KR20150060511A - 축전 소자 및 축전 소자 모듈 - Google Patents

축전 소자 및 축전 소자 모듈 Download PDF

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KR20150060511A
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다로 야마후쿠
가즈키 가와구치
아키히코 미야자키
다케시 사사키
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

본 발명은 절연성이 우수한 절연층을 가지는 축전 소자를 제공기 위한 것으로서, 서로 중첩된 한 쌍의 전극을 가지는 전극체를 구비하고, 상기 전극 중 적어도 어느 한쪽은, 집전 기재와, 상기 집전 기재에 배치된 활물질층과, 상기 집전 기재와 상기 활물질층과의 사이에 배치된 중간층과, 상기 집전 기재에 배치된 절연층을 포함하고,
상기 활물질층은, 활물질 및 제1 바인더를 함유하고,
상기 중간층은, 탄소질 재료 및 제2 바인더를 함유하고,
상기 절연층은, 절연 재료 및 제3 바인더를 함유하고,
상기 제2 바인더는, 비수계 바인더이며,
상기 제3 바인더는, 수계 바인더인 축전 소자를 제공한다.

Description

축전 소자 및 축전 소자 모듈{ENERGY STORAGE DEVICE AND ENERGY STORAGE MODULE}
본 발명은, 축전 소자 및 축전 소자 모듈에 관한 것이다.
최근, 자동차, 자동 이륜차 등의 차량, 휴대 단말기, 노트북형 PC 등의 각종 기기(機器) 등의 동력원으로서, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 등의 전지, 전기 이중층 커패시터 등의 커패시터라는 충방전(充放電) 가능한 축전 소자가 채용되고 있다.
종래, 이와 같은 축전 소자로서는, 리튬 이온 2차 전지용의 전극체를 구비한 축전 소자로서, 전극체가, 시트형(sheet type)인 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극 간에 배치된 세퍼레이터(separator)를 가지는 축전 소자가 알려져 있다.
이 종류의 축전 소자에 있어서는, 전극체의 한 쌍의 전극이, 각각, 집전박(集電箔)과, 집전박의 한쪽 면 측에 배치되고 활물질(活物質)을 함유하는 활물질층을 가진다.
또한, 이 종류의 축전 소자에 있어서는, 전극체에 있어서, 각각의 활물질층이 세퍼레이터를 통하여 서로 인접하도록, 서로 전극이 대향하고 있다.
이 종류의 축전 소자에 있어서는, 전극체의 세퍼레이터가 수축되는 경우가 있고, 또한 전극체의 전극 사이에 이물질이 혼입되는 경우가 있다. 이로써, 이 종류의 축전 소자에 있어서는, 전극 사이에서 미소한 단락(短絡)이 생길 수 있다.
이에 대하여, 전극 간에서의 미소의 단락을 방지하기 위해, 전극체의 전극의 한쪽에 절연층을 가지는 축전 소자가 알려져 있다(특허 문헌 1).
그러나, 상기한 축전 소자에 있어서는, 절연층의 절연성을 더욱 향상시킬 것이 요구된다.
일본 공개특허 제2013―045659호
본 발명은, 절연성이 우수한 절연층을 가지는 축전 소자 및 축전 소자 모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일측면의 축전 소자는, 서로 중첩된 한 쌍의 전극을 가지는 전극체를 구비하고,
전극 중 적어도 어느 한쪽은, 집전 기재(基材)와, 집전 기재에 배치된 활물질층과, 집전 기재와 활물질층과의 사이에 배치된 중간층과, 집전 기재에 배치된 절연층을 포함하고,
활물질층은, 활물질 및 제1 바인더를 함유하고,
중간층은, 탄소질 재료 및 제2 바인더를 함유하고,
절연층은, 절연 재료 및 제3 바인더를 함유하고,
상기 제2 바인더는, 비수계(非水系) 바인더이며,
상기 제3 바인더는, 수계(水系) 바인더이다.
본 발명의 축전 소자의 일 태양(態樣)으로서는,
상기 제1 바인더는, 비수계 바인더이다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
활물질층은, 탄소질 재료를 함유한다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
절연 재료는, 무기 입자를 가진다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
한 쌍의 전극은, 각각 적어도 활물질층을 포함하고, 각각의 활물질층은, 서로 마주보도록 배치되고,
한쪽의 전극의 절연층은, 다른 쪽의 전극에서의 활물질층의 끝에지 중 적어도 일부와 마주보도록 배치되어 있는 태양이 채용된다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
한쪽의 전극에서는, 절연층은, 활물질층에서의 다른 쪽의 전극측의 면을 덮도록 배치되어 있는 태양이 채용된다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
한쪽의 전극에서는, 절연층은, 집전 기재에서의 다른 쪽의 전극측의 면을 덮도록 배치되어 있는 태양이 채용된다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
중간층은, 활물질층의 끝에지보다 외측으로 돌출된 중간층 돌출부를 가지고,
절연층은, 집전 기재에 접하면서, 중간층 돌출부를 덮도록 배치되어 있다.
본 발명의 축전 소자의 다른 태양으로서는,
한 쌍의 전극은, 각각 플러스극 및 마이너스극이며,
플러스극은, 활물질층으로서의 플러스극 활물질층과, 중간층과, 절연층을 가지고,
마이너스극은, 활물질층으로서의 마이너스극 활물질층을 가지고,
마이너스극 활물질층은, 서로 마주 보는 플러스극 활물질층의 끝에지보다 외측에 배치된 끝에지를 가지고,
중간층은, 플러스극 활물질층의 끝에지보다 외측으로 돌출된 중간층 돌출부를 가지고,
절연층은, 마이너스극 활물질층의 끝에지와 마주보도록 배치되고, 플러스극 활물질층의 끝에지를 덮으면서 중간층 돌출부의 마이너스극 측을 덮도록 배치되어 있는 태양이 채용된다.
본 발명의 축전 소자 모듈의 일 태양으로서는,
전술한 축전 소자와,
축전 소자와 전기적으로 접속되는 버스 바(bus bar) 부재를 구비한다.
본 발명의 일측면의 축전 소자의 제조 방법은,
서로 중첩된 한 쌍의 전극을 가지는 전극체를 구비하는 축전 소자의 제조 방법으로서,
탄소질 재료 및 비수계 바인더를 포함하는 중간층용 조성물을, 전극 중 적어도 한쪽의 집전 기재에 도포하는 중간층 형성 단계와,
활물질 및 비수계 바인더를 포함하는 합제(合劑)를, 중간층 상에 도포하는 활물질층 형성 단계와,
절연 재료 및 수계 바인더를 포함하는 절연층용 조성물을, 중간층, 활물질층 및 집전 기재 중 하나 이상의 위에 도포하는 절연층 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 축전 소자의 제조 방법의 일 태양은,
활물질층 형성 단계와 절연층 형성 단계는, 동시에 행해진다.
본 발명의 축전 소자의 제조 방법의 다른 태양은,
합제는, 탄소질 재료를 포함한다.
본 발명의 축전 소자의 제조 방법의 다른 태양은,
절연 재료는, 무기 입자를 포함한다.
본 발명의 축전 소자의 제조 방법의 다른 태양은,
절연층 형성 단계에서는, 중간층 상에 합제를 도포하지 않았던 부분 상에, 절연층용 조성물을 도포한다.
본 발명의 측면에 관한 축전 소자는, 절연성이 우수한 절연층을 가지는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 1구체예의 전극체의 단면(斷面)을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 다른 구체예의 전극체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 다른 구체예의 전극체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 다른 구체예의 전극체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 다른 구체예의 전극체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 다른 구체예의 전극체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 전극체의 외관을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 축전 소자의 일례인 비수 전해질 2차 전지의 외관을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 9는 축전 소자의 일례인 비수 전해질 2차 전지의 케이스의 내부를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 10은 도 9에서의 III―III선에 따른 단면도이다.
도 11은 축전 소자의 일례인 비수 전해질 2차 전지의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 축전 소자 모듈의 일례의 외관을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 전극체의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태의 축전 소자는, 서로 중첩된 한 쌍의 전극을 가지는 전극체를 구비하고,
전극 중 적어도 어느 한쪽은, 집전 기재와, 집전 기재에 배치된 활물질층과, 집전 기재와 활물질층과의 사이에 배치된 중간층과, 집전 기재에 배치된 절연층을 포함하고,
활물질층은, 활물질 및 제1 바인더를 함유하고,
중간층은, 탄소질 재료 및 제2 바인더를 함유하고,
절연층은, 절연 재료 및 제3 바인더를 함유하고,
상기 제2 바인더는, 비수계 바인더이며,
상기 제3 바인더는, 수계 바인더이다.
