WO2018168607A1 - 電極及び蓄電素子 - Google Patents

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WO2018168607A1
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edge
material layer
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Inventor
柴田　進介
Original Assignee
株式会社Ｇｓユアサ
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof

Definitions

  • the present invention relates to an electrode and a storage element.
  • Secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles and the like because of their high energy density.
  • the secondary battery generally has a pair of electrodes composed of a sheet-like positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte interposed between the electrodes, and is charged and discharged by transferring ions between the electrodes. It is configured as follows.
  • capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are widely used as power storage elements other than secondary batteries.
  • the pair of electrodes usually forms an electrode body that is alternately superimposed by stacking or winding via a separator.
  • an electrode having a structure in which an intermediate layer 102 is provided between a conductive electrode substrate 101 and an active material layer 103 has been proposed (see Patent Document 1). ).
  • the intermediate layer 102 in Patent Document 1 contains a carbon material and a binder, and the intermediate layer 102 reduces the resistance of the electrode.
  • the active material layer 103 is coated so that the edge of the intermediate layer 102 is exposed, as shown in FIG. In this case, since the area of the active material layer 103 is smaller than that of the intermediate layer 102, it is not suitable for increasing the energy density of the power storage element.
  • the active material layer 203 so as to cover the edge of the intermediate layer 202.
  • the area of the active material layer 202 can be easily increased, and the energy density of the power storage element is expected to increase.
  • the edge of the active material layer 203 is more active than the portion laminated on the surface of the intermediate layer 202. Becomes thicker. For this reason, peeling of the active material layer 203 easily occurs from the edge of the active material layer 203 or the boundary portion with the intermediate layer 202 due to repeated expansion and contraction of the active material during charging and discharging.
  • peeling occurs from the edge of the active material layer 203, there is a disadvantage in that the capacity of the electrode is reduced by the amount of the active material slid down due to peeling.
  • the present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide an electrode in which the active material layer hardly covers the edge of the intermediate layer while the active material layer covers the edge of the intermediate layer, and It is providing an electrical storage element provided with such an electrode.
  • One embodiment of the present invention made to solve the above problems includes a conductive electrode substrate, an intermediate layer laminated on a part of the surface of the electrode substrate, and an active layer laminated on the surface of the intermediate layer.
  • a material layer, the active material layer has an edge in contact with the surface of the electrode substrate, the edge covers the edge of the intermediate layer, is laminated on the surface of the electrode substrate, It is an electrode for electrical storage elements further provided with a coating layer in contact with the edge.
  • Another embodiment of the present invention is a power storage element including the above electrode.
  • an electrode in which the active material layer hardly covers the active material layer while the active material layer covers the edge of the intermediate layer, and a storage element including such an electrode.
  • FIG. 1A is a partial cross-sectional view of an electrode according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a partial plan view of this electrode.
  • FIG. 2 is a perspective view of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the electricity storage device of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of an electrode body provided in the nonaqueous electrolyte secondary battery of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a power storage device configured by assembling a plurality of power storage elements according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a partial cross-sectional view showing a conventional electrode
  • FIG. 5B is a partial plan view of this electrode.
  • FIG. 6 is a partial sectional view showing an electrode obtained by improving the conventional electrode.
  • FIG. 7 is a partial plan view showing a state in the middle of manufacturing the electrode of FIG.
  • An electrode according to an embodiment of the present invention includes a conductive electrode substrate, an intermediate layer laminated on a part of the surface of the electrode substrate, and an active material layer laminated on the surface of the intermediate layer,
  • the active material layer has an edge in contact with the surface of the electrode substrate, the edge covers the edge of the intermediate layer, is laminated on the surface of the electrode substrate, and is in contact with the edge It is an electrode for electrical storage elements further provided with a layer.
  • the energy storage element can have a high energy density. Furthermore, since the electrode has a structure in which the coating layer presses the edge of the active material layer, this can suppress peeling from the edge of the active material layer.
  • the height of the coating layer surface is preferably not more than the height of the active material layer surface. If the surface of the coating layer becomes high, it may cause breakage when the electrode is wound, or the coating layer portion may be raised when the electrodes are laminated, resulting in hindrance to productivity. Thus, in this manner, when the electrodes are stacked, the portion where the coating layer is present does not become thick, so that productivity can be improved and the storage element can be downsized.
