KR20130105448A - Layer structure battery - Google Patents

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KR20130105448A
KR20130105448A KR1020130026119A KR20130026119A KR20130105448A KR 20130105448 A KR20130105448 A KR 20130105448A KR 1020130026119 A KR1020130026119 A KR 1020130026119A KR 20130026119 A KR20130026119 A KR 20130026119A KR 20130105448 A KR20130105448 A KR 20130105448A
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layer
separator
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negative electrode
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KR1020130026119A
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겐지 오하라
다카시 요시다
마사노부 사토오
모토하루 오비카
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A lamellar structure battery is provided to prevent the difference of the ion permeability of each resin layer by preventing the lack of a melting uniformity between the inner side and the outer side of a laminating direction. CONSTITUTION: A lamellar structure battery is formed by laminating three or more of unit battery layers (19). The unit battery layer has a positive electrode (13), a negative electrode (15), and an electrolyte layer (17) including a separator, is formed by inserting the positive electrode, negative electrode, and electrolyte layer, is additionally has a resin layer (18) which is located between at least one of the positive and negative electrode and the separator and is formed by attaching the separator with at least one of the positive electrode and the negative electrode. At least one of the melting temperature, softening temperature, heat deflection temperature, and deflection load temperature of the center part is smaller than that of a side part.

Description

적층 구조 전지{LAYER STRUCTURE BATTERY}Stacked Structure Batteries {LAYER STRUCTURE BATTERY}

본 발명은, 전자와 이온이 전기 화학적으로 작용함으로써 외부에 대해 일을 행하는 전기 디바이스의 1종인 적층 구조 전지에 관한 것이다. 상세하게는, 적층형(적층 구조)의 리튬 이온 이차 전지 등에 대표되는 적층 구조 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated structure battery, which is one kind of electrical device that works externally by electrons and ions acting electrochemically. Specifically, it is related with the laminated structure battery represented by a lithium ion secondary battery etc. of a laminated type (laminated structure).

최근, 대기 오염이나 지구 온난화에 대처하기 위해서, 이산화탄소량의 저감이 간절히 요망되고 있다. 자동차 업계에서는, 전기 자동차(EV)나 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 도입에 의한 이산화탄소 배출량의 저감에 기대가 모이고 있고, 이들의 실용화의 키를 쥐고 있는 모터 구동용 이차 전지의 개발이 활발히 행해지고 있다.In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of the amount of carbon dioxide is eagerly desired. In the automobile industry, there is an expectation that reduction of carbon dioxide emission by introduction of an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) is expected, and development of the motor drive secondary battery which holds the key of these practical use is actively performed.

모터 구동용 2차 전지로서는, 휴대 전화나 노트북 등에 사용되는 민간용 리튬 이온 이차 전지와 비교해서 매우 높은 출력 특성, 및 높은 에너지를 갖는 것이 요구되고 있다. 따라서, 모든 전지 중에서 가장 높은 이론 에너지를 갖는 리튬 이온 이차 전지가 주목을 모으고 있어, 현재 급속하게 개발이 진행되고 있다.As a motor drive secondary battery, what has a very high output characteristic and high energy is calculated | required compared with the civil lithium ion secondary battery used for a mobile telephone, a notebook, etc. Therefore, the lithium ion secondary battery which has the highest theoretical energy among all the batteries attracts attention, and development is progressing rapidly now.

리튬 이온 이차 전지는, 일반적으로, 바인더를 사용해서 정극 활물질 등을 정극 집전체의 양면에 도포한 정극과, 바인더를 사용해서 부극 활물질 등을 부극 집전체의 양면에 도포한 부극이, 전해질층을 개재해서 접속되고, 전지 외장재에 수납되는 구성을 갖고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 정극과 부극을 세퍼레이터를 개재해서 교대로 적층한 전지군(발전 요소)을 라미네이트 시트의 외장 케이스에 수용하고, 전해액을 주액 후, 라미네이트 시트의 외측 테두리를 어느 가압의 환경 하에서 밀봉하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지(적층 구조 전지)가 기재되어 있다.In general, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode in which a positive electrode active material or the like is coated on both surfaces of a positive electrode current collector using a binder, and a negative electrode in which the negative electrode active material or the like is coated on both surfaces of the negative electrode current collector using a binder. It is connected through and has a structure accommodated in a battery exterior material. For example, in Patent Document 1, a battery group (power generation element) in which a positive electrode and a negative electrode are alternately stacked via a separator is accommodated in an outer case of a laminate sheet, and after the electrolyte is injected, a certain pressure is applied to the outer edge of the laminate sheet. A lithium ion secondary battery (laminated structure battery) is described, which is sealed under an environment of.

일본 특허 공개 제 2009-211937호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-211937

그러나, 특허문헌 1과 같은 기존의 적층 구조의 리튬 이온 이차 전지(적층 구조 전지)에 있어서, 세퍼레이터의 열수축에 의한 단락을 방지하기 위해서는, 상기한 바와 같은 외장재인 라미네이트 시트의 외측 테두리를 어느 가압의 환경 하에서 밀봉하는 것만으로는 불충분하였다.However, in the conventional laminated structure lithium ion secondary battery (laminated structure battery) such as patent document 1, in order to prevent the short circuit by the thermal contraction of a separator, when pressing the outer edge of the laminated sheet which is the above-mentioned exterior materials, Sealing under the environment was not enough.

따라서, 본 발명자들이, 적층 구조 전지에 있어서, 세퍼레이터의 열수축에 의한 단락을 방지하기 위해서, 전극-세퍼레이터 간에 수지층을 설치하고, 핫 프레스로, 전극 간에 하중을 가하여, 수지층을 일부 용융시켜서 전극-세퍼레이터 간을 잇는 공법(구성)을 고안하였다.Accordingly, the inventors of the present invention provide a resin layer between an electrode-separator in order to prevent a short circuit due to thermal contraction of a separator, apply a load between the electrodes with a hot press, and partially melt the resin layer by applying a load between the electrodes. -We devised a construction method to connect the separators.

그러나, 적층 구조 전지에서는, 적층 구조의 발전 요소(전지군)의 상하 방향으로부터 가열 가압할(핫 프레스할) 필요가 있다. 그 때문에, 적층 구조 전지, 특히 차량 탑재용 전지와 같은 대형의 적층 구조 전지에서는, 적층 구조 전지의 단부측과 중앙측에서 수열량에 차가 있어, 적층 방향의 중앙부와 단부에서, 수지층의 용융에 편차가 발생해 버리는 것을 알 수 있었다(도 2 참조). 그 결과, 적층 방향의 중앙부와 단부에서, 당해 수지층에서의 이온 투과성에 차가 생기기 때문에, 열화가 촉진해 버린다는 문제가 있는 것을 알 수 있었다(표 1의 실시예와 비교예 참조).However, in a laminated structure battery, it is necessary to heat-press (hot press) from the up-down direction of the power generation element (battery group) of a laminated structure. Therefore, in a large-sized laminated structured battery such as a laminated structured battery, particularly a vehicle mounted battery, there is a difference in the amount of heat received at the end side and the center side of the laminated structured battery, and at the center portion and the end portion in the lamination direction, It turned out that a deviation generate | occur | produces (refer FIG. 2). As a result, it turned out that there exists a problem that deterioration accelerates because a difference arises in the ion permeability in the said resin layer in the center part and the edge part of a lamination direction (refer Example and Table 1 of Table 1).

따라서 본 발명의 목적은, 전극-세퍼레이터 간에 수지층을 구비한 적층 구조 전지에 있어서, 적층 방향의 내측(내부)과 외측(외부)의 수지층의 용융 불균일을 방지하여, 당해 수지층마다 이온 투과성의 차를 저감할 수 있는 적층 구조 전지를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to prevent melt unevenness of resin layers in the inner (inner) and outer (outer) directions of the lamination direction in a laminated structure battery having a resin layer between the electrode and the separator, and ion permeability for each of the resin layers. It is to provide a laminated structure battery which can reduce the difference between the two.

본 발명의 적층 구조 전지는, 전극-세퍼레이터 간에 수지층을 구비한 적층 구조 전지에 있어서, 상기 수지층의 융점, 연화점, 열변형 온도, 하중 휨 온도 중 적어도 하나가, 적층 방향(전지의 두께 방향)에 있어서 중앙측<단부측인 점에 특징을 갖는다.In the laminated structure battery of the present invention, in a laminated structure battery having a resin layer between an electrode and a separator, at least one of a melting point, a softening point, a heat deflection temperature, and a load deflection temperature of the resin layer is a lamination direction (thickness direction of the battery). ) Is characterized by a point on the center <end side.

본 발명에 따르면, 적층 구조 전지의 단부측에는 융점이 높은(용융하기 어려운) 수지층을 사용하고 적층 방향 중측에 따라 융점이 낮은(용융하기 쉬운) 수지층을 사용함으로써, 적층 방향으로 용융 불균일을 방지할 수 있어, 전극 간 저항을 균일하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 단전지층(단셀)마다의 반응 분포 불균일을 방지하여, 적층 구조 전지 전체의 내구성이 향상된다.According to the present invention, melt non-uniformity is prevented in the lamination direction by using a resin layer having a high melting point (hard to melt) on the end side of the laminated structure battery and a resin layer having a low melting point (easy to melt) along the middle of the lamination direction. The resistance between the electrodes can be maintained uniformly. As a result, uneven distribution of reactions for each unit cell layer (single cell) is prevented, and durability of the entire multilayer structure battery is improved.

도 1은 적층 구조 전지의 대표적인 일 실시 형태인, 적층형(편평형)의 비수 전해질 리튬 이온 이차 전지의 기본 구성을 도시하는 단면 개략도.
도 2는 도 1의 적층 구조 전지의 발전 요소의 부분 단면도이며, 적층 구조 전지의 발전 요소의 상하 방향으로부터 열 프레스(핫 프레스)를 행했을 때의, 열이 전해지는 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3의 (A)는 전극 표면에 스트라이프 형상의 수지부를 설치한 모습을 도시하는 평면도, 도 3의 (B), 도 3의 (C)는 전극 표면에 도트 형상의 수지부를 설치한 모습을 도시하는 평면도.
도 4는 이차 전지의 대표적인 실시 형태인 편평한 리튬 이온 이차 전지 외관을 도시하는 사시도.
도 5는 열 프레스 기능을 갖는 누름 지그를 사용해서 실시예에서 제작한 적층 구조 전지를 열 프레스(핫 프레스)하는 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional schematic drawing which shows the basic structure of the laminated (flat type) nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery which is one typical embodiment of a laminated structure battery.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a power generating element of the laminated structure battery of FIG. 1, which schematically illustrates a state in which heat is transmitted when a hot press (hot press) is performed from a vertical direction of the power generating element of the laminated structure battery. drawing.
FIG. 3A is a plan view showing a stripe resin portion provided on an electrode surface, and FIG. 3B and FIG. 3C have a dot resin portion formed on an electrode surface. Plan view showing the angle.
4 is a perspective view showing the appearance of a flat lithium ion secondary battery as a typical embodiment of a secondary battery.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing a state in which the laminated structure battery produced in the example is hot pressed (hot pressed) using a pressing jig having a heat press function. FIG.

본 실시 형태의 적층 구조 전지는, 정부극 중 적어도 한 쪽과 세퍼레이터 간에, 이 사이를 접착하는 수지층이 더 존재하고, 상기 수지층의 융점, 연화점, 열변성 온도, 열변형 온도, 하중 휨 온도 중 하나 이상이, 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측인 것을 특징으로 한다. 여기서, 적층 구조 전지란, 적어도 정극과 부극과 세퍼레이터를 포함하는 전해질층을 갖고, 정극과 부극을 전해질층을 개재해서 대향시켜 이루어지는 단전지층을 3층 이상 적층하여 이루어지는 적층 구조의 전지를 말한다. 이러한 구성으로 함으로써, 상기한 발명의 효과를 발휘할 수 있다.In the laminated structure battery of this embodiment, there is further a resin layer adhering therebetween between at least one of the stationary electrodes and the separator, and the melting point, softening point, thermal modification temperature, thermal deformation temperature, and load deflection temperature of the resin layer. At least one of the features is characterized in that the center side <end end side in the stacking direction. Here, the laminated structure battery refers to a battery having a laminated structure in which at least three single cell layers having an electrolyte layer including at least a positive electrode, a negative electrode, and a separator and facing the positive electrode and the negative electrode through the electrolyte layer are laminated. With such a configuration, the effects of the invention described above can be exhibited.

적층 구조 전지의 바람직한 실시 형태로서, 적층형(적층 구조)의 비수 전해질 리튬 이온 이차 전지에 대해서 설명하지만, 이하의 실시 형태만으로는 제한되지 않는다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 사정 상 과장되어 있어, 실제의 비율과는 상이한 경우가 있다.As a preferable embodiment of a laminated structure battery, although a laminated (laminated structure) nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery is demonstrated, it is not limited only to the following embodiment. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.

본 실시 형태의 적층형(적층 구조)의 리튬 이온 이차 전지는, 특히 차량 탑재용 전지와 같은 대형의 전지에 적용하는 것이 바람직하지만, 전지의 크기나 용도에 제한되는 것은 아니다. 종래 공지된 임의의 크기 및 용도에 사용되는 적층 구조의 리튬 이온 이차 전지에 적용될 수 있다.Although the lithium ion secondary battery of the laminated type (lamination structure) of this embodiment is especially preferable to apply to large sized batteries, such as a vehicle-mounted battery, it is not restrict | limited to the size and use of a battery. It can be applied to a lithium ion secondary battery of a laminated structure used for any size and use conventionally known.

본 실시 형태의 적층형(적층 구조)의 리튬 이온 이차 전지를 전해질의 형태로 구별한 경우에도, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 비수 전해액을 세퍼레이터에 함침시킨 액체 전해질형 전지, 중합체 전지라고도 칭해지는 고분자 겔 전해질형 전지 및 고체 고분자 전해질(전고체 전해질)형 전지의 어느 쪽에도 적용될 수 있다. 본 실시 형태에서는, 고분자 겔 전해질 및 고체 고분자 전해질에 대해서도, 이들 고분자 겔 전해질이나 고체 고분자 전해질을 세퍼레이터에 함침시킨 것을 사용하는 것이다.There is no restriction | limiting in particular also when the lithium ion secondary battery of the laminated type (lamination structure) of this embodiment is distinguished by the form of electrolyte. For example, it can be applied to both of a liquid electrolyte type battery in which a nonaqueous electrolyte solution is impregnated in a separator, a polymer gel electrolyte type battery also called a polymer battery, and a solid polymer electrolyte (all-solid electrolyte) type battery. In this embodiment, also about a polymer gel electrolyte and a solid polymer electrolyte, what impregnated these polymer gel electrolyte and a solid polymer electrolyte in the separator is used.

이하의 설명에서는, 쌍극형이 아닌(내부 병렬 접속 타입의) 적층형(적층 구조)의 리튬 이온 이차 전지에 대해서 도면을 사용해서 설명하지만, 결코 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다.In the following description, a lithium ion secondary battery of a bipolar (internal parallel connection type) stacked type (laminated structure) is described with reference to the drawings, but the present invention should not be limited thereto.

도 1은 적층형(편평형)의 비수 전해질 리튬 이온 이차 전지(이하, 간단히 「적층 구조 전지」라고도 함)의 일 실시 형태의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 적층 구조 전지(10)는, 실제로 충방전 반응이 진행하는 대략 직사각형의 발전 요소(21)가 외장체인 전지 외장재(29)의 내부에 밀봉된 구조를 갖는다. 여기서, 발전 요소(21)는 정극과, 전해질을 함유하는 세퍼레이터(전해질층)(17)와, 부극을 적층한 구성을 갖고 있다. 정극은 정극 집전체(11)의 양면에 정극 활물질층(13)이 배치된 구조를 갖는다. 부극은 부극 집전체(12)의 양면에 부극 활물질층(15)이 배치된 구조를 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 세퍼레이터(전해질층)(17)와 부극(활물질층)(15) 사이에, 이 사이를 접착해서 이루어지는 수지층(18)이 더 배치되어 있다. 또한, 도 1과는 수지층(18)의 배치를 반대로 함으로써, 세퍼레이터(전해질층)(17)와 정극(활물질층)(13) 사이에, 이 사이를 접착해서 이루어지는 수지층(18)이 더 배치되어 있도록 해도 된다. 나아가서는, 세퍼레이터(전해질층)(17)와 부극(활물질층)(15) 사이 및 세퍼레이터(전해질층)(17)와 정극(활물질층)(13) 사이 양쪽에, 이들 양쪽 사이를 접착해서 이루어지는 수지층(18)이 각각 배치되어 있도록 해도 된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the basic structure of one Embodiment of a laminated (flat type) nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery (henceforth simply a "laminated structure battery"). As shown in FIG. 1, the laminated structure battery 10 of this embodiment has a structure in which the substantially rectangular power generation element 21 in which the charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside the battery packaging material 29 which is an exterior body. Have Here, the power generation element 21 has a structure in which a positive electrode, a separator (electrolyte layer) 17 containing an electrolyte, and a negative electrode are laminated. The positive electrode has a structure in which the positive electrode active material layer 13 is disposed on both surfaces of the positive electrode collector 11. The negative electrode has a structure in which the negative electrode active material layer 15 is disposed on both surfaces of the negative electrode collector 12. In addition, in this embodiment, between the separator (electrolyte layer) 17 and the negative electrode (active material layer) 15, the resin layer 18 which adheres between these is further arrange | positioned. In addition, the resin layer 18 formed by adhering between the separator (electrolyte layer) 17 and the positive electrode (active material layer) 13 by inverting arrangement | positioning of the resin layer 18 from FIG. It may be arranged. Further, both sides of the separator (electrolyte layer) 17 and the negative electrode (active material layer) 15 and between the separator (electrolyte layer) 17 and the positive electrode (active material layer) 13 are bonded to both of them. The resin layers 18 may be arranged respectively.

구체적으로는, 하나의 정극 활물질층(13)과 이에 인접하는 부극 활물질층(15)이, 전해질층(17), 수지층(18)을 개재해서 대향하도록 해서, 부극, 수지층, 전해질층 및 정극이 이 순서로 적층되어 있다. 이에 의해, 인접하는 정극, 전해질층, 수지층 및 부극은 하나의 단전지층(단셀)(19)을 구성한다. 따라서, 본 실시 형태의 적층 구조 전지(10)는, 단전지층(단셀)(19)이 복수 적층됨으로써, 전기적으로 병렬 접속되어 이루어지는 구성을 갖는다고도 할 수 있다. 또한, 쌍극형(내부 직렬 접속 타입)의 적층형(적층 구조)의 리튬 이온 이차 전지에서는, 단전지층(단셀)이 복수 적층됨으로써, 전기적으로 직렬 접속되어 이루어지는 구성을 갖는다고도 할 수 있다.Specifically, one positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 adjacent thereto are opposed to each other via the electrolyte layer 17 and the resin layer 18, so that the negative electrode, the resin layer, the electrolyte layer, and the like. The positive electrodes are stacked in this order. Thereby, the adjacent positive electrode, electrolyte layer, resin layer, and negative electrode comprise one single cell layer (single cell) 19. Therefore, the laminated structure battery 10 of this embodiment can also be said to have a structure by which the single cell layer (single cell) 19 is laminated | stacked and electrically connected in parallel. In addition, in the lithium ion secondary battery of the bipolar type (internal series connection type) stacked type (stacked structure), a plurality of unit cell layers (single cells) are stacked, whereby it can be said to have a configuration that is electrically connected in series.

또한, 발전 요소(21)의 양 최외층에 위치하는 최외층 정극 집전체에는, 모두 편면에만 정극 활물질층(13)이 배치되어 있지만, 양면에 활물질층이 설치되어도 된다. 즉, 편면에만 활물질층을 설치한 최외층 전용 집전체로 하는 것이 아니고, 양면에 활물질층이 있는 집전체를 그대로 최외층의 집전체로서 사용해도 된다. 또한, 도 1과는 정극 및 부극의 배치를 반대로 함으로써, 발전 요소(21)의 양 최외층에 최외층 부극 집전체가 위치하도록 하고, 상기 최외층 부극 집전체의 편면 또는 양면에 부극 활물질층이 배치되어 있도록 해도 된다.The positive electrode active material layer 13 is disposed on only one side of the outermost positive electrode current collector located on both outermost layers of the power generation element 21, but an active material layer may be provided on both sides. In other words, the current collector having the active material layer on both sides may be used as the current collector of the outermost layer, without being used as the outermost current collector having only the active material layer provided on one side. In addition, as shown in FIG. 1, the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is reversed, so that the outermost negative electrode current collector is positioned at both outermost layers of the power generation element 21, and the negative electrode active material layer is disposed on one or both surfaces of the outermost negative electrode current collector. It may be arranged.

또한, 본 실시 형태에서는, 전극(정극 또는 부극)에는, 자립 전극을 포함하는 것이다. 자립 전극이란 금속박(집전체)이 없어도 형상을 담보하는 것이다. 즉, 자립 전극(자립 구조)은, 구조적(또는 강도적)으로는, 금속박(집전체)이 없어도 활물질층만으로 형상을 담보할 수 있는 것이다. 단, 자립 전극(자립 구조)이라 할지라도, 전극 요소로서는 집전체(단, 금속박 이외에도 금속박보다 기계적 강도가 낮아, 형상을 담보할 수 없는 금속의 증착막이나 도금 박막, 나아가서는 금속 배선 등이어도 됨)와 활물질층이 필요하다. 상기에 정의한 자립 전극은, 활물질층(정극 활물질층, 부극 활물질층)과, 상기 활물질층의 편면에 직접 형성되어 이루어지는 집전체(정극 집전체, 부극 집전체)를 갖는다. 그리고, 상기 활물질층이, 다공질 골격체와, 상기 다공질 골격체의 공공 내에 유지되는 활물질(정극 활물질, 부극 활물질)을 포함하는 것이다.In the present embodiment, the electrode (positive electrode or negative electrode) includes a freestanding electrode. The freestanding electrode ensures shape even when there is no metal foil (current collector). That is, the self-supporting electrode (self-supporting structure) can secure the shape only by the active material layer even without the metal foil (current collector) structurally (or in strength). However, even if it is a self-supporting electrode (independent structure), as an electrode element, an electrical power collector (however, in addition to metal foil, it may be a metal deposition film, plating thin film, metal wiring, etc. which are lower in mechanical strength than metal foil, and cannot ensure shape) And an active material layer are required. The self-supporting electrode defined above has an active material layer (positive electrode active material layer, negative electrode active material layer) and a current collector (positive electrode current collector, negative electrode current collector) formed directly on one side of the active material layer. The active material layer includes a porous skeleton and an active material (positive electrode active material, negative electrode active material) held in the pores of the porous skeleton.