본 실시형태의 축전 소자에 있어서는, 전극체(2)에서의 한 쌍의 전극(3, 5) 중 적어도 한쪽이, 상기한 활물질층(3b, 5b)과, 중간층(6)과, 적어도 중간층에 접한 절연층(7)을 포함한다. 절연층(7)에 함유되어 있는 바인더는, 수계 바인더이며, 활물질층(3b, 5b) 및 중간층(6)에 함유되어 있는 바인더는, 모두 비수계 바인더이다. 또한, 중간층(6)은, 소수성(疏水性)의 탄소질 재료를 함유한다.
따라서, 절연층(7)에 함유되어 있는 수계 바인더는, 극성(極性)이 비교적 높고, 한편, 활물질층(3b, 5b) 및 중간층(6)에 함유되어 있는 비수계 바인더, 및 중간층(6)에 함유되어 있는 탄소질 재료는, 절연층(7)에 함유되어 있는 수계 바인더보다 극성이 낮다. 즉, 수계 바인더는, 비수계 바인더나 탄소질 재료와의 친화성이 낮고, 비수계 바인더와 탄소질 재료는, 서로 친화성이 높다.
중간층(6)에는, 서로 친화성이 높은 비수계 바인더와 탄소질 재료가 함유되어 있다. 따라서, 탄소질 재료가 중간층(6)의 외부로 이동하는 것이, 비수계 바인더에 의해 억제된다. 또한, 절연층(7)에는, 탄소질 재료와의 친화성이 낮은 수계 바인더가 함유되어 있다. 이로써, 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것을, 수계 바인더에 의해 억제할 수 있다.
절연층(7)에 탄소질 재료가 들어가는 것이 억제되어 있으므로, 탄소질 재료가 들어가는 것에 의한 절연층(7)의 절연성의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 절연성이 높은 절연층을 가지는 축전 소자를 제공할 수 있다.
활물질층(3b, 5b)에 비수계 바인더가 함유되어 있는 것에 의해, 중간층(6)에 함유되어 있는 탄소질 재료가, 활물질층(3b, 5b)으로 이동한 경우라도, 활물질층(3b, 5b)을 경유하여 절연층(7)으로 이동하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태의 축전 소자에 있어서는, 활물질층(3b, 5b)에 도전조재(導電助劑)로서 탄소질 재료가 함유되어 있다. 활물질층(3b, 5b)에는, 서로 친화성이 높은 비수계 바인더와 탄소질 재료가 함유되어 있다. 따라서, 탄소질 재료가 활물질층(3b, 5b)의 외부로 이동하는 것이, 비수계 바인더에 의해 억제된다. 또한, 절연층(7)에는, 탄소질 재료와의 친화성이 낮은 수계 바인더가 함유되어 있다. 이로써, 활물질층(3b, 5b)에 함유되어 있는 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것을, 수계 바인더에 의해 억제할 수 있다.
본 실시형태의 축전 소자에 있어서는, 절연층(7)에 절연 재료로서 무기 입자가 함유되어 있다. 중간층(6) 또는 활물질층(3b, 5b)이 탄소질 재료를 포함하고, 또한 절연층(7)이 무기 입자를 포함하는 경우, 탄소질 재료의 소수성이 비교적 높고, 무기 입자의 친수성이 비교적 높으므로, 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것이, 친수성을 가지는 무기 입자에 의해 억제된다.
본 실시형태의 축전 소자에 있어서는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 전극체(2)의 한 쌍의 전극(3, 5)은, 각각 집전 기재(3a, 5a) 및 활물질층(3b, 5b)을 적어도 포함하고, 또한 각각의 활물질층(3b, 5b)이 서로 마주보도록, 중첩되어 있다.
또한, 한쪽의 전극의 절연층(7)은, 다른 쪽의 전극에서의 활물질층(5b)의 끝에지 중 적어도 일부와 마주보도록 배치되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 절연층(7)을 포함하는 한쪽의 전극(3)에서는, 절연층(7)은, 집전 기재(3a)에서의 다른 쪽의 전극측의 면을 또 덮도록 배치되어 있어도 된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 절연층(7)을 포함하는 한쪽의 전극(3)에서는, 절연층(7)은, 활물질층(3b)에서의 다른 쪽의 전극(5) 측의 면을 또 덮도록 배치되어 있어도 된다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 중간층(6)은, 활물질층(3b, 5b)의 끝에지보다 외측으로 돌출된 중간층 돌출부(6a)를 가지고 있어도 된다. 중간층 돌출부(6a)를 가지는 것에 의해, 활물질층(3b, 5b)의 끝에지까지 중간층(6)과 접촉할 수 있다. 그 결과, 활물질층(3b, 5b)의 박리(剝離) 강도가 향상된다.
도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 절연층(7)은, 중간층 돌출부(6a)를 덮도록 배치되어 있어도 된다. 절연층(7)은, 중간층 돌출부(6a)를 덮는 것에 의해, 중간층(6)과 접촉하는 면적이 커진다. 한편, 절연층(7)에는, 탄소질 재료와의 친화성이 낮은 수계 바인더가 함유되어 있다. 이로써, 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것을, 수계 바인더에 의해 억제할 수 있다.
도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 절연층(7)은, 집전 기재(3a, 5a)와 접하면서, 중간층 돌출부(6a)를 덮도록 배치되어 있어도 된다. 즉, 절연층(7)은, 중간층(6)의 끝에지를 덮도록 배치되어 있어도 된다. 중간층(6)의 끝에지는, 중간층(6)의 두께만큼, 중간층(6)이 노출되어 있다. 그러므로, 절연층(7)은, 중간층(6)의 끝에지를 덮는 것에 의해, 중간층(6)과 접촉하는 면적이 커진다. 한편, 절연층(7)에는, 탄소질 재료와의 친화성이 낮은 수계 바인더가 함유되어 있다. 이로써, 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것을, 수계 바인더에 의해 억제할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 절연층(7)은, 집전 기재(3a, 5a)와 접하면서, 활물질층(3b, 5b) 및 중간층 돌출부(6a)를 덮도록 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 활물질층(3b, 5b)의 일부만을 덮도록 배치되어 있어도 된다.
더욱 상세하게는, 본 실시형태의 축전 소자에서의 전극체(2)는, 예를 들면, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 시트형의 플러스극(3)과, 상기 플러스극(3)과 중첩된 시트형의 마이너스극(5)을 한 쌍의 전극으로서 구비한다. 또한, 전극체(2)는, 플러스극(3)과 마이너스극(5)과의 사이에 배치된 세퍼레이터(4)를 구비한다.
본 실시형태의 축전 소자(1)에서의 전극체(2)는, 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지 등의 비수 전해질 2차 전지(1)를 구성한다.
마이너스극(5)은, 마이너스극 집전 기재(5a)를 집전 기재로서 포함하고, 또한 마이너스극 활물질을 함유하는 마이너스극 활물질층(5b)을 활물질층으로서 포함한다.
한편, 플러스극(3)은, 플러스극 집전 기재(3a)를 집전 기재로서 포함하고, 또한 플러스극 활물질을 함유하고 플러스극 집전 기재(3a) 중 적어도 한쪽 면 측에 배치된 플러스극 활물질층(3b)을 활물질층으로서 포함한다. 또한, 플러스극(3)은, 탄소질 재료를 함유하고 플러스극 집전 기재(3a)와 플러스극 활물질층(3b)과의 사이에 배치된 중간층(6)과, 절연 재료를 함유하는 절연층(7)을 포함한다.
플러스극(3)과 마이너스극(5)은, 마이너스극 활물질층(5b)과 플러스극 활물질층(3b)이 마주보도록, 세퍼레이터(4)를 통하여, 중첩되어 있다.
플러스극(3)에서의 중간층(6), 플러스극 활물질층(3b), 및 절연층(7)은, 각각 바인더를 포함한다. 절연층(7)에 함유되어 있는 바인더는, 수계 바인더이며, 플러스극 활물질층(3b) 및 중간층(6)에 함유되어 있는 바인더는, 모두 비수계 바인더이다.