  • the electrode is preferably such that the intermediate layer and the coating layer do not overlap in plan view. By doing in this way, it is easy to make the height of the surface of a coating layer below the height of the surface of an active material layer, and it can suppress that a coating layer part becomes thick.
  • the “plan view” means a state viewed from the normal direction with respect to the electrode base material surface. Specifically, in the electrode of the embodiment described later, FIG.
  • the edge portion has a gradually decreasing portion whose height gradually decreases toward the edge of the active material layer, and the coating layer is in contact with only the gradually decreasing portion at the edge portion.
  • the height of the surface of the coating layer can be easily set to be equal to or less than the height of the surface of the active material layer, and it is possible to prevent the coating layer portion from becoming thick, and the electrode group at the edge of the active material layer Adhesion with the material can be improved, and peeling from the edge of the active material layer can be further suppressed.
  • the coating layer contains inorganic particles and a binder, and the content of the binder in the coating layer is 5% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the peeling suppression function of a coating layer can be improved more by making content of a binder comparatively large in a coating layer.
  • a power storage device is a power storage device including the electrode.
  • the power storage element includes the electrode that has a structure in which the power storage element can be easily increased in energy density and suppresses the occurrence of peeling of the active material layer. Therefore, the power storage element has high reliability and can have a long lifetime.
  • the electrode 10 of FIG. 1 includes an electrode substrate 11, two intermediate layers 12, two active material layers 13, and two coating layers 14.
  • the electrode 10 is an electrode for a power storage element.
  • the electrode 10 may be a positive electrode or a negative electrode.
  • the electrode base material 11 has conductivity. “Conductive” means that the volume resistivity measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) is 10 7 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the electrode substrate 11 has a sheet shape.
  • the electrode base material 11 (positive electrode base material) is made of a metal such as aluminum, titanium, tantalum, or an alloy thereof. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the balance of potential resistance, high conductivity and cost. That is, an aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P defined in JIS-H-4000 (2014).
  • the electrode base material 11 (negative electrode base material) is made of a metal such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or an alloy thereof. Is preferred. That is, copper foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.
  • the average thickness of the electrode substrate 11 can be, for example, 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the “average thickness” means an average value of thicknesses measured at arbitrary ten points.
  • the term “average thickness” is defined in the same manner for other members.
  • the two intermediate layers 12 are laminated on part of both surfaces of the electrode base material 11, respectively. That is, each intermediate layer 12 is laminated leaving one end of each of the front and back surfaces of the electrode substrate 11.
  • the intermediate layer 12 usually contains a conductive agent and a binder (binder).
  • a binder binder
  • Examples of the conductive agent include carbon materials and metals, but carbon materials are preferred.
  • Examples of the carbon material include natural or artificial graphite, furnace black, acetylene black, and ketjen black.
  • binder those that can fix the conductive agent and are electrochemically stable within the range of use are usually used.
  • the binder include fluorine resin (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer).
  • thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide
  • elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluoro rubber
  • polysaccharide polymers such as polyethylene, polypropylene, and polyimide
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • SBR sulfonated EPDM
  • SBR styrene butadiene rubber
  • fluoro rubber saccharide polymers.
  • the mass ratio of the conductive agent to the binder (conductive agent / binder) in the intermediate layer 12 is preferably 5/95 or more and 80/20 or less, and more preferably 10/90 or more and 50/50 or less.
  • the average thickness of the intermediate layer 12 can be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the two active material layers 13 are respectively laminated on the surface (outer surface) of each intermediate layer 12.
  • the active material layer 13 has an edge 15 that is in contact with the surface of the electrode substrate 11. This edge 15 covers the edge 16 of the intermediate layer 12. Note that the active material layer 13 may not cover the entire intermediate layer 12. That is, part of the intermediate layer 12 other than the edge 15 may be exposed.
  • the active material layer 13 includes an active material and optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler as necessary. Each of these components can be a known component used in a general active material layer.
  • Li x MO y a composite oxide (layered ⁇ -NaFeO 2 ) represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) is used.
  • Examples of the active material (negative electrode active material) when the electrode 10 is a negative electrode include, for example, metals or metalloids such as Si and Sn; metal oxides or metalloid oxