含有層を備えるバイポーラ構造を有するものであってもよい。この場合、複数直列のセルを1個のセルで作製できる利点がある。 The secondary battery according to the embodiment can be used in various forms, such as a rectangular, cylindrical, flat, thin, or coin-shaped battery. The secondary battery may be a secondary battery having a bipolar structure. For example, the electrode group may have a bipolar structure in which a positive electrode active material-containing layer and an ion-conducting layer are provided on one side of a single current collector, and a negative electrode active material-containing layer is provided on the other side. In this case, there is an advantage that multiple serially connected cells can be produced from a single cell.

<二次電池の製造方法>
続いて、図7~図9を参照しながら、実施形態に係る二次電池の製造方法の一例を説明する。
<Secondary Battery Manufacturing Method>
Next, an example of a method for manufacturing a secondary battery according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

(正極の作製)
活物質、導電剤及び結着剤を適切な溶媒に懸濁して第1スラリーを調製する。次いで、この第1スラリーを正極集電体の片面又は両面に塗布する。正極集電体上に塗布した第1スラリーの塗膜を乾燥することにより正極活物質含有層を形成する。その後、正極集電体及びその上に形成された正極活物質含有層にプレスを施す。
(Preparation of Positive Electrode)
The active material, the conductive agent, and the binder are suspended in a suitable solvent to prepare a first slurry. The first slurry is then applied to one or both sides of a positive electrode current collector. The coating of the first slurry applied to the positive electrode current collector is dried to form a positive electrode active material-containing layer. The positive electrode current collector and the positive electrode active material-containing layer formed thereon are then pressed.

次いで、以下に説明する方法で正極活物質含有層上にイオン伝導層を作製する。固体電解質層を形成するための第2スラリー、又は、ゲル電解質を調製する。第2スラリーは、例えば、固体電解質粒子及び高分子材料を適切な溶媒に懸濁して調製することができる。
第2スラリー、又は、ゲル電解質を正極活物質含有層上に塗布する手段として、例えば、グラビア方式、グラビアオフセット方式又はキスコート方式を挙げることができる。
Next, an ion-conducting layer is formed on the positive electrode active material-containing layer by the method described below. A second slurry for forming a solid electrolyte layer or a gel electrolyte is prepared. The second slurry can be prepared, for example, by suspending solid electrolyte particles and a polymer material in a suitable solvent.
Examples of a method for applying the second slurry or the gel electrolyte onto the positive electrode active material-containing layer include a gravure method, a gravure offset method, and a kiss coat method.

第2スラリー又はゲル電解質は、正極集電体上に形成された正極活物質含有層の主面全体に加えて、正極活物質含有層の側面を被覆するように塗布される。このとき、塗布された第2スラリー又はゲル電解質は、正極活物質含有層全体を覆うようにして正極集電体とも接触する。従って、正極活物質含有層は、第2スラリー又はゲル電解質と、正極集電体との間に形成される空間内に収まる。その後、第2スラリー又はゲル電解質が所定の乾燥工程に供されることで、これら塗膜がイオン伝導層を構成する。 The second slurry or gel electrolyte is applied so as to cover the entire main surface of the positive electrode active material-containing layer formed on the positive electrode current collector, as well as the side surface of the positive electrode active material-containing layer. At this time, the applied second slurry or gel electrolyte also comes into contact with the positive electrode current collector so as to cover the entire positive electrode active material-containing layer. Therefore, the positive electrode active material-containing layer is contained within the space formed between the second slurry or gel electrolyte and the positive electrode current collector. The second slurry or gel electrolyte is then subjected to a predetermined drying process, and these coating films form an ion-conducting layer.

こうして、正極集電体の少なくとも一方の面上に、正極活物質含有層及びイオン伝導層を備える正極を作製することができる。図7~図9には、一例として、正極集電体6aの両面上に、それぞれ、正極活物質含有層6b及びイオン伝導層11を備える正極6を示している。 In this way, a positive electrode having a positive electrode active material-containing layer and an ion conductive layer on at least one surface of the positive electrode current collector can be produced. As an example, Figures 7 to 9 show a positive electrode 6 having a positive electrode active material-containing layer 6b and an ion conductive layer 11 on both surfaces of the positive electrode current collector 6a.

(負極の作製)
負極は、例えば、以下の方法により得ることができる。まず、活物質、導電剤及び結着剤を適切な溶媒に懸濁してスラリーを調製する。次いで、このスラリーを集電体の片面又は両面に塗布する。集電体上の塗膜を乾燥することにより活物質含有層を形成する。その後、集電体及びその上に形成された活物質含有層にプレスを施す。活物質含有層としては、活物質、導電剤及び結着剤の混合物をペレット状に形成したものを用いてもよい。図7~図9には、一例として、負極集電体7aの両面上に、それぞれ、負極活物質含有層7bを備える負極7を示している。
(Preparation of negative electrode)
The negative electrode can be obtained, for example, by the following method. First, an active material, a conductive agent, and a binder are suspended in an appropriate solvent to prepare a slurry. Then, this slurry is applied to one or both sides of a current collector. The coating on the current collector is dried to form an active material-containing layer. Then, the current collector and the active material-containing layer formed thereon are pressed. As the active material-containing layer, a mixture of an active material, a conductive agent, and a binder formed into a pellet shape may be used. FIGS. 7 to 9 show, as an example, a negative electrode 7 having a negative electrode active material-containing layer 7b on both sides of a negative electrode current collector 7a.

(電極群の作製、及び、外装部材への収容)
次に、上記の通り作製した正極6及び負極7を、これらの間に多孔質セパレータ8を介在させて積層した電極群10を作製する。このとき、正極6と負極7とは、例えば、正極タブ部6cが突出する方向と、負極タブ部7cが突出方向とが互いに反対方向となるように積層する。更に、作製した電極群10を、外装部材2が有する収納空間2c内に収容する。外装部材2の壁面には、上述した2つの口部2a及び2bが設けられている。外装部材2の収納空間2c内に電極群10を収容した後、外装部材2が備える2つの口部2a及び2bを除いて、外装部材2は閉塞された状態とする。図示しているように、例えば、正極タブ部6c及び負極タブ部7cは、外装部材2の外部に引き出されている。
(Preparation of electrode group and housing in exterior member)
Next, the electrode group 10 is prepared by stacking the positive electrode 6 and the negative electrode 7 prepared as described above with a porous separator 8 interposed therebetween. At this time, the positive electrode 6 and the negative electrode 7 are stacked, for example, so that the direction in which the positive electrode tab portion 6c protrudes and the direction in which the negative electrode tab portion 7c protrudes are opposite to each other. Furthermore, the prepared electrode group 10 is accommodated in the storage space 2c of the exterior member 2. The wall surface of the exterior member 2 is provided with the above-mentioned two openings 2a and 2b. After the electrode group 10 is accommodated in the storage space 2c of the exterior member 2, the exterior member 2 is closed except for the two openings 2a and 2b provided on the exterior member 2. As shown in the figure, for example, the positive electrode tab portion 6c and the negative electrode tab portion 7c are drawn out to the outside of the exterior member 2.

(水系電解質の注液)
続いて、口部2bを閉塞させた状態で、図7に示すように、口部2aから外装部材2内(収納空間2c)に水系電解質26を注液する。図7は、外装部材2内に水系電解質26を注液する工程を概略的に示す断面図である。この注液により、収納空間2cは、水系電解質26で満たされる。その結果、電極群10の一部に水系電解質26が保持される。具体的には、少なくとも多孔質セパレータ8に対して水系電解質26が含浸する。負極活物質含有層7b内にも水系電解質26が含浸し得る。
(Injection of aqueous electrolyte)
Next, with the mouth 2b closed, the aqueous electrolyte 26 is injected into the exterior member 2 (the storage space 2c) from the mouth 2a as shown in Fig. 7. Fig. 7 is a cross-sectional view that shows a schematic process of injecting the aqueous electrolyte 26 into the exterior member 2. By this injection, the storage space 2c is filled with the aqueous electrolyte 26. As a result, the aqueous electrolyte 26 is held in a part of the electrode group 10. Specifically, the aqueous electrolyte 26 is impregnated into at least the porous separator 8. The aqueous electrolyte 26 may also be impregnated into the negative electrode active material-containing layer 7b.

但し、正極活物質含有層6bは、イオン伝導層11と正極集電体6aとで囲まれた空間130内に位置している。それ故、水系電解質26は、正極活物質含有層6bに対しては含浸しないか、又は、ほとんど含浸しない。なお、イオン伝導層11は、水系電解質が浸透可能な複数の細孔を有している可能性がある。水系電解質26の注液時、このような複数の細孔を介して正極活物質含有層6bに水系電解質26が含浸しうる。しかしながら、その量は相当に少ないと考えられる。 However, the positive electrode active material-containing layer 6b is located in a space 130 surrounded by the ion conductive layer 11 and the positive electrode current collector 6a. Therefore, the aqueous electrolyte 26 does not impregnate the positive electrode active material-containing layer 6b, or hardly impregnates it at all. The ion conductive layer 11 may have multiple pores through which the aqueous electrolyte can penetrate. When the aqueous electrolyte 26 is injected, the aqueous electrolyte 26 may impregnate the positive electrode active material-containing layer 6b through these multiple pores. However, the amount of impregnation is thought to be quite small.

(溶融樹脂の注入)
その後、図8に示すように、水系電解質26で満たされた収納空間2cに対して溶融樹脂27を流入させる。このとき、2つの口部2a及び2bはいずれも開放した状態とする。溶融樹脂27の流入に伴い、例えば、収納空間2cに充填されていた水系電解質26の一部が排出される。収納空間2cに充填されていた水系電解質26の他の一部は、電極群10に保持されたままとなる。収納空間2cへの溶融樹脂27の流入を継続すると、溶融樹脂27は、正極タブ部6cの一部及び負極タブ部7cの一部を除いて、電極群10の全体を被覆する。
(Injection of molten resin)
8, molten resin 27 is then poured into the storage space 2c filled with the aqueous electrolyte 26. At this time, both of the two openings 2a and 2b are in an open state. With the inflow of the molten resin 27, for example, a part of the aqueous electrolyte 26 filled in the storage space 2c is discharged. The other part of the aqueous electrolyte 26 filled in the storage space 2c remains retained in the electrode group 10. When the inflow of the molten resin 27 into the storage space 2c continues, the molten resin 27 covers the entire electrode group 10 except for a part of the positive electrode tab portion 6c and a part of the negative electrode tab portion 7c.

或いは、溶融樹脂27の流入に先立ち、2つの口部2a及び2bをいずれも開放した状態とすることにより、水系電解質26の一部を収納空間2cから外装部材2の外部に向けて排出してもよい。収納空間2cから水系電解質26が排出された後に、例えば口部2aから溶融樹脂27を流入させて、外装部材2内に溶融樹脂27を充填する。これにより、溶融樹脂27は、正極タブ部6cの一部及び負極タブ部7cの一部を除いて、電極群10の全体を被覆することができる。 Alternatively, prior to the inflow of the molten resin 27, both of the two openings 2a and 2b may be opened to allow a portion of the aqueous electrolyte 26 to be discharged from the storage space 2c toward the outside of the exterior member 2. After the aqueous electrolyte 26 is discharged from the storage space 2c, the molten resin 27 is, for example, caused to flow from the opening 2a to fill the interior of the exterior member 2. This allows the molten resin 27 to cover the entire electrode group 10, except for a portion of the positive electrode tab portion 6c and a portion of the negative electrode tab portion 7c.

溶融樹脂27の溶融粘度が過剰に高い場合、電極群10の全体を、溶融樹脂27によって被覆することが困難となる可能性がある。この場合、例えば、樹脂部9の一部にピンホール等の欠陥が生じる可能性があるため好ましくない。溶融樹脂27の溶融粘度が過剰に低い場合、水系電解質が含浸されている多孔質セパレータに対して溶融樹脂が含浸してしまう可能性がある。多孔質セパレータに対して溶融樹脂が過剰に含浸すると、抵抗が高まるため好ましくない。 If the melt viscosity of the molten resin 27 is excessively high, it may be difficult to cover the entire electrode group 10 with the molten resin 27. In this case, for example, defects such as pinholes may occur in part of the resin part 9, which is not preferable. If the melt viscosity of the molten resin 27 is excessively low, the molten resin may impregnate the porous separator impregnated with the aqueous electrolyte. Excessive impregnation of the porous separator with the molten resin is not preferable because it increases resistance.

なお、図8では、口部2aを介して溶融樹脂27を流入させる場合を示しているが、溶融樹脂27は、口部2bから流入させてもよい。この場合、溶融樹脂27の流入前に収納空間2cに充填されている水系電解質26は、口部2aから排出され得る。 In FIG. 8, the molten resin 27 is shown flowing in through the mouth 2a, but the molten resin 27 may also flow in through the mouth 2b. In this case, the aqueous electrolyte 26 that is filled in the storage space 2c before the molten resin 27 flows in can be discharged from the mouth 2a.

(溶融樹脂の硬化)
続いて、収納空間2c内に溶融樹脂27が充填された外装部材2を、例えば常温で放冷する。これにより溶融樹脂27が硬化して、樹脂部9が形成される。樹脂として熱硬化性樹脂を使用する場合には、当該樹脂を硬化させるために、溶融樹脂27が充填された外装部材2を加熱してもよい。加熱温度は、樹脂の種類により適宜変更することができるが、例えば、23℃~70℃である。また、硬化時間(加熱を維持する時間)は、例えば、1時間~24時間とする。図9は、収納空間2cが溶融樹脂27で満たされた状態を概略的に示す断面図である。外装部材2が所定の剛性を有する場合、樹脂部9の形状は、外装部材2が有する収納空間2cの形状に依存して決定される。例えば、収納空間2cの形状が略直方体の場合には、樹脂部9の外形は略直方体となりうる。また、例えば、収納空間2cの形状が略円柱形状の場合には、樹脂部9の外形は略円柱形状となりうる。
(Hardening of molten resin)
Next, the exterior member 2 in which the molten resin 27 is filled in the storage space 2c is allowed to cool, for example, at room temperature. As a result, the molten resin 27 hardens to form the resin portion 9. When a thermosetting resin is used as the resin, the exterior member 2 in which the molten resin 27 is filled may be heated to harden the resin. The heating temperature can be changed appropriately depending on the type of resin, and is, for example, 23°C to 70°C. The hardening time (the time for which the heating is maintained) is, for example, 1 hour to 24 hours. FIG. 9 is a cross-sectional view that shows a schematic state in which the storage space 2c is filled with the molten resin 27. When the exterior member 2 has a predetermined rigidity, the shape of the resin portion 9 is determined depending on the shape of the storage space 2c that the exterior member 2 has. For example, when the shape of the storage space 2c is an approximately rectangular parallelepiped, the outer shape of the resin portion 9 can be an approximately rectangular parallelepiped. Also, for example, when the shape of the storage space 2c is an approximately cylindrical shape, the outer shape of the resin portion 9 can be an approximately cylindrical shape.

なお、樹脂部9が形成された後は、口部2a及び2bの開閉状態は特に制限されないが、これらは例えば閉じた状態とする。 After the resin portion 9 is formed, there are no particular restrictions on the open/closed state of the mouth portions 2a and 2b, but for example, they are in a closed state.

図9に示す溶融樹脂27が硬化して樹脂部9が形成されることで、例えば、図5を参照しながら説明した二次電池100を製造することができる。溶融樹脂27の硬化後に、外装部材2を取り除いてもよい。例えば、外装部材2の一部を切り開くことでこれを取り除くことができる。外装部材2を取り除くことにより、図1及び図2を参照しながら説明した二次電池100を作製することができる。 The molten resin 27 shown in FIG. 9 is cured to form the resin portion 9, and the secondary battery 100 described with reference to FIG. 5 can be manufactured. After the molten resin 27 is cured, the exterior member 2 may be removed. For example, a part of the exterior member 2 can be cut open to remove it. By removing the exterior member 2, the secondary battery 100 described with reference to FIGS. 1 and 2 can be manufactured.

図7~図9を参照しながら説明したように、水系電解質が保持されていない電極群10を外装部材2の収納空間2cに収容し、その後、収納空間2cに水系電解質を注液して電極群10にこれを保持させることができる。或いは、予め水系電解質を保持させた電極群10を外装部材2の収納空間2cに収容し、収納空間2cに対して水系電解質を注液すること無しに、溶融樹脂27を流入させてもよい。この場合、例えば、多孔質セパレータ8にのみ水系電解質を保持させておき、この多孔質セパレータ8を正負極で挟み込むことにより電極群10を準備することができる。 As described with reference to Figures 7 to 9, the electrode group 10 without aqueous electrolyte can be accommodated in the storage space 2c of the exterior member 2, and then the aqueous electrolyte can be injected into the storage space 2c to hold the aqueous electrolyte in the electrode group 10. Alternatively, the electrode group 10 with the aqueous electrolyte held in advance can be accommodated in the storage space 2c of the exterior member 2, and the molten resin 27 can be poured into the storage space 2c without injecting the aqueous electrolyte. In this case, for example, the aqueous electrolyte can be held only in the porous separator 8, and the electrode group 10 can be prepared by sandwiching this porous separator 8 between the positive and negative electrodes.

第1実施形態によると、二次電池が提供される。二次電池は、電極群と、樹脂部とを備える。電極群は、正極、負極、及び、水系電解質を保持した多孔質セパレータを備える。正極は、正極集電体、正極集電体の少なくとも一方の面に担持された正極活物質含有層、及び、イオン伝導層を備える。イオン伝導層は、正極活物質含有層の主面及び側面を被覆すると共に、イオン伝導層の端部は正極集電体の主面と接している。正極集電体は、正極活物質含有層が担持されていない正極タブ部を有する。負極は、負極集電体、前記負極集電体の少なくとも一方の面に担持された負極活物質含有層を備える。負極集電体は、負極活物質含有層が担持されていない負極タブ部を有する。正極活物質含有層は、正極集電体とイオン伝導層との間に形成される空間内に位置している。正極が備えるイオン伝導層と、負極が備える負極活物質含有層とは、多孔質セパレータを介して対向している。電極群は、正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部を除いて、樹脂部で直接的に被覆されている。 According to a first embodiment, a secondary battery is provided. The secondary battery includes an electrode group and a resin part. The electrode group includes a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator that holds an aqueous electrolyte. The positive electrode includes a positive electrode collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the positive electrode collector, and an ion conductive layer. The ion conductive layer covers the main surface and side surface of the positive electrode active material-containing layer, and an end of the ion conductive layer is in contact with the main surface of the positive electrode collector. The positive electrode collector has a positive electrode tab portion on which the positive electrode active material-containing layer is not supported. The negative electrode includes a negative electrode collector and a negative electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the negative electrode collector. The negative electrode collector has a negative electrode tab portion on which the negative electrode active material-containing layer is not supported. The positive electrode active material-containing layer is located in a space formed between the positive electrode collector and the ion conductive layer. The ion-conducting layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode face each other via a porous separator. The electrode group is directly covered with a resin portion, except for a part of the positive electrode tab portion and a part of the negative electrode tab portion.

この二次電池においては、正極活物質含有層が空間内に存在しているため、イオン伝導層の外部から正極活物質含有層に対する水系電解質の供給が行われない。それ故、この二次電池では、少なくとも正極における塩素等のガス発生を抑制することができる。従って、実施形態に係る二次電池は、高い安全性を達成可能である。 In this secondary battery, since the positive electrode active material-containing layer exists in the space, no aqueous electrolyte is supplied to the positive electrode active material-containing layer from outside the ion conductive layer. Therefore, in this secondary battery, the generation of gas such as chlorine at least in the positive electrode can be suppressed. Therefore, the secondary battery according to the embodiment can achieve a high level of safety.

(第2実施形態)
第2実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第1実施形態に係る二次電池を具備している。この電池パックは、第1実施形態に係る二次電池を1つ具備していてもよく、複数個の二次電池で構成された組電池を具備していてもよい。
Second Embodiment
According to a second embodiment, a battery pack is provided. The battery pack includes the secondary battery according to the first embodiment. The battery pack may include one secondary battery according to the first embodiment, or may include a battery pack including a plurality of secondary batteries.

第2実施形態に係る電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。 The battery pack according to the second embodiment may further include a protection circuit. The protection circuit has a function of controlling the charging and discharging of the secondary battery. Alternatively, a circuit included in a device that uses the battery pack as a power source (e.g., electronic equipment, automobiles, etc.) may be used as the protection circuit for the battery pack.

また、第2実施形態に係る電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、外部に二次電池からの電流を出力するため、及び/又は二次電池に外部からの電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流(自動車などの動力の回生エネルギーを含む)は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。 The battery pack according to the second embodiment may further include an external terminal for current flow. The external terminal for current flow is for outputting current from the secondary battery to the outside and/or for inputting current from the outside to the secondary battery. In other words, when the battery pack is used as a power source, current is supplied to the outside through the external terminal for current flow. When charging the battery pack, charging current (including regenerative energy from the power of an automobile or the like) is supplied to the battery pack through the external terminal for current flow.

次に、第2実施形態に係る電池パックの一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a battery pack according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.

図10は、第2実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。図11は、図10に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。 Figure 10 is an exploded perspective view that shows a schematic example of a battery pack according to the second embodiment. Figure 11 is a block diagram that shows an example of an electrical circuit of the battery pack shown in Figure 10.

図10及び図11に示す電池パック300は、収容容器310と、蓋320と、保護シート33と、組電池200と、プリント配線基板34と、配線35と、図示しない絶縁板とを備えている。 The battery pack 300 shown in Figures 10 and 11 includes a container 310, a lid 320, a protective sheet 33, a battery pack 200, a printed wiring board 34, wiring 35, and an insulating plate (not shown).

図10に示す収容容器310は、長方形の底面を有する有底角型容器である。収容容器310は、保護シート33と、組電池200と、プリント配線基板34と、配線35とを収容可能に構成されている。蓋320は、矩形型の形状を有する。蓋320は、収容容器310を覆うことにより、組電池200等を収容する。収容容器310及び蓋320には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。 The storage container 310 shown in FIG. 10 is a bottomed, square container having a rectangular bottom. The storage container 310 is configured to be able to store the protective sheet 33, the battery pack 200, the printed wiring board 34, and the wiring 35. The lid 320 has a rectangular shape. The lid 320 covers the storage container 310 to store the battery pack 200 and the like. Although not shown, the storage container 310 and the lid 320 are provided with openings or connection terminals for connection to external devices and the like.

組電池200は、複数の単電池100と、正極リード14と、負極リード17と、粘着テープ24とを備えている。 The battery pack 200 includes a plurality of cells 100, a positive electrode lead 14, a negative electrode lead 17, and an adhesive tape 24.

複数の単電池100の少なくとも1つは、第1実施形態に係る二次電池である。複数の単電池100は、外部に延出した正極端子21及び負極端子22が同じ向きになるように揃えて積層されている。複数の単電池100の各々は、図11に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池100は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池100を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。 At least one of the multiple single cells 100 is a secondary battery according to the first embodiment. The multiple single cells 100 are stacked in a manner that aligns them so that the positive electrode terminal 21 and the negative electrode terminal 22 extending outward face the same direction. Each of the multiple single cells 100 is electrically connected in series as shown in FIG. 11. The multiple single cells 100 may be electrically connected in parallel, or may be connected in a combination of series and parallel connections. When the multiple single cells 100 are connected in parallel, the battery capacity is increased compared to when they are connected in series.

粘着テープ24は、複数の単電池100を締結している。粘着テープ24の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池100を固定してもよい。この場合、組電池200の両側面に保護シート33を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池100を結束させる。 The adhesive tape 24 fastens the multiple cells 100 together. Instead of the adhesive tape 24, heat shrink tape may be used to secure the multiple cells 100 together. In this case, protective sheets 33 are placed on both sides of the battery pack 200, the heat shrink tape is wrapped around the battery pack 200, and the heat shrink tape is then thermally shrunk to bind the multiple cells 100 together.

正極リード14の一端は、単電池100の積層体において、最上層に位置する単電池100の正極端子21に接続されている。負極リード17の一端は、単電池100の積層体において、最下層に位置する単電池100の負極端子22に接続されている。 One end of the positive electrode lead 14 is connected to the positive electrode terminal 21 of the cell 100 located in the top layer of the stack of cells 100. One end of the negative electrode lead 17 is connected to the negative electrode terminal 22 of the cell 100 located in the bottom layer of the stack of cells 100.

プリント配線基板34は、収容容器310の内側面のうち、一方の短辺方向の面に沿って設置されている。プリント配線基板34は、負極側コネクタ341と、正極側コネクタ342と、サーミスタ343と、保護回路344と、配線345及び346と、通電用の外部端子347と、マイナス側配線348aと、プラス側配線348bとを備えている。プリント配線基板34の一方の主面は、組電池200において正極端子21及び負極端子22が延出する面と向き合っている。プリント配線基板34と組電池200との間には、図示しない絶縁板が介在している。 The printed wiring board 34 is installed along one of the short sides of the inner surface of the container 310. The printed wiring board 34 includes a negative connector 341, a positive connector 342, a thermistor 343, a protection circuit 344, wiring 345 and 346, an external terminal 347 for current flow, a negative wiring 348a, and a positive wiring 348b. One main surface of the printed wiring board 34 faces the surface of the battery pack 200 from which the positive terminal 21 and the negative terminal 22 extend. An insulating plate (not shown) is interposed between the printed wiring board 34 and the battery pack 200.

負極側コネクタ341には、貫通孔が設けられている。この貫通孔に、負極リード17の他端が挿入されることにより、負極側コネクタ341と負極リード17とは電気的に接続される。正極側コネクタ342には、貫通孔が設けられている。この貫通孔に、正極リード14の他端が挿入されることにより、正極側コネクタ342と正極リード14とは電気的に接続される。 The negative electrode connector 341 has a through hole. The other end of the negative electrode lead 17 is inserted into this through hole, so that the negative electrode connector 341 and the negative electrode lead 17 are electrically connected. The positive electrode connector 342 has a through hole. The other end of the positive electrode lead 14 is inserted into this through hole, so that the positive electrode connector 342 and the positive electrode lead 14 are electrically connected.

サーミスタ343は、プリント配線基板34の一方の主面に固定されている。サーミスタ343は、単電池100の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路344に送信する。 The thermistor 343 is fixed to one main surface of the printed wiring board 34. The thermistor 343 detects the temperature of each of the cells 100 and transmits the detection signal to the protection circuit 344.

通電用の外部端子347は、プリント配線基板34の他方の主面に固定されている。通電用の外部端子347は、電池パック300の外部に存在する機器と電気的に接続されている。 The external terminal 347 for electrical current is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34. The external terminal 347 for electrical current is electrically connected to a device that is external to the battery pack 300.

保護回路344は、プリント配線基板34の他方の主面に固定されている。保護回路344は、マイナス側配線348aを介して通電用の外部端子347と接続されている。保護回路344は、プラス側配線348bを介して通電用の外部端子347と接続されている。また、保護回路344は、配線345を介して負極側コネクタ341に電気的に接続されている。保護回路344は、配線346を介して正極側コネクタ342に電気的に接続されている。更に、保護回路344は、複数の単電池100の各々と配線35を介して電気的に接続されている。 The protection circuit 344 is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34. The protection circuit 344 is connected to the external terminal 347 for current supply via the negative side wiring 348a. The protection circuit 344 is connected to the external terminal 347 for current supply via the positive side wiring 348b. The protection circuit 344 is also electrically connected to the negative electrode side connector 341 via wiring 345. The protection circuit 344 is electrically connected to the positive electrode side connector 342 via wiring 346. Furthermore, the protection circuit 344 is electrically connected to each of the multiple single cells 100 via wiring 35.

保護シート33は、収容容器310の長辺方向の両方の内側面と、組電池200を介してプリント配線基板34と向き合う短辺方向の内側面とに配置されている。保護シート33は、例えば、樹脂又はゴムからなる。 The protective sheet 33 is disposed on both inner surfaces of the long sides of the container 310 and on the inner surface of the short side that faces the printed wiring board 34 via the battery pack 200. The protective sheet 33 is made of, for example, resin or rubber.

保護回路344は、複数の単電池100の充放電を制御する。また、保護回路344は、サーミスタ343から送信される検出信号、又は、個々の単電池100若しくは組電池200から送信される検出信号に基づいて、保護回路344と通電用の外部端子347との電気的な接続を遮断する。 The protection circuit 344 controls the charging and discharging of the multiple cells 100. The protection circuit 344 also cuts off the electrical connection between the protection circuit 344 and the external terminal 347 for current flow based on a detection signal transmitted from the thermistor 343 or a detection signal transmitted from each cell 100 or the battery pack 200.

サーミスタ343から送信される検出信号としては、例えば、単電池100の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げることができる。個々の単電池100若しくは組電池200から送信される検出信号としては、例えば、単電池100の過充電、過放電及び過電流を検出した信号を挙げることができる。個々の単電池100について過充電等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池100に挿入する。 The detection signal transmitted from the thermistor 343 may be, for example, a signal that detects that the temperature of the cell 100 is equal to or higher than a predetermined temperature. The detection signal transmitted from each cell 100 or the battery pack 200 may be, for example, a signal that detects overcharging, overdischarging, or overcurrent of the cell 100. When detecting overcharging or the like for each cell 100, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each cell 100.

なお、保護回路344としては、電池パック300を電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を用いてもよい。 The protection circuit 344 may be a circuit included in a device (e.g., electronic device, automobile, etc.) that uses the battery pack 300 as a power source.

また、この電池パック300は、上述したように通電用の外部端子347を備えている。したがって、この電池パック300は、通電用の外部端子347を介して、組電池200からの電流を外部機器に出力するとともに、外部機器からの電流を、組電池200に入力することができる。言い換えると、電池パック300を電源として使用する際には、組電池200からの電流が、通電用の外部端子347を通して外部機器に供給される。また、電池パック300を充電する際には、外部機器からの充電電流が、通電用の外部端子347を通して電池パック300に供給される。この電池パック300を車載用電池として用いた場合、外部機器からの充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。 As described above, the battery pack 300 is provided with an external terminal 347 for current flow. Therefore, the battery pack 300 can output current from the assembled battery 200 to an external device and input current from the external device to the assembled battery 200 via the external terminal 347 for current flow. In other words, when the battery pack 300 is used as a power source, the current from the assembled battery 200 is supplied to the external device via the external terminal 347 for current flow. When the battery pack 300 is charged, a charging current from the external device is supplied to the battery pack 300 via the external terminal 347 for current flow. When the battery pack 300 is used as an in-vehicle battery, regenerative energy from the vehicle's power can be used as the charging current from the external device.

なお、電池パック300は、複数の組電池200を備えていてもよい。この場合、複数の組電池200は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板34及び配線35は省略してもよい。この場合、正極リード14及び負極リード17を通電用の外部端子として用いてもよい。 The battery pack 300 may include a plurality of assembled batteries 200. In this case, the assembled batteries 200 may be connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel connections. The printed wiring board 34 and wiring 35 may be omitted. In this case, the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 17 may be used as external terminals for current flow.

このような電池パックは、例えば大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池パックは、具体的には、電子機器の電源、定置用電池、及び各種車両の車載用電池として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカメラを挙げることができる。この電池パックは、車載用電池として特に好適に用いられる。 Such battery packs are used in applications that require excellent cycle performance, for example, when drawing large current. Specifically, these battery packs are used as power sources for electronic devices, stationary batteries, and on-board batteries for various vehicles. Examples of electronic devices include digital cameras. These battery packs are particularly suitable for use as on-board batteries.

第2実施形態に係る電池パックは、第1実施形態に係る二次電池を備えている。従って、第2実施形態に係る電池パックは高い安全性を達成できる。 The battery pack according to the second embodiment includes the secondary battery according to the first embodiment. Therefore, the battery pack according to the second embodiment can achieve a high level of safety.

(第3実施形態)
第3実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第2実施形態に係る電池パックを搭載している。
Third Embodiment
According to a third embodiment, a vehicle is provided. The vehicle is equipped with the battery pack according to the second embodiment.

第3実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。車両は、車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含み得る。 In the vehicle according to the third embodiment, the battery pack, for example, recovers regenerative energy from the vehicle's motive power. The vehicle may include a mechanism for converting the kinetic energy of the vehicle into regenerative energy.

車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両が挙げられる。 Examples of vehicles include, for example, two- to four-wheel hybrid electric vehicles, two- to four-wheel electric vehicles, power-assisted bicycles, and rail vehicles.

車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。 The mounting position of the battery pack in the vehicle is not particularly limited. For example, when the battery pack is mounted in an automobile, the battery pack can be mounted in the engine compartment, the rear of the vehicle body, or under the seat of the vehicle.

車両は、複数の電池パックを搭載してもよい。この場合、電池パックは、電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。 The vehicle may be equipped with multiple battery packs. In this case, the battery packs may be electrically connected in series, electrically connected in parallel, or electrically connected in a combination of series and parallel connections.

次に、第3実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a vehicle according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.

図12は、第3実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図である。 Figure 12 is a cross-sectional view that shows an example of a vehicle according to the third embodiment.

図12に示す車両400は、車両本体40と、第2実施形態に係る電池パック300とを含んでいる。図10に示す例では、車両400は、四輪の自動車である。 The vehicle 400 shown in FIG. 12 includes a vehicle body 40 and a battery pack 300 according to the second embodiment. In the example shown in FIG. 10, the vehicle 400 is a four-wheeled automobile.

車両400は、複数の電池パック300を搭載してもよい。この場合、電池パック300は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。 The vehicle 400 may be equipped with multiple battery packs 300. In this case, the battery packs 300 may be connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel connections.

図12では、電池パック300が車両本体40の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている例を図示している。上述したとおり、電池パック300は、例えば、車両本体40の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック300は、車両400の電源として用いることができる。また、この電池パック300は、車両400の動力の回生エネルギーを回収することができる。 Figure 12 illustrates an example in which the battery pack 300 is mounted in an engine compartment located in front of the vehicle body 40. As described above, the battery pack 300 may be mounted, for example, at the rear of the vehicle body 40 or under a seat. This battery pack 300 can be used as a power source for the vehicle 400. In addition, this battery pack 300 can recover regenerative energy for the power of the vehicle 400.

第3実施形態に係る車両は、第2実施形態に係る電池パックを搭載している。それ故、本実施形態によれば、高い安全性を実現可能な電池パックを具備した車両を提供することができる。 The vehicle according to the third embodiment is equipped with the battery pack according to the second embodiment. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a vehicle equipped with a battery pack that can achieve a high level of safety.

(第4実施形態)
第4実施形態によると、定置用電源が提供される。この定置用電源は、第2実施形態に係る電池パックを搭載している。なお、この定置用電源は、第2実施形態に係る電池パックの代わりに、第1実施形態に係る二次電池又は組電池を搭載していてもよい。
Fourth Embodiment
According to the fourth embodiment, a stationary power source is provided. This stationary power source is equipped with the battery pack according to the second embodiment. Note that this stationary power source may be equipped with the secondary battery or battery pack according to the first embodiment, instead of the battery pack according to the second embodiment.

図13は、第4実施形態に係る定置用電源を含むシステムの一例を示すブロック図である。図13は、第2実施形態に係る電池パック300A、300Bの使用例として、定置用電源112、123への適用例を示す図である。図13に示す一例では、定置用電源112,123が用いられるシステム110が示される。システム110は、発電所111、定置用電源112、需要家側電力系統113及びエネルギー管理システム(EMS)115を備える。また、システム110には、電力網116及び通信網117が形成され、発電所111、定置用電源112、需要家側電力系統113及びEMS115は、電力網116及び通信網117を介して、接続される。EMS115は、電力網116及び通信網117を活用して、システム110全体を安定化させる制御を行う。 FIG. 13 is a block diagram showing an example of a system including a stationary power source according to the fourth embodiment. FIG. 13 is a diagram showing an example of application to stationary power sources 112 and 123 as an example of use of battery packs 300A and 300B according to the second embodiment. In the example shown in FIG. 13, a system 110 in which stationary power sources 112 and 123 are used is shown. The system 110 includes a power plant 111, a stationary power source 112, a consumer-side power system 113, and an energy management system (EMS) 115. In addition, a power grid 116 and a communication network 117 are formed in the system 110, and the power plant 111, the stationary power source 112, the consumer-side power system 113, and the EMS 115 are connected via the power grid 116 and the communication network 117. The EMS 115 uses the power grid 116 and the communication network 117 to perform control to stabilize the entire system 110.

発電所111は、火力及び原子力等の燃料源によって、大容量の電力を生成する。発電所111からは、電力網116等を通して電力が供給される。また、定置用電源112には、電池パック300Aが搭載される。電池パック300Aは、発電所111から供給される電力等を蓄電できる。また、定置用電源112は、電池パック300Aに蓄電された電力を、電力網116等を通して供給できる。システム110には、電力変換装置118が設けられる。電力変換装置118は、コンバータ、インバータ及び変圧器等を含む。したがって、電力変換装置118は、直流と交流との間の変換、互いに対して周波数が異なる交流の間の変換、及び、変圧(昇圧及び降圧)等を行うことができる。このため、電力変換装置118は、発電所111からの電力を、電池パック300Aへ蓄電可能な電力に変換できる。 The power plant 111 generates a large amount of electricity using fuel sources such as thermal power and nuclear power. Electricity is supplied from the power plant 111 through the power grid 116, etc. The stationary power source 112 is equipped with a battery pack 300A. The battery pack 300A can store the electricity supplied from the power plant 111. The stationary power source 112 can supply the electricity stored in the battery pack 300A through the power grid 116, etc. The system 110 is provided with a power conversion device 118. The power conversion device 118 includes a converter, an inverter, a transformer, etc. Therefore, the power conversion device 118 can convert between direct current and alternating current, convert between alternating currents with different frequencies, and perform voltage transformation (boosting and bucking), etc. Therefore, the power conversion device 118 can convert the electricity from the power plant 111 into electricity that can be stored in the battery pack 300A.

需要家側電力系統113には、工場用の電力系統、ビル用の電力系統、及び、家庭用の電力系統等が、含まれる。需要家側電力系統113は、需要家側EMS121、電力変換装置122及び定置用電源123を備える。定置用電源123には、電池パック300Bが搭載される。需要家側EMS121は、需要家側電力系統113を安定化させる制御を行う。 The consumer-side power system 113 includes a power system for factories, a power system for buildings, and a power system for homes. The consumer-side power system 113 includes a consumer-side EMS 121, a power conversion device 122, and a stationary power source 123. The stationary power source 123 is equipped with a battery pack 300B. The consumer-side EMS 121 performs control to stabilize the consumer-side power system 113.

需要家側電力系統113には、発電所111からの電力、及び、電池パック300Aからの電力が、電力網116を通して供給される。電池パック300Bは、需要家側電力系統113に供給された電力を蓄電できる。また、電力変換装置121は、電力変換装置118と同様に、コンバータ、インバータ及び変圧器等を含む。したがって、電力変換装置121は、直流と交流との間の変換、互いに対して周波数が異なる交流の間の変換、及び、変圧(昇圧及び降圧)等を行うことができる。このため、電力変換装置121は、需要家側電力系統113に供給された電力を、電池パック300Bへ蓄電可能な電力に変換できる。 The consumer-side power system 113 is supplied with power from the power plant 111 and from the battery pack 300A through the power grid 116. The battery pack 300B can store the power supplied to the consumer-side power system 113. Similarly to the power conversion device 118, the power conversion device 121 includes a converter, an inverter, a transformer, and the like. Therefore, the power conversion device 121 can convert between DC and AC, convert between ACs with different frequencies, and perform voltage transformation (boost and step-down), etc. Therefore, the power conversion device 121 can convert the power supplied to the consumer-side power system 113 into power that can be stored in the battery pack 300B.

なお、電池パック300Bに蓄電された電力は、例えば、電気自動車等の車両の充電等に用いることができる。また、システム110には、自然エネルギー源が設けられてもよい。この場合、自然エネルギー源は、風力及び太陽光等の自然エネルギーによって、電力を生成する。そして、発電所111に加えて自然エネルギー源からも、電力網116を通して、電力が供給される。 The power stored in the battery pack 300B can be used, for example, to charge a vehicle such as an electric car. The system 110 may also be provided with a natural energy source. In this case, the natural energy source generates power using natural energy such as wind power and solar power. Power is supplied from the natural energy source in addition to the power plant 111 through the power grid 116.

第4実施形態に係る定置用電源は、第2実施形態に係る電池パックを具備している。それ故、本実施形態によれば、安全性に優れた電池パックを具備した定置用電源を提供することができる。 The stationary power source according to the fourth embodiment is equipped with the battery pack according to the second embodiment. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a stationary power source equipped with a battery pack that is highly safe.

[実施例]
以下に実施例を説明するが、実施形態は、以下に記載される実施例に限定されるものではない。
[Example]
Examples will be described below, but the embodiments are not limited to the examples described below.

(実施例1)
<正極の作製>
以下のようにして正極を作製した。
Example 1
<Preparation of Positive Electrode>
The positive electrode was prepared as follows.

正極活物質として、リチウムマンガン酸化物(LiMn)を5g、導電剤としてアセチレンブラックを0.25g、及び、結着剤としてPVDF分散液(固形分率8%のNMP溶液を6.25g準備し、これらを混練機を用いて3分間混合して第1スラリーを得た。第1スラリーを、Ti箔の両面上に塗布した。その後、120℃で溶媒を留去して積層体を得た。この積層体を、ロールプレスを用いて圧延して、正極集電体の両面上に正極活物質含有層を作製した。 5 g of lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) was prepared as a positive electrode active material, 0.25 g of acetylene black as a conductive agent, and 6.25 g of a PVDF dispersion (NMP solution with a solid content of 8%) as a binder. These were mixed for 3 minutes using a kneader to obtain a first slurry. The first slurry was applied to both sides of a Ti foil. The solvent was then distilled off at 120° C. to obtain a laminate. This laminate was rolled using a roll press to produce positive electrode active material-containing layers on both sides of the positive electrode current collector.

次いで、固体電解質材料として、平均粒子径D50が1μmのLi7La3Zr212粒子と、高分子材料としての酢酸セルロース及びポリフッ化ビニリデンを準備し、NMPに分散させて第2スラリーを得た。第2スラリーにおける上記材料の配合比は、重量比にて98:1:1とした。第2スラリーを、正極集電体上に形成された正極活物質含有層の主面全体に加えて、正極活物質含有層の側面を被覆するようにグラビア方式で塗布した。即ち、第2スラリーを塗布する面積を、正極活物質含有層の主面の面積よりも大きくして、第2スラリーにより正極活物質含有層を覆った。これにより、第2スラリーの端部は、正極集電体と接触していた。 Next, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 particles with an average particle diameter D50 of 1 μm and cellulose acetate and polyvinylidene fluoride as polymer materials were prepared as solid electrolyte materials, and dispersed in NMP to obtain a second slurry. The mixing ratio of the above materials in the second slurry was 98:1:1 by weight. The second slurry was applied to the entire main surface of the positive electrode active material-containing layer formed on the positive electrode current collector, and was applied by gravure method so as to cover the side surface of the positive electrode active material-containing layer. That is, the area to which the second slurry was applied was made larger than the area of the main surface of the positive electrode active material-containing layer, and the positive electrode active material-containing layer was covered with the second slurry. As a result, the end of the second slurry was in contact with the positive electrode current collector.

その後、第2スラリーが塗布された積層体を乾燥炉内で十分に乾燥させ、正極活物質含有層上に固体電解質層が形成された積層体を得た。金型を使用して、得られた積層体を図3に例示した形状に打ち抜き、正極を得た。得られた正極において、正極集電体の両面上に、それぞれ、正極活物質含有層及び固体電解質層がこの順で形成されていた。また、正極集電体は、正極活物質含有層及び固体電解質層が担持されていない正極タブ部を有していた。 Then, the laminate coated with the second slurry was thoroughly dried in a drying oven to obtain a laminate in which a solid electrolyte layer was formed on the positive electrode active material-containing layer. The obtained laminate was punched using a die into the shape illustrated in FIG. 3 to obtain a positive electrode. In the obtained positive electrode, a positive electrode active material-containing layer and a solid electrolyte layer were formed in this order on both sides of the positive electrode current collector. In addition, the positive electrode current collector had a positive electrode tab portion on which the positive electrode active material-containing layer and the solid electrolyte layer were not supported.

<負極の作製>
負極活物質としてLiTi12(10g)、導電剤としてグラファイト(1g)、結着剤としてPTFE分散液(固形分40重量%, 1g)、及び、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)8gを、混練機を用いて3分間混合して、スラリーを得た。このスラリーを、Zn箔の両面上に塗布した。その後、120℃で溶媒を留去して積層体を得た。次いで、この積層体を、ロールプレスを用いて圧延した後、乾燥させた。その後、得られた積層体を図4に例示した形状に打ち抜き、負極を得た。
<Preparation of negative electrode>
Li 4 Ti 5 O 12 (10 g) as a negative electrode active material, graphite (1 g) as a conductive agent, PTFE dispersion (solid content 40 wt %, 1 g) as a binder, and 8 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) were mixed for 3 minutes using a kneader to obtain a slurry. This slurry was applied to both sides of a Zn foil. Then, the solvent was distilled off at 120° C. to obtain a laminate. Next, this laminate was rolled using a roll press and then dried. Then, the obtained laminate was punched into the shape illustrated in FIG. 4 to obtain a negative electrode.

<水系電解質の調整>
水系電解質として、純水及び塩化リチウム(LiCl)を含む液状水系電解質を調製した。この液状水系電解質における塩化リチウムの濃度は、12mol/Lであった。
<Adjustment of aqueous electrolyte>
A liquid aqueous electrolyte containing pure water and lithium chloride (LiCl) was prepared as the aqueous electrolyte. The concentration of lithium chloride in this liquid aqueous electrolyte was 12 mol/L.

<セパレータの作製>
セパレータとして、透気係数が1×10-162であるポリプロピレンフィルムを用意した。
<Preparation of separator>
As a separator, a polypropylene film with an air permeability coefficient of 1×10 −16 m 2 was prepared.

<電極群の作製、及び、外装部材への収容>
先に作製した正極及び負極を、セパレータを介して積層して積層型電極群を作製した。その後、厚さが40μmのアルミニウム箔と、このアルミニウム箔の両面に形成されたポリプロピレン層とから構成された、厚さが0.1mmのラミネートフィルムからなるパックを用意し、得られた電極群をパック(外装部材)の収納空間内に収納し、このパック及び電極群を120℃で24時間に亘り真空乾燥に供した。このパックの壁面は、開閉可能な口部を2つ備えていた。正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部は、パックの外に引き出されていた。正極タブ部及び負極タブ部が引き出されている位置は、2つの口部とは異なる位置であった。
<Preparation of Electrode Group and Housing in Exterior Member>
The positive and negative electrodes prepared above were laminated with a separator interposed therebetween to prepare a laminated electrode group. Then, a pack consisting of a 0.1 mm thick laminate film composed of an aluminum foil having a thickness of 40 μm and a polypropylene layer formed on both sides of the aluminum foil was prepared, and the obtained electrode group was stored in the storage space of the pack (exterior member), and the pack and the electrode group were subjected to vacuum drying at 120 ° C. for 24 hours. The wall surface of this pack had two mouth parts that could be opened and closed. A part of the positive electrode tab part and a part of the negative electrode tab part were pulled out of the pack. The positions where the positive electrode tab part and the negative electrode tab part were pulled out were different from the two mouth parts.

<水系電解質の注液>
2つの口部のうちの一方を閉塞させた状態で、他方の口部から水系電解質を注液した(図7を参照のこと)。これにより外装部材の内部、即ち収納空間内が水系電解質で満たされて、水系電解質が電極群に保持された。
<Injection of aqueous electrolyte>
With one of the two openings closed, the aqueous electrolyte was poured from the other opening (see FIG. 7 ). As a result, the inside of the exterior member, i.e., the storage space, was filled with the aqueous electrolyte, and the aqueous electrolyte was retained in the electrode group.

<溶融樹脂の注入、及び、硬化>
次いで、外装部材が備える2つの口部の双方を開放して、一方の口部より収納空間内に溶融樹脂を流入させた。溶融樹脂としては、エポキシ樹脂を使用した。溶融樹脂により収納空間の全体が満たされたことを確認した後、溶融樹脂の流入を停止した。溶融樹脂を流入させることにより、予め収納空間に注液されていた水系電解質が排出された。その後、収納空間に溶融樹脂が流入された外装部材(二次電池)を50℃の環境下で1時間に亘り静置して、溶融樹脂を硬化させた。こうして、正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部を除いて、電極群の全体が溶融樹脂により被覆した。
<Injection of molten resin and hardening>
Next, both of the two openings of the exterior member were opened, and the molten resin was poured into the storage space from one of the openings. An epoxy resin was used as the molten resin. After confirming that the entire storage space was filled with the molten resin, the inflow of the molten resin was stopped. By inflowing the molten resin, the aqueous electrolyte that had been poured into the storage space in advance was discharged. Thereafter, the exterior member (secondary battery) into which the molten resin had been poured into the storage space was left to stand for one hour in an environment of 50°C to harden the molten resin. In this way, the entire electrode group was covered with the molten resin, except for a part of the positive electrode tab portion and a part of the negative electrode tab portion.

その後、外装部材が備える2つの口部を閉塞させた状態で、常温の下で放冷して溶融樹脂を硬化させた。こうして、溶融樹脂に相当する部分が樹脂部を構成した。得られた二次電池において、樹脂部は、正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部を除いて、電極群を直接的に被覆していた。また、外装部材は樹脂部全体を直接的に被覆していた。 Then, with the two openings of the exterior member closed, the molten resin was allowed to cool at room temperature to harden. Thus, the portion corresponding to the molten resin constituted the resin part. In the obtained secondary battery, the resin part directly covered the electrode group, except for a part of the positive electrode tab part and a part of the negative electrode tab part. In addition, the exterior member directly covered the entire resin part.

(比較例1)
溶融樹脂の注入以降の操作を行わなかったことを除いて、実施例1と同様の方法で二次電池を作製した。即ち、比較例1に係る二次電池において、外装部材が具備する収納空間は液状水系電解質で満たされていた。電極群は、液状水系電解質に浸漬していた。
(Comparative Example 1)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that no operations were performed after the injection of the molten resin. That is, in the secondary battery according to Comparative Example 1, the storage space of the exterior member was filled with a liquid aqueous electrolyte, and the electrode group was immersed in the liquid aqueous electrolyte.

<不可逆容量測定>
実施例1及び比較例1で作製した二次電池について、下記の条件で5サイクルに亘って充放電を繰り返して副反応量を比較した。ここで測定する副反応量(不可逆容量)が多いほど、測定対象となる二次電池からのガス発生量が多いと判断することができる。充放電は、上限電圧を2.7Vとし、下限電圧を1.8Vとし、0.1Cの電流値で5サイクルに亘り行った。5サイクル中の不可逆容量の総量を算出した。
<Irreversible capacity measurement>
The secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were charged and discharged for 5 cycles under the following conditions to compare the amount of side reactions. It can be determined that the greater the amount of side reactions (irreversible capacity) measured here, the greater the amount of gas generated from the secondary battery being measured. The charge and discharge were performed for 5 cycles at a current value of 0.1 C with an upper limit voltage of 2.7 V and a lower limit voltage of 1.8 V. The total amount of irreversible capacity during the 5 cycles was calculated.

その結果、実施例1に係る二次電池では、不可逆容量の総量が1.29mAhであった。また、比較例1に係る二次電池では、不可逆容量の総量が2.24mAhであった。この結果から、電極群のほぼ全体が樹脂部で被覆されている実施例1では、電極群のほぼ全体が液状水系電解質に浸漬している比較例1と比較して、ガス発生(副反応)を顕著に抑制できたことが分かる。 As a result, the total irreversible capacity of the secondary battery according to Example 1 was 1.29 mAh. The total irreversible capacity of the secondary battery according to Comparative Example 1 was 2.24 mAh. From these results, it can be seen that in Example 1, in which the electrode group is almost entirely covered with a resin portion, gas generation (side reaction) was significantly suppressed compared to Comparative Example 1, in which the electrode group is almost entirely immersed in a liquid aqueous electrolyte.

以上述べた少なくとも1つの実施形態によると、二次電池が提供される。二次電池は、電極群と、樹脂部とを備える。電極群は、正極、負極、及び、水系電解質を保持した多孔質セパレータを備える。正極は、正極集電体、正極集電体の少なくとも一方の面に担持された正極活物質含有層、及び、イオン伝導層を備える。イオン伝導層は、正極活物質含有層の主面及び側面を被覆すると共に、イオン伝導層の端部は正極集電体の主面と接している。正極集電体は、正極活物質含有層が担持されていない正極タブ部を有する。負極は、負極集電体、前記負極集電体の少なくとも一方の面に担持された負極活物質含有層を備える。負極集電体は、負極活物質含有層が担持されていない負極タブ部を有する。正極活物質含有層は、正極集電体とイオン伝導層との間に形成される空間内に位置している。正極が備えるイオン伝導層と、負極が備える負極活物質含有層とは、多孔質セパレータを介して対向している。電極群は、正極タブ部の一部及び負極タブ部の一部を除いて、樹脂部で直接的に被覆されている。 According to at least one of the above-described embodiments, a secondary battery is provided. The secondary battery includes an electrode group and a resin portion. The electrode group includes a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator that holds an aqueous electrolyte. The positive electrode includes a positive electrode collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the positive electrode collector, and an ion conductive layer. The ion conductive layer covers the main surface and side surface of the positive electrode active material-containing layer, and an end of the ion conductive layer is in contact with the main surface of the positive electrode collector. The positive electrode collector has a positive electrode tab portion on which the positive electrode active material-containing layer is not supported. The negative electrode includes a negative electrode collector and a negative electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the negative electrode collector. The negative electrode collector has a negative electrode tab portion on which the negative electrode active material-containing layer is not supported. The positive electrode active material-containing layer is located in a space formed between the positive electrode collector and the ion conductive layer. The ion-conducting layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode face each other via a porous separator. The electrode group is directly covered with a resin portion, except for a part of the positive electrode tab portion and a part of the negative electrode tab portion.

この二次電池においては、正極活物質含有層が空間内に存在しているため、イオン伝導層の外部から正極活物質含有層に対する水系電解質の供給が行われない。それ故、この二次電池では、少なくとも正極における塩素等のガス発生を抑制することができる。 In this secondary battery, since the positive electrode active material-containing layer exists in the space, no aqueous electrolyte is supplied to the positive electrode active material-containing layer from outside the ion conductive layer. Therefore, in this secondary battery, the generation of gases such as chlorine at least in the positive electrode can be suppressed.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 正極、負極、及び、水系電解質を保持した多孔質セパレータを備える電極群と、
樹脂部とを備える二次電池であって、
前記正極は、正極集電体、前記正極集電体の少なくとも一方の面に担持された正極活物質含有層、及び、イオン伝導層を備え、
前記イオン伝導層は、前記正極活物質含有層の主面及び側面を被覆すると共に、前記イオン伝導層の端部は前記正極集電体の主面と接しており、
前記正極集電体は、前記正極活物質含有層及び前記イオン伝導層が担持されていない正極タブ部を有し、
前記負極は、負極集電体、前記負極集電体の少なくとも一方の面に担持された負極活物質含有層を備え、
前記負極集電体は、前記負極活物質含有層が担持されていない負極タブ部を有し、
前記正極活物質含有層は、前記正極集電体と前記イオン伝導層との間に形成される空間内に位置しており、
前記正極が備える前記イオン伝導層と、前記負極が備える前記負極活物質含有層とは、前記多孔質セパレータを介して対向しており、
前記電極群は、前記正極タブ部の一部及び前記負極タブ部の一部を除いて、前記樹脂部で直接的に被覆されている二次電池。
[2] 前記樹脂部の少なくとも一部を被覆する外装部材を更に備える[1]に記載の二次電池。
[3] 前記イオン伝導層は、25℃において1×10 -10 S/cm以上のリチウムイオン伝導度を有する[1]又は[2]に記載の二次電池。
[4] 前記イオン伝導層は、固体電解質層及びゲル電解質層のうちの少なくとも一方である[1]~[3]の何れか1項に記載の二次電池。
[5] 前記樹脂部は、熱硬化性樹脂を含む[1]~[4]の何れか1項に記載の二次電池。
[6] 前記負極活物質含有層は負極活物質を含み、
前記負極活物質は、リチウムイオン吸蔵放出電位が、金属リチウムを基準とする電位で、1V以上3V以下である化合物である[1]~[5]の何れか1項に記載の二次電池。
[7] 前記正極活物質含有層は正極活物質を含み、
前記正極活物質は、リチウムイオン吸蔵放出電位が、金属リチウムを基準とする電位で、3V以上5.5V以下である化合物である[1]~[6]の何れか1項に記載の二次電池。
[8] [1]~[7]の何れか1項に記載の二次電池を具備した電池パック。
[9] 通電用の外部端子と、保護回路とを更に具備する[8]に記載の電池パック。
[10] 複数の前記二次電池を具備し、前記二次電池が、直列、並列、又は、直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている[8]又は[9]に記載の電池パック。
[11] [8]~[10]の何れか1項に記載の電池パックを具備する車両。
[12] [8]~[10]の何れか1項に記載の電池パックを具備する定置用電源。
Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
The invention as described in the claims of the present application as originally filed is set forth below.
[1] An electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator holding an aqueous electrolyte;
A secondary battery comprising a resin portion,
the positive electrode comprises a positive electrode current collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the positive electrode current collector, and an ion conductive layer;
the ion conduction layer covers a main surface and a side surface of the positive electrode active material-containing layer, and an end of the ion conduction layer is in contact with a main surface of the positive electrode current collector,
the positive electrode current collector has a positive electrode tab portion on which the positive electrode active material-containing layer and the ion conductive layer are not supported,
the negative electrode comprises a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the negative electrode current collector,
the negative electrode current collector has a negative electrode tab portion on which the negative electrode active material-containing layer is not supported,
the positive electrode active material-containing layer is located in a space formed between the positive electrode current collector and the ion conductive layer,
the ion conductive layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode face each other via the porous separator;
the electrode group is directly covered with the resin portion except for a portion of the positive electrode tab portion and a portion of the negative electrode tab portion.
[2] The secondary battery according to [1], further comprising an exterior member that covers at least a portion of the resin portion.
[3] The secondary battery according to [1] or [2], wherein the ion conductive layer has a lithium ion conductivity of 1×10 −10 S/cm or more at 25° C.
[4] The secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the ion conductive layer is at least one of a solid electrolyte layer and a gel electrolyte layer.
[5] The secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein the resin portion contains a thermosetting resin.
[6] The negative electrode active material-containing layer contains a negative electrode active material,
The secondary battery according to any one of [1] to [5], wherein the negative electrode active material is a compound having a lithium ion absorption/release potential of 1 V or more and 3 V or less, in terms of a potential relative to metallic lithium.
[7] The positive electrode active material-containing layer contains a positive electrode active material,
The secondary battery according to any one of [1] to [6], wherein the positive electrode active material is a compound having a lithium ion absorption/release potential of 3 V or more and 5.5 V or less, in terms of a potential relative to metallic lithium.
[8] A battery pack comprising the secondary battery according to any one of [1] to [7].
[9] The battery pack according to [8], further comprising an external terminal for current flow and a protection circuit.
[10] The battery pack according to [8] or [9], comprising a plurality of the secondary batteries, the secondary batteries being electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel.
[11] A vehicle equipped with the battery pack according to any one of [8] to [10].
[12] A stationary power source comprising the battery pack according to any one of [8] to [10].