본 명세서 중, 「집전체」라고 기재하는 경우, 정극 집전체, 부극 집전체의 양쪽을 가리키는 경우도 있고, 편면만을 가리키는 경우도 있고, 쌍극형 전지의 쌍극형 전극용 집전체를 가리키는 경우도 있다. 마찬가지로, 「활물질층」이라고 기재하는 경우, 정극 활물질층, 부극 활물질층의 양쪽을 가리키는 경우도 있고, 편면만을 가리키는 경우도 있다. 마찬가지로, 「활물질」이라고 기재하는 경우, 정극 활물질, 부극 활물질의 양쪽을 가리키는 경우도 있고, 편면만을 가리키는 경우도 있다. 마찬가지로 「전극」이라고 기재하는 경우, 정극, 부극의 양쪽을 가리키는 경우도 있고, 편면만을 가리키는 경우도 있다.In this specification, when it describes as a "current collector", it may refer to both a positive electrode electrical power collector and a negative electrode electrical power collector, may point only one side, and may refer to the electrical power collector for bipolar electrodes of a bipolar battery. . Similarly, when describing as "active material layer", it may refer to both a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and may point to only one side. Similarly, when describing as "active substance", it may refer to both a positive electrode active material and a negative electrode active material, and may point to only one side. Similarly, when describing as "electrode", it may refer to both a positive electrode and a negative electrode, and may only refer to a single side | surface.

정극 집전체(11) 및 부극 집전체(12)에는, 각 전극(정극 및 부극)과 도통되는 정극 집전 탭(정극 집전판)(25) 및 부극 집전 탭(부극 집전판)(27)의 한 쪽의 선단부가 각각 부착되어 있다. 또한 정극 집전 탭(25) 및 부극 집전 탭(27)의 다른 한 쪽의 선단부는, 전지 외장재(29)의 단부에 끼워지도록 해서 전지 외장재(29)의 외부로 도출되는 구조를 갖고 있다. 정극 집전 탭(25) 및 부극 집전 탭(27)은 각각, 필요에 따라서 전극 단자 리드(정극 단자 리드 및 부극 단자 리드)(도시하지 않음)를 개재하여, 각 전극의 정극 집전체(11) 및 부극 집전체(12)에 초음파 용접이나 저항 용접 등에 의해 부착되어 있어도 된다.In the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 12, one of the positive electrode current collector tab (positive current collector plate) 25 and the negative electrode current collector tab (negative current collector plate) 27, which are connected to each electrode (positive electrode and negative electrode), is provided. The tip of each side is attached. Moreover, the other front end part of the positive electrode current collector tab 25 and the negative electrode current collector tab 27 has a structure which is led to the edge part of the battery exterior material 29, and leads to the exterior of the battery exterior material 29. As shown in FIG. Each of the positive electrode current collector tab 25 and the negative electrode current collector tab 27 is interposed between the positive electrode current collector 11 of each electrode and an electrode terminal lead (positive electrode terminal lead and negative electrode terminal lead) (not shown), as necessary. The negative electrode current collector 12 may be attached by ultrasonic welding, resistance welding, or the like.

또한 본 실시 형태의 적층 구조 전지(10)의 특징적인 구성으로서는, 상기 수지층(18)의 융점, 연화점, 열변형 온도, 하중 휨 온도 중 적어도 하나가, 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측인 것을 특징으로 하는 것이다. 바람직하게는, 상기 수지층의 융점이, 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측인 것을 특징으로 한다. 이는 연화점, 열변형 온도, 하중 휨 온도는, 일반적으로 융점과 동일한 경향이기 때문에, 대부분의 수지에 대해서 이미 측정 데이터가 갖추어져 있는 융점만을 사용해서, 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측이 되도록 구성하면 되기 때문이다. 따라서, 상기한 본 발명의 효과의 설명을 포함해서, 특별히 언급하지 않는 한, 수지층의 융점을 사용해서 설명하는 것으로 한다.Moreover, as a characteristic structure of the laminated structure battery 10 of this embodiment, at least one of melting | fusing point, the softening point, heat deformation temperature, and the load deflection temperature of the said resin layer 18 is a center side <end side side in a lamination direction. It is characterized by. Preferably, the melting point of the resin layer is a center side <end end side in the lamination direction. This is because the softening point, the heat deflection temperature, and the load deflection temperature generally tend to be the same as the melting point, so that only the melting point, which already has measurement data for most resins, is used so as to be the center side <end side side in the lamination direction. Because it becomes. Therefore, unless otherwise indicated, including description of the effect of this invention mentioned above, it shall demonstrate using melting | fusing point of a resin layer.

도 2는 적층 구조 전지의 발전 요소의 부분 단면도이며, 적층 구조 전지의 발전 요소의 상하 방향으로부터 열 프레스(핫 프레스)를 행했을 때의, 열이 전해지는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도면 중 화살표는, 열이 전해지는 모습을 모식적으로 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 발전 요소(21)를 상하로부터 열 프레스하는 장치(20)에 의해 핫 프레스함으로써, 발전 요소(21)를 상하(단부)로부터 중앙부(중앙측)를 향해서 열이 전파된다. 그 때문에, 적층 방향의 단부측에서는 장치(20)로부터 빠르게 전열되어 단시간에 고온으로 된다=용융하기 쉽다. 한편, 적층 방향의 중앙부에서는, 장치(20)로부터 전열되는 데에 시간을 필요로 하여, 열 프레스 처리하는 시간 내에서는, 단부측과 동일 정도까지 고온으로 되지 않은 채=용융하기 어려운 상태에서 열 프레스가 종료된다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a power generating element of a laminated structure battery, and is a diagram schematically showing how heat is transmitted when hot pressing (hot press) is performed from the vertical direction of the power generating element of the laminated structure battery. In addition, the arrow in the figure shows typically how heat is transmitted. As shown in FIG. 2, heat is propagated toward the center part (center side) from the top and bottom (end part) by hot-pressing by the apparatus 20 which heat-presses the power generation element 21 from up and down. do. Therefore, it heats up quickly from the apparatus 20 at the end side of the lamination direction, and becomes high temperature in a short time = It is easy to melt. On the other hand, in the center part of a lamination direction, time is required for heat transfer from the apparatus 20, and in the time which heat-presses, it does not become high temperature to the same extent as an edge part side, but it is difficult to melt | dissolve in a hot press state Is terminated.

그 때문에, 수지층의 융점을 적층 방향에 있어서 중앙측=단부측(모두 동일한 수지 재료)으로 한 경우, 적층 방향으로 용융 불균일이 발생하고, 적층 방향의 중앙부에서는, 수지층의 용융, 접착이 불충분해질 우려가 있다. 그 결과, 이상 발열 등일 때에 세퍼레이터가 열수축하고, 대향하는 전극끼리의 단부가 접촉하여, 미소 단락을 일으킬 우려가 있다.Therefore, when melting | fusing point of a resin layer is made into the center side = end part side (all the same resin material) in a lamination direction, melt nonuniformity arises in a lamination direction, and melting and adhesion of a resin layer are inadequate in the center part of a lamination direction. There is a risk of loss. As a result, the separator heat-contracts when abnormal heat is generated, and the ends of the opposing electrodes are in contact with each other, and there is a fear of causing a short circuit.

또한, 수지층의 융점을 적층 방향에 있어서 중앙측=단부측(모두 동일한 수지 재료)으로 하고, 적층 방향의 중앙부의 용융, 접착이 충분해질 때까지, 열 프레스 처리하는 시간을 길게 한 경우에는, 적층 방향의 단부측에, 고온 상태로 장시간 하중이 가해진다. 그 때문에, 지나치게 용융해서, 수지층의 소기의 두께를 유지할 수 없게 되거나, 원하는 공공률(공공의 크기)을 유지하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 그 때문에, 중앙측과 단부에서의 공공률(공간량=전해액 유지량)이나 공공의 크기(Li 이온이 확산하는 경로폭) 등이 변화하여, 중앙측과 단부에서 Li의 이온 전도율이 바뀌어, 적층 방향으로 이온 도전율(=전극 간 저항)에 불균일이 생겨버릴 우려가 있다.In addition, when melting | fusing point of a resin layer is made into the center side = end side (all the same resin material) in a lamination direction, and when time to heat-press a process is extended until melt | dissolution and adhesion of the center part of a lamination direction are sufficient, The load is applied to the end side in the stacking direction for a long time in a high temperature state. Therefore, there exists a possibility that it may melt too much and cannot maintain the desired thickness of a resin layer, or it will become difficult to maintain a desired porosity (size of a public). Therefore, the porosity (space amount = electrolyte holding amount) and the pore size (path width through which Li ions diffuse) in the center side and the end are changed, and the ion conductivity of Li is changed at the center side and the end, and the lamination is changed. There exists a possibility that a nonuniformity may arise in an ion conductivity (= interelectrode resistance) in the direction.

따라서, 상기한 본 실시 형태의 구성, 즉, 적층 구조 전지(10)의 단부측에는 융점이 높은[용융(열융착)하기 어려운] 수지층(18)을 사용하고 적층 방향 중측에 따라 융점이 낮은[용융(열융착)하기 쉬운] 수지층(18)을 사용함으로써, 적층 방향으로 용융 불균일을 방지할 수 있다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 발전 요소(21)를 상하로부터 열 프레스하는 장치(20)에 의해 핫 프레스한 경우에, 적층 구조 전지(10)의 단부측에는 융점이 높은[용융(열융착)하기 어려운] 수지층을 사용한다. 이렇게 함으로써, 적층 방향의 단부측에서도 수지층(18)에 접착성이 발생할 때까지 소정의 시간을 필요로 하게 되어, 수지층의 두께나 공공(공간율이나 공공 직경 등)에 변화를 주지 않고, 열 프레스 시간 내에 적절하게 용융, 접착시킬 수 있는 것이다. 한편, 발전 요소(21)를 상하로부터 열 프레스하는 장치(20)에 의해 핫 프레스한 경우에, 적층 구조 전지(10)의 중앙측에는 융점이 낮은[용융(열융착)하기 쉬운] 수지층을 사용한다. 이렇게 함으로써, 적층 방향의 중앙측에서도 수지층(18)에 접착성이 발생할 때까지 소정의 시간으로 충분해져서, 수지층의 두께나 공공(공간율이나 공공 직경 등)에 변화를 주지 않고, 열 프레스 시간 내에 적절하게 용융, 접착시킬 수 있는 것이다. 그 결과, 적층 방향으로 용융 불균일, 나아가서는 수지층의 두께나 공공 불균일을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전극 간 저항을 균일하게 유지할 수 있다. 나아가서는, 단전지층(단셀)(19)마다의 반응 분포 불균일을 방지하여, 적층 구조 전지(10) 전체의 내구성을 향상할 수 있는 것이다.Therefore, the above-described configuration of the present embodiment, that is, the resin layer 18 having a high melting point (which is difficult to be melted (heat-sealed)) is used for the end side of the laminated structure battery 10, and has a low melting point depending on the middle of the stacking direction [ By using the resin layer 18 which is easy to melt (heat fusion), melt nonuniformity can be prevented in a lamination direction. That is, as shown in FIG. 2, when hot-pressing the power generating element 21 with the apparatus 20 which heat-presses from top to bottom, melting | fusing point is high [melting (heat welding) to the end side of the laminated structure battery 10 Difficult to use). By doing in this way, predetermined time is also needed until adhesiveness arises in the resin layer 18 also in the end side of a lamination direction, and it does not change the thickness of a resin layer and a space | gap (space ratio, pore diameter, etc.), It can melt and adhere suitably within press time. On the other hand, when hot-pressing the power generating element 21 by the apparatus 20 which heat-presses from the top and bottom, the resin layer with a low melting point [easy to melt (heat-fusion)] is used for the center side of the laminated structure battery 10. do. By doing so, the predetermined time is sufficient until adhesion occurs to the resin layer 18 even in the center side of the lamination direction, and the heat press time is performed without changing the thickness or the pore (space ratio or pore diameter, etc.) of the resin layer. It can melt and adhere suitably in a inside. As a result, melt nonuniformity and also thickness of a resin layer and a nonuniformity of a resin can be prevented in a lamination direction. Thereby, the resistance between electrodes can be kept uniform. Furthermore, the reaction distribution nonuniformity for every single cell layer (single cell) 19 can be prevented, and the durability of the whole laminated structure battery 10 can be improved.

또한, 용융(열융착)하기 쉬운 중앙측의 수지층(18)에서도, 발전 요소(21)를 상하로부터 열 프레스하는 장치(지그)(20)의 온도(통상, 95℃ 정도; 실시예 참조)보다도 높은 융점을 갖는 수지가 사용되고 있다. 이는 수지층(18)의 융점보다도 연화 개시는 더 낮은 온도로부터 연화되어 온다. 이는 수지층(18)에 사용하는 수지(공중합체나 중합체 얼로이를 포함함)가 모두 분자량이나 분자 구조나 수지 형상 등이 동일(균일)하지 않고, 일정한 분포를 갖기 때문에, JIS 등의 측정 방법으로 얻어지는 융점보다도 실제로는 더 낮은 온도에서 수지층의 표면은 충분히 연화(열 용융)하고 있다. 그 때문에, 보다 낮은 온도에서 점착성이 나오기 때문에, 충분히 전극이나 세퍼레이터와 접착할 수 있다. 단, 연화되기 시작하는 온도(접착 가능해지는 온도)는, 수지층(18)의 융점에 비례하고 있기 때문에, 수지층(18)의 융점을 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측으로 함으로써, 적층 방향으로 용융 불균일을 방지할 수 있어, 상기한 효과를 발휘할 수 있는 것이다.Moreover, also in the resin layer 18 of the center side which is easy to melt (heat-fusion), the temperature (usually about 95 degreeC; see Example) of the apparatus (jig) 20 which heat-presses the power generating element 21 from up and down. Resin having a higher melting point is used. This is because the softening start has softened from a temperature lower than the melting point of the resin layer 18. This is because the resins (including copolymers and polymer alloys) used in the resin layer 18 are not the same (uniform) in molecular weight, molecular structure, resin shape, etc., and have a constant distribution. In practice, the surface of the resin layer is sufficiently softened (heat melted) at a temperature lower than the melting point obtained. Therefore, since adhesiveness comes out at lower temperature, it can fully adhere | attach with an electrode or a separator. However, since the temperature (the temperature at which the adhesion becomes possible) that starts to soften is proportional to the melting point of the resin layer 18, the melting point of the resin layer 18 is set in the lamination direction by making the melting point of the resin layer 18 the center side <end side side. Melt nonuniformity can be prevented and the said effect can be exhibited.

여기서, 수지층(18)의 융점이 적층 방향의 중앙측(내측: 중앙부)과 단부측(외측: 단부)의 저항의 차가 적합한 범위로서는, 본 실시 형태의 목적을 달성하여, 원하는 효과를 발휘할 수 있으면 된다. 즉, 단부측의 수지층의 융점을 높게 하여 용융(열융착)하기 어렵게 하고, 중앙측의 융점을 낮게 하여 용융(열융착)하기 쉽게 함으로써, 적층 방향으로 용융 불균일을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전극 간 저항을 균일하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 단전지층(단셀)(19)마다의 반응 분포 불균일을 방지하여, 적층 구조 전지(10) 전체의 내구성을 향상할 수 있는 것이다.Here, as the range where the melting point of the resin layer 18 is suitable for the difference in resistance between the center side (inner side: center portion) and the end side (outer side: end portion) in the stacking direction, the object of the present embodiment can be achieved and the desired effect can be achieved. All you need is That is, melting nonuniformity can be prevented in the lamination direction by making melting | fusing point of the resin layer of an end side high, making it difficult to melt (thermal fusion), and making melting (thermal fusion) low by lowering the melting | fusing point of the center side. Thereby, the resistance between electrodes can be kept uniform. Thereby, the reaction distribution nonuniformity for every unit cell layer (single cell) 19 can be prevented, and the durability of the whole laminated structure battery 10 can be improved.

구체적으로는, 전지의 단셀의 적층수나 전극의 크기에도 의하지만, 적층 방향의 단부측의 수지층의 융점이, 중앙부의 수지층의 융점보다도, 높으면 되고, 바람직하게는 3 ~ 15℃ 높은 것이 바람직하고, 5 ~ 10℃ 높은 것이 보다 바람직하다. 적층 방향의 단부측의 수지층의 융점이, 중앙부의 수지층의 융점보다도 3℃, 바람직하게는 5℃ 이상의 범위에서 높으면, 적층수에도 의하지만, 열 프레스에 의해, 중앙부의 수지층도 충분히 접착할 수 있어, 적층 방향으로 용융 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기한 목적, 효과를 충분히 달성할 수 있다. 한편, 적층 방향의 단부측의 수지층의 융점이, 중앙부의 수지층의 융점보다도 15℃, 바람직하게는 10℃ 이하의 범위에서 높으면, 열 프레스에 의해 외측이 지나치게 용융하여, 찌부러지는(원하는 수지층 두께를 유지할 수 없음) 일 없이, 적당한 공공률을 유지한 상태에서 접착할 수 있다. 이에 의해, 양호한 Li 이온의 확산 경로를 확보할 수 있어, 전극 간 저항을 균일하게 유지할 수 있고, 적층 방향으로 용융 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기한 목적, 효과를 충분히 달성할 수 있다.Specifically, the melting point of the resin layer on the end side in the stacking direction may be higher than the melting point of the resin layer in the center portion, although it is also dependent on the stacking number of the single cells of the battery and the electrode size, and preferably 3 to 15 ° C higher. And it is more preferable that it is 5-10 degreeC high. If the melting point of the resin layer on the end side in the stacking direction is higher than the melting point of the resin layer in the center portion at a temperature of 3 ° C., preferably at 5 ° C. or more, the resin layer at the center portion is also sufficiently adhered by the hot press, although it depends on the number of laminations. It is possible to prevent the occurrence of melt nonuniformity in the stacking direction. As a result, the above objects and effects can be sufficiently achieved. On the other hand, if the melting point of the resin layer on the end side in the stacking direction is higher than the melting point of the resin layer in the center portion in the range of 15 ° C, preferably 10 ° C or less, the outer side is excessively melted and crushed by the hot press (desired number). The thickness of the layer can not be maintained), and can be bonded while maintaining an appropriate porosity. As a result, a good diffusion path for Li ions can be ensured, the resistance between electrodes can be maintained uniformly, and generation of melt nonuniformity in the stacking direction can be prevented. As a result, the above objects and effects can be sufficiently achieved.

또한, 수지층(18)의 융점, 연화점, 열변형 온도, 하중 휨 온도는, 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.In addition, melting | fusing point, softening point, heat distortion temperature, and load deflection temperature of the resin layer 18 can be measured with the following method.

(1) 융점(1) melting point

융점은 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 20℃/분으로 승온했을 때의 흡열 피크로부터 구해진다.Melting | fusing point is calculated | required from the endothermic peak at the time of heating up at 20 degree-C / min with a differential scanning calorimeter (DSC).

구체적으로는, 예를 들어 세이코덴시사 제조의 시차 주사 열량계를 사용해서, 다음 조건에서 측정한다.Specifically, it measures on the following conditions using the differential scanning calorimeter made by Seiko Denshi Co., Ltd., for example.

·시료량 : 약 5㎎ Sample amount: about 5mg

·분위기 가스 : 질소(유량 20ml/분) Atmosphere gas: Nitrogen (flow rate 20 ml / min)

·온도 조건 : 230℃로 10분간 유지한 후, 10℃/분으로 30℃까지 강온하고, 계속해서 승온 속도 10℃/분으로 승온했을 때의 융해의 흡열 거동을 측정한다.Temperature condition: After holding for 10 minutes at 230 ° C., the temperature is lowered to 30 ° C. at 10 ° C./min, and then the endothermic behavior of melting when the temperature is raised at a heating rate of 10 ° C./min is measured.

(2) 연화점 (2) softening point

연화점 온도는 비카트 연화 온도(비카트 연화점, Vicat Softening Temperature, VST)로 하여, JIS K7206에 의해 측정한다. JIS K7206의 개요를 설명하면, 가열 욕조 중에 규정된 치수의 시험편을 설치하고, 중앙부에 일정한 단면적(JIS K7206에서는 1㎟)의 단부면을 접촉시킨 상태에서 욕조의 온도를 상승시킨다. 시험편에 단부면이 일정한 깊이까지 침투해 들어갔을 때의 온도를 비카트 연화 온도(단위:℃)라 하는 것이다.The softening point temperature is measured according to JIS K7206 as Vicat softening temperature (Vicat softening temperature, VST). Explaining the outline of JIS K7206, a test piece having a prescribed size is provided in a heating bath, and the temperature of the bath is raised in a state where the end face of a constant cross-sectional area (1 mm 2 in JIS K7206) is brought into contact with the center part. The temperature at which the end face penetrates to the test piece to a certain depth is referred to as Vicat softening temperature (unit: ° C).

(3) 열변형 온도 (3) heat deflection temperature

열변형 온도란, ASTM D648의 규격에 의한 것이며, 수지 펠릿을 사출 성형기로 ASTM D648에 기초하는 열변형 온도 측정 시편으로 성형하고, 80℃에서 24시간 어닐한 후, 저하중 4.6㎏/㎠의 조건으로 측정한 온도이다.The heat deflection temperature is according to the ASTM D648 standard, and the resin pellets are molded into a heat deflection temperature measurement specimen based on ASTM D648 by an injection molding machine, annealed at 80 ° C. for 24 hours, and then under reduced conditions of 4.6 kg / cm 2. The temperature measured by

실시에는, 도시바기까이사 제조 IS55EPN 사출 성형기를 사용해서, 성형 온도 270℃, 금형 온도 80℃의 조건에서 사출 성형된 덤벨 시험편을 120℃에서 5시간 열처리 후, ASTMD-648에 따라, 하중 0.45㎫의 조건에서 열변형 온도를 측정해도 된다.For implementation, the dumbbell test piece which was injection-molded at the conditions of the molding temperature of 270 degreeC and the mold temperature of 80 degreeC using the IS55EPN injection molding machine manufactured by Toshiba Corp. was heat-treated at 120 degreeC for 5 hours, and according to ASTMD-648, the load of 0.45 Mpa You may measure heat distortion temperature on conditions.

(4) 하중 휨 온도 (4) load bending temperature

하중 휨 온도는 ASTM D648에 준거한 방법으로 1/4인치 시험편을 사용해서, 1.81㎫(18.5㎏ 하중)로 측정된다. ASTM-D648의 개요를 설명하면, 시험법의 규격으로 정해진 하중을 부여한 상태에서, 시료의 온도를 높여가서, 휨의 크기가 일정한 값이 되는 온도를 하중 휨 온도라 한다. 즉, 바늘에 정하중을 가해서 변위가 일정값이 되는 온도를 구하지만, 굽힘 탄성률이 2,514㎏f/㎠=0.25㎬(또는 10,000㎏f/㎠=1㎬)가 되는 온도를 하중 휨 온도라 한다.The load deflection temperature is measured at 1.81 MPa (18.5 kg load) using a 1/4 inch test piece by a method according to ASTM D648. When the outline of ASTM-D648 is explained, the temperature at which the temperature of the sample is increased in a state in which a load determined by the standard of the test method is applied, and the size of the warp becomes a constant value is called the load warping temperature. That is, the temperature at which the displacement becomes a constant value by applying a static load to the needle, but the temperature at which the flexural modulus becomes 2,514 kgf / cm 2 = 0.25 kPa (or 10,000 kgf / cm 2 = 1 kPa) is called the load bending temperature.

수지의 탄성률의 온도 변화의 특성으로부터, 유리 전이점을 초과하면 급격하게 탄성률이 저하하므로, 하중 휨 온도는 유리 전이점에 가까운 온도값이 되는 경우가 있다.From the characteristic of the temperature change of the elasticity modulus of resin, since an elasticity modulus falls rapidly when it exceeds a glass transition point, load bending temperature may become a temperature value near a glass transition point.

JIS 7191의 개요를 설명하면, 가열 욕조 안에 규정된 치수의 시험편의 양단을 지지해서 설치하고, 중앙부에 하중을 가한 상태에서 욕조의 온도를 상승시킨다. 시험편에 일정한 휨이 발생했을 때의 온도를 하중 휨 온도(단위:℃)로 해서 내열성의 지표로 한다. 시험 결과는 시험편의 치수나 하중량에 의해 좌우되기 때문에, 이들 수치를 병기한다. 이 하중 휨 온도(열변형 온도, Heat Deflection Temperature, HDT)는 일반적으로, 비정질성 수지의 경우에는 유리 전이점과, 결정성 수지의 경우에는 융점과 거의 서로 상관 관계가 있다.When the outline of JIS 7191 is explained, the both ends of the test piece of the prescribed dimension are supported and installed in a heating bath, and the temperature of a bathtub is raised in the state which applied the load to the center part. The temperature at which constant warpage occurs in the test piece is taken as the load warping temperature (unit: ° C) and used as an index of heat resistance. Since the test result depends on the size and the weight of the test piece, these values are written together. This load deflection temperature (Heat Deflection Temperature, HDT) is generally correlated with the glass transition point in the case of amorphous resin and the melting point in the case of crystalline resin.

또한, 하중 휨 온도는, 합성 수지의 내열성을 평가하는 시험법의 하나이며, 열변형 온도라고도 불린다.In addition, load deflection temperature is one of the test methods of evaluating the heat resistance of a synthetic resin, and is also called a heat deflection temperature.

이하, 본 실시 형태의 적층 구조 전지(10)의 각 구성 요건(구성 부재)에 대해서 설명한다. 또한, 적층 구조 전지(10)의 각 구성 요건(구성 부재)에 대해서는, 하기의 형태에만 제한되지 않고, 종래 공지된 형태도 마찬가지로 채용될 수 있다.Hereinafter, each structural requirement (structural member) of the laminated structure battery 10 of this embodiment is demonstrated. In addition, about each structural requirement (structural member) of the laminated structure battery 10, it is not limited only to the following form, A conventionally well-known form can also be employ | adopted similarly.

(1) 집전체 (1) The whole house

집전체는, 도전성 재료로 구성되고, 그 한 쪽 면 또는 양면에 활물질층이 배치된다. 집전체를 구성하는 재료에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 금속이나, 도전성 고분자 재료 또는 비도전성 고분자 재료에 도전성 필러가 첨가된 도전성을 갖는 수지가 채용될 수 있다.The current collector is made of a conductive material, and an active material layer is disposed on one or both surfaces thereof. There is no restriction | limiting in particular in the material which comprises an electrical power collector, For example, the resin which has electroconductivity to which the conductive filler was added to a metal, a conductive polymer material, or a nonelectroconductive polymer material can be employ | adopted.

금속으로서는, 알루미늄, 니켈, 철, 스테인리스강, 티타늄, 구리 등을 들 수 있다. 이들 외에, 니켈과 알루미늄과의 클래드재, 구리와 알루미늄과의 클래드재, 혹은 이들 금속의 조합의 도금재 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 금속 표면에 알루미늄이 피복되어 이루어지는 박이어도 좋다. 그 중에서도 도전성이나 전지 작동 전위의 관점으로부터는, 알루미늄, 스테인리스강 및 구리가 바람직하다.Examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium and copper. Besides these, a cladding material of nickel and aluminum, a cladding material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil in which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Especially, aluminum, stainless steel, and copper are preferable from a viewpoint of electroconductivity and battery operation potential.

금속을 사용한 집전체의 형태로서는 금속박의 이외에, 금속 증착층, 금속 도금층, 도전성 프라이머층, 금속 배선을 사용해도 된다. 금속 증착층 및 금속 도금층은, 활물질층의 편면에, 진공 증착법이나 각종 도금법에 의해, 매우 얇은 금속 증착층이나 금속 도금층을 형성(배치)할 수 있다. 금속 배선도 활물질층의 편면에, 진공 증착법이나 각종 도금법에 의해, 매우 얇은 금속 배선을 형성(배치)할 수 있다. 또한, 금속 배선에 프라이머층을 함침시켜서, 열 압착에 의해 부착할 수 있다. 또한, 금속 배선으로서 펀칭 메탈 시트나 익스팬드 메탈 시트를 사용하는 경우에는, 펀칭 메탈 시트나 익스팬드 메탈 시트의 양면에 전극 슬러리를 도포, 건조함으로써 활물질층에 사이에 두어진 금속 배선(집전체)을 배치할 수 있다. 금속박을 사용하는 경우에도, 금속박 위(편면 또는 양면)에 전극 슬러리를 도포, 건조함으로써, 활물질층의 편면에 금속박(집전체)을 배치할 수 있다. 또한, 도전성 프라이머층은, 기본적으로는 카본(쇄상, 섬유 형상)이나 금속 필러(집전체 재료에 사용되는 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 니켈분 등)에 수지를 혼합해서 제작할 수 있다. 배합은 다양하다. 이것을 활물질층의 편면에 도포, 건조함으로써 형성(배치)할 수 있다.As a form of the electrical power collector using metal, you may use a metal vapor deposition layer, a metal plating layer, a conductive primer layer, and metal wiring other than metal foil. The metal deposition layer and the metal plating layer can form (arrange) a very thin metal deposition layer or a metal plating layer on one surface of the active material layer by a vacuum deposition method or various plating methods. Metallic wirings can also be formed (arranged) on one side of the active material layer by vacuum deposition or various plating methods. In addition, the primer layer can be impregnated into the metal wiring to be attached by thermocompression bonding. In addition, when using a punching metal sheet or an expanded metal sheet as metal wiring, the metal wiring interposed between the active material layer by apply | coating and drying an electrode slurry on both surfaces of a punching metal sheet or an expanded metal sheet (current collector) Can be placed. Even when metal foil is used, metal foil (current collector) can be arrange | positioned on the single side | surface of an active material layer by apply | coating and drying an electrode slurry on metal foil (one side or both sides). The conductive primer layer can be produced by mixing a resin with carbon (chain, fibrous) or metal filler (aluminum, copper, stainless steel, nickel powder, etc. used for current collector materials). Mixtures vary. It can form (arrangement) by apply | coating this to single side | surface of an active material layer, and drying.

상기 도전성 프라이머층은, 도전성을 갖는 집전 수지층을 포함한다. 적합하게는, 도전성 프라이머층은, 도전성을 갖는 집전 수지층으로 이루어진다. 도전성 프라이머층이 도전성을 갖기 위해서는, 구체적인 형태로서, 1) 수지를 구성하는 고분자 재료가 도전성 고분자인 형태, 2) 집전 수지층이 수지 및 도전성 필러(도전재)를 포함하는 형태를 들 수 있다.The said electroconductive primer layer contains the electrical power collector resin layer. Suitably, a conductive primer layer consists of a collector resin layer which has electroconductivity. In order for an electroconductive primer layer to have electroconductivity, as a specific aspect, 1) the aspect which the polymer material which comprises resin is a conductive polymer, and 2) the aspect in which the collector resin layer contains resin and a conductive filler (conductive material) are mentioned.

도전성 고분자는 도전성을 갖고, 전하 이동 매체로서 사용할 수 있는 이온에 대해서 전도성을 갖지 않는 재료로부터 선택된다. 이들 도전성 고분자는, 공역한 폴리엔계가 에너지대를 형성해서 전도성을 나타낸다고 생각되고 있다. 대표적인 예로서는 전해 콘덴서 등으로 실용화가 진행되고 있는 폴리엔계 도전성 고분자를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리파라페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리옥사디아졸 또는 이들 혼합물 등이 바람직하다. 전자 전도성 및 전지 내에서 안정적으로 사용할 수 있다고 하는 관점에서, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌이 보다 바람직하다.The conductive polymer is selected from materials that are conductive and not conductive to ions that can be used as charge transfer media. It is thought that these conductive polymers exhibit the conductivity by the conjugated polyene system forming an energy band. As a representative example, a polyene-based conductive polymer that has been put into practical use as an electrolytic capacitor or the like can be used. Specifically, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylenevinylene, polyacrylonitrile, polyoxadiazole or a mixture thereof is preferable. Polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyacetylene are more preferable from the viewpoint that they can be used stably in electronic conductivity and in a battery.

상기 2)의 형태에 사용되는 도전성 필러(도전재)는, 도전성을 갖는 재료로부터 선택된다. 바람직하게는, 도전성을 갖는 집전 수지층 내의 이온 투과를 억제하는 관점에서, 전하 이동 매체로서 사용할 수 있는 이온에 대해서 전도성을 갖지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.The conductive filler (conductive material) used in the above 2) is selected from conductive materials. Preferably, from the viewpoint of suppressing ion permeation in the conductive current collecting resin layer, it is preferable to use a material having no conductivity with respect to ions that can be used as the charge transfer medium.

구체적으로는, 알루미늄재, 스테인리스(SUS)재, 카본재, 은재, 금재, 구리재, 티타늄재 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 도전성 필러는 1종 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상 병용해도 된다. 또한, 이들 합금 재가 사용되어도 된다. 바람직하게는 은재, 금재, 알루미늄재, 스테인리스재, 카본재, 더욱 바람직하게는 카본재이다. 또한, 이들 도전성 필러(도전재)는, 입자계 세라믹 재료나 수지 재료 주위에 도전성 재료(상기 도전재)를 도금 등으로 코팅한 것이어도 된다.Although an aluminum material, a stainless steel (SUS) material, a carbon material, a silver material, a gold material, a copper material, a titanium material etc. are mentioned specifically, It is not limited to these. These conductive fillers may be used singly or in combination of two or more. Moreover, these alloy materials may be used. Preferably a silver material, a gold material, an aluminum material, a stainless material, a carbon material, and more preferably a carbon material. The conductive filler (conductive material) may be one obtained by coating a conductive material (the conductive material) with a plating or the like around the particulate ceramic material or the resin material.

상기 카본재로서는, 예를 들어 아세틸렌 블랙, 발칸, 블랙 펄, 카본 나노파이버, 케첸 블랙, 카본 나노튜브, 카본 나노혼, 카본 나노 벌룬, 하드 카본 및 풀러렌으로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 이들 카본재는 전위창이 매우 넓어, 정극 전위 및 부극 전위의 양쪽에 대해 폭넓은 범위에서 안정되고, 또한 도전성이 우수하다. 또한, 카본재는 매우 경량이기 때문에, 질량의 증가를 최소한으로 한다. 또한, 카본재는 전극의 도전 보조제로서 사용되는 경우가 많기 때문에, 이들 도전 보조제와 접촉해도, 동일 재료이기 때문에 접촉 저항이 매우 낮아진다. 또한, 카본재를 도전성 입자로서 사용하는 경우에는, 카본의 표면에 소수성 처리를 실시함으로써 전해질의 습윤성을 낮추어, 집전체의 공공에 전해질이 스며들기 어려운 상황을 만드는 것도 가능하다.Examples of the carbon material include at least one member selected from the group consisting of acetylene black, balkan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nano balloon, hard carbon, and fullerene. Can be. These carbon materials have a very wide potential window, are stable in a wide range with respect to both of the positive electrode potential and the negative electrode potential, and are excellent in conductivity. In addition, since the carbon material is very lightweight, the increase in mass is minimized. Moreover, since carbon materials are often used as a conductive support agent of an electrode, even if it contacts with these conductive support agents, since they are the same material, contact resistance becomes very low. In addition, when using carbon material as electroconductive particle, it is also possible to reduce the wettability of electrolyte by giving hydrophobic treatment to the surface of carbon, and can make the situation which electrolyte is hard to permeate | transmit the electrolyte in an electrical power collector.

도전성 필러(도전재)의 형상은, 특별히 제한은 없고, 입자 형상, 분말 상태, 섬유 형상, 판 형상, 괴상, 천 형상 또는 메쉬 형상 등의 공지된 형상을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 수지에 대해 광범위하게 걸쳐서 도전성을 부여하고자 하는 경우에는, 입자 형상의 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 수지에 있어서 특정 방향으로의 도전성을 보다 향상시키고자 하는 경우에는, 섬유 형상 등의 형상에 일정한 방향성을 갖는 것 같은 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.There is no restriction | limiting in particular in the shape of an electroconductive filler (conductive material), Well-known shapes, such as a particulate form, a powder state, a fibrous form, plate shape, block shape, cloth shape, or mesh shape, can be selected suitably. For example, when it is going to give electroconductivity widely over resin, it is preferable to use a particulate conductive material. On the other hand, in order to improve the electroconductivity to a specific direction in resin, it is preferable to use the electrically-conductive material which has a certain directivity to shapes, such as fibrous form.

도전성 필러의 평균 입자 직경은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.01 ~ 10㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서 중에 있어서, 「입자 직경」이란, 도전성 필러의 윤곽선 상의 임의의 2점간의 거리 중, 최대의 거리(L)를 의미한다. 「평균 입자 직경」의 값으로서는, 주사형 전자 현미경(SEM)이나 투과형 전자 현미경(TEM) 등의 관찰 수단을 사용해서, 수 ~ 수십 시야 중에 관찰되는 입자의 입자 직경의 평균값으로서 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다. 후술하는 활물질 입자등의 입자 직경이나 평균 입자 직경도 마찬가지로 정의할 수 있다.Although the average particle diameter of an electroconductive filler is not specifically limited, It is preferable that it is about 0.01-10 micrometers. In addition, in this specification, a "particle diameter" means the largest distance L among the distance between arbitrary two points on the outline of an electrically conductive filler. As a value of an "average particle diameter", the value calculated as an average value of the particle diameter of the particle observed in several to several tens of visual fields is employ | adopted using observation means, such as a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM). I shall do it. The particle diameter and average particle diameter, such as active material particle mentioned later, can also be defined similarly.

또한, 집전 수지층이 도전성 필러를 포함하는 형태인 경우, 집전 수지층을 형성하는 수지는, 상기 도전성 필러 외에, 당해 도전성 필러를 결착시키는 도전성이 없는 고분자 재료를 포함하고 있어도 된다. 집전 수지층의 구성 재료로서 도전성이 없는 고분자 재료를 사용함으로써 도전성 필러의 결착성을 높이고, 전지의 신뢰성을 높일 수 있다. 고분자 재료는, 인가되는 정극 전위 및 부극 전위에 견딜 수 있는 재료로부터 선택된다.In the case where the current collecting resin layer includes a conductive filler, the resin forming the current collecting resin layer may contain a non-conductive polymer material for binding the conductive filler in addition to the conductive filler. By using a polymer material having no conductivity as a constituent material of the current collecting resin layer, the binding property of the conductive filler can be improved, and the reliability of the battery can be improved. The polymer material is selected from a material capable of withstanding the applied positive electrode potential and negative electrode potential.

도전성이 없는 고분자 재료의 예로서는, 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리염화비닐(PVC), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리염화비닐리덴(PVDC) 또는 이들 혼합물을 들 수 있다. 이들 재료는 전위창이 매우 넓어 정극 전위, 부극 전위 중 어디에 대해서도 안정된다. 또한 경량이기 때문에, 전지의 고출력 밀도화가 가능해진다.Examples of the non-conductive polymer material are preferably polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyethernitrile (PEN), polyimide (PI), polyamide ( PA), polyamideimide (PAI), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethylacrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA) ), Polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene chloride (PVDC) or a mixture thereof. These materials have a wide potential window and are stable to either the positive electrode potential or the negative electrode potential. Moreover, since it is light weight, the high output density of a battery is attained.

도전성 필러의 함유량도 특별히 제한은 없다. 특히, 수지가 도전성 고분자 재료를 포함하여, 충분한 도전성을 확보할 수 있는 경우에는, 도전성 필러를 반드시 첨가할 필요는 없다. 그러나, 수지가 비도전성 고분자 재료만으로 이루어지는 경우에는, 도전성을 부여하기 위해서 도전성 필러의 첨가가 필수가 된다. 이 때의 도전성 필러의 함유량은, 비도전성 고분자 재료의 전체 질량에 대해, 바람직하게는 5 ~ 90질량%이며, 보다 바람직하게는 30 ~ 85질량%이고, 더욱 바람직하게는 50 ~ 80질량%이다. 이러한 양의 도전성 필러를 수지에 첨가함으로써, 수지의 질량 증가를 억제하면서, 비도전성 고분자 재료에도 충분한 도전성을 부여할 수 있다.The content of the conductive filler is not particularly limited. Particularly, when the resin contains a conductive polymer material and can secure sufficient conductivity, it is not always necessary to add the conductive filler. However, in the case where the resin is made of only the non-conductive polymer material, the addition of the conductive filler is essential to impart conductivity. Content of the electrically conductive filler at this time becomes like this. Preferably it is 5-90 mass% with respect to the total mass of a nonelectroconductive polymer material, More preferably, it is 30-85 mass%, More preferably, it is 50-80 mass%. . By adding such an amount of the conductive filler to the resin, sufficient conductivity can be imparted to the non-conductive polymer material while suppressing increase in the mass of the resin.

상기 도전성 프라이머층에는, 도전성 필러 및 수지 외에, 다른 첨가제를 포함하고 있어도 되는데, 바람직하게는 도전성 필러 및 수지로 이루어진다.The conductive primer layer may contain other additives in addition to the conductive filler and the resin, but is preferably made of the conductive filler and the resin.

또한, 상기 집전체를 구성하는 재료 중, 도전성 고분자 재료로서는, 예를 들어 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리파라페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리옥사디아졸 등을 들 수 있다. 이러한 도전성 고분자 재료는, 도전성 필러를 첨가하지 않아도 충분한 도전성을 갖기 때문에, 제조 공정의 용이화 또는 집전체의 경량화의 점에 있어서 유리하다.Of the materials constituting the current collector, examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile and polyoxadiazole And the like. Since such conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector.

비도전성 고분자 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌[PE; 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)], 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리아미드(PA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리염화비닐(PVC), 폴리불화비닐리덴(PVdF) 및 폴리스티렌(PS) 등을 들 수 있다. 이러한 비도전성 고분자 재료는, 우수한 내전위성 또는 내용매성을 가질 수 있다.As a nonelectroconductive high molecular material, it is polyethylene [PE; (HDPE), low density polyethylene (LDPE)], polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide ), Polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethylmethacrylate (PMMA) , Polyvinylidene fluoride (PVdF), and polystyrene (PS). Such a non-conductive polymer material may have excellent anti-satellite or solvent resistance.

상기의 도전성 고분자 재료 또는 비도전성 고분자 재료에는, 필요에 따라서 도전성 필러가 첨가될 수 있다. 특히, 집전체의 기재로 되는 수지가 비도전성 고분자만으로 이루어지는 경우에는, 수지에 도전성을 부여하기 위해서 필연적으로 도전성 필러가 필수로 된다. 도전성 필러는 도전성을 갖는 물질이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 도전성, 내전위성 또는 리튬 이온 차단성이 우수한 재료로서, 금속 및 도전성 카본 등을 들 수 있다. 금속으로서는, 특별히 제한되지 않지만, Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb 및 K로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 혹은 이들 금속을 포함하는 합금 또는 금속 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 도전성 카본으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 아세틸렌 블랙, 발칸, 블랙 펄, 카본 나노파이버, 케첸 블랙, 카본 나노튜브, 카본 나노혼, 카본 나노 벌룬 및 풀러렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 필러의 첨가량은, 집전체에 충분한 도전성을 부여할 수 있는 양이면 특별히 제한은 없고, 일반적으로는, 5 ~ 35질량% 정도이다.To the above conductive polymer material or non-conductive polymer material, a conductive filler may be added if necessary. In particular, when the resin serving as the base material of the current collector is made of only the non-conductive polymer, an electrically conductive filler is inevitably necessary in order to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a conductive material. For example, metal, electroconductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion barrier property. The metal is not particularly limited, but at least one kind of metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb and K, It is preferable to include a metal oxide. The conductive carbon is not particularly limited, but includes at least one selected from the group consisting of acetylene black, balkan, black pearl, carbon nanofibers, ketjen black, carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nano balloons and fullerenes. It is desirable to. There is no restriction | limiting in particular if the addition amount of an electroconductive filler is a quantity which can provide sufficient electroconductivity to an electrical power collector, Generally, it is about 5-35 mass%.

집전체의 크기는, 전지의 사용 용도에 따라서 결정된다. 예를 들어, 고에너지 밀도가 요구되는 대형의 전지에 사용되는 것이면, 면적이 큰 집전체가 사용된다.The size of the current collector is determined depending on the intended use of the battery. For example, if it is used in a large-sized battery requiring a high energy density, a collector having a large area is used.

집전체의 두께는, 바람직하게는 1 ~ 100㎛, 보다 바람직하게는 3 ~ 80㎛, 더욱 바람직하게는 5 ~ 40㎛이다. 후술하는 자립 전극에서는, 박막화가 가능하다는 점에서, 바람직하게는 1 ~ 18㎛, 보다 바람직하게는 2 ~ 15㎛, 더욱 바람직하게는 3 ~ 13㎛이다. 이는 자립 전극을 제작할 때에는, 종래의 도포 시공·건조 공정을 거치지 않고 제작 가능하다. 그 때문에, 종래의 도포 시공·건조 공정을 거칠 필요가 없는 금속 증착층, 금속 도금층, 도전성 프라이머층 혹은 금속 배선을 집전체를 사용하는 경우에는, 도포 시공·건조 공정에서 필요해지는 인장 강도를 갖고 있을 필요가 없다. 그 만큼, 필요에 따라서, 집전체의 두께를 얇게 할 수 있어, 집전체의 설계의 자유도가 향상되고, 전극, 나아가서는 전지의 경량화에도 기여한다.The thickness of the current collector is preferably 1 to 100 µm, more preferably 3 to 80 µm, still more preferably 5 to 40 µm. In the self-supporting electrode mentioned later, since thin film formation is possible, it is 1-18 micrometers, More preferably, it is 2-15 micrometers, More preferably, it is 3-13 micrometers. When manufacturing a freestanding electrode, this can be manufactured, without going through the conventional coating and drying process. Therefore, when using an electrical power collector with a metal vapor deposition layer, a metal plating layer, a conductive primer layer, or a metal wiring which do not need to go through the conventional coating and drying process, it has the tensile strength required by the coating and drying process. no need. As the need arises, the thickness of the current collector can be made thinner as necessary, which improves the freedom of designing the current collector and contributes to the weight reduction of the electrode and the battery.

집전체로서 복수의 관통 구멍을 갖는 펀칭 메탈 시트나 익스팬드 메탈 시트 등을 사용하는 경우, 당해 관통 구멍의 형상으로서는, 사각형, 마름모형, 갑골 형상, 육각형, 원형, 각형, 별 형상, 십자형 등을 들 수 있다. 이러한 소정 형상의 다수의 구멍을 프레스 가공에 의해, 예를 들어 지그재그 배치나, 병렬 배치가 되도록 형성한 것이, 소위 펀칭 메탈 시트 등이다. 또한, 지그재그 형상의 절취선을 넣은 시트를 잡아 늘려서 대략 마름모꼴의 관통 구멍을 다수 형성한 것이, 소위 익스팬드 메탈 시트 등이다.In the case of using a punching metal sheet or expanded metal sheet having a plurality of through holes as the current collector, as the shape of the through holes, quadrangular, rhombus, bone shape, hexagon, circle, square, star, cross, etc. Can be mentioned. The so-called punching metal sheet or the like is formed by pressing a plurality of holes of such a predetermined shape, for example, in a zigzag arrangement or a parallel arrangement. In addition, what is called expanded metal sheet | seat etc. which extended | stretched the sheet | seat which inserted the zigzag-shaped perforation line, and formed many rhombic through-holes was formed.

집전체에, 상기한 복수의 관통 구멍을 갖는 집전체를 사용하는 경우, 집전체의 관통 구멍의 개구율은, 특별히 한정되지 않는다. 단, 집전체의 개구율의 하한의 목표는, 바람직하게는 10면적% 이상, 보다 바람직하게는 30면적% 이상, 더욱 바람직하게는 50면적% 이상, 더욱 바람직하게는 70면적% 이상, 더욱 바람직하게는 90면적% 이상이다. 이와 같이, 본 실시 형태의 전극에 있어서는, 90면적% 이상의 개구율을 갖는 집전체도 사용할 수 있다. 또한, 상한으로서는, 예를 들어 99면적% 이하, 혹은, 97면적% 이하 등이다. 이와 같이, 유의하게 큰 개구율을 갖는 집전체를 갖고 형성되는 전극을 구비하는 적층 구조 전지(10)는, 그 중량을 유의하게 감소시킬 수 있고, 나아가서는, 용량을 증가시킬 수 있어, 고밀도화가 가능하다.When the current collector having the plurality of through holes is used in the current collector, the opening ratio of the through holes of the current collector is not particularly limited. However, the target of the lower limit of the opening ratio of the current collector is preferably 10 area% or more, more preferably 30 area% or more, still more preferably 50 area% or more, still more preferably 70 area% or more, further preferably Is more than 90 area%. Thus, in the electrode of this embodiment, the electrical power collector which has an aperture ratio of 90 area% or more can also be used. Moreover, as an upper limit, it is 99 area% or less, or 97 area% or less, for example. As described above, the laminated structure battery 10 including the electrode formed with the current collector having a significantly large aperture ratio can significantly reduce its weight, and further increase its capacity, thereby enabling high density. Do.

집전체에, 상기한 복수의 관통 구멍을 갖는 집전체를 사용하는 경우, 집전체의 관통 구멍의 구멍 직경(개구 직경)도 마찬가지로, 특별히 제한되지 않는다. 단, 집전체의 개구 직경의 하한의 목표는, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이상, 특히 바람직하게는 150㎛ 이상이다. 상한으로서는, 예를 들어 300㎛ 이하, 바람직하게는 200㎛ 이하 정도이다. 또한, 여기에서 말하는 개구 직경이란, 관통 구멍=개구부의 외접원의 직경이다. 외접원의 직경은, 레이저 현미경이나 공구 현미경 등에 의해 집전체의 표면 관찰을 행하여, 개구부에 외접원을 피팅시켜, 그것을 평균화한 것이다.In the case where the current collector having the plurality of through holes described above is used for the current collector, the hole diameter (opening diameter) of the through holes of the current collector is similarly not particularly limited. However, the lower limit of the opening diameter of the current collector is preferably 10 µm or more, more preferably 20 µm or more, still more preferably 50 µm or more, and particularly preferably 150 µm or more. The upper limit is, for example, about 300 μm or less, preferably about 200 μm or less. In addition, the opening diameter here is the diameter of the circumference circle of a through-hole = opening part. The diameter of the circumscribed circle is obtained by observing the surface of the current collector with a laser microscope or a tool microscope, fitting the circumscribed circle to the opening, and averaging it.

(2) 전극(정극 및 부극) 및 전극 활물질층 (2) An electrode (positive electrode and negative electrode) and an electrode active material layer

정극 및 부극은 리튬 이온의 수수에 의해 전기 에너지를 만들어 내는 기능을 갖는다. 정극은 정극 활물질을 필수로 포함하고, 부극활은 부극 활물질을 필수로 포함한다.The positive electrode and the negative electrode have a function of generating electrical energy by sorghum of lithium ions. The positive electrode essentially includes a positive electrode active material, and the negative electrode active essentially includes a negative electrode active material.

이들 전극 구조는, 적층 구조 전지의 경우, 도 1의 형태와 같이 상기 집전체의 표면에 활물질을 포함하는 활물질층이 형성되어 이루어지는 구조이다. 한편, 쌍극형 이차 전지의 경우의 전극(쌍극형 전극)은, 집전체의 한 쪽 면에 정극 활물질을 포함하는 정극 활물질층이 형성되고, 다른 쪽의 면에 부극 활물질을 포함하는 부극 활물질층이 형성되어 이루어지는 구조를 갖는다. 즉, 집전체를 개재해서 정극(정극 활물질층) 및 부극(부극 활물질층)이 일체화된 형태를 갖는다. 또한, 활물질층에는, 활물질 이외에도 필요에 따라서 도전 보조제, 바인더, 나아가서는 전해질로서 전해질염(리튬염)이나 이온 전도성 중합체 등의 첨가제가 포함될 수 있다.In the case of a laminated structure battery, these electrode structures are structures in which an active material layer containing an active material is formed on the surface of the current collector as in the embodiment of FIG. 1. On the other hand, in the case of a bipolar secondary battery, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on one surface of a current collector, and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on the other surface. It has a structure formed. That is, it has the form which integrated the positive electrode (positive electrode active material layer) and the negative electrode (negative electrode active material layer) through an electrical power collector. In addition to the active material, the active material layer may include additives such as an electrolyte salt (lithium salt) and an ion conductive polymer as necessary, in addition to the active material.

(2a) 정극 활물질(2a) Positive electrode active material

정극 활물질로서는, 종래 공지된 것을 사용할 수 있다.As a positive electrode active material, a conventionally well-known thing can be used.

정극 활물질로서는, 예를 들어 LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, Li(Ni, Co, Mn)O2, Li2MnO3, Li2MnO3-LiMO2계(M=Co, Ni 등) 고용체 및 이들 전이 금속의 일부가 다른 원소에 의해 치환된 것 등의 리튬-전이 금속 복합 산화물, 리튬-전이 금속 인산 화합물, 리튬-전이 금속 황산 화합물 등을 들 수 있다. 경우에 따라서는, 2종 이상의 정극 활물질이 병용되어도 된다. 바람직하게는, 용량, 출력 특성의 관점에서, 리튬-전이 금속 복합 산화물이, 정극 활물질로서 사용된다. 또한, 상기 이외의 정극 활물질이 사용되어도 되는 것은 물론이다. 또한 LiNiO2, Li(Ni, Co, Mn)O2, Li2MnO3 등의 에너지 밀도가 높은 정극 활물질은, 전지를 고용량화하기 쉬워, 차량 탑재용 전지에 사용한 경우, 1회의 충전에 의한 주행 거리를 연장시킬 수 있는 등의 점에서도 유리하다.As the positive electrode active material, for example, LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni, Co, Mn) O 2 , Li 2 MnO 3 , Li 2 MnO 3 -LiMO 2 type (M = Co, Ni, etc.) And a lithium-transition metal composite oxide, a lithium-transition metal phosphate compound, a lithium-transition metal sulfate compound, and the like, in which a solid solution and a part of these transition metals are substituted by other elements. In some cases, two or more kinds of positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, from the viewpoints of capacity and output characteristics, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material. It goes without saying that other positive electrode active materials may be used. In addition, a high-energy-density positive electrode active material such as LiNiO 2 , Li (Ni, Co, Mn) O 2 , or Li 2 MnO 3 is easy to increase the capacity of the battery, And it is also advantageous in that it is possible to extend the distance.

정극 활물질의 평균 입자 직경은 특별히 제한되지 않지만, 고출력화의 관점에서는, 바람직하게는 1 ~ 25㎛이다.Although the average particle diameter of a positive electrode active material is not specifically limited, From a viewpoint of high output, Preferably it is 1-25 micrometers.

정극 활물질의 양은, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 정극 활물질층 형성용 원료의 총량에 대해, 50 ~ 99질량%, 보다 바람직하게는 70 ~ 97질량%, 더욱 바람직하게는 80 ~ 96질량%의 범위이다.The amount of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 70 to 97% by mass, still more preferably 80 to 96% by mass relative to the total amount of the raw material for forming the positive electrode active material layer. Range.

(2b) 부극 활물질 (2b) Negative electrode active material

부극 활물질은, 방전 시에 리튬 이온을 방출하고, 충전 시에 리튬 이온을 흡장할 수 있는 조성을 갖는다. 부극 활물질은, 리튬을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 부극 활물질의 예로서는, Si나 Sn 등의 금속, 혹은 TiO, Ti2O3, TiO2, 혹은 SiO2, SiO, SnO2 등의 금속 산화물, Li4 /3Ti5 /3O4 혹은 Li7MnN 등의 리튬과 전이 금속과의 복합 산화물, Li-Pb계 합금, Li-Al계 합금, Li 또는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 활성탄, 탄소 섬유, 코크스, 소프트 카본, 혹은 하드 카본 등의 탄소 재료 등을 바람직하게 들 수 있다. 이 중, 리튬과 합금화하는 원소를 사용함으로써, 종래의 탄소계 재료에 비해 높은 에너지 밀도를 갖는 고용량 및 우수한 출력 특성의 전지를 얻는 것이 가능해진다. 상기 부극 활물질은, 단독으로 사용되어도 혹은 2종 이상의 혼합물의 형태로 사용되어도 된다. 상기의 리튬과 합금화하는 원소로서는, 이하로 제한되지 않지만, 구체적으로는, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl 등을 들 수 있다.A negative electrode active material has a composition which can discharge lithium ion at the time of discharge, and can occlude lithium ion at the time of charge. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can resorb and release lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, or TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , or SiO 2 , SiO, SnO. 2, and a metal oxide, Li 4/3 Ti 5/ 3 O 4 or Li 7 composite oxide of lithium and transition metals and the like MnN, Li-Pb alloy, Li-Al alloy, Li, or natural graphite, artificial graphite Carbon materials, such as carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon, etc. are mentioned preferably. Among these, by using the element alloying with lithium, it becomes possible to obtain the battery of the high capacity | capacitance and the outstanding output characteristic which has a high energy density compared with the conventional carbon-type material. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds. Examples of the element alloyed with lithium include, but are not limited to, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt. , Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl and the like.

상기 활물질 중, 탄소 재료, 및/또는 Si, Ge, Sn, Pb, Al, In 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 포함하는 것이 바람직하고, 탄소 재료, Si 또는 Sn의 원소를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 탄소 재료 중, 리튬 대비 방전 전위가 낮은 흑연을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.It is preferable to contain a carbon material and / or at least 1 or more types of elements chosen from the group which consists of Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn among the said active material, and the element of a carbon material, Si, or Sn is included. It is more preferable to include. Among the carbon materials, graphite having a discharge potential lower than that of lithium is more preferably used.

상기 부극 활물질을 부극으로서 사용할 때에는, 부극 활물질을 포함하는 부극 활물질층을 판 형상으로 성형하고 그대로 부극으로 해도 되고, 집전체의 표면에 상기 부극 활물질 입자를 포함하는 부극 활물질층을 형성해서 부극으로 해도 된다. 후자의 형태에 있어서의 부극 활물질 입자의 평균 입자 직경은, 특별히 제한되지 않지만, 부극 활물질의 고용량화, 반응성, 사이클 내구성의 관점에서는, 바람직하게는 1 ~ 100㎛이며, 또한 고출력화의 관점에서, 보다 바람직하게는 1 ~ 25㎛이다. 이러한 범위이면, 이차 전지는, 고출력 조건 하에서의 충방전 시에 있어서의 전지의 내부 저항의 증대가 억제되어, 충분한 전류를 취출할 수 있다. 또한, 부극 활물질이 2차 입자인 경우에는 상기 2차 입자를 구성하는 1차 입자의 평균 입자 직경이 10㎚ ~ 1㎛의 범위인 것이 바람직하다고 할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 반드시 상기 범위에 제한되는 것은 아니다. 단, 제조 방법에도 의하지만, 부극 활물질이 응집, 괴상 등에 의해 2차 입자화한 것이 아니어도 되는 것은 말할 필요도 없다. 이러한 부극 활물질의 입경 및 1차 입자의 입경은, 레이저 회절법을 사용해서 얻어진 메디안 직경을 사용할 수 있다. 또한, 부극 활물질 입자의 형상은, 그 종류나 제조 방법 등에 의해 취할 수 있는 형상이 다르고, 예를 들어 구형상(분말 형태), 판 형상, 바늘 형상, 기둥 형상, 각 형상 등을 들 수 있지만 이들에 한정되는 것이 아니고, 어느 쪽의 형상이든 문제없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 충방전 특성 등의 전지 특성을 향상할 수 있는 최적의 형상을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.When using the said negative electrode active material as a negative electrode, you may shape | mold the negative electrode active material layer containing a negative electrode active material in plate shape, and may make it as a negative electrode as it is, and even if it forms a negative electrode active material layer containing the said negative electrode active material particle on the surface of an electrical power collector, and makes it a negative electrode do. The average particle diameter of the negative electrode active material particles in the latter aspect is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm from the viewpoint of high capacity, reactivity, and cycle durability of the negative electrode active material, and from the viewpoint of high output, Preferably it is 1-25 micrometers. If it is this range, the secondary battery can suppress the increase of the internal resistance of the battery at the time of charge / discharge under high output conditions, and can take out sufficient electric current. In addition, when the negative electrode active material is a secondary particle, it can be said that it is preferable that the average particle diameter of the primary particle which comprises the said secondary particle is the range of 10 nm-1 micrometer, However, in this embodiment, it is necessarily in the said range. It is not limited. However, although it is based also on a manufacturing method, it cannot be overemphasized that the negative electrode active material does not need to be secondary particle | grains by aggregation, agglomeration, etc. The median diameter obtained using the laser diffraction method can be used for the particle diameter of such a negative electrode active material and the particle size of a primary particle. In addition, the shape of the negative electrode active material particles is different in the shape that can be taken by the kind, manufacturing method, and the like, and examples thereof include spherical shape (powder shape), plate shape, needle shape, columnar shape, and angular shape. It is not limited to this, Any shape can be used without a problem. Preferably, it is preferable to appropriately select an optimal shape capable of improving battery characteristics such as charge / discharge characteristics.

부극 활물질의 양은, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 부극 활물질층 형성용 원료의 총량에 대해, 50 ~ 99질량%, 보다 바람직하게는 70 ~ 97질량%, 더욱 바람직하게는 80 ~ 96질량%의 범위이다.The amount of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 70 to 97% by mass, still more preferably 80 to 96% by mass relative to the total amount of the raw material for forming the negative electrode active material layer. Range.

(2b) 도전 보조제 (2b) challenge aids

도전 보조제란, 활물질층의 도전성을 향상시키기 위해서 배합되는 첨가물을 말한다. 도전 보조제로서는, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 그래파이트 등의 카본 분말이나, 기상 성장 탄소 섬유(VGCF; 등록 상표) 등의 다양한 탄소 섬유, 팽창 흑연 등을 들 수 있다. 그러나, 도전 보조제가 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 활물질층이 도전 보조제를 포함하면, 활물질층의 내부에 있어서의 전자 네트워크가 효과적으로 형성되어, 전지의 출력 특성의 향상에 기여할 수 있다.A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an active material layer. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon powder such as acetylene black, carbon black, Ketjen black and graphite, various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF; registered trademark), and expanded graphite. However, needless to say, the conductive assistant is not limited to these. When the active material layer contains a conductive auxiliary agent, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, contributing to the improvement of the output characteristics of the battery.

정극 활물질층에 혼입되어 이루어지는 도전 보조제의 함유량은, 정극 활물질층 형성용 원료의 총량에 대해, 1질량% 이상, 보다 바람직하게는 3질량% 이상, 더욱 바람직하게는 5질량% 이상의 범위이다. 또한, 정극 활물질층에 혼입되어 이루어지는 도전 보조제의 함유량은, 정극 활물질층 형성용 원료의 총량에 대해, 15질량% 이하, 보다 바람직하게는 10질량% 이하, 더욱 바람직하게는 7질량% 이하의 범위이다. 활물질 자체의 전자 도전성은 낮아 도전 보조제의 양에 의해 전극 저항을 저감할 수 있는 정극 활물질층에서의 도전 보조제의 배합비(함유량)를 상기 범위 내에 규정함으로써 이하의 효과가 발현된다. 즉, 전극 반응을 저해하지 않고, 본 실시 형태의 효과를 발현할 수 있다. 더해서, 전자 도전성을 충분히 담보할 수 있어, 전극 밀도의 저하에 의한 에너지 밀도의 저하를 억제할 수 있고, 나아가서는 전극 밀도의 향상에 의한 에너지 밀도의 향상을 도모할 수 있다.Content of the conductive support agent mixed in the positive electrode active material layer is 1 mass% or more with respect to the total amount of the raw material for positive electrode active material layer formation, More preferably, it is 3 mass% or more, More preferably, it is the range of 5 mass% or more. In addition, content of the conductive support agent mixed in the positive electrode active material layer is 15 mass% or less with respect to the total amount of the raw material for positive electrode active material layer formation, More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is the range of 7 mass% or less to be. The following effects are exhibited by defining the compounding ratio (content) of the conductive support agent in the positive electrode active material layer which can reduce the electrode resistance by the quantity of a conductive support agent because the electronic conductivity of an active material itself is low. That is, the effect of the present embodiment can be expressed without inhibiting the electrode reaction. In addition, the electronic conductivity can be sufficiently secured, and the decrease in the energy density due to the decrease in the electrode density can be suppressed, and further, the energy density can be improved by the increase in the electrode density.

부극 활물질층에 혼입되어 이루어지는 도전 보조제의 함유량으로서는, 부극 활물질에 따라 다르기 때문에 일의적으로는 규정할 수 없다. 즉, 부극 활물질 자체가 우수한 전자 도전성을 갖는 그래파이트(흑연), 소프트 카본, 하드 카본 등의 탄소 재료, 금속 재료를 사용하는 경우에는, 부극 활물질층에의 도전 보조제의 함유는 특히 필요가 없다. 도전 보조제를 함유한다고 하여도, 부극측의 전극 구성 재료의 총량에 대해, 0.1 ~ 1질량%의 범위이면 충분하다. 한편, 정극 활물질과 마찬가지로 전자 도전성은 낮아 도전 보조제의 양에 의해 전극 저항을 저감할 수 있다. 리튬 합금계 부극 재료, 리튬-전이 금속 복합 산화물(예를 들어, Li4Ti5O12) 등의 부극 활물질을 사용하는 경우에는, 정극 활물질층에 혼입되어 이루어지는 도전 보조제의 함유량과 동일 정도의 함유량으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 부극 활물질층에 혼입되어 이루어지는 도전 보조제의 함유량도, 부극측의 전극 구성 재료의 총량에 대해, 바람직하게는 1 ~ 10질량%, 보다 바람직하게는 2 ~ 8질량%, 특히 바람직하게는 3 ~ 7질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.As content of the conductive support agent mix | blended with a negative electrode active material layer, since it changes with a negative electrode active material, it cannot be specified uniquely. That is, when using carbon materials and metal materials, such as graphite (graphite), soft carbon, and hard carbon which have the outstanding electron conductivity excellent in the negative electrode active material itself, containing of the conductive support agent to a negative electrode active material layer does not need in particular. Even if it contains a conductive support agent, it is enough in the range of 0.1-1 mass% with respect to the total amount of the electrode structural material of a negative electrode side. On the other hand, similar to the positive electrode active material, the electronic conductivity is low, and the electrode resistance can be reduced by the amount of the conductive assistant. In the case of using a negative electrode active material such as a lithium alloy negative electrode material or a lithium-transition metal composite oxide (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ), the content is about the same as the content of the conductive assistant mixed in the positive electrode active material layer. It is preferable to set it as. That is, the content of the conductive assistant mixed in the negative electrode active material layer is also preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 8% by mass, particularly preferably 3 to the total amount of the electrode constituent material on the negative electrode side. It is preferable to set it as the range of -7 mass%.

(2c) 바인더(결착제)(2c) Binder (binder)

바인더는, 활물질층 중의 구성 부재끼리 또는 활물질층과 집전체를 결착시켜서 전극 구조를 유지할 목적으로 첨가된다. 바인더로서는, 상기 목적을 달성할 수 있는 절연성 재료로서, 충반전 시에 부반응(산화 환원 반응)을 일으키지 않는 재료이면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이하의 재료를 들 수 있다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리염화비닐, 스티렌·부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌·프로필렌 고무, 에틸렌·프로필렌·디엔 공중합체, 스티렌·부타디엔·스티렌 블록 공중합체 및 그 수소 첨가물, 스티렌·이소프렌·스티렌 블록 공중합체 및 그 수소 첨가물 등의 열가소성 고분자, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌·테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌·클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리불화비닐(PVF) 등의 불소 수지, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-HFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-HFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-PFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFMVE-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-CTFE계 불소 고무) 등의 비닐리덴플루오라이드계 불소 고무, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리불화비닐리덴, 폴리이미드, 스티렌·부타디엔 고무, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드인 것이 보다 바람직하다. 이들의 적합한 바인더는, 내열성이 우수하고, 또한 전위창이 매우 넓어 정극 전위, 부극 전위 양쪽에 안정되어 활물질층에 사용이 가능해진다. 이들 바인더는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 그러나, 바인더가 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.A binder is added in order to bind | conclude the structural members in an active material layer, or to bind an active material layer and an electrical power collector, and to maintain an electrode structure. As a binder, as an insulating material which can achieve the said objective, what is necessary is just a material which does not produce a side reaction (redox reaction) at the time of charge and charge, and it is although it does not specifically limit, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyethernitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene butadiene Rubber (SBR), isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene copolymer, styrene butadiene styrene block copolymer and its hydrogenated substance, styrene isoprene styrene block copolymer and its hydrogenated substance Thermoplastic polymer, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene perfluoro alkyl vinyl ether copolymer ( PFA), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), Fluorine resins such as methylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluorine rubber (VDF-HFP fluorine rubber), vinylidene fluoride- Hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-HFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluorine rubber (VDF-PFP fluorine rubber), vinylidene fluoride-penta Fluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubbers (VDF-PFP-TFE-based fluororubbers), vinylidene fluoride-perfluoromethylvinylether-tetrafluoroethylene-based fluororubbers (VDF-PFMVE-TFE-based fluororubbers) And vinylidene fluoride-based fluorine rubbers such as vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene-based fluorine rubber (VDF-CTFE-based fluorine rubber) and epoxy resins. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene-butadiene rubber, carboxymethylcellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile and polyamide are more preferable. These suitable binders are excellent in heat resistance and are very wide in the potential window, so that they are stable to both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and thus can be used for the active material layer. These binders may be used alone or in combination of two or more. However, needless to say, the binder is not limited to these.

바인더의 양은, 활물질 등을 결착할 수 있는 양이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 전극 활물질층 형성용 원료의 총량에 대해, 0.5 ~ 15질량%이며, 보다 바람직하게는 1 ~ 10질량%이다.Although the quantity of a binder will not be specifically limited if it is an quantity which can bind an active material etc., Preferably it is 0.5-15 mass% with respect to the total amount of the raw material for electrode active material layer formation, More preferably, it is 1-10 mass%. .

(2d) 전해질염(리튬염) (2d) Electrolyte salt (lithium salt)

전해질염(리튬염)으로서는, Li(C2F5SO2)2N, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3 등을 들 수 있다. 나아가서는, 후술하는 전해질층에 사용되는 전해질염(리튬염)을 적절히 이용할 수 있다.Examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 and LiCF 3 SO 3 . Furthermore, the electrolyte salt (lithium salt) used for the electrolyte layer mentioned later can be used suitably.

(2e) 이온 전도성 중합체 (2e) ion conductive polymers

이온 전도성 중합체로서는, 예를 들어 폴리에틸렌옥시드(PEO)계 및 폴리프로필렌옥시드(PPO)계의 중합체를 들 수 있다. 나아가서는, 후술하는 전해질층에 사용되는 전해질염(리튬염)을 적절히 이용할 수 있다.Examples of the ion conductive polymer include polymers based on polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO). Furthermore, the electrolyte salt (lithium salt) used for the electrolyte layer mentioned later can be used suitably.

(2f) 자립 전극에 사용되는 다공질 골격체 (2f) Porous Skeletal Body Used for Freestanding Electrodes

다공질 골격체로서는, 부직포, 직포, 금속 발포체(또는 금속 다공체), 카본페이퍼 등이 바람직하다. 이 중, 다공질 골격체에 사용되는 부직포는, 섬유가 다른 방향으로 겹쳐져 형성되어 있다. 부직포에는, 수지제의 재료가 사용되고 있어, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 셀룰로오스, 나일론, EVA 수지(에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 수지) 등의 섬유가 적용될 수 있다. 또한, 다공질 골격체로서, 부직포 이외의 형태로서는, 수지제의 직포(규칙성이 있는 수지 다공체), 금속 발포체 또는 금속 다공체, 카본페이퍼 등을 들 수 있다. 여기서, 수지제의 직포에 사용되는 수지로서는, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, EVA 수지 등을 예시할 수 있지만, 이들에 전혀 제한되는 것은 아니다. 금속 발포체 또는 금속 다공체로서는, 바람직하게는 Cu, Ni, Al, Ti 중 적어도 1종의 금속 발포체 또는 금속 다공체 등을 예시할 수 있지만, 이들에 전혀 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, Cu, Al 중 적어도 1종의 금속 다공체, 카본페이퍼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, EVA 수지제의 부직포이다.As a porous skeleton, a nonwoven fabric, a woven fabric, a metal foam (or a metal porous body), carbon paper, etc. are preferable. Among these, the nonwoven fabric used for the porous skeleton is formed by overlapping fibers in different directions. Resin materials are used for the nonwoven fabric, and for example, fibers such as polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, cellulose, nylon, and EVA resin (ethylene-vinyl acetate copolymer resin) can be applied. Moreover, as a form other than a nonwoven fabric as a porous skeleton body, the resin woven fabric (regular resin porous body), a metal foam, or a metal porous body, carbon paper, etc. are mentioned. Examples of the resin used for the woven fabric made of resin include polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, EVA resin, and the like, but are not limited thereto. As a metal foam or a metal porous body, Preferably at least 1 sort (s) of metal foam, a metal porous body, etc. of Cu, Ni, Al, Ti, etc. can be illustrated, but it is not restrict | limited to these at all. Preferably, it is a nonwoven fabric made of at least one metal porous body of Cu or Al, carbon paper, polypropylene, polyethylene or EVA resin.

활물질층에 차지하는 골격부의 다공질 골격체의 비율은, 2체적% 이상, 바람직하게는 7체적% 이상의 범위이다. 한편, 활물질층에 차지하는 골격부의 다공질 골격체의 비율은, 28체적% 이하, 바람직하게는 12체적% 이하의 범위이다. 활물질층에 차지하는 다공질 골격체의 비율이 상기 범위 내이면, 전극 반응을 저해하지 않는 점에서 우수하다.The proportion of the porous skeleton of the skeleton portion in the active material layer is in the range of 2% by volume or more, preferably 7% by volume or more. On the other hand, the proportion of the porous skeleton of the skeleton portion in the active material layer is 28% by volume or less, preferably 12% by volume or less. It is excellent in the point which does not inhibit an electrode reaction, if the ratio of the porous skeleton which occupies for an active material layer exists in the said range.

다공질 골격체의 공공률(공극률)로서는, 바람직하게는 70% ~ 98%, 보다 바람직하게는 90 ~ 95%이다. 상기 범위 내이면, 발명의 효과가 유효하게 얻어지는 점에서 우수하다.As porosity (porosity) of a porous skeleton, Preferably it is 70%-98%, More preferably, it is 90-95%. Within the above range, the effect of the present invention can be effectively obtained.

다공질 골격체의 공공 직경으로서는, 세간에서 사용되고 있는 활물질을 충분히 충전할 수 있는 50 ~ 100㎛ 정도가 바람직하다. 상기 범위 내이면, 발명의 효과가 유효하게 얻어지는 점에서 우수하다. 즉, 다공질 골격체의 공공 직경이 100㎛ 이하이면, 본 실시 형태의 효과가 유효하게 얻어지고, 당해 공공 직경이 50㎛ 이상이면, 사용하는 활물질의 입경의 제약 없이 사용 용도에 따라서 적절한 활물질을 적절히 선택할 수 있는 점에서 우수하다.As a pore diameter of a porous skeleton, about 50-100 micrometers which can fully fill the active material used for time is preferable. Within the above range, the effect of the present invention can be effectively obtained. That is, if the pore diameter of the porous skeleton is 100 μm or less, the effect of the present embodiment is effectively obtained, and if the pore diameter is 50 μm or more, an appropriate active material is appropriately selected depending on the intended use without restriction of the particle size of the active material to be used. Excellent in terms of choice.

다공질 골격체의 두께는, 활물질층의 두께보다 작으면 되고, 통상 1 ~ 120㎛ 정도, 바람직하게는 1 ~ 20㎛ 정도인 것이 바람직하다.The thickness of the porous skeleton may be smaller than the thickness of the active material layer, and is usually about 1 to 120 µm, preferably 1 to 20 µm.

각 활물질층의 두께에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 전자 저항을 억제한다고 하는 관점에서, 각 활물질층의 두께(편면)는, 1 ~ 120㎛ 정도인 것이 바람직하다.Although there is no restriction | limiting in particular also about the thickness of each active material layer, From a viewpoint of suppressing an electronic resistance, it is preferable that the thickness (one side) of each active material layer is about 1-120 micrometers.

각 활물질층의 공공률에 대해서는, 전해액의 함침, 유지에 의한 Li 이온의 도전성(확산성)을 높이거나, 전자 저항을 억제한다고 하는 관점에서, 각 활물질층의 공공률은, 10 ~ 40% 정도인 것이 바람직하다.About the porosity of each active material layer, the porosity of each active material layer is about 10 to 40% from a viewpoint of increasing the electroconductivity (diffusion) of Li ion by impregnation and holding | maintenance of electrolyte solution, or suppressing an electronic resistance. Is preferably.

(3) 전해질층 (3) The electrolyte layer

본 실시 형태의 전해질층은, 전해질과, 상기 전해질을 공공에 함침 또는 유지해서 이루어지는 세퍼레이터로 이루어진다. 세퍼레이터를 갖는 전해질층은, 정극과 부극 사이의 공간적인 격벽(스페이서)으로서 기능한다. 또한, 이와 아울러, 충방전 시에 있어서의 정부극 간에서의 리튬 이온의 이동 매체인 전해질을 유지하는 기능도 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 수지층(18)을 사용해서 세퍼레이터와 전극 사이를 접착함으로써, 세퍼레이터의 열수축에 의한 단락을 방지할 수 있다.The electrolyte layer of this embodiment consists of an electrolyte and the separator which impregnates or hold | maintains the said electrolyte in the vacancy. The electrolyte layer having a separator functions as a space partition (spacer) between the positive electrode and the negative electrode. In addition, it also has a function of holding an electrolyte which is a moving medium of lithium ions between the stationary electrodes during charging and discharging. In addition, in this embodiment, the short circuit by the heat shrink of a separator can be prevented by adhering between a separator and an electrode using the resin layer 18 as mentioned above.

전해질층을 구성하는 전해질에 특별히 제한은 없고, 액체 전해질, 및 고분자 겔 전해질 및 고분자 고체 전해질 등의 중합체 전해질이 적절히 사용될 수 있다.There is no restriction | limiting in particular in the electrolyte which comprises an electrolyte layer, A polymer electrolyte, such as a liquid electrolyte and a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte, can be used suitably.

(3a) 액체 전해질 (3a) Liquid electrolyte

액체 전해질은, 용매에 지지염인 리튬염이 용해한 것이다. 용매로서는, 예를 들어 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 프로피온산메틸(MP), 아세트산메틸(MA), 포름산메틸(MF), 4-메틸디옥솔란(4MeDOL), 디옥솔란(DOL), 2-메틸테트라히드로푸란(2MeTHF), 테트라히드로푸란(THF), 디메톡시에탄(DME), 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 및 γ-부티로락톤(GBL) 등을 들 수 있다. 이들 용매는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합한 혼합물로서 사용해도 된다. 또한, 지지염(리튬염)으로서는, 특별히 제한은 없지만, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiTaF6, LiSbF6, LiAlCl4, Li2B10Cl10, LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF2, LiSCN 등의 무기산 음이온염, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiBOB(리튬비스옥사이드붕소), LiBETI(리튬비스(퍼플루오로에틸렌설포닐이미드);Li(C2F5SO2)2N이라고도 기재) 등의 유기산 음이온염 등을 들 수 있다. 이들 전해질염은, 단독으로 사용되어도 되고 혹은 2종 이상의 혼합물의 형태로 사용되어도 된다.The liquid electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in a solvent. Examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), methyl acetate (MA), and methyl formate (MF). , 4-methyldioxolane (4MeDOL), dioxolane (DOL), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC ), Butylene carbonate (BC), γ-butyrolactone (GBL), and the like. These solvents may be used singly or as a mixture of two or more kinds. The supporting salt (lithium salt) is not particularly limited, but LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl , Inorganic acid anion salts such as LiHF 2 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiBOB (lithium bisoxide boron), LiBETI (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); Li And organic acid anion salts such as (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N). These electrolytic salts may be used singly or in the form of a mixture of two or more kinds.

한편, 중합체 전해질은, 전해액을 포함하는 겔 전해질과, 전해액을 포함하지 않는 고분자 고체 전해질로 분류된다.On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolyte solution and a polymer solid electrolyte containing no electrolyte solution.

(3b) 겔 전해질 (3b) Gel electrolyte

겔 전해질은, 리튬 이온 전도성을 갖는 매트릭스 중합체에, 상기의 액체 전해질이 주입되어 이루어지는 구성을 갖는다. 리튬 이온 전도성을 갖는 매트릭스 중합체로서는, 예를 들어 폴리에틸렌옥시드를 주쇄 또는 측쇄에 갖는 중합체(PEO), 폴리프로필렌옥시드를 주쇄 또는 측쇄에 갖는 중합체(PPO), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메타크릴산에스테르, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리불화비닐리덴과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체(PVdF-HFP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리(메틸아크릴레이트)(PMA), 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 등을 들 수 있다. 또한, 상기의 중합체 등의 혼합물, 변성체, 유도체, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 그래프트 공중합체, 블록 공중합체 등도 사용할 수 있다. 이들 중, PEO, PPO 및 그들 공중합체, PVdF, PVdF-HFP를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 매트릭스 중합체에는, 리튬염 등의 전해질염을 잘 용해할 수 있다.The gel electrolyte has a configuration in which the liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having lithium ion conductivity. Examples of the matrix polymer having lithium ion conductivity include polymer (PEO) having polyethylene oxide in the main chain or side chain, polymer (PPO) having polypropylene oxide in the main chain or side chain, polyethylene glycol (PEG), polyacrylonitrile (PAN), polymethacrylic acid ester, polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polyacrylonitrile (PAN) ) (PMA), and poly (methyl methacrylate) (PMMA). In addition, a mixture, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternate copolymer, a graft copolymer, a block copolymer and the like of the polymer and the like may be used. Among these, it is preferable to use PEO, PPO and copolymers thereof, PVdF, and PVdF-HFP. In such a matrix polymer, electrolyte salts, such as a lithium salt, can be melt | dissolved well.

(3c) 고분자 고체 전해질 (3c) Polymer solid electrolyte

고분자 고체 전해질은, 상기의 매트릭스 중합체에 지지염(리튬염)이 용해하여 이루어지는 구성을 갖고, 유기 용매를 포함하지 않는다. 따라서, 전해질층이 고분자 고체 전해질로 구성되는 경우에는 전지로부터의 누액의 걱정이 없어, 전지의 신뢰성을 향상할 수 있다.The polymer solid electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the matrix polymer and does not contain an organic solvent. Therefore, when the electrolyte layer is composed of a polymer solid electrolyte, there is no worry of leakage from the battery, and the reliability of the battery can be improved.

고분자 겔 전해질이나 고분자 고체 전해질의 매트릭스 중합체는, 가교 구조를 형성함으로써, 우수한 기계적 강도를 발휘할 수 있다. 가교 구조를 형성시키기 위해서는, 적당한 중합 개시제를 사용해서, 고분자 전해질 형성용 중합성 중합체(예를 들어, PEO나 PPO)에 대해 열중합, 자외선 중합, 방사선 중합, 전자선 중합 등의 중합 처리를 실시하면 된다. 또한, 상기 전해질은, 전극의 활물질층 중에 포함되어 있어도 된다.The matrix polymer of the polymer gel electrolyte or the polymer solid electrolyte can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, a polymerization treatment such as thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization or the like may be performed on a polymerizable polymer for forming a polymer electrolyte (for example, PEO or PPO) using an appropriate polymerization initiator. do. In addition, the said electrolyte may be contained in the active material layer of an electrode.

(3d) 세퍼레이터 (3d) Separator

세퍼레이터로서는, 특별히 제한되는 것은 아니고, 종래 공지된 것을 적절히 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질을 흡수 유지하는 중합체나 섬유로 이루어지는 다공성 시트의 세퍼레이터나 부직포 세퍼레이터 등을 들 수 있다.There is no restriction | limiting in particular as a separator, A conventionally well-known thing can be used suitably. For example, a separator or a nonwoven fabric separator of a porous sheet made of a polymer or a fiber absorbing and retaining the electrolyte may be mentioned.

상기 중합체 또는 섬유로 이루어지는 다공성 시트의 세퍼레이터로서는, 예를 들어 미다공질(미다공막)을 사용할 수 있다. 상기 중합체 또는 섬유로 이루어지는 다공성 시트의 구체적인 형태로서는, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀; 이들을 복수 적층한 적층체(예를 들어, PP/PE/PP의 3층 구조를 한 적층체 등), 폴리이미드, 아라미드, 폴리불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌(PVdF-HFP) 등의 탄화수소계 수지, 유리 섬유 등으로 이루어지는 미다공질(미다공막) 세퍼레이터를 들 수 있다.As the separator of the porous sheet made of the above polymer or fiber, for example, microporous (microporous membrane) can be used. Specific examples of the porous sheet made of the polymer or the fiber include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); (For example, a laminate having a three-layer structure of PP / PE / PP or the like), a polyimide, an aramid, and a hydrocarbon-based material such as polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) And a microporous (microporous membrane) separator made of resin, glass fiber or the like.

상기 미다공질(미다공막) 세퍼레이터의 두께로서, 사용 용도에 따라 다르기 때문에 일의적으로 규정할 수는 없다. 일례를 나타내면, 전기 자동차(EV)나 하이브리드 전기 자동차(HEV), 연료 전지 자동차(FCV) 등의 모터 구동용 이차 전지 등의 용도에 있어서는, 단층 혹은 다층으로 4 ~ 60㎛인 것이 바람직하다. 상기 미다공질(미다공막) 세퍼레이터의 미세 구멍 직경은, 최대로 1㎛ 이하(통상, 수십 ㎚ 정도의 구멍 직경임), 그 기공률(공공률)은 20 ~ 80%인 것이 바람직하다.The thickness of the microporous (microporous membrane) separator is different depending on the intended use and cannot be defined uniquely. As an example, in applications such as a secondary battery for driving a motor such as an electric vehicle EV, a hybrid electric vehicle HEV, a fuel cell vehicle FCV, or the like, the thickness is preferably 4 to 60 µm in a single layer or a multilayer. It is preferable that the micropore diameter of the said microporous (microporous membrane) separator is at most 1 micrometer or less (usually pore diameter of about several tens nm), and the porosity (porosity) is 20 to 80%.

상기 부직포 세퍼레이터로서는, 면, 레이온, 아세테이트, 나일론, 폴리에스테르;PP, PE 등의 폴리올레핀;폴리이미드, 아라미드 등 종래 공지된 것을, 단독 또는 혼합해서 사용한다. 또한, 부직포의 벌크 밀도는, 함침시킨 고분자 겔 전해질에 의해 충분한 전지 특성이 얻어지는 것이면 되고, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다.As said nonwoven fabric separator, conventionally well-known things, such as polyolefins, such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester; PP, PE; polyimide, aramid, are used individually or in mixture. The bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as it can obtain sufficient battery characteristics by the impregnated polymer gel electrolyte.

상기 부직포 세퍼레이터의 기공률(공공률)은 45 ~ 90%인 것이 바람직하다. 또한, 부직포 세퍼레이터의 두께는, 전해질층과 동일하면 되고, 바람직하게는 5 ~ 200㎛이며, 특히 바람직하게는 10 ~ 100㎛이다. 두께가 5㎛ 미만에서는 전해질의 유지성이 악화되고, 200㎛를 초과하는 경우에는 저항이 증대하게 된다.It is preferable that the porosity (porosity) of the said nonwoven fabric separator is 45 to 90%. In addition, the thickness of a nonwoven fabric separator should just be the same as an electrolyte layer, Preferably it is 5-200 micrometers, Especially preferably, it is 10-100 micrometers. If the thickness is less than 5 µm, the electrolyte retainability deteriorates, and if the thickness exceeds 200 µm, the resistance increases.

(4) 수지층 (4) resin layer

수지층은, 전극(정극 또는 부극)과, 세퍼레이터 중 어느 쪽에 접착해도, 세퍼레이터의 열수축에 의한 단락을 방지할 목적으로 설치되어도 되는 것이면 된다.What is necessary is just to provide a resin layer in order to prevent the short circuit by the thermal contraction of a separator, even if it adheres to either an electrode (positive electrode or negative electrode) and a separator.

수지층에 사용되는 재료로서는, 상기 목적을 달성할 수 있는 절연성 재료로서, 충반전 시에 부반응(산화 환원 반응)을 일으키지 않는 재료이면 되고, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 이하의 재료를 들 수 있다. 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리염화비닐, 스티렌·부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌·프로필렌 고무, 에틸렌·프로필렌·디엔 공중합체, 스티렌·부타디엔·스티렌 블록 공중합체 및 그 수소 첨가물, 스티렌·이소프렌·스티렌 블록 공중합체 및 그 수소 첨가물 등의 열가소성 고분자, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌(PVdF-HFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌·테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌·클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리불화비닐(PVF) 등의 불소 수지, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-HFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-HFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-PFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFMVE-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-CTFE계 불소 고무) 등의 비닐리덴플루오라이드계 불소 고무, 에폭시 수지, (메타)아크릴계 수지, 아라미드 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리불화비닐리덴, 폴리이미드, 스티렌·부타디엔 고무, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드인 것이 보다 바람직하다. 이들의 적합한 수지층에 사용되는 재료는, 내열성이 우수하고, 또한 전위창이 매우 넓어 정극 전위, 부극 전위 양쪽에 안정되어 수지층에 사용이 가능해진다. 이들 수지층에 사용되는 재료는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 그러나, 수지층에 사용되는 재료가 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 이들 중, 예를 들어 폴리불화비닐리덴(PVdF), (메타)아크릴계 수지, 올레핀계 수지 등은, 정극측, 부극측 중 어느 하나의 전위에도 강하기 때문에, 어느 쪽에도 적용 가능하다. 또한, SBR 등은 부극 전위에 강하기 때문에 부극측에 사용하는 것이 바람직하다. 또한, PTFE 등은 정극 전위에 강하기 때문에 정극측에 사용하는 것이 바람직하다.As a material used for a resin layer, as an insulating material which can achieve the said objective, what is necessary is just a material which does not produce a side reaction (redox reaction) at the time of charge and discharge, and is not specifically limited, For example, the following materials are mentioned. have. Olefin-based resins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyethernitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene-acetic acid Vinyl copolymer, polyvinyl chloride, styrene butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene copolymer, styrene butadiene styrene block copolymer and its hydrogenated substance, styrene and Thermoplastic polymers such as isoprene styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoro Ethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene perfluoro alkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene Fluororesins such as trifluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexa Fluoropropylene-based fluororubbers (VDF-HFP-based fluororubbers), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubbers (VDF-HFP-TFE-based fluororubbers), vinylidene fluoride-pentafluoro Low-propylene fluorine rubber (VDF-PFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluorine rubber (VDF-PFP-TFE-based fluororubber), vinylidene fluoride-perfluoro Vinylidene fluorine such as methyl vinyl ether tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber) and vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluorine rubber (VDF-CTFE fluorine rubber) Id based include fluorine rubber, epoxy resins, (meth) acrylic resin, an aramid or the like. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene-butadiene rubber, carboxymethylcellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile and polyamide are more preferable. The material used for these suitable resin layers is excellent in heat resistance, and has a very large potential window, and is stable to both a positive electrode potential and a negative electrode potential, and can be used for a resin layer. The material used for these resin layers may be used independently and may use 2 or more types together. However, it goes without saying that the material used for the resin layer is not limited to these. Among them, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), (meth) acrylic resin, olefin resin, and the like are strong to the potential of any one of the positive electrode side and the negative electrode side, and therefore can be applied to both. Moreover, since SBR etc. are strong to a negative electrode potential, it is preferable to use it on the negative electrode side. Moreover, since PTFE etc. are strong to a positive electrode potential, it is preferable to use it on the positive electrode side.

본 실시 형태에서는, 적층 방향 중 적어도 하나의 수지층, 바람직하게는 모든 수지층(18)이, 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 포함하는 것이 바람직하다. 각 단전지층(단셀)(19)의 수지층(18)을 PVDF 또는 PVDF를 포함하는 재료로 구성함으로써, 접착 온도(수지층의 표면이 연화되기 시작해서, 접착성을 갖는 온도; 연화점 온도)를 세퍼레이터 변형 온도 영역(연화점 온도)보다도 낮은 온도에서 설정할 수 있다. 그 때문에, 전지 반응을 최대한 저해하지 않으므로, 출력 특성에 한층 더한 효과가 있다. 또한, PVDF나 PVDF를 포함하는 재료는, 연화 개시 온도로부터의 변성량이 크므로, 바로 접착시킬 수 있어, 열 프레스 시간을 짧게 하거나, 혹은 열 프레스 온도를 낮게 설정할 수도 있다.In this embodiment, it is preferable that at least one resin layer in a lamination direction, Preferably all the resin layers 18 contain polyvinylidene fluoride (PVDF). By constituting the resin layer 18 of each unit cell layer (single cell) 19 with a material containing PVDF or PVDF, the adhesion temperature (the surface of the resin layer starts to soften, and has adhesiveness; softening point temperature) It can set in temperature lower than a separator deformation temperature area | region (softening point temperature). Therefore, since battery reaction is not inhibited as much as possible, there exists an effect further to an output characteristic. In addition, the material containing PVDF and PVDF has a large amount of modification from the softening start temperature, so that it can be directly adhered, and the heat press time can be shortened or the heat press temperature can be set low.

또한, PVDF를 포함하는 재료로서는, PVDF의 단독 중합체, PVDF의 일부(예를 들어, 반복 단위의 측쇄 등)에 치환기(예를 들어, 카르복실기)를 도입한 것, PVDF와 다른 1이상의 중합체와의 랜덤, 블록, 교호, 그래프트 공중합체(2원 공중합체, 3원 공중합체, 4원 공중합체… 등), PVDF와 1이상의 다른 (공)중합체를 포함하는 중합체 얼로이 등을 들 수 있다. 그 중에서도, PVDF에 카르복실기를 혼입되어 이루어지는 것(예를 들어, 카르복실기를 일부 측쇄에 갖는 구조;-(CH(COOH)-CF2)n-, 혹은 -(CH2-CF(COOH))n-, 혹은 -(CH2-CF2-)n-(CH(COOH)-CF2)m-, 혹은 -(CH2-CF2-)n-(CH2-CF(COOH))m- 등)이 바람직하다. PVDF로 카르복실기를 혼입함으로써 융점을, 1 ~ 10℃ 정도 낮출 수 있어(조절할 수 있어), 카르복실기의 혼입량을 조절함으로써, 융점의 편차(=단부측과 중앙측의 수지층)를 간단하게 만들 수 있는 점에서 우수하다. 단, 본 발명의 효과를 발휘시키기 위해서는, 10℃ 정도 낮추면 충분하며, 바람직하게는 2 ~ 3℃ 정도 낮은 융점을 갖는 것이 바람직하다.As a material containing PVDF, a homopolymer of PVDF, a substituent (for example, a carboxyl group) is introduced into a part of PVDF (for example, a side chain of a repeating unit, etc.), and PVDF is different from one or more polymers. Random, block, alternating, graft copolymers (binary copolymers, ternary copolymers, quaternary copolymers, etc.), polymer alloys containing PVDF and one or more other (co) polymers; In particular, it is made of a carboxyl group incorporated in the PVDF (e.g., structure ;-( having a carboxyl group in the side chain portion CH (COOH) -CF 2) n -, or - (CH 2 -CF (COOH) ) n - Or-(CH 2 -CF 2- ) n- (CH (COOH) -CF 2 ) m- , or-(CH 2 -CF 2- ) n- (CH 2 -CF (COOH)) m -etc.) This is preferred. By mixing carboxyl groups with PVDF, the melting point can be lowered by 1 to 10 ° C (adjustable), and by adjusting the amount of carboxyl groups mixed, the variation of melting point (= resin layer on the end and center side) can be easily made. Excellent in terms of However, in order to exhibit the effect of this invention, it is enough to lower about 10 degreeC, It is preferable to have melting point about 2 to 3 degreeC preferably.

본 실시 형태에서는, 상기 수지층(18)은 스티렌·부타디엔 고무(SBR)를 포함하는 것이 바람직하다. SBR의 경우에는, 스티렌과 부타디엔의 공중합체이기 때문에, 스티렌의 비율을 늘리면 융점을 1 ~ 10℃ 정도 높일 수 있으므로, 융점의 편차(=단부측과 중앙측의 수지층)를 간단하게 만들 수 있는 점에서 우수하다.In this embodiment, it is preferable that the said resin layer 18 contains styrene butadiene rubber (SBR). In the case of SBR, since it is a copolymer of styrene and butadiene, by increasing the ratio of styrene, the melting point can be increased by about 1 to 10 ° C, so that the deviation of the melting point (= resin layer on the end side and the center side) can be easily made. Excellent in terms of

수지층의 두께는, 상기 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 가능한 한 얇게 하는 것이, Li 이온의 확산 거리가 길어지는 것을 억제할 수 있어, 전지의 경량화에도 기여하는 점에서 바람직하다. 특히 본 실시 형태에서는, 적층 방향의 단부측과 중앙측에서 수지층의 두께를 바꾸지 않고(=각 단전지층의 수지층의 두께를 바꾸지 않고), 융점을 변화시킴으로써 소기의 목적 및 효과를 실현할 수 있는 것이다. 이에 의해 생산 설비의 변경(특히 두께 조정) 등을 행할 필요가 없어, 생산 효율이 우수하다. 이러한 관점에서 수지층의 두께는, 수지층의 형태에도 의하지만, 세퍼레이터 및 전극 표면 전체(전체면)에 수지층이 존재하고 있는 경우에는, 0.1 ~ 5㎛, 바람직하게는 1 ~ 2㎛의 범위이다. 수지층의 두께가 0.1㎛ 이상이면, 제조를 용이하게 할 수 있기 때문에 바람직하고, 수지층의 두께가 5㎛ 이하이면 전지의 부하 특성에 악영향을 미칠 우려가 작기 때문에 바람직하다.It is preferable that the thickness of the resin layer can be made as thin as possible within the range in which the above object can be achieved, in that it can suppress the diffusion distance of Li ions from becoming long and contribute to the weight reduction of the battery. In particular, in the present embodiment, the desired purpose and effect can be realized by changing the melting point without changing the thickness of the resin layer (= without changing the thickness of the resin layer of each unit cell layer) at the end side and the center side in the stacking direction. will be. Thereby, it is not necessary to change production equipment (especially thickness adjustment) etc., and is excellent in production efficiency. From this point of view, the thickness of the resin layer depends on the form of the resin layer, but in the case where the resin layer is present on the entire surface of the separator and the electrode (whole surface), it is 0.1 to 5 µm, preferably 1 to 2 µm. to be. If the thickness of a resin layer is 0.1 micrometer or more, since manufacture can be made easy, it is preferable, because when the thickness of a resin layer is 5 micrometers or less, since there is little possibility that it may adversely affect the load characteristic of a battery, it is preferable.

또한, 세퍼레이터 및 전극 표면 전체에 스트라이프 형상 또는 도트 형상으로 수지부(수지층)가 존재하고 있는 경우에는, 수지층의 두께는, 0.1 ~ 5㎛, 바람직하게는 1 ~ 2㎛의 범위이다. 수지층의 두께가 0.1㎛ 이상이면, 제조를 용이하게 할 수 있기 때문에 바람직하고, 수지층의 두께가 5㎛ 이하이면 전지의 부하 특성에 악영향을 미칠 우려가 작기 때문에 바람직하다.Moreover, when the resin part (resin layer) exists in stripe shape or dot shape in the separator and the whole electrode surface, the thickness of a resin layer is 0.1-5 micrometers, Preferably it is the range of 1-2 micrometers. If the thickness of a resin layer is 0.1 micrometer or more, since manufacture can be made easy, it is preferable, because when the thickness of a resin layer is 5 micrometers or less, since there is little possibility that it may adversely affect the load characteristic of a battery, it is preferable.

수지층의 두께는, 수지층이 물러서 잘 박리할 수 없는 경우도 있을 수 있기 때문에, 전지를 해체하여, 단면내기하여, SEM(주사형 전자 현미경)의 단면 화상으로부터 계측할 수 있다.Since the thickness of a resin layer may recede and may not peel easily, a thickness of a resin layer can be disassembled, a cross-section is taken out, and can be measured from the cross-sectional image of SEM (scanning electron microscope).

수지층의 기공률(공공률이라고도 함)은, 세퍼레이터 공공률이나 수지층의 형태에도 의하지만, 세퍼레이터 및 전극 표면 전체(전체면)에 수지층이 존재하고 있는 경우나 스트라이프 형상이나 도트 형상으로 수지부가 존재하고 있는 경우에는, 60% 이상, 바람직하게는 60 ~ 90%이다. 60% 이상으로 함으로써 Li 이온의 확산을 방해하지 않는 점에서 우수하다. 또한, 상기에 예로 든 수지층의 공공률은, 세퍼레이터 공공률이 45 ~ 55%정도인 경우의 예이며, 당해 세퍼레이터의 공공률이 증감한 경우에는, 수지층의 공공률도 이에 비례해서 증감시키면 된다. 이와 같이, 세퍼레이터의 기공률보다도 수지층의 기공률을 약간 높게 하고 있는 것은(실시예 참조), 전극 표면에 형성되는 수지층이 존재에 의해, Li 이온의 확산을 저해하지 않도록 하기 위함이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 적층 방향의 단부측과 중앙측에서, 수지층의 공공률을 바꾸지 않고(=각 단전지층의 수지층의 공공률을 바꾸지 않고), 융점을 변화시킴으로써 소기의 목적 및 효과를 실현할 수 있는 것이다. 이에 의해 생산 설비나 원재료의 변경(수지층 형성용 슬러리의 점도 조정에 의한 공공률의 조정) 등을 행할 필요가 없어, 생산 효율이 우수하다.The porosity (also referred to as porosity) of the resin layer depends on the separator porosity and the shape of the resin layer, but the resin portion is present in the form of a stripe or a dot when the resin layer is present on the separator and the entire electrode surface (whole surface). When present, it is 60% or more, Preferably it is 60 to 90%. When it is 60% or more, the diffusion of Li ions is not disturbed. In addition, the porosity of the resin layer mentioned above is an example when the separator porosity is about 45 to 55%, and when the porosity of the separator increases or decreases, if the porosity of the resin layer also increases or decreases proportionally do. As described above, the porosity of the resin layer is slightly higher than the porosity of the separator (see Examples) in order to prevent the diffusion of Li ions due to the presence of the resin layer formed on the electrode surface. In addition, in this embodiment, a desired objective and an effect by changing melting | fusing point on the end side and center side of a lamination direction, without changing the porosity of a resin layer (= without changing the porosity of the resin layer of each unit cell layer). It can be realized. Thereby, there is no need to change production facilities or raw materials (adjustment of the porosity by adjusting the viscosity of the resin layer forming slurry), and the production efficiency is excellent.

한편, 도트 형상으로 수지부를 설치하는 경우로서, 수지부의 비율이 매우 작은 경우에, 수지부(수지층)의 공공률은, 오히려 작은 쪽이 좋고, 10% 이하, 바람직하게는 0%이다. 이는 비율이 큰 비수지부가, 새로운 전해액 유지부로서 유효하게 기능하기 때문이다. 수지부의 비율이 매우 작은 경우의 수지부의 비율은, 접착성과 전지 성능을 고려해서 적절히 결정하면 된다. 단, 상기한 바와 같이 당해 수지부(수지층)의 공공률은 60% 이상, 바람직하게는 60 ~ 90%여도 특별히 문제는 없다.On the other hand, when the resin portion is provided in a dot shape, when the ratio of the resin portion is very small, the porosity of the resin portion (resin layer) is more preferably smaller, and is 10% or less, preferably 0%. . This is because a large non-resin portion functions effectively as a new electrolyte solution holding portion. What is necessary is just to determine the ratio of the resin part in the case where the ratio of resin part is very small in consideration of adhesiveness and battery performance. However, as mentioned above, even if the porosity of the said resin part (resin layer) is 60% or more, Preferably it is 60 to 90%, there is no problem in particular.

수지층 내에 존재하는 기공률은, 우선, 전지를 해체하고, 각 수지층을 취출하여, 전해질을 세정 제거하고, 건조한 후에 수은 압입법 등을 사용하여 측정할 수 있다. 단, 수지층이 물러서 잘 박리할 수 없는 경우 등에는, 전지를 해체하여, 단면내기하여, SEM(주사형 전자 현미경)의 단면 화상으로부터 수지층의 공간 부분을 맵핑에 의해 카운트(계측)할 수도 있다.The porosity present in the resin layer can be measured by using a mercury porosimetry or the like after first dismantling the battery, taking out each resin layer, washing and removing the electrolyte, and drying. However, when the resin layer is subdued and cannot be peeled off well, the battery may be disassembled and cross-sectionalized to count (measure) the spatial portion of the resin layer by mapping from a cross-sectional image of a SEM (scanning electron microscope). have.

또한, 세퍼레이터 및 전극 표면에 존재하는 수지부(또는 비수지부)의 비율은, 전지를 해체하여, 단면내기하여, SEM의 단면 화상으로부터 접착부(도트)를 맵핑에 의해 카운트(계측)함으로써 산출할 수 있다.In addition, the ratio of the resin part (or non-resin part) which exists in the separator and the electrode surface can be computed by disassembling a battery, making it cross-sectional, and counting (measure | bonding) the adhesion part (dot) by mapping from the cross-sectional image of SEM. have.

수지층의 형태로서는, 상기 목적을 달성할 수 있는 것이면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, (i) 세퍼레이터 및 전극의 표면 전체(전체면)에 수지층이 존재하고 있어도 된다. 이 경우에는, 당해 수지부가, 보액(保液) 공간을 갖기 위해, 다공질층으로 되어 있을 필요가 있다(상기 공공률 참조). 혹은, (ii) 세퍼레이터 및 전극 표면에, 수지층이 존재하는 수지부와 수지층이 존재하지 않는 비수지부가 형성되도록 수지층이 간격을 두고 존재하고 있어도 된다. 수지부는 세퍼레이터 및 전극 표면에 균등성이 유지되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 (ii)의 경우에는, 비수지부가 보액 공간으로서 유효하게 기능하기 때문에, 당해 수지부(수지층)는, 보액 공간을 갖는 다공질층이어도 좋다. 혹은, 보액 공간이 존재하지 않는 무공질[=기공률(공공률) 0%]이어도 좋다. 특히 도트 형상으로 수지부를 설치하는 경우(=수지부의 비율이 매우 작은 경우)에, 당해 수지부를 보액 공간이 존재하지 않는 무공질[=기공률(공공률) 0%]로 하는 것이 좋다.As a form of a resin layer, what is necessary is just to be able to achieve the said objective, and it is not specifically limited. For example, (i) the resin layer may exist in the whole surface (whole surface) of a separator and an electrode. In this case, in order for the said resin part to have a liquid retention space, it is necessary to be a porous layer (refer the said porosity). Alternatively, (ii) the resin layer may be present at intervals such that the resin portion in which the resin layer is present and the non-resin portion in which the resin layer does not exist are formed on the surface of the separator and the electrode. It is preferable that a resin part is arrange | positioned so that uniformity may be maintained on a separator and an electrode surface. In the case of (ii), since the non-resin portion functions effectively as a liquid retaining space, the resin layer (resin layer) may be a porous layer having a liquid retaining space. Alternatively, it may be non-porous (= porosity (porosity) 0%) in which no liquid retention space exists. In particular, when the resin portion is provided in a dot shape (= when the ratio of the resin portion is very small), the resin portion may be made nonporous (= porosity (porosity) 0%) in which no liquid-retaining space exists.

도 3의 (A)는 전극 표면에 스트라이프 형상의 수지부를 설치한 모습을 도시하는 평면도이다. 도 3의 (B), 도 3의 (C)는 전극 표면에 도트 형상의 수지부를 설치한 모습을 도시하는 평면도이다.FIG. 3A is a plan view showing a state where a stripe-shaped resin portion is provided on an electrode surface. 3B and 3C are plan views showing a state in which a dot-shaped resin portion is provided on the electrode surface.

구체적으로는, (iia) 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에, 스트라이프 형상의 수지부(33a)와 스트라이프(33a) 사이에 비수지부(35)가 형성되도록 수지층(33a)이 간격을 두고 존재하고 있어도 좋다. (iib) 도 3의 (B), 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에, 도트 형상의 수지부(33b)와 도트(33b)와 도트(33b) 사이에 비수지부(35)가 형성되도록 수지층(33b)이 간격을 두고 점재해서 존재하고 있어도 좋다. (iib)의 예로서는, (b1) 세퍼레이터 및 전극 표면(31)의 네코너에만 도트 형상의 수지부(33b)가 존재하고, 네코너의 도트[수지부(33b)] 이외의 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에 비수지부(35)가 형성되도록 수지층이 간격을 두고 존재하고 있어도 좋다(도 3의 (B)). 혹은 (b2) 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에 도트 형상의 수지부(33b)가 균등성을 유지하도록 점재하고, 도트(33b)와 도트(33b) 사이의 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에 비수지부(35)가 형성되도록 수지층이 간격을 두고 존재하고 있어도 된다. 예를 들어, 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에, 가로 3점×세로 4점으로 합계 12점의 도트 형상의 수지부(33b)가 등간격으로 점재하고, 12점의 도트[수지부(33b)] 이외의 세퍼레이터 및 전극 표면(31)에 비수지부(35)가 형성되도록 수지층이 간격을 두고 존재하고 있어도 좋다(도 3의 (C)). 단, 이들 형태에 전혀 제한되는 것은 아니고, 격자 형상, 마름모형 격자 형상, 직사각형, 연속 또는 불연속인 원이나 타원 등의 링 형상이나 다각 형상, 파형 형상, 반원 형상, 부정 형상 등, 상기 목적을 달성할 수 있는 것이면 다른 어떠한 형태이든 상관없다.Specifically, (iia) as shown in Fig. 3A, a non-resin portion 35 is formed on the separator and the electrode surface 31 between the stripe-shaped resin portion 33a and the stripe 33a. The resin layer 33a may exist at intervals as much as possible. (iib) As shown in FIGS. 3B and 3C, the separator and the electrode surface 31 have a dot-shaped resin portion 33b between the dot 33b and the dot 33b. The resin layer 33b may exist interspersed at intervals so that the non-resin part 35 may be formed in it. As an example of (iib), the resin part 33b of a dot shape exists only in the neck of the separator and the electrode surface 31, and the separator and electrode surface 31 other than the dot (resin part 33b) of the corner are present. The resin layer may exist at intervals so that the non-resin part 35 is formed in () (FIG. 3B). Or (b2) the dot-shaped resin portion 33b is interspersed on the separator and the electrode surface 31 so as to maintain uniformity, and the non-resin portion (3) is disposed on the separator and the electrode surface 31 between the dot 33b and the dot 33b. The resin layer may exist at intervals so that 35) is formed. For example, a dot-shaped resin portion 33b of 12 points in total, 3 points in length and 4 points in length, is dotted on the separator and the electrode surface 31 at equal intervals, and 12 dots (resin part 33b) are provided. The resin layer may exist at intervals so that the non-resin part 35 is formed in the separator and electrode surface 31 other than] (FIG. 3C). However, the present invention is not limited to these forms at all, and the above-described objects such as ring shapes, polygonal shapes, waveform shapes, semicircle shapes, and irregular shapes such as lattice shapes, rhombus lattice shapes, rectangles, continuous or discontinuous circles or ellipses, etc. are achieved. Anything you can do can be anything.

또한, 본 실시 형태에서는, 수지층의 연화점은, 세퍼레이터의 연화점보다도 낮은 것이 바람직하다. 이는 세퍼레이터의 형상을 유지하면서, 수지층의 표면을 연화시켜서 접착성을 내게 함으로써 전극-세퍼레이터 간을 충분히 접착시킬 수 있는 점에서 우수하기 때문이다. 이러한 관점에서, 가장 연화점이 낮은 적층 방향의 중앙측의 수지층의 연화점이, 세퍼레이터의 연화점보다도 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 가장 연화점이 낮은 적층 방향의 중앙측의 수지층의 연화점을, 세퍼레이터의 연화점보다 5 ~ 10℃ 낮게 하는 것이 바람직하다. 또한, 적층 방향의 각 단셀의 세퍼레이터는 동일한 것을 사용하는 것이, 생산 효율이나 부품 관리의 관점에서 바람직하다. In addition, in this embodiment, it is preferable that the softening point of a resin layer is lower than the softening point of a separator. This is because the electrode-separator can be sufficiently bonded by softening the surface of the resin layer to give adhesiveness while maintaining the shape of the separator. From this viewpoint, it is preferable that the softening point of the resin layer of the center side of the lamination direction with the lowest softening point is lower than the softening point of a separator. Specifically, the softening point of the resin layer on the center side in the lamination direction having the lowest softening point is preferably 5 to 10 ° C. lower than the softening point of the separator. In addition, it is preferable to use the same thing for the separator of each unit cell of a lamination direction from a viewpoint of a production efficiency or a part management.

여기서, 수지층의 연화점 온도 및 세퍼레이터의 연화점 온도는, 모두 비카트 연화 온도(비카트 연화점, Vicat Softening Temperature, VST)로 하고, JIS K7206에 의해 측정할 수 있다. JIS K7206의 개요를 설명하면, 가열 욕조 중에 규정된 치수의 시험편을 설치하고, 중앙부에 일정한 단면적(JIS K7206에서는 1㎟)의 단부면을 접촉시킨 상태에서 욕조의 온도를 상승시킨다. 시험편에 단부면이 일정한 깊이까지 침투해 들어갔을 때의 온도를 비카트 연화 온도(단위:℃)로 하는 것이다.Here, the softening point temperature of a resin layer and the softening point temperature of a separator can be measured by JISK7206 as both a bicat softening temperature (Vicat softening temperature, Vicat Softening Temperature, VST). Explaining the outline of JIS K7206, a test piece having a prescribed size is provided in a heating bath, and the temperature of the bath is raised in a state where the end face of a constant cross-sectional area (1 mm 2 in JIS K7206) is brought into contact with the center part. The temperature at which the end face penetrates to the test piece to a certain depth is the vicat softening temperature (unit: ° C).

수지층의 형성은, 실시예에 도시한 바와 같이, 미리 세퍼레이터 표면에, 수지층을 형성하기 위한 수지 재료를 적당한 용제로 용해한 수지 슬러리(농도 변화에 따라 수지층의 공공률을 조정 가능)를 원하는 두께, 형상(전체면, 스트라이프 형상, 도트 형상 등)으로 도포, 건조한다. 이에 의해 세퍼레이터와 수지층을 일체화할 수 있다(수지 세퍼레이터라고 함). 또한, 정부극 중 어느 한 쪽에 수지층을 설치하는 경우, 모두 본 실시 형태의 효과는 동일하다. 단, 전극 크기가 다른 경우에는, 크기가 큰 전극측(통상, 부극측)에 설치한 쪽이, 크기가 큰 전극과 동일한 크기의 세퍼레이터가 열수축하여, 크기가 작은 전극보다도 작아질 때까지는, 대향하는 전극끼리가 접촉하지 않기 때문에 유리하다고 할 수도 있다. 이 수지 세퍼레이터를 통상의 세퍼레이터와 마찬가지로 하여, 정극, 부극 사이에 두고, 발전 요소(21)를 형성한다. 그 후, 발전 요소(21)의 상하 방향으로부터 열 프레스 장치(도 2, 5 참조)(20)로 핫 프레스함으로써, 수지 세퍼레이터의 수지층(18)(수지부)의 표면 부분을 연화시켜서 접착성을 내게 해서 전극과도 접착시킨다. 이에 의해, 전극-세퍼레이터 간을 접착해서 이루어지는 수지층(18)을 형성할 수 있다. 또한, 미리 전극(정극 또는 부극)측에 수지 슬러리를 도포해서 수지 전극(전극과 수지층을 일체화한 것)을 제작해도 된다. 그 후는 마찬가지로 해서 발전 요소(21)를 형성하고, 핫 프레스함으로써, 전극-세퍼레이터 간을 접착해서 이루어지는 수지층(18)을 형성할 수도 있다.Formation of the resin layer, as shown in Examples, desires a resin slurry (in which the porosity of the resin layer can be adjusted depending on the concentration change) in which the resin material for forming the resin layer is previously dissolved on a separator surface with a suitable solvent. It is apply | coated and dried by thickness and a shape (whole surface, stripe shape, dot shape, etc.). Thereby, a separator and a resin layer can be integrated (it is called a resin separator). In addition, in the case where the resin layer is provided on either side of the stationary electrode, the effects of the present embodiment are all the same. However, when the electrode size is different, the one provided on the larger electrode side (usually, the negative electrode side) is opposed until the separator of the same size as the larger electrode is thermally contracted and smaller than the smaller electrode. It can also be said to be advantageous because the electrodes do not contact each other. The resin separator is placed in the same manner as a normal separator, and the power generation element 21 is formed between the positive electrode and the negative electrode. Thereafter, by hot pressing from the vertical direction of the power generating element 21 to the heat press device (see FIGS. 2 and 5) 20, the surface portion of the resin layer 18 (resin portion) of the resin separator is softened and adhesive It also adheres to the electrode. Thereby, the resin layer 18 formed by bonding between electrode and separator can be formed. Moreover, you may apply | coat a resin slurry to the electrode (positive electrode or negative electrode) side previously, and may produce the resin electrode (integrating an electrode and a resin layer). Thereafter, the power generation element 21 is similarly formed and hot-pressed to form a resin layer 18 formed by adhering the electrode-separator.

(5) 집전판(집전 탭; 외부 리드) (5) Current collector plate (current collector tab; external lead)

리튬 이온 이차 전지(적층 구조 전지)(10)에 있어서는, 전지 외부에 전류를 취출할 목적으로, 집전판(집전 탭)(25, 27)을 사용해도 된다. 집전판(집전 탭)(25, 26)은, 집전체(11, 12)에 전기적으로 접속되고, 외장재인 라미네이트 필름 등의 외부로 취출되고 있다.In the lithium ion secondary battery (laminated structure battery) 10, the current collector plates (current collector tabs) 25 and 27 may be used for the purpose of taking out a current to the outside of the battery. The current collector plates (current collector tabs) 25 and 26 are electrically connected to the current collectors 11 and 12, and are taken out to the outside such as a laminate film as an exterior material.

집전판(25, 27)을 구성하는 재료는, 특별히 제한되지 않고, 리튬 이온 이차 전지용 집전판으로서 종래 사용되고 있는 공지된 고도전성 재료가 사용될 수 있다. 집전판의 구성 재료로서는, 예를 들어 알루미늄, 구리, 티타늄, 니켈, 스테인리스강(SUS), 이들 합금 등의 금속 재료가 바람직하다. 경량, 내식성, 고도전성의 관점에서, 보다 바람직하게는 알루미늄, 구리이며, 특히 바람직하게는 알루미늄이다. 또한, 정극 집전판(정극 탭)(25)과 부극 집전판(부극 탭)(27)에서는, 동일한 재료가 사용되어도 되고, 다른 재료가 사용되어도 된다.The material constituting the current collector plates 25 and 27 is not particularly limited, and a known highly conductive material conventionally used as a current collector plate for a lithium ion secondary battery can be used. As the constituent material of the collector plate, for example, a metal material such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof is preferable. From the viewpoints of light weight, corrosion resistance and high electrical conductivity, aluminum, copper and aluminum are particularly preferable. In the positive electrode current collector (positive electrode tab) 25 and the negative electrode collector (negative electrode tab) 27, the same material or different materials may be used.

(5a) 전극(정극 및 부극) 단자 리드(내부 리드) (5a) Electrode (positive and negative electrodes) Terminal lead (inner lead)

도 1에 도시하는 적층 구조 전지(10)에 있어서는, 부극 단자 리드 및 정극 단자 리드(도시하지 않음)를 각각 개재해서, 집전체(11, 12)는 집전판(집전 탭)(25, 27)과 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 단, 집전체(11, 12)의 일부를 전극 단자 리드(내부 리드)와 같이 연장하여, 직접 집전판(집전 탭)(25, 27)과 전기적으로 접속할 수도 있다. 따라서, 전극 단자 리드(도시하지 않음)는 필요에 따라서 적절히 사용하면 되어, 임의 구성 부재라 할 수 있는 것이다.In the stacked structure battery 10 shown in FIG. 1, the current collectors 11 and 12 are current collector plates (current collector tabs) 25 and 27 via negative electrode terminal leads and positive electrode terminal leads (not shown), respectively. And may be electrically connected to each other. However, a part of the current collectors 11 and 12 may be extended like an electrode terminal lead (internal lead), and may be electrically connected to the current collector plates (current collector tabs) 25 and 27 directly. Therefore, what is necessary is just to use an electrode terminal lead (not shown) suitably as needed, and it can be said to be an arbitrary structural member.

부극 및 정극 단자 리드의 재료는, 공지된 적층형 이차 전지에서 사용되는 리드를 사용할 수 있다. 또한, 전지 외장재로부터 취출된 부분은, 주변 기기나 배선등에 접촉해서 누전하거나 해서 제품(예를 들어, 자동차 부품, 특히 전자 기기 등)에 영향을 주지 않도록, 내열 절연성의 열수축 튜브 등에 의해 피복하는 것이 바람직하다.As a material of a negative electrode and a positive electrode terminal lead, the lead used by a well-known laminated secondary battery can be used. In addition, the portion taken out from the battery packaging material may be covered with a heat-shrinkable heat-shrink tube or the like so as not to short-circuit by contact with peripheral devices or wirings and to affect the product (for example, automobile parts, especially electronic devices, etc.). desirable.

(6) 전지 외장재 (6) Battery exterior material

전지 외장재로서는, 종래 공지된 금속 캔 케이스를 사용할 수 있다. 그 외에, 도 1에 도시한 바와 같은 라미네이트 필름(29)을 외장재로서 사용해서, 발전 요소(21)를 팩해도 된다. 라미네이트 필름은, 예를 들어 폴리프로필렌, 알루미늄, 나일론이 이 순서로 적층되어 이루어지는 3층 구조로서 구성될 수 있다. 이러한 라미네이트 필름을 사용함으로써, 외장재의 개봉, 용량 회복재의 첨가, 외장재의 재밀봉을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 고출력화나 냉각 성능이 우수하여, EV, HEV용 대형 기기용 전지에 적절하게 이용할 수 있다는 관점에서도 라미네이트 필름 외장재가 바람직하다.As the battery packaging material, a conventionally known metal can case can be used. In addition, you may pack the power generation element 21 using the laminated film 29 as shown in FIG. 1 as an exterior material. The laminate film can be configured as, for example, a three-layer structure in which polypropylene, aluminum, and nylon are laminated in this order. By using such a laminated film, it is possible to easily open the casing, add the capacity recovery material, and re-seal the casing. Moreover, a laminated film exterior material is preferable also from the viewpoint of being excellent in high output and cooling performance, and being suitably used for the battery for large apparatus for EV and HEV.

상기의 적층 구조의 리튬 이온 이차 전지(10)는, 종래 공지된 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.The lithium ion secondary battery 10 of the said laminated structure can be manufactured by a conventionally well-known manufacturing method.

[리튬 이온 이차 전지의 외관 구성] [Outline structure of lithium ion secondary battery]

도 4는 적층 구조 전지의 대표적인 실시 형태인 편평한 적층형(적층 구조)의 리튬 이온 이차 전지의 외관을 도시하는 사시도이다.4 is a perspective view showing an appearance of a flat laminated (laminated structure) lithium ion secondary battery, which is a typical embodiment of a laminated structure battery.

도 4에 도시한 바와 같이, 편평한 적층형의 리튬 이온 이차 전지(30)에서는, 직사각 형상의 편평한 형상을 갖고 있으며, 그 양측부로부터는 전력을 취출하기 위한 정극 탭(38), 부극 탭(39)이 인출되어 있다. 발전 요소(37)는 리튬 이온 이차 전지(30)의 전지 외장재(32)에 의해 싸여지고, 그 주위는 열융착되어 있고, 발전 요소(37)는 정극 탭(38) 및 부극 탭(39)을 외부로 인출한 상태에서 밀봉되어 있다. 여기서, 발전 요소(37)는 먼저 설명한 도 1에 도시하는 적층형의 리튬 이온 이차 전지(적층 구조 전지)(10)의 발전 요소(21)에 상당하는 것이다. 발전 요소(37)는 정극, 전해질층 및 부극으로 구성되는 단전지층(단셀)(19)이 복수 적층된 것이다.As shown in FIG. 4, in the flat-layered lithium ion secondary battery 30, it has a rectangular flat shape, and the positive electrode tab 38 and the negative electrode tab 39 for extracting electric power from both sides thereof are provided. It is withdrawn. The power generation element 37 is enclosed by the battery packaging material 32 of the lithium ion secondary battery 30, and the surroundings are heat-sealed, and the power generation element 37 connects the positive electrode tab 38 and the negative electrode tab 39. It is sealed in the state drawn out to the outside. Here, the power generation element 37 corresponds to the power generation element 21 of the stacked lithium ion secondary battery (laminated structure battery) 10 shown in FIG. 1 described above. The power generation element 37 is formed by stacking a plurality of unit cell layers (single cells) 19 composed of a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode.

또한, 도 4에 도시하는 탭(38, 39)의 취출에 대해서도, 특별히 제한되는 것은 아니다. 정극 탭(38)과 부극 탭(39)을 동일한 변으로부터 인출하도록 해도 되고, 정극 탭(38)과 부극 탭(39)을 각각 복수로 나누어, 각 변으로부터 취출하는 방법으로 해도 되는 등, 도 4에 도시하는 것에 제한되는 것은 아니다.In addition, the extraction of the tabs 38 and 39 shown in FIG. 4 is not particularly limited. The positive electrode tab 38 and the negative electrode tab 39 may be drawn out from the same side or the positive electrode tab 38 and the negative electrode tab 39 may be divided into a plurality of portions and taken out from each side, The present invention is not limited thereto.

상기 리튬 이온 이차 전지(적층 구조 전지)(10)는, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차나 연료 전지차나 하이브리드 연료 전지 자동차 등의 대용량 전원으로서, 고체적 에너지 밀도, 고체적 출력 밀도가 구해지는 차량 구동용 전원이나 보조 전원에 적절하게 이용할 수 있다.The lithium ion secondary battery (laminated structure cell) 10 is a large-capacity power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, or the like, and is used for driving a vehicle in which solid energy density and solid output density are obtained. It can use suitably for a power supply or an auxiliary power supply.

또한, 상기 실시 형태는, 적층 구조 전지로서, 적층형의 리튬 이온 이차 전지를 예시했지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 타입의 이차 전지, 나아가서는 일차 전지에도 적용할 수 있다.In addition, although the said embodiment illustrated the laminated lithium ion secondary battery as a laminated structure battery, it is not limited to this, It is applicable to other types of secondary batteries and also a primary battery.

이상 설명한 본 실시 형태의 적층 구조 전지는, 이하의 효과를 갖는다.The above-described laminated structure battery of the present embodiment has the following effects.

본 실시 형태의 전지(10)는, 수지층의 융점 등을 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측으로 함으로써, 적층 방향으로 용융 불균일을 방지할 수 있어, 전극 간 저항을 균일하게 유지할 수 있다.In the battery 10 of the present embodiment, the melting point of the resin layer or the like is set at the center side <end side side in the stacking direction, so that melt unevenness can be prevented in the stacking direction, and the inter-electrode resistance can be maintained uniformly.

그 결과, 단전지층(단셀)마다의 반응 분포 불균일을 방지하여, 적층 구조 전지 전체의 내구성이 향상된다. 적층되는 각 단셀마다 균일한 출력을 얻을 수 있어, 전지의 내구성을 향상할 수 있다.As a result, the reaction distribution nonuniformity for every unit cell layer (monocell) is prevented, and the durability of the whole laminated structure battery is improved. Uniform output can be obtained for each unit cell to be stacked, and battery durability can be improved.

수지층이 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 포함함으로써, 접착 온도(수지층의 표면이 연화되기 시작해서, 접착성을 갖는 온도; 연화점 온도)를 세퍼레이터 변형 온도 영역(연화점 온도)보다도 낮은 온도로 설정할 수 있다. 그 때문에, 전지 반응을 최대한 저해하지 않으므로, 출력 특성에 한층 더한 효과를 발휘할 수 있다.Since the resin layer contains polyvinylidene fluoride (PVDF), the adhesion temperature (the surface of the resin layer starts to soften, the temperature having adhesiveness; the softening point temperature) is set to a temperature lower than the separator deformation temperature region (softening point temperature). Can be. Therefore, since battery reaction is not inhibited as much as possible, the effect which was further added to an output characteristic can be exhibited.

수지층의 연화점을, 상기 세퍼레이터의 연화점보다도 낮게 함으로써, 세퍼레이터의 형상을 유지하면서, 수지층의 표면을 연화시켜서 접착성을 내게 함으로써 전극-세퍼레이터 간을 충분히 접착시킬 수 있다. 그 때문에, 전지 반응을 최대한 저해하지 않으므로, 출력 특성에 한층 더한 효과를 발휘할 수 있다.By making the softening point of the resin layer lower than the softening point of the separator, the surface of the resin layer is softened while giving the adhesiveness while maintaining the shape of the separator, so that the electrode-separator can be sufficiently bonded. Therefore, since battery reaction is not inhibited as much as possible, the effect which was further added to an output characteristic can be exhibited.

[실시예] [Example]

본 발명에 대해서, 이하의 실시예 및 비교예를 사용해서 더욱 상세하게 설명하지만, 이하의 실시예에만 전혀 한정되는 것은 아니다.Although this invention is demonstrated in more detail using the following example and a comparative example, it is not limited to a following example at all.

1. 정극의 제작 1. Fabrication of Positive Electrode

정극 활물질로서 LiMn2O4(평균 입자 직경 20㎛), 도전 보조제로서 아세틸렌 블랙 및 바인더로서 폴리불화비닐리덴(PVDF)을, 정극 활물질: 도전 보조제: 바인더=90:5:5의 질량비로 혼합해서 정극 슬러리를 얻었다.LiMn 2 O 4 (average particle diameter 20 μm) as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive aid, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder were mixed in a mass ratio of positive electrode active material: conductive aid: binder = 90: 5: 5 A positive electrode slurry was obtained.

상기 슬러리를 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)를 사용해서 점도 조정하면서, Al박(두께 20㎛)의 양면에 단위 면적당 활물질량이 편면 20㎎/㎠가 되도록 도포 시공하였다. 충분히 건조한 후, 롤 프레스기를 사용해서 정극의 두께(정극 집전체+정극 활물질층(양면)의 합계 두께)를 159㎛가 되도록 가공하였다. 정극 활물질층의 공공률은 23%였다.The slurry was coated with NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to adjust the viscosity, so that the amount of active material per unit area was 20 mg / cm 2 on one side on both sides of the Al foil (thickness 20 µm). After sufficiently drying, the thickness of the positive electrode (total thickness of the positive electrode current collector + positive electrode active material layer (both sides)) was processed to a thickness of 159 µm using a roll press. The porosity of the positive electrode active material layer was 23%.

2. 부극의 제작 2. Production of negative electrode

부극 활물질로서 천연 흑연(평균 입경 20㎛), 바인더로서 폴리불화비닐리덴(PVDF)을, 부극 활물질: 바인더=95:5의 질량비로 혼합해서 부극 슬러리를 얻었다.Natural graphite (average particle diameter 20 micrometers) as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder was mixed by the mass ratio of negative electrode active material: binder = 95: 5, and the negative electrode slurry was obtained.

상기 슬러리를 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)를 사용해서 점도 조정하면서, Cu박(두께 10㎛)의 양면에 단위 면적당 활물질량이 편면 6㎎/㎠가 되도록 도포 시공하였다. 충분히 건조한 후, 롤 프레스기를 사용해서 부극의 두께(부극 집전체+부극 활물질층(양면)의 합계 두께)를 90㎛가 되도록 가공하였다. 부극 활물질층의 공공률은 30%였다.The slurry was coated with NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to adjust the viscosity, so that the amount of active material per unit area was 6 mg / cm 2 on one side on both sides of Cu foil (thickness 10 µm). After sufficiently drying, the thickness of the negative electrode (total thickness of the negative electrode current collector + negative electrode active material layer (both sides)) was processed to a thickness of 90 μm using a roll press. The porosity of the negative electrode active material layer was 30%.

3. 세퍼레이터+수지층 A(이하, 간단히 수지 세퍼레이터 A라고도 칭함)의 제작3. Preparation of Separator + Resin Layer A (hereinafter referred to simply as Resin Separator A)

폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 적층 미다공막(두께 20㎛, 공공률 50%, 연화점 온도 105℃)의 전체면에, 수지층으로서 저밀도 폴리에틸렌층(융점 105℃, 연화점 온도 90℃)을 두께 2㎛가 되도록 도포 시공하였다. 저밀도 폴리에틸렌층(수지층)의 공공률은 65%였다.A low-density polyethylene layer (melting point 105 ° C, softening point temperature 90 ° C) as a resin layer is formed on the entire surface of the laminated microporous membrane of polyethylene and polypropylene (thickness 20 µm, porosity 50%, softening point temperature 105 ° C) so as to have a thickness of 2 µm. It was applied. The porosity of the low density polyethylene layer (resin layer) was 65%.

4. 세퍼레이터+수지층 B(이하, 간단히 수지 세퍼레이터 B라고도 칭함)의 제작4. Preparation of Separator + Resin Layer B (hereinafter, simply referred to as Resin Separator B)

폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 적층 미다공막(두께 20㎛, 공공률 50%, 연화점 온도 105℃)의 전체면에, 수지층으로서 고밀도 폴리에틸렌층(융점 108℃, 연화점 온도 85℃)을 두께 2㎛가 되도록 도포 시공하였다. 고밀도 폴리에틸렌층(수지층)의 공공률은 65%였다.A high-density polyethylene layer (melting point 108 ° C, softening point temperature 85 ° C) as a resin layer is formed on the entire surface of the laminated microporous membrane (polyethylene and polypropylene) (thickness 20 µm, porosity 50%, softening point temperature 105 ° C) so as to have a thickness of 2 µm. It was applied. The porosity of the high density polyethylene layer (resin layer) was 65%.

5. 세퍼레이터+수지층 C(이하, 간단히 수지 세퍼레이터 C라고도 칭함)의 제작5. Preparation of Separator + Resin Layer C (hereinafter, referred to simply as Resin Separator C)

폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 적층 미다공막(두께 20㎛, 공공률 50%, 연화점 온도 120℃)에, 수지층으로서 폴리불화비닐리덴층(융점 175℃, 연화점 온도 110℃)을 두께 2㎛가 되도록 도포 시공하였다. 폴리불화비닐리덴층(수지층)의 공공률은 70%였다.A polyvinylidene fluoride layer (melting point 175 ° C, softening point temperature 110 ° C) is applied as a resin layer to a laminated microporous film of polyethylene and polypropylene (thickness 20 µm, porosity 50%, softening point temperature 120 ° C) so as to have a thickness of 2 µm. It was constructed. The porosity of the polyvinylidene fluoride layer (resin layer) was 70%.

6. 세퍼레이터+수지층 D(이하, 간단히 수지 세퍼레이터 D라고도 칭함)의 제작6. Preparation of Separator + Resin Layer D (hereinafter also referred to simply as Resin Separator D)

폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 적층 미다공막(두께 20㎛, 공공률 50%, 연화점 온도 120℃)에, 수지층으로서 폴리불화비닐리덴(카르복실기를 일부 측쇄에 가짐)층(융점 165℃, 연화점 온도 105℃)을 두께 2㎛가 되도록 도포 시공하였다. 폴리불화비닐리덴층(수지층)의 기공률은 70%였다(수지 세퍼레이터 C와 대비하면 알 수 있듯이, 수지층에 사용한 폴리불화비닐리덴의 경우, 카르복실기를 혼입하면 융점을 간단하게 낮출 수 있음).Polyvinylidene fluoride (having a carboxyl group in some side chain) layer (melting point 165 degreeC, softening point temperature 105 degreeC) as a resin layer in the laminated microporous film (thickness 20 micrometers, porosity 50%, softening point temperature 120 degreeC) of polyethylene and a polypropylene. ) Was applied to a thickness of 2 μm. The porosity of the polyvinylidene fluoride layer (resin layer) was 70% (as can be seen in comparison with resin separator C, in the case of polyvinylidene fluoride used in the resin layer, the melting point can be easily lowered by incorporating a carboxyl group).

7. 실시예의 설명 7. Description of Examples

상기 1 ~ 6의 단전지층(단셀)의 구성 부위(부재)를 조합하여, 단전지층(단셀)을 5층 적층한 적층 구조 전지(셀 스택)를 제작하였다.The laminated structure battery (cell stack) which produced five laminated single cell layers (single cells) was produced by combining the structure site | part (member) of the said single cell layer (single cell) of said 1-6.

모든 실시예의 각 단전지층(단셀)의 정극, 부극은 상기 1, 2에서 제작한 부재를 사용하였다.As the positive electrode and the negative electrode of each unit cell layer (single cell) of all the examples, the members produced in the above 1 and 2 were used.

또한, 단전지층(단셀)을 5층 적층한 적층 구조 전지의 각 단셀의 적층 번호는 하단부터 순서대로 1 ~ 5로 한다.In addition, the lamination number of each single cell of the laminated structure battery in which five single cell layers (single cells) are laminated is set to 1 to 5 in order from the bottom.

실시예 1 Example 1

1단째, 2단째, 4단째, 5단째에는 접착 세퍼레이터 B를 사용하고, 3단째에는 접착 세퍼레이터 A를 사용하였다.The adhesive separator B was used for the 1st stage, the 2nd stage, the 4th stage, and the 5th stage, and the adhesive separator A was used for the 3rd stage.

실시예 2 Example 2

1단째, 2단째, 4단째, 5단째에는 접착 세퍼레이터 C를 사용하고, 3단째에는 접착 세퍼레이터 D를 사용하였다.The adhesive separator C was used for the 1st stage, the 2nd stage, the 4th stage, and the 5th stage, and the adhesive separator D was used for the 3rd stage.

실시예 3Example 3

1단째, 5단째에는 접착 세퍼레이터 A를 사용하고, 2단째, 4단째에는 접착 세퍼레이터 C를 사용하고, 3단째에는 접착 세퍼레이터 D를 사용하였다.An adhesive separator A was used for the first stage and the fifth stage, an adhesive separator C was used for the second stage and the fourth stage, and an adhesive separator D was used for the third stage.

비교예 1Comparative Example 1

모든 층(1단째 ~ 5단째) 전부에 접착 세퍼레이터 A를 사용하였다.The adhesive separator A was used for all the layers (1st stage-5th stage).

비교예 2Comparative Example 2

모든 층(1단째 ~ 5단째) 전부에 접착 세퍼레이터 B를 사용하였다.The adhesive separator B was used for all the layers (1st stage-5th stage).

비교예 3 Comparative Example 3

모든 층(1단째 ~ 5단째) 전부에 접착 세퍼레이터 C를 사용하였다.The adhesive separator C was used for all the layers (1st stage-5th stage).

비교예 4 Comparative Example 4

모든 층(1단째 ~ 5단째) 전부에 접착 세퍼레이터 D를 사용하였다.Adhesive separator D was used for all the layers (1st-5th stage).

8. 적층 구조 전지의 제작 8. Fabrication of Laminated Structure Cells

상기 수순으로 정극, 부극, 접착 세퍼레이터 A ~ D를 □20cm(세로, 가로 20cm의 정사각형)가 되도록 재단하고(이때, 탭은 재단하지 않도록 남김), 단전지층(단셀)을 5층 적층하였다. 이때, 상기 접착 세퍼레이터 A ~ D는, 모든 단전지층(단셀)에 있어서, 수지층측이 부극(활물질층)의 표면과 접착되도록 배치하였다. 그 후, 적층한 각 단전지층(단셀)의 탭(집전체의 일부를 연신해서 설치한 집전 탭; 집전 탭의 두께는 집전체와 동일함)을 접속해서 병렬형(내부 병렬 접속 타입)의 적층 구조 전지의 발전 요소(적층체)(도 1, 5 참조)를 스택했다(쌓아 올렸다). 접착 세퍼레이터 A ~ D의 수지층을 접착(열융착)시키기 위해, 도 5에 도시하는 열 프레스 장치(누름 지그)(20)를 사용해서, 발전 요소(21)의 상하 방향으로부터 가온하면서 일정압 하중을 가했다(핫 프레스했다). 이때의 하중은 10㎫이며, 열 프레스 조건 1(비교예 1, 2, 실시예 1)에서는 지그의 온도는 95℃, 프레스 시간은 5분으로 하고, 열 프레스 조건 2(비교예 3, 4, 실시예 2, 3)에서는 지그의 온도는 110℃, 프레스 시간은 6분으로 하였다. 열 프레스 시에, 각 실시예 및 비교예의 전지 내의 각 수지층(면 내 중앙부)에 온도 센서를 부착해서 온도(최고 온도)를 측정한 결과를, 하기 표 1에 나타낸다.In the above procedure, the positive electrode, the negative electrode, and the adhesive separators A to D were cut to have a size of 20 cm (vertical, 20 cm wide) (at which time, the tabs were not cut), and five single cell layers (single cells) were laminated. At this time, the adhesive separators A to D were arranged so that the resin layer side adhered to the surface of the negative electrode (active material layer) in all the unit cell layers (single cells). After that, the stacked tabs (current collector tabs formed by extending a part of the current collector; the thickness of the current collector tabs are the same as the current collectors) are connected to each other, and the parallel type (internal parallel connection type) is laminated. The power generation elements (stacked bodies) (see Figs. 1 and 5) of the structural battery were stacked (stacked up). In order to adhere | attach (heat-seal) the resin layer of adhesive separator A-D, the constant pressure load is heated, heating from the up-down direction of the power generation element 21 using the heat press apparatus (pressing jig) 20 shown in FIG. Was added (hot pressed). At this time, the load was 10 MPa, and in the hot press condition 1 (Comparative Examples 1, 2, and Example 1), the temperature of the jig was 95 ° C, the press time was 5 minutes, and the hot press condition 2 (Comparative Examples 3, 4, In Examples 2 and 3, the jig temperature was 110 ° C and the press time was 6 minutes. In the hot press, the result of having measured the temperature (maximum temperature) by attaching a temperature sensor to each resin layer (in-plane center part) in the battery of each Example and a comparative example is shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 중 숫자는, 수지층의 최고 온도(단위;℃)를 나타낸다. 또한, 5층 적층한 적층체의 각 단전지층(단셀)을 위에서부터 차례대로, 1층(최상층), 2층, 3층(중앙층), 4층, 5층(최하층)으로 하였다.The number in a table | surface shows the maximum temperature (unit; degreeC) of a resin layer. In addition, each unit cell layer (single cell) of the laminated body laminated | stacked five layers was made into 1 layer (top layer), 2 layer, 3 layer (center layer), 4 layer, and 5 layer (lower layer) in order from the top.

각 발전 요소(21)(적층체)를 알루미늄 라미네이트 외장체에 넣어, 원하는 전해액(상기 기준값의 조성 참조)을 주액 후, 진공 밀봉하여, 적층 구조 전지를 제작하였다. 이때의 전해액에는, 1M의 LiPF6을 함유하는 EC와 DEC의 혼합 용액(5:5의 몰비)을 사용하였다.Each power generation element 21 (laminated body) was placed in an aluminum laminate outer package, a desired electrolyte solution (see the composition of the above reference value) was injected into a vacuum, and then vacuum sealed to fabricate a laminated structure battery. The mixed solution (molar ratio of 5: 5) of EC and DEC containing 1 M LiPF 6 was used for electrolyte solution at this time.

9. 평가 방법 9. Evaluation Method

상기 수순으로 제작한 적층 구조 전지를 사용해서, 50℃ 보관 하에서 사이클 시험(내구 시험)을 행하였다. 사이클 조건은 1C 레이트로 4.2V ~ 3.0V 사이를 400 사이클 행하였다.The cycle test (durability test) was done under 50 degreeC storage using the laminated structure battery produced by the said procedure. Cycle conditions were 400 cycles between 4.2V-3.0V at 1C rate.

10. 결과 10. Results

내구 시험 전후의 용량 유지율(%)을 이하의 표 2에 나타낸다.The capacity retention rate (%) before and after the endurance test is shown in Table 2 below.

용량 유지율(%)=(400 사이클째의 방전 용량(Ah))÷(1 사이클째의 방전 용량(Ah))×100으로 한다.Capacity retention rate (%) = (discharge capacity (Ah) of the 400th cycle) / (discharge capacity (Ah) of the 1st cycle) x 100.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 중 A ~ D는, 각 실시예의 각 층(1 ~ 5단째)에 사용한 접착 세퍼레이터 A ~ D를 약칭으로 나타낸 것이다.In Table, A-D abbreviate | omits the adhesive separators A-D used for each layer (1st-5th stage) of each Example.

표 2에 나타내는 결과로부터, 실시예 1 ~ 3과 같이 적층하는 단전지층(단셀)마다의 수지층의 융점을 그라데이션화함으로써, 75 ~ 77%의 용량 유지율을 담보할 수 있었다. 또한, 비교예 1 ~ 4와 같이 적층하는 단전지층(단셀)마다의 수지층의 융점을 그라데이션화하지 않고 있는 적층 구조 전지의 용량 유지율(67 ~ 70%)에 비해, 실시예 1 ~ 3의 적층 구조 전지에서는, 내구성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.From the results shown in Table 2, the capacity retention rate of 75 to 77% was ensured by gradating the melting point of the resin layer for each of the unit cell layers (single cells) to be laminated as in Examples 1 to 3. Moreover, compared with the capacity retention ratio (67-70%) of the laminated structure battery which does not gradient the melting point of the resin layer for every single cell layer (single cell) laminated like Comparative Examples 1-4, the lamination of Examples 1-3. In the structural battery, it was confirmed that the durability was improved.

또한, 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에서는, 중앙측으로부터 단부측의 단셀마다의 수지층의 융점을 그라데이션화시키는 것이면 된다. 몇개의 단셀수마다의 수지층의 융점이 바뀌도록 계단 형상으로 그라데이션화되어 있어도 된다. 예를 들어, 실시예와 같이 단전지층(단셀)이 5층 적층되어 있는 경우, 수지층의 융점이 A>B>C>D의 순이면, 수지층의 융점은 단부측부터 순서대로 이하와 같이 변화하는 형태가 포함된다. 단셀마다의 수지층의 융점이 바뀌도록, A>B>C<B<A, A>B>D<B<A, A>C>D<C<A, B>C>D<C<B와 같이 그라데이션화되어 있어도 된다. 또한 몇개의 단셀마다의 수지층의 융점이 바뀌도록, A=A>B<A=A, A=A>C<A=A, A=A>D<A=A, B=B>C<B=B, B=B>D<B=B, C=C>D<C=C, A>B=B=B<A, A>C=C=C<A, A>D=D=D<A, B>C=C=C<B, B>D=D=D<B, C>D=D=D<C와 같이 계단 형상으로 그라데이션화되어 있어도 된다. 단, 단셀의 수지층의 융점이 중앙측<단부측을 만족하는 것이면, 이들에 제한되는 것은 아니다.As can be seen from Table 2, in the present invention, the melting point of the resin layer for each single cell from the center side to the end side may be gradientd. It may be gradient-graded in step shape so that melting | fusing point of the resin layer for every several cell number may change. For example, in the case where five single cell layers (single cells) are laminated in the same manner as in the embodiment, the melting point of the resin layer is in the order of A> B> C> D, and the melting point of the resin layer is as follows in order from the end side. Includes changing forms. A> B> C <B <A, A> B> D <B <A, A> C> D <C <A, B> C> D <C <B so that the melting point of the resin layer for each single cell changes. It may be gradient as shown. In addition, A = A> B <A = A, A = A> C <A = A, A = A> D <A = A, B = B> C <so that the melting point of the resin layer for every single cell changes. B = B, B = B> D <B = B, C = C> D <C = C, A> B = B = B <A, A> C = C = C <A, A> D = D = D <A, B> C = C = C <B, B> D = D = D <B, C> D = D = D <C may be gradientd in a step shape. However, if melting | fusing point of the resin layer of a single cell satisfy | fills center side <end side side, it will not be limited to these.

10, 30 : 적층 구조의 리튬 이온 이차 전지
11 : 정극 집전체
12 : 부극 집전체
13 : 정극 활물질층
15 : 부극 활물질층
17 : 전해질층(세퍼레이터)
18 : 수지층
19 : 단전지층(단셀)
20 : 열 프레스 장치(누름 지그)
21, 37 : 발전 요소
25 : 정극 집전판
27 : 부극 집전판
29, 32 : 전지 외장재
31 : 전극(세퍼레이터) 표면
33a : 스트라이프 형상의 수지부
33b : 도트 형상의 수지부
35 : 비수지부
38 : 정극 탭
39 : 부극 탭
10, 30: lithium ion secondary battery of a laminated structure
11: positive electrode current collector
12: anode collector
13: Positive electrode active material layer
15: Negative electrode active material layer
17: Electrolyte layer (separator)
18: Resin layer
19: Short layer (single cell)
20: heat press device (press jig)
21, 37: Power generation elements
25: positive pole collector plate
27: negative electrode collector plate
29, 32: Battery enclosure
31: electrode (separator) surface
33a: resin part of stripe shape
33b: dot-shaped resin part
35: non-resin part
38:
39: Negative electrode tab

Claims (4)

정극과 부극과 세퍼레이터를 포함하는 전해질층을 갖고, 정극과 부극을 전해질층을 개재해서 대향시켜 이루어지는 단전지층을 3층 이상 적층하여 이루어지는 적층 구조 전지에 있어서,
정부극 중 적어도 한 쪽과 세퍼레이터 간에, 정부극 중 적어도 한 쪽과 세퍼레이터 간을 접착해서 이루어지는 수지층이 더 존재하고,
상기 수지층의 융점, 연화점, 열변형 온도, 하중 휨 온도 중 적어도 하나가, 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측인 것을 특징으로 하는, 적층 구조 전지.
In a laminated structure battery having an electrolyte layer including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and stacking three or more layers of a single cell layer formed by opposing a positive electrode and a negative electrode through an electrolyte layer,
There is further a resin layer formed by adhering between at least one of the stationary poles and the separator, and at least one of the stationary poles and the separator,
At least one of a melting point, a softening point, a heat deflection temperature, and a load deflection temperature of the resin layer is a center side <end end side in the lamination direction.
제1항에 있어서,
상기 수지층의 융점이, 적층 방향에 있어서 중앙측<단부측인 것을 특징으로 하는, 적층 구조 전지.
The method of claim 1,
Melting | fusing point of the said resin layer is a center side <end side in a lamination direction, The laminated structure battery characterized by the above-mentioned.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적층 방향 중 적어도 하나의 수지층이, 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 구조 전지.
3. The method according to claim 1 or 2,
At least one resin layer of the said stacking direction contains polyvinylidene fluoride (PVDF), The laminated structure battery characterized by the above-mentioned.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지층의 연화점이, 상기 세퍼레이터의 연화점보다도 낮은 것을 특징으로 하는, 적층 구조 전지.
3. The method according to claim 1 or 2,
The softening point of the said resin layer is lower than the softening point of the said separator, The laminated structure battery characterized by the above-mentioned.
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