절연층(7)에 함유되어 있는 바인더가 수계 바인더이며, 플러스극 활물질층(3b) 및 중간층(6)에 함유되어 있는 바인더가 모두 비수계 바인더이므로, 수계 바인더와 비수계 바인더와의 친화성은, 비교적 낮다. 또한, 전술한 바와 같이, 수계 바인더는, 탄소질 재료와의 친화성이 낮고, 비수계 바인더는, 탄소질 재료와의 친화성이 높다. 이로써, 전술한 바와 같이, 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것을, 수계 바인더에 의해 억제할 수 있다. 따라서, 절연층(7)의 절연 성능을 충분히 높게 할 수 있다. 절연층(7)에 함유되어 있는 수계 바인더가 물에 용해되는 바인더인 경우, 탄소질 재료가 절연층(7)으로 이동하는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있으므로, 수계 바인더는, 물에 용해되는 바인더(이하, 수용성 바인더라고도 함)인 것이 바람직하다.
절연층(7)에 함유되어 있는 바인더는, 물에 분산 또는 용해되는 수계 바인더이다.
수계 바인더로서는, 20℃에 있어서, 물 100질량부에 대하여 1질량부 이상 용해되는 수용성 바인더(물에 용해되는 수계 바인더)가 바람직하다.
수계 바인더로서는, 폴리에틸렌옥사이드(폴리에틸렌글리콜), 폴리프로필렌옥사이드(폴리프로필렌글리콜), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리올레핀, 니트릴―부타디엔고무, 셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하고, 폴리에틸렌옥사이드(폴리에틸렌글리콜), 폴리프로필렌옥사이드(폴리프로필렌글리콜), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 수용성 바인더가 더욱 바람직하다.
한편, 비수계 바인더는, 수계 바인더보다 수용성이 낮은 바인더이다.
비수계 바인더로서는, 20℃에 있어서, 물 100질량부에 대하여 1질량부 미만 용해되는 바인더가 바람직하다.
비수계 바인더로서는, 예를 들면, 폴리불화 비닐리덴(PVDF), 불화 비닐리덴과 헥사플루오로프로필렌과의 공중합체, 에틸렌과 비닐알코올과의 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 폴리포스파젠, 폴리실록산, 폴리아세트산비닐, 폴리메타크릴산메틸, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 셀룰로오스와 키토산 피롤리돈 카르본산염과의 가교 중합체, 키친 또는 키토산의 유도체 등을 들 수 있다.
키토산의 유도체로서는, 키토산을 글리세릴화한 고분자 화합물, 키토산의 가교체 등을 들 수 있다.
중간층(6)에 함유되어 있는 비수계 바인더로서는, 탄소질 재료와의 친화성이 더욱 높고, 절연층(7)에 탄소질 재료가 확산되는 것을 더욱 억제할 수 있는 점에서, 폴리불화비닐리덴, 키토산의 유도체, 폴리이미드로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하다.
플러스극 활물질층(3b)에 함유되어 있는 비수계 바인더로서는, 결착성(結着性)이 우수하다는 점, 또는 전기 저항이 낮다는 점에서, 폴리불화 비닐리덴, 에틸렌과 비닐 알코올과의 공중합체, 폴리메타크릴산메틸로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하다.
전극체(2)는, 밴드형으로 형성되어 있다. 또한, 전극체(2)는, 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 권취되어 사용된다.
전극체(2)는, 전극의 폭 방향을 따라 절단한 단면도인 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 시트형의 플러스극(3)과, 시트형의 마이너스극(5)과, 플러스극(3)과 마이너스극(5)과의 사이에 배치된 시트형의 세퍼레이터(4)를 구비한다.
플러스극(3)은, 밴드형 등의 직사각형으로 형성되어 있다. 플러스극(3)의 두께는, 통상, 35∼250㎛이다.
플러스극(3)은, 예를 들면, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 밴드형의 플러스극 집전 기재(3a)와, 플러스극 집전 기재(3a)보다 마이너스극(5) 측에 배치된 밴드형의 플러스극 활물질층(3b)과, 플러스극 집전 기재(3a) 및 플러스극 활물질층(3b)의 사이에 배치된 중간층(6)과, 중간층(6)의 폭 방향의 측면[단면(端面)] 중 적어도 한쪽을 덮는 밴드형의 절연층(7)을 가진다.
플러스극 활물질층(3b)은, 세퍼레이터(4)와 서로 마주 보고 접하도록 배치되어 있다.
마이너스극(5)은, 예를 들면, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 밴드형의 마이너스극 집전 기재(5a)와, 마이너스극 집전 기재(5a)보다 플러스극(3) 측에 배치된 밴드형의 마이너스극 활물질층(5b)을 가진다.
마이너스극(5)의 마이너스극 활물질층(5b)은, 세퍼레이터(4)와 서로 마주 보고 접하도록 배치되어 있다. 마이너스극(5)의 두께는, 통상, 35∼250㎛이다.
세퍼레이터(4)는, 예를 들면, 밴드형으로 형성되고, 플러스극(3)과 마이너스극(5)과의 전기적인 접속을 차단하기 위해, 플러스극(3) 및 마이너스극(5)의 사이에 배치되어 있다. 세퍼레이터(4)의 두께는, 통상, 5∼50㎛이다.
전극체(2)에 있어서는, 마이너스극 활물질층(5b)은, 예를 들면, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 서로 마주 보는 플러스극 활물질층(3b)의 끝에지보다 외측에 배치된 끝에지를 가진다.
중간층(6)은, 예를 들면, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 플러스극 활물질층(3b)의 끝에지보다 외측으로 돌출된 중간층 돌출부(6a)를 가지고, 중간층 돌출부(6a)는, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 마주보도록 배치되어 있다.
절연층(7)은, 예를 들면, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 마주보도록 배치되고, 또한 플러스극 활물질층(3b)의 끝에지와 접하면서 중간층 돌출부(6a)의 마이너스극(5) 측을 덮도록 배치되어 있다.
바람직하게는, 전극체(2)에 있어서는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 전극의 폭 방향에 있어서, 마이너스극 활물질층(5b)의 양단 에지가 플러스극 활물질층(3b)의 양단 에지보다 각각 외측에 배치되어 있다. 즉, 플러스극 및 마이너스극의 폭 방향의 양쪽 측에 있어서, 마이너스극 활물질층(5b)이 플러스극 활물질층(3b)보다 외측으로 돌출되어 있다.
전극체(2)는, 이러한 구성인 것에 의해, 충전 시에 플러스극 활물질층(3b)으로부터 마이너스극(5) 측으로 이동하여 온 Li 이온 등의 이온 성분을 마이너스극 활물질층(5b)의 마이너스극 활물질에 충분히 흡장(吸藏)시킬 수 있다.
또한, 전극체(2)의 폭 방향의 한쪽에 있어서는, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지가, 플러스극(3)의 중간층(6)의 끝에지보다 내측에 배치되고, 또한 플러스극(3)의 플러스극 활물질층(3b)의 끝에지보다 외측에 배치되어 있다. 즉, 플러스극 활물질층(3b)의 끝에지보다 마이너스극 활물질층(5b)이 외측으로 돌출되고, 돌출된 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지보다 중간층(6)이 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 이러한 중간층의 돌출된 부분[(중간층 돌출부(6a)]가, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 마주보고 있다.
또한, 전극체(2)의 폭 방향의 한쪽에 있어서는, 플러스극(3)에서의 절연층(7) 중 적어도 일부가, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 마주보고 있다. 따라서, 전극체(2)의 단부(端部)에 들어간 이물질에 의한 단락이, 절연층(7)에 의해 방지된다.
그리고, 이물질에 의한 단락은, 세퍼레이터(4)에 의해서도 방지될 수 있지만, 이물질이 세퍼레이터를 파괴하는 경우가 있다. 이와 같은 경우라도, 절연층(7)에 의해 단락을 방지할 수 있다.
그리고, 이물질에 의해 단락이 생길뿐 아니라, 세퍼레이터의 수축이나 위치 어긋남에 의해 플러스극(3)과 마이너스극 활물질층(5b)이 접촉함에 따라 단락이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우라도, 절연층(7)에 의해 단락을 방지할 수 있다.
한편, 전극체(2)의 폭 방향의 다른 쪽에서의 적어도 일부에 있어서는, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지가, 플러스극(3)의 끝에지보다 외측에 배치되어 있다. 또한, 마이너스극 집전 기재(5a)가, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지보다 외측으로 돌출되는 부분을 가진다. 즉, 마이너스극 집전 기재(5a)가, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지보다 외측으로 돌출되어 있다.
이러한 구성에 의해, 집전 기재[마이너스극 집전 기재(5a)]로부터의 전기의 출입이 용이해진다.
플러스극 집전 기재(3a)의 재질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 알루미늄이 채용된다. 플러스극 집전 기재(3a)의 형상은, 통상, 호일형이다. 플러스극 집전 기재(3a)의 두께는, 통상, 5∼50㎛이다.
플러스극 활물질층(3b)은, 예를 들면, 플러스극 집전 기재(3a) 중 적어도 한쪽의 표면을 따라 넓어져 있다.
플러스극 활물질층(3b)은, 플러스극 활물질과, 도전조재와, 바인더를 포함한다. 플러스극 활물질층(3b)의 두께는, 통상, 30∼200㎛이다.
플러스극 활물질로서는, 리튬 이온을 흡장 방출 가능한 물질을 들 수 있다.
플러스극 활물질은, 통상, 입자형으로 형성되어 있다.
플러스극 활물질로서는, 예를 들면, LixMOy[M은 적어도 일종의 천이(遷移) 금속을 나타냄]로 표현되는 복합 산화물[LixCoO2 , LixNiO2 , LixMn2O4 , LixMnO3 , LixNiyCo(1-y)O2, LixNiyMnzCo(1-y-z)O2, LixNiyMn(2-y)O4 등)을 들 수 있다.
또한, 플러스극 활물질로서는, 예를 들면, LiwMex(XOy)z(Me는 적어도 일종의 천이 금속을 나타내고, X는, 예를 들면, P, Si, B, V)로 표현되는 폴리음이온 화합물(LiFePO4, LiMnPO4, LiNiPO4, LiCoPO4, Li3V2(PO4)3, Li2MnSiO4, Li2CoPO4F 등)을 들 수 있다.
이들 화합물 중의 원소 또는 폴리음이온의 일부는, 다른 원소 또는 음이온종으로 치환되어 있어도 된다.
또한, 플러스극 활물질은, 표면이 ZrO2, MgO, Al2O3 등의 금속 산화물이나 탄소로 피복되어 있어도 된다.
플러스극 활물질로서는, 또한 디술피드, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리파라스티렌, 폴리아세틸렌, 폴리아센계 재료 등의 도전성(導電性) 고분자 화합물의 그래파이트(graphite) 구조 탄소질 재료 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
플러스극 활물질로서는, 이들 화합물이 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상도전조재로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연, 코크스 분말 등의 탄소질 재료를 들 수 있다.
플러스극 활물질층(3b)에 함유되는 바인더에는, 전술한 수계 바인더 및 비수계 바인더의 모두를 사용할 수 있다. 플러스극 활물질층(3b)에 함유되는 바인더로서는, 비수계 바인더가 바람직하다.
그리고, 플러스극(3)에 있어서는, 플러스극 집전 기재(3a)의 양면 측에, 각각 플러스극 활물질층(3b)이 형성되어 있어도 된다.
중간층(6)은, 집전 기재[플러스극 집전 기재(3a)]에 대하여 충분한 밀착성을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 중간층(6)은, 집전 기재에 대하는 충분히 높은 박리 강도를 가지는 것이 바람직하다.
중간층(6)은, 활물질층[플러스극 활물질층(3b)]보다, 전자 전도성이 높은 것이 바람직하다.
중간층(6)은, 적어도 도전(導電) 재료로서의 탄소질 재료와, 바인더를 포함한다.
중간층(6)은, 탄소질 재료을 포함하므로, 플러스극 집전 기재(3a)와 플러스극 활물질층(3b) 사이에서의 전자의 경로로 된다. 또한, 중간층(6)은, 바인더(결착제)를 포함하므로, 플러스극 집전 기재(3a) 및 플러스극 활물질층(3b)의 각각의 벗겨짐을 방지할 수 있다.
그리고, 중간층(6)의 두께는, 통상, 0.1∼10㎛이다.
탄소질 재료는, 통상, 전기 전도율이 10―6 S/m 이상이다.
탄소질 재료로서는, 카본 블랙, 그래파이트(흑연) 등을 들 수 있다.
절연층(7)은, 예를 들면, 전극 사이[플러스극(3) 및 마이너스극(5) 간]의 단락을 방지하기 위해 전극을 구성하고 있다.
절연층(7)은, 적어도 절연 재료와 바인더를 포함한다.
절연층(7)은, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 마주보도록 배치되고, 또한 플러스극 활물질층(3b)의 끝에지(단면)와 접하면서 중간층 돌출부(6a)의 마이너스극(5) 측을 덮도록 배치되어 있다.
절연층(7)이 이와 같이 배치되어 있으므로 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 향하는 위치에 절연층(7)이 존재하므로, 전극체(2)의 단부에 들어간 이물질에 의한 단락을, 절연층(7)에 의해 방지할 수 있다.
그리고, 이물질에 의해 단락이 생길뿐 아니라, 세퍼레이터의 수축이나 위치 어긋남에 의해 플러스극(3)과 마이너스극 활물질층(5b)이 접촉함에 따라 단락이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우라도, 절연층(7)에 의해 단락을 방지할 수 있다.
또한, 절연층(7)은, 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 중간층 돌출부(6a)보다 외측으로 플러스극 집전 기재(3a)와 접하면서 중간층 돌출부(6a)의 마이너스극(5) 측을 덮도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
절연층(7)이 이와 같이 배치되어 있는 것에 의해, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지와 서로 마주 보는 플러스극 집전 기재(3a)가, 더욱 넓게 절연층(7)으로 덮힌다. 따라서, 전극체(2)의 단부에 들어간 이물질에 의한 단락을, 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
그리고, 이물질에 의해 단락이 생길뿐 아니라, 세퍼레이터의 수축이나 위치 어긋남에 의해 플러스극 집전 기재(3a)와 마이너스극 활물질층(5b)이 접촉함에 따라 단락이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우라도, 절연층(7)에 의해 단락을 방지할 수 있다.
또한, 절연층(7)은, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 플러스극 활물질층(3b)의 마이너스극(5) 측의 면을 또 덮도록 배치되어 있어도 된다.
이와 같이 배치된 절연층(7)은, Li 이온 등이 플러스극(3) 및 마이너스극(5) 사이에서 이동할 수 있도록, 다공질 재료로 형성되어 있다.
절연층(7)의 전기 저항이, 활물질층[플러스극 활물질층(3b)]의 전기 저항보다 높은 경우에는, 상기한 바와 같이 절연층(7)이 형성되어 있는 것에 의해, 활물질층[플러스극 활물질층(3b)]과 대극(對極)[마이너스극(5)]이 접촉하는 것에 의한 단락을 억제할 수 있다. 마이너스극 활물질층(5b)의 전기 저항이 플러스극 활물질층(3b)보다 작은 경우에는, 플러스극 측보다 마이너스극 측에 상기와 같은 절연층(7)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
절연 재료는, 탄소질 재료보다 전기 저항이 높다
상세하게는, 절연 재료는, 전기 전도율이 10―6 S/m 미만이다.
절연 재료로서는, 예를 들면, 무기 입자, 또는 수지를 들 수 있다.
무기 입자로서는, 예를 들면, 산화물 입자, 질화물 입자, 이온 결정 입자, 공유 결합성 결정 입자, 점토 입자, 광물자원 유래 물질 또는 이들의 인조 물질의 입자 등을 들 수 있다.
산화물 미립자로서는, 예를 들면, 산화철, SiO2, Al2O3, TiO2, BaTiO2, ZrO, 알루미나―실리카 복합 산화물 등의 입자를 들 수 있다.
질화물 입자로서는, 예를 들면, 질화 알루미늄, 질화 규소 등의 입자를 들 수 있다.
이온 결정 입자로서는, 예를 들면, 불화칼슘, 불화바륨, 황산바륨 등의 입자를 들 수 있다.
공유 결합성 결정 입자로서는, 예를 들면, 실리콘, 다이아몬드 등의 입자를 들 수 있다.
점토 입자로서는, 예를 들면, 탈크(talc), 몬모릴로나이트 등의 입자를 들 수 있다.
광물자원 유래 물질 또는 이들의 인조 물질의 입자로서는, 예를 들면, 베이마이트(알루미나 수화물), 제올라이트, 아파타이트(apatite), 카올린(kaolin), 물라이트(mullite), 스피넬(spinel), 올리빈(olivine), 견운모, 벤트나이트, 운모 등의 입자를 들 수 있다.
무기 입자로서는, 상기한 입자 중 단독물, 혼합물, 또는 복합물이 채용될 수 있다.
무기 입자로서는, SiO2 입자, Al2O3 입자, 베이마이트(알루미나 수화물), 및 알루미나―실리카 복합 산화물 입자 중 적어도 1종이 바람직하다.
세퍼레이터(4)는, 플러스극(3)과 마이너스극(5)과의 전기적인 접속을 차단하면서, 전해액(9)(후술)의 통과를 허용한다.
세퍼레이터(4)의 폭은, 단락을 더욱 확실하게 방지할 수 있는 점에서, 플러스극 활물질층(3b)의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 세퍼레이터(4)의 폭은, 마이너스극 활물질층(5b)의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
세퍼레이터(4)의 두께는, 통상, 5∼50㎛이다.
세퍼레이터(4)는, 단일의 층에 의해 구성되어 있어도 되고, 복수의 층에 의해 구성되어 있어도 된다.
마이너스극 집전 기재(5a)의 재질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 동(銅)이 채용된다.
마이너스극 집전 기재(5a)의 형상은, 통상, 호일형이다. 마이너스극 집전 기재(5a)의 두께는, 통상, 5∼50㎛이다.
마이너스극 활물질층(5b)은, 예를 들면, 마이너스극 집전 기재(5a) 중 적어도 한쪽의 표면을 따라 넓어져 있다.
마이너스극 활물질층(5b)은, 마이너스극 활물질과 바인더를 포함하고, 도전조재를 더 포함할 수 있다. 마이너스극 활물질층(5b)의 두께는, 통상, 30∼200㎛이다.
마이너스극 활물질은, 마이너스극(5)에 있어서 충전 반응 및 방전 반응의 전극 반응에 기여할 수 있는 물질이다. 마이너스극 활물질은, 통상, 입자형으로 형성되어 있다.
마이너스극 활물질로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 비정질(非晶質) 탄소, 난흑연화(難黑鉛化) 탄소, 역흑연화(易黑鉛化) 탄소, 흑연 등의 탄소계 물질 등을 사용할 수 있다.
마이너스극 활물질층(5b)에 함유되어 있는 바인더로서는, 플러스극 활물질층(3b)에 함유되어 있는, 전술한 바인더와 마찬가지의 바인더가 채용된다.
그리고, 마이너스극(5)에 있어서는, 마이너스극 집전 기재(5a)의 양면 측에, 각각 마이너스극 활물질층(5b)이 형성되어 있어도 된다.
상기한 전극체(2)에 있어서는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 중간층(6)이 중간층 돌출부(6a)를 가지고 있다. 한편, 전극체(2)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 중간층(6)에 중간층 돌출부(6a)를 갖지 않아도 된다. 즉, 전극체(2)에 있어서는, 중간층(6)과 플러스극 활물질층(3b)이 폭 방향에 있어서 같은 길이로 되도록 형성되고, 중간층(6) 및 플러스극 활물질층(3b)의 폭 방향의 양단 에지가 두께 방향으로 각각 서로 중첩되어 있어도 된다.
또한, 상기한 전극체(2)에 있어서는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 마이너스극 활물질층(5b)의 폭 방향의 양단 에지가, 플러스극 활물질층의 양단 에지보다 각각 외측에 배치되어 있지만, 전극체(2)에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 플러스극 활물질층(3b)과 마이너스극 활물질층(5b)이 폭 방향에 있어서 같은 길이로 되도록 형성되고, 플러스극 활물질층(3b) 및 마이너스극 활물질층(5b)의 폭 방향의 양단 에지가 각각 서로 대향하고 있어도 된다.
또한, 상기한 전극체(2)에 있어서는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 플러스극(3)이 중간층(6)을 포함하고 있었지만, 전극체(2)에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 마이너스극(5)이 중간층(6)을 포함해도 된다.
그리고, 도 1∼도 3에 있어서 설명한 플러스극(3)에서의 중간층(6) 및 절연층(7)의 태양, 및 플러스극(3)의 각 층에 함유되어 있는 바인더는, 마이너스극(5)에 있어서도 마찬가지로 채용될 수 있다.
본 실시형태의 축전 소자(1)의 일례로서는, 도 8∼도 11에 나타낸 비수 전해질 2차 전지(1)를 들 수 있다.
상기한 비수 전해질 2차 전지(1)는, 도 8∼도 11에 나타낸 바와 같이, 전술한 전극체(2)를 구비한다. 전극체(2)는, 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같은 권취된 상태로, 비수 전해질 2차 전지(1)를 구성한다.
상세하게는, 상기한 비수 전해액 2차 전지는, 케이스(8)와, 케이스(8)에 수용된 전해액(9)과, 케이스(8)의 외면에 장착된 2개의 외부 개스킷(12)과, 케이스(8)에 수용된 전극체(2)와, 전극체(2)와 전기적으로 접속된 2개의 집전부(10)와, 2개의 집전부(10)와 각각 전기적으로 접속된 2개의 외부 단자(11)를 구비한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 케이스(8)는, 일방향을 향해 개구되고 전극체(2)를 수용하는 케이스 본체(8a)와, 케이스 본체(8a)의 개구를 막는 판형의 커버체(8b)를 가진다. 케이스 본체(8a) 및 커버체(8b)는, 예를 들면, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 알루미늄계 금속 재료로 형성되고, 서로 용접되어 있다.
커버체(8b)는, 한쪽 면 측으로부터 보았을 때의 형상이, 예를 들면, 직사각형상이다. 커버체(8b)는, 케이스 본체(8a)의 개구를 기밀하게 막도록 형성되어 있다.
또한, 커버체(8b)에는, 2개의 개구가 형성되어 있다.
커버체(8b)의 외면에는, 2개의 외부 개스킷(12)이 장착되어 있다. 각각의 외부 개스킷(12)에는, 개구가 형성되어 있다. 커버체(8b)와 외부 개스킷(12)은, 커버체(8b)의 하나의 개구와, 한쪽의 외부 개스킷(12)의 개구가 이어지도록 배치되어 있다. 커버체(8b)의 다른 개구, 및 다른 쪽의 외부 개스킷(12)의 개구도 마찬가지이다. 연이은 개구의 내측에는, 각각 외부 단자(11)의 일부가 배치되어 있다. 또한, 각각의 외부 단자(11)와 커버체(8b)와의 사이에는, 도시하지 않은 절연 부재가 또한 배치되어 있고, 절연 부재에 의해 각각의 외부 단자(11)와 커버체(8b)가 절연되어 있다.
각각의 외부 단자(11)는, 전극체(2)에 접속된 2개의 집전부(10)와 각각 접속되어 있다. 또한, 각각의 집전부(10)는, 전극체(2)와 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 각각의 외부 단자(11)는, 2개의 집전부(10)를 통하여, 전극체(2)와 전기적으로 접속되어 있다.
외부 단자(11)는, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 알루미늄계 금속 재료로 형성되어 있다.
외부 개스킷(12), 집전부(10), 및 외부 단자(11)는, 각각 플러스극용과 마이너스극용을 가진다.
플러스극용의 외부 개스킷(12), 집전부(10), 및 외부 단자(11)는, 커버체(8b)의 길이 방향에서의 일단측에 각각 배치되어 있다. 한편, 마이너스극용의 외부 개스킷(12), 집전부(10), 및 외부 단자(11)는, 커버체(8b)의 길이 방향에서의 타단측에 각각 배치되어 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 케이스(8)의 케이스 본체(8a)의 내부에는, 전극체(2)가 수용되어 있다.
케이스(8) 내에는, 1개의 전극체(2)가 수용되어 있어도 되고, 복수의 전극체가 수용되어 있어도 된다. 후자의 경우에는, 복수의 전극체는, 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 케이스 본체(8a)의 내부에는, 전해질로서의 전해액(9)이 수용되고, 전해액(9)에 전극체(2)가 침지되어 있다. 즉, 케이스 본체(8a)의 내부에, 전극체(2)와 전해액(9)이 봉입(封入)되어 있다.
전해액(9)(비수 전해질)은, 유기용매에 전해질염이 용해되어 이루어진다.
유기용매로서는, 예를 들면, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 트리플루오로 프로필렌 카보네이트, γ―부티로락톤, γ―발레롤락톤, 술포란, 1, 2―디메톡시 에탄, 1, 2―디에톡시 에탄, 테트라하이드로퓨란, 2―메틸테트라하이드로퓨란, 2―메틸―1, 3―디옥솔란, 디옥솔란, 플루오로 에틸메틸에테르, 에틸렌 글리콜 디 아세테이트, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 에틸렌글리콜 디프로피오네이트, 프로필렌글리콜 디프로피오네이트, 아세트산메틸, 에틸아세테이트, 아세트산 프로필, 부틸아세테이트, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 프로필, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸 프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸이소프로필 카보네이트, 에틸 이소프로필 카보네이트, 디이소프로필 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 아세토니트릴, 플루오로 아세토니트릴, 에톡시펜타플로오로시클로트리호스파젠, 디에톡시테트라플로오로시클로트리호스파젠, 페녹시펜타플로오로시클로트리호스파젠 등의 알콕시 및 할로겐 치환 환형(環形) 호스파젠류 또는 쇄상 호스파젠류, 인산 트리에틸, 인산 트리메틸, 인산 트리옥틸 등의 인산 에스테르류, 트리에틸 보레이트, 트리부틸 보레이트 등의 보레이트 에스테르류, N―메틸옥사졸리디논, N―에틸옥사졸리디논 등의 비수 용매를 들 수 있다.
전해질염으로서는, 특별히 제한은 없고, LiClO4 , LiBF4 , LiAsF6 , LiPF6 , LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiN(SO2CF3)(SO2C4F9), LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4, Li2B10Cl10 , NaClO4 , NaI, NaSCN, NaBr, KClO4 , KSCN 등의 이온 화합물 및 이들의 2종류 이상의 혼합물 등을 들 수 있다.
그리고, 전해액(9)(비수 전해질)은, 또한 공지의 첨가제를 포함할 수 있다.
전해액(9)(비수 전해질)으로서는, 에틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트를 혼합한 용매가, Li 이온의 전도도가 높아지는 점에서, 바람직하다.
이어서, 본 실시형태의 축전 소자의 일례로서의 비수 전해질 2차 전지(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
비수 전해질 2차 전지(1)를 구성하는 전극체(2)는, 예를 들면, 시트형의 플러스극(3)과 시트형의 마이너스극(5)을 세퍼레이터(4)를 통하여 중첩시키는(적층하는) 것에 의해 제조된다.
또한, 비수 전해질 2차 전지(1)는, 제작한 전극체(2)와 전해액(9)을 케이스(8)에 수용하는 것에 의해 제조된다.
상세하게는, 전극체(2)의 제조 방법은, 예를 들면, 마이너스극(5)을 제작하는 마이너스극 제작 단계와, 플러스극(3)을 제작하는 플러스극 제작 단계와, 마이너스극(5) 및 플러스극(3)을 중첩시키는 중첩 단계를 포함하고, 마이너스극 제작 단계에서는, 마이너스극 활물질과 용매를 포함하는 마이너스극 합제로부터 마이너스극 활물질층(5b)을 형성하고, 플러스극 제작 단계는, 탄소질 재료와 비수계 바인더와 용매를 포함하는 중간층용 조성물을 플러스극 집전 기재(3a)의 한쪽 면에 도포하는 것에 의해 중간층(6)을 형성하는 중간층 형성 단계와, 도포한 중간층용 조성물 상에 플러스극 활물질과 비수계 바인더와 용매를 포함하는 플러스극 합제를 도포하는 것에 의해 플러스극 활물질층(3b)을 형성하는 플러스극 활물질층 형성 단계와, 절연 재료와 수계 바인더와 용매를 포함하는 절연층용 조성물로부터 절연층(7)을 형성하는 절연층 형성 단계를 포함한다.
플러스극 활물질층 형성 단계에서는, 중간층 돌출부(6a)를 형성하기 위해, 도포한 중간층용 조성물 중 적어도 일부가, 도포한 플러스극 합제보다 외측으로 돌출되도록, 플러스극 합제를 도포할 수 있다.
절연층 형성 단계에서는, 도포한 플러스극 합제의 끝에지와 도포하는 절연층용 조성물이 접하도록, 절연층용 조성물을 도포할 수 있다. 또한, 도포한 중간층용 조성물의, 외측으로 돌출되는 부분의 노출면을 덮도록, 절연층용 조성물을 도포할 수 있다.
중첩 단계에서는, 형성한 마이너스극 활물질층(5b)과 플러스극 활물질층(3b)이 서로 마주 보고, 또한 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지 중 적어도 일부가 절연층(7)과 마주보도록, 플러스극(3)과 마이너스극(5)을 거듭할 수 있다.
마이너스극 제작 단계에서는, 예를 들면, 마이너스극 활물질과 바인더를 혼합하고, 이 혼합물을 용매에 가하여 혼련하고, 마이너스극 합제를 조제한다. 이 마이너스극 합제를 밴드형의 마이너스극 집전 기재(5a)의 한쪽 면에 도포한다. 마이너스극 합제는, 마이너스극 집전 기재(5a)의 폭 방향에 있어서, 플러스극 활물질층(3b)보다 광폭(廣幅)으로 되도록 도포한다. 그리고, 도포한 마이너스극 합제로부터 용매를 휘발시킨다.
이로써, 마이너스극 집전 기재(5a) 상에 마이너스극 활물질층(5b)을 형성한 마이너스극(5)을 제작한다.
플러스극 제작 단계에서는, 중간층 형성 단계, 플러스극 활물질층 형성 단계, 절연층 형성 단계의 각각의 단계를 행한다.
중간층 형성 단계에서는, 예를 들면, 탄소질 재료와 비수계 바인더를 혼합하고, 이 혼합물을 용매에 더하여 혼련하고, 중간층용 조성물을 조제한다. 이 중간층용 조성물을 플러스극 집전 기재(3a)의 한쪽 면에 도포한다. 또한, 도포한 중간층용 조성물로부터 용매를 휘발시킨다.
중간층 형성 단계에서는, 예를 들면, 밴드형의 플러스극 집전 기재(3a)에서의 폭 방향의 한쪽에서, 중간층용 조성물을 도포하지 않는 밴드형의 부분을 남기도록, 플러스극 집전 기재(3a)의 한쪽 면 측에 중간층용 조성물을 도포한다.
플러스극 활물질층 형성 단계에서는, 예를 들면, 플러스극 활물질과 도전조재로서의 탄소질 재료와 비수계 바인더를 혼합하고, 이 혼합물을 용매에 더하여 혼련하고, 플러스극 합제를 조제한다. 이 플러스극 합제를, 도포된 중간층용 조성물 상에 도포한다. 그리고, 도포한 플러스극 합제로부터 용매를 휘발시킨다.
도포된 중간층용 조성물 상에 플러스극 합제를 도포할 때는, 중간층용 조성물이 아직도 용매를 포함해도 되고, 건조에 의해 중간층용 조성물로부터 이미 용매가 휘발되어 있어도 된다.
플러스극 활물질층 형성 단계에서는, 예를 들면, 중간층용 조성물을 도포하지 않았던 부분을 플러스극 집전 기재(3a)에 설치한 측에 의해, 플러스극 합제를 도포하지 않은 밴드형의 부분을 남기도록, 도포된 중간층용 조성물 상에 플러스극 합제를 도포한다.
절연층 형성 단계에서는, 예를 들면, 절연 재료와 수계 바인더를 혼합하고, 이 혼합물을 용매에 더하여 혼련하고, 절연층용 조성물을 조제한다. 이 절연층용 조성물을, 도포된 중간층용 조성물 상에 도포한다. 그리고, 도포한 절연층용 조성물로부터 용매를 휘발시킨다.
절연층용 조성물을 도포할 때는, 플러스극 합제 또는 중간층용 조성물이 아직도 용매를 포함해도 되고, 건조에 의해 플러스극 합제 또는 중간층용 조성물로부터 이미 용매가 휘발되어 있어도 된다.
절연층 형성 단계에서는, 예를 들면, 도포 후의 중간층용 조성물에 있어서 플러스극 합제를 도포하지 않았던 부분 상에, 절연층용 조성물을 도포한다.
또한, 절연층 형성 단계에서는, 예를 들면, 플러스극 집전 기재(3a)의 일부를 또 덮도록, 절연층용 조성물을 도포할 수 있다.
또한, 절연층 형성 단계에서는, 예를 들면, 또한 도포 후의 플러스극 합제의 위를 전면적으로 덮도록, 절연층용 조성물을 도포할 수 있다.
플러스극 제작 단계에서는, 각각의 단계를 각각 별개로 행할 수 있다. 구체적으로는, 중간층 형성 단계에 의해, 중간층용 조성물로부터 용매를 휘발시킨 후에, 플러스극 활물질층 형성 단계를 행할 수 있다. 그리고, 플러스극 활물질층 형성 단계에 의해, 플러스극 합제로부터 용매를 휘발시킨 후에, 절연층 형성 단계를 행할 수 있다.
한편, 플러스극 제작 단계에서는, 중간층 형성 단계에서 중간층용 조성물을 도포한 후, 플러스극 활물질층 형성 단계, 및 절연층 형성 단계를 동시에 행할 수 있다. 즉, 중간층용 조성물로부터 용매가 완전히 휘발되지 않는 동안에, 플러스극 합제와 절연층용 조성물이 서로 인접하도록, 밴드형의 집전 기재의 길이 방향을 따라, 플러스극 합제 및 절연층용 조성물을 동시에 도포할 수 있다.
플러스극 제작 단계에서, 이와 같이 하여 플러스극 합제 및 절연층용 조성물을 동시에 도포해도, 플러스극 합제가 상기한 비수계 바인더를 포함하고, 또한 절연층용 조성물이 상기한 수계 바인더를 포함하고 있으므로, 각 바인더 사이의 친화성이 비교적 낮으므로, 도포된 플러스극 합제 및 절연층용 조성물의 사이에서 각 바인더가 이동하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 중간층용 조성물이 탄소질 재료를 포함하고, 또한 절연층용 조성물이 무기 입자를 포함할 때는, 탄소질 재료의 소수성이 비교적 높고, 무기 입자의 친수성이 비교적 높으므로, 탄소질 재료가 절연층용 조성물에 이동하는 것이, 친수성을 가지는 무기 입자에 의해 억제될 수 있다.
그리고, 플러스극 제작 단계나 마이너스극 제작 단계에서의 도포 방법으로서는, 일반적인 방법이 채용된다.
중첩 단계에서는, 플러스극(3)과 마이너스극(5)과 세퍼레이터(4)를, 각각의 길이 방향이 일치한 상태로 중첩시킨다. 구체적으로는, 플러스극 활물질층(3b)과 마이너스극 활물질층(5b)이 마주보도록 플러스극(3) 및 마이너스극(5)을 배치하고, 또한 플러스극(3) 및 마이너스극(5)의 사이에 세퍼레이터(4)를 배치한다. 또한, 마이너스극 집전 기재(5a)의 폭 방향의 한쪽에 있어서, 마이너스극 활물질층(5b)의 끝에지가, 플러스극(3)의 절연층(7)과 마주보도록, 플러스극(3) 및 마이너스극(5)을 배치하여 중첩시킨다.
비수 전해질 2차 전지는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조된다.
즉, 제작된 전극체(2)에서의 플러스극(3) 및 마이너스극(5)의 각각에, 집전부(10)를 장착한다. 다음에, 전극체(2)와, 전극체(2)에 장착한 집전부(10)를 케이스(8)의 케이스 본체(8a)의 내부에 배치한다. 전극체(2)가 복수의 경우에는, 예를 들면, 전극체(2)의 집전부(10)를 전기적으로 병렬로 접속하여 케이스 본체(8a)의 내부에 배치한다. 이어서, 리벳을 가체결하거나 용접함으로써, 커버체(8b)에 장착한 외부 개스킷(12) 내의 외부 단자(11)와 집전부(10)를 접속하고, 그 후, 커버체(8b)를 케이스 본체(8a)에 장착한다.
이어서, 케이스(8)에 설치된 주액공(注液孔)으로부터 전해액(9)을 케이스(8)에 주액한다. 그리고, 주액공을 봉지한다. 전해액(9)으로서는, 예를 들면, 에틸렌 카보네이트(EC): 디메틸 카보네이트(DMC): 에틸메틸 카보네이트(EMC)= 3:2:5(체적비)의 혼합 용매에, LiPF6을 배합함으로써 조제한 전해액을 채용한다. 또한, 공지의 첨가제를 전해액(9)에 첨가해도 된다.
이상과 같이 하여, 비수 전해질 2차 전지를 제조할 수 있다.
상기한 실시형태에 있어서는, 시트형의 플러스극(3)과 시트형의 마이너스극(5)이 세퍼레이터를 통하여 중첩된 후, 도 7에 나타낸 바와 같이 권취되어 전극체를 구성한다. 그러나, 본 실시형태의 전극체는 권취형(卷取型)에 한정되지 않고, 예를 들면, 복수의 플러스극과 복수의 마이너스극을 적층한 적층형이라도 된다. 적층형의 전극체를 구성하는 플러스극 또는 마이너스극은, 폭 방향 및 폭 방향으로 직교하는 길이 방향의 양 단부에 중간층 돌출부(6a) 및 절연층(7)을 배치해도 된다.
상기한 실시형태에 있어서는, 축전 소자로서의 비수 전해질 2차 전지를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 일 실시형태의 축전 소자는, 비수 전해질 2차 전지에 한정되지 않고, 예를 들면, 커패시터라도 된다. 본 발명의 일 실시형태의 축전 소자는, 비수 전해질 2차 전지인 것이 바람직하고, 리튬 이온 2차 전지인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 축전 소자는, 커패시터라도 되고, 구체적으로는, 리튬 이온 커패시터나 울트라 커패시터라도 된다.
또한, 본 발명은, 상기한 축전 소자에 한정되지 않고, 상기한 축전 소자를 하나 이상 구비한 축전 소자 모듈에도 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태의 축전 소자 모듈(20)은, 예를 들면, 상기 예시한 축전 소자를 복수 구비한다. 또한, 축전 소자끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바 부재(13)를 복수 구비한다.
본 실시형태의 축전 소자 모듈(20)의 일례를 도 12에 나타낸다.
본 실시형태의 축전 소자 모듈(20)에 있어서는, 예를 들면, 상면에서 볼 때 직사각형으로 형성된 복수의 축전 소자(1)[비수 전해질 2차 전지(1)]가, 상방측에서 볼 때, 축전 소자(1)의 폭 방향으로 배열되도록 배치되어 있다.
또한, 인접하는 축전 소자(1)끼리가, 서로 접하고 있다.
축전 소자 모듈(20)에 있어서는, 서로 인접하는 축전 소자(1)끼리가, 1개의 버스 바 부재(13)에 의해, 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 축전 소자 모듈(20)은, 모듈을 구성하는 모든 각 축전 소자(1)에 의해, 충방전되도록 구성되어 있다.
1: 축전 소자(비수 전해질 2차 전지),
2: 전극체,
3: 플러스극,
3a: 플러스극 집전 기재,
3b: 플러스극 활물질층,
4: 세퍼레이터,
5: 마이너스극,
5a: 마이너스극 집전 기재,
5b: 마이너스극 활물질층,
6: 중간층,
6a: 중간층 돌출부,
7: 절연층,
8: 케이스,
8a: 케이스 본체,
8b: 커버체,
9: 전해액,
10: 집전부,
11: 외부 단자,
12: 외부 개스킷,
13: 버스 바 부재,
20: 축전 소자 모듈.

Claims (15)

  1. 서로 중첩된 한 쌍의 전극을 가지는 전극체를 구비하고,
    상기 전극 중 적어도 어느 한쪽은, 집전 기재(基材)와, 상기 집전 기재에 배치된 활물질층(活物質層)과, 상기 집전 기재와 상기 활물질층 사이에 배치된 중간층과, 상기 집전 기재에 배치된 절연층을 포함하고,
    상기 활물질층은, 활물질 및 제1 바인더를 함유하고,
    상기 중간층은, 탄소질 재료 및 제2 바인더를 함유하고,
    상기 절연층은, 절연 재료 및 제3 바인더를 함유하고,
    상기 제2 바인더는, 비수계(非水系) 바인더이며,
    상기 제3 바인더는, 수계(水系) 바인더인,
    축전 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바인더는 비수계 바인더인, 축전 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 활물질층은, 탄소질 재료를 함유하는, 축전 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 재료는 무기 입자를 가지는, 축전 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극은, 각각 적어도 상기 활물질층을 포함하고, 각각의 상기 활물질층은, 서로 마주보도록 배치되고,
    상기 한쪽의 전극의 상기 절연층은, 다른 쪽의 전극에서의 상기 활물질층의 끝에지 중 적어도 일부와 마주보도록 배치되어 있는, 축전 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한쪽의 전극에서는, 상기 절연층은, 상기 활물질층에서의 다른 쪽의 전극측의 면을 덮도록 배치되어 있는, 축전 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한쪽의 전극에서는, 상기 절연층은, 상기 집전 기재에서의 다른 쪽의 전극측의 면을 덮도록 배치되어 있는, 축전 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층은, 상기 활물질층의 끝에지보다 외측으로 돌출된 중간층 돌출부를 가지고,
    상기 절연층은, 상기 집전 기재에 접하면서, 상기 중간층 돌출부를 덮도록 배치되어 있는, 축전 소자.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극은, 각각 플러스극 및 마이너스극이며,
    상기 플러스극은, 상기 활물질층으로서의 플러스극 활물질층과, 상기 중간층과, 상기 절연층을 가지고,
    상기 마이너스극은, 상기 활물질층으로서의 마이너스극 활물질층을 가지고,
    상기 마이너스극 활물질층은, 서로 마주 보는 상기 플러스극 활물질층의 끝에지보다 외측에 배치된 끝에지를 가지고,
    상기 중간층은, 상기 플러스극 활물질층의 끝에지보다 외측으로 돌출된 중간층 돌출부를 가지고,
    상기 절연층은, 상기 마이너스극 활물질층의 끝에지와 마주보도록 배치되고, 상기 플러스극 활물질층의 끝에지를 덮으면서 상기 중간층 돌출부의 상기 마이너스극 측을 덮도록 배치되어 있는, 축전 소자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 축전 소자; 및
    상기 축전 소자와 전기적으로 접속되는 버스 바(bus bar) 부재;
    를 포함하는 축전 소자 모듈.