2…外装部材(容器)、2a…口部、2b…口部、2c…収納空間、6…正極、6a…正極集電体、6b…正極活物質含有層、6c…正極タブ部、7…負極、7a…負極集電体、7b…負極活物質含有層、7c…負極タブ部、8…多孔質セパレータ、10…電極群、14…正極リード、17…負極リード、21…正極端子、22…負極端子、23…絶縁部材、24…粘着テープ、25…絶縁部材、33…保護シート、34…プリント配線基板、35…配線、40…車両本体、100…二次電池、110…システム、111…発電所、112…定置用電源、113…需要家側電力系統、115…エネルギー管理システム(EMS)、116…電力網、117…通信網、118…電力変換装置、121…電力変換装置、122…電力変換装置、123…定置用電源、200…組電池、300…電池パック、300A…電池パック、300B…電池パック、310…収容容器、320…蓋、341…負極側コネクタ、342…正極側コネクタ、343…サーミスタ、344…保護回路、345…配線、346…配線、347…通電用の外部端子、348a…マイナス側配線、348b…プラス側配線、400…車両。 2...Exterior member (container), 2a...mouth, 2b...mouth, 2c...storage space, 6...positive electrode, 6a...positive electrode current collector, 6b...positive electrode active material-containing layer, 6c...positive electrode tab portion, 7...negative electrode, 7a...negative electrode current collector, 7b...negative electrode active material-containing layer, 7c...negative electrode tab portion, 8...porous separator, 10...electrode group, 14...positive electrode lead, 17...negative electrode lead, 21...positive electrode terminal, 22...negative electrode terminal, 23...insulating member, 24...adhesive tape, 25...insulating member, 33...protective sheet, 34...printed wiring board, 35...wiring, 40...vehicle body, 100...secondary battery, 110...system, 111...power plant, 112...stationary power source, 1 13... Consumer side power system, 115... Energy management system (EMS), 116... Power network, 117... Communication network, 118... Power conversion device, 121... Power conversion device, 122... Power conversion device, 123... Stationary power source, 200... Battery pack, 300... Battery pack, 300A... Battery pack, 300B... Battery pack, 310... Storage container, 320... Lid, 341... Negative connector, 342... Positive connector, 343... Thermistor, 344... Protection circuit, 345... Wiring, 346... Wiring, 347... External terminal for energization, 348a... Negative wiring, 348b... Positive wiring, 400... Vehicle.

Claims (11)

正極、負極、及び、水系電解質を保持した多孔質セパレータを備える電極群と、
樹脂部と、
前記樹脂部の少なくとも一部を被覆する外装部材とを備える二次電池であって、
前記正極は、正極集電体、前記正極集電体の少なくとも一方の面に担持された正極活物質含有層、及び、イオン伝導層を備え、
前記イオン伝導層は、前記正極活物質含有層の主面及び側面を被覆すると共に、前記イオン伝導層の端部は前記正極集電体の主面と接しており、
前記正極集電体は、前記正極活物質含有層及び前記イオン伝導層が担持されていない正極タブ部を有し、
前記負極は、負極集電体、前記負極集電体の少なくとも一方の面に担持された負極活物質含有層を備え、
前記負極集電体は、前記負極活物質含有層が担持されていない負極タブ部を有し、
前記正極活物質含有層は、前記正極集電体と前記イオン伝導層との間に形成される空間内に位置しており、
前記正極が備える前記イオン伝導層と、前記負極が備える前記負極活物質含有層とは、前記多孔質セパレータを介して対向しており、
前記電極群は、前記正極タブ部の一部及び前記負極タブ部の一部を除いて、前記樹脂部で直接的に被覆されている二次電池。
an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a porous separator holding an aqueous electrolyte;
A resin part ;
a packaging member that covers at least a portion of the resin portion ,
the positive electrode comprises a positive electrode current collector, a positive electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the positive electrode current collector, and an ion conductive layer;
the ion conduction layer covers a main surface and a side surface of the positive electrode active material-containing layer, and an end of the ion conduction layer is in contact with a main surface of the positive electrode current collector,
the positive electrode current collector has a positive electrode tab portion on which the positive electrode active material-containing layer and the ion conductive layer are not supported,
the negative electrode comprises a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer supported on at least one surface of the negative electrode current collector,
the negative electrode current collector has a negative electrode tab portion on which the negative electrode active material-containing layer is not supported,
the positive electrode active material-containing layer is located in a space formed between the positive electrode current collector and the ion conductive layer,
the ion conductive layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode face each other via the porous separator;
the electrode group is directly covered with the resin portion except for a portion of the positive electrode tab portion and a portion of the negative electrode tab portion.
前記イオン伝導層は、25℃において1×10-10S/cm以上のリチウムイオン伝導度を有する請求項1に記載の二次電池。 2. The secondary battery according to claim 1 , wherein the ion conductive layer has a lithium ion conductivity of 1×10 -10 S/cm or more at 25° C. 前記イオン伝導層は、固体電解質層及びゲル電解質層のうちの少なくとも一方である請求項1又は2に記載の二次電池。 3. The secondary battery according to claim 1 , wherein the ion conductive layer is at least one of a solid electrolyte layer and a gel electrolyte layer. 前記樹脂部は、熱硬化性樹脂を含む請求項1~の何れか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1 , wherein the resin portion includes a thermosetting resin. 前記負極活物質含有層は負極活物質を含み、
前記負極活物質は、リチウムイオン吸蔵放出電位が、金属リチウムを基準とする電位で、1V以上3V以下である化合物である請求項1~の何れか1項に記載の二次電池。
the negative electrode active material-containing layer contains a negative electrode active material,
5. The secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material is a compound having a lithium ion absorption/release potential of 1 V or more and 3 V or less , in terms of a potential based on metallic lithium.
前記正極活物質含有層は正極活物質を含み、
前記正極活物質は、リチウムイオン吸蔵放出電位が、金属リチウムを基準とする電位で、3V以上5.5V以下である化合物である請求項1~の何れか1項に記載の二次電池。
The positive electrode active material-containing layer contains a positive electrode active material,
6. The secondary battery according to claim 1 , wherein the positive electrode active material is a compound having a lithium ion absorption/release potential of 3 V or more and 5.5 V or less, in terms of a potential based on metallic lithium.
請求項1~の何れか1項に記載の二次電池を具備した電池パック。 A battery pack comprising the secondary battery according to any one of claims 1 to 6 . 通電用の外部端子と、保護回路とを更に具備する請求項に記載の電池パック。 8. The battery pack according to claim 7 , further comprising an external terminal for current supply and a protection circuit. 複数の前記二次電池を具備し、前記二次電池が、直列、並列、又は、直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項又はに記載の電池パック。 9. The battery pack according to claim 7 , comprising a plurality of the secondary batteries, the secondary batteries being electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel. 請求項の何れか1項に記載の電池パックを具備する車両。 A vehicle comprising the battery pack according to any one of claims 7 to 9 . 請求項の何れか1項に記載の電池パックを具備する定置用電源。
A stationary power source comprising the battery pack according to any one of claims 7 to 9 .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004199994A (en) 2002-12-18 2004-07-15 Toshiba Corp Battery
JP2013187188A (en) 2012-03-05 2013-09-19 ▲ソン▼虹科技股▲ふん▼有限公司 Illumination device with delay turn-off effect
JP2014154279A (en) 2013-02-06 2014-08-25 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2019057373A (en) 2017-09-20 2019-04-11 株式会社東芝 Secondary battery, battery pack, and vehicle
JP2019153557A (en) 2018-03-06 2019-09-12 積水化学工業株式会社 Lithium ion secondary battery electrode, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP2020511745A (en) 2017-10-31 2020-04-16 エルジー・ケム・リミテッド Secondary battery including injection-molded battery case

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004199994A (en) 2002-12-18 2004-07-15 Toshiba Corp Battery
JP2013187188A (en) 2012-03-05 2013-09-19 ▲ソン▼虹科技股▲ふん▼有限公司 Illumination device with delay turn-off effect
JP2014154279A (en) 2013-02-06 2014-08-25 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2019057373A (en) 2017-09-20 2019-04-11 株式会社東芝 Secondary battery, battery pack, and vehicle
JP2020511745A (en) 2017-10-31 2020-04-16 エルジー・ケム・リミテッド Secondary battery including injection-molded battery case
JP2019153557A (en) 2018-03-06 2019-09-12 積水化学工業株式会社 Lithium ion secondary battery electrode, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery

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