  11. 서로 중첩된 한 쌍의 전극을 가지는 전극체를 포함하는 축전 소자의 제조 방법으로서,
    탄소질 재료 및 비수계 바인더를 포함하는 중간층용 조성물을, 상기 전극 중 적어도 한쪽의 집전 기재에 도포하는 중간층 형성 단계;
    활물질층 및 비수계 바인더를 포함하는 합제(合劑)를, 상기 중간층 상에 도포하는 활물질층 형성 단계; 및
    절연 재료 및 수계 바인더를 포함하는 절연층용 조성물을, 상기 중간층 또는 상기 활물질층 상에 도포하는 절연층 형성 단계;
    를 포함하는 축전 소자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 활물질층 형성 단계와 상기 절연층 형성 단계는, 동시에 행해지는, 축전 소자의 제조 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 합제는 탄소질 재료를 포함하는, 축전 소자의 제조 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 재료는 무기 입자를 포함하는, 축전 소자의 제조 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연층 형성 단계에서는, 상기 중간층 상의 상기 합제를 도포하지 않았던 부분 상에, 상기 절연층용 조성물을 도포하는, 축전 소자의 제조 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023013933A1 (ko) * 2021-08-05 2023-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023013929A1 (ko) * 2021-08-05 2023-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023090573A1 (ko) * 2021-11-19 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US12057566B2 (en) 2018-02-01 2024-08-06 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode for lithium secondary battery, method of preparing the same and lithium secondary battery including the same

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112015003717T5 (de) * 2014-08-11 2017-05-04 Gs Yuasa International Ltd. Positive Elektrodenplatte für Energiespeichergerät mit nichtwässrigem Elektrolyt, und Energiespeichergerät mit nichtwässrigem Elektrolyt
JP6365175B2 (ja) * 2014-09-24 2018-08-01 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
WO2016160703A1 (en) 2015-03-27 2016-10-06 Harrup Mason K All-inorganic solvents for electrolytes
CN107851769B (zh) 2015-08-31 2021-06-18 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
JP2017143006A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JPWO2017149977A1 (ja) * 2016-02-29 2018-12-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解質二次電池
KR102619895B1 (ko) * 2016-08-01 2024-01-02 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
CN110178247A (zh) * 2016-11-04 2019-08-27 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件用电极、蓄电元件和蓄电元件用电极的制造方法
FR3060022A1 (fr) * 2016-12-13 2018-06-15 Nexans Materiau composite aluminium-alumine et son procede de preparation
WO2018168607A1 (ja) * 2017-03-13 2018-09-20 株式会社Ｇｓユアサ 電極及び蓄電素子
US11217794B2 (en) 2017-05-30 2022-01-04 Armor Cathode of accumulator, associated accumulator and battery
EP3680960A4 (en) * 2017-09-05 2021-05-19 Sekisui Chemical Co., Ltd. ELECTRODE AND SECONDARY LITHIUM-ION BATTERY
US12080843B2 (en) * 2017-11-16 2024-09-03 Apple Inc. Battery cell with multiple separator layers that include adhesive and ceramic material
WO2019103546A2 (ko) * 2017-11-24 2019-05-31 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP7073689B2 (ja) 2017-11-29 2022-05-24 株式会社Ｇｓユアサ 極板、電極体及び蓄電素子
JP2019153434A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 株式会社東芝 積層体及び二次電池
US11870037B2 (en) 2018-04-10 2024-01-09 Apple Inc. Porous ceramic separator materials and formation processes
JP7198041B2 (ja) * 2018-10-24 2022-12-28 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン 電池
CN117374218A (zh) * 2018-11-05 2024-01-09 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN110661002B (zh) 2018-12-29 2021-06-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
US20200287207A1 (en) * 2019-03-06 2020-09-10 Nanotek Instruments, Inc. Process for producing porous particulates of graphene shell-protected alkali metal, electrodes, and alkali metal battery
JP7281934B2 (ja) * 2019-03-25 2023-05-26 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池
CN110943222B (zh) * 2019-04-15 2021-01-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
CN110707299B (zh) * 2019-04-17 2021-01-01 中南大学 一种钒氧化物/碳/粘土复合正极材料及其制备方法和在水系电池中应用
CN110380051B (zh) * 2019-07-05 2022-05-17 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池正极浆料及制备方法和锂离子电池正极片
JP7174335B2 (ja) * 2019-09-02 2022-11-17 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP7290088B2 (ja) * 2019-09-10 2023-06-13 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
CN113826262A (zh) * 2021-02-18 2021-12-21 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子装置
CN114203960A (zh) * 2021-12-15 2022-03-18 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片和电池
CN114551980B (zh) * 2022-02-28 2024-08-20 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5824120A (en) * 1996-04-10 1998-10-20 Valence Technology, Inc. Electrically conductive adhesion promoters for current collectors
US6387564B1 (en) * 1997-02-28 2002-05-14 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Non-aqueous secondary battery having an aggregation layer
JP3848565B2 (ja) * 2001-11-27 2006-11-22 松下電器産業株式会社 電池間接続構造および電池モジュール並びに電池パック
JP4201619B2 (ja) * 2003-02-26 2008-12-24 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池、及びそれに使用する電極の製造方法
JP4212392B2 (ja) * 2003-03-24 2009-01-21 三洋電機株式会社 リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池
US7251122B2 (en) * 2003-12-22 2007-07-31 Tdk Corporation Electric chemical capacitor, and method and apparatus for manufacturing electrode for electric chemical capacitor
US7531271B2 (en) * 2004-03-18 2009-05-12 The Gillette Company Wafer alkaline cell
JP4541324B2 (ja) * 2005-06-14 2010-09-08 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池
JP5260838B2 (ja) * 2005-08-30 2013-08-14 三洋電機株式会社 非水系二次電池
JP2008103310A (ja) * 2006-09-19 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池用電極の製造方法及び二次電池
JP5190762B2 (ja) * 2008-01-11 2013-04-24 住友電気工業株式会社 リチウム電池
JP5423991B2 (ja) * 2008-08-28 2014-02-19 日本ゼオン株式会社 リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタ
JP5316905B2 (ja) * 2009-02-09 2013-10-16 トヨタ自動車株式会社 リチウム二次電池
WO2012005301A1 (ja) * 2010-07-06 2012-01-12 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子用の電極体、及び蓄電素子
JP5605662B2 (ja) * 2010-08-05 2014-10-15 トヨタ自動車株式会社 二次電池
JP5858325B2 (ja) * 2010-09-03 2016-02-10 株式会社Ｇｓユアサ 電池
KR101513821B1 (ko) * 2010-10-21 2015-04-20 도요타지도샤가부시키가이샤 전지용 전극 및 그 이용
KR101660203B1 (ko) * 2011-01-28 2016-09-26 도요타지도샤가부시키가이샤 이차 전지의 제조 방법 및 전극 시트의 절단 장치
WO2012108212A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 昭和電工株式会社 集電体
JP5590333B2 (ja) * 2011-02-25 2014-09-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 リチウムイオン二次電池およびその正極
JP5761740B2 (ja) * 2011-03-25 2015-08-12 国立研究開発法人産業技術総合研究所 電極、および電極形成方法
KR101807911B1 (ko) * 2011-06-17 2017-12-11 시온 파워 코퍼레이션 전극 도금 기술
JP5818078B2 (ja) 2011-08-24 2015-11-18 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
JP5776446B2 (ja) * 2011-08-30 2015-09-09 株式会社Ｇｓユアサ 電池用電極の製造方法及び電池用電極
JP5614396B2 (ja) * 2011-10-26 2014-10-29 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
WO2013073012A1 (ja) * 2011-11-15 2013-05-23 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP6044095B2 (ja) * 2012-03-28 2016-12-14 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12057566B2 (en) 2018-02-01 2024-08-06 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode for lithium secondary battery, method of preparing the same and lithium secondary battery including the same
WO2023013933A1 (ko) * 2021-08-05 2023-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023013929A1 (ko) * 2021-08-05 2023-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023090573A1 (ko) * 2021-11-19 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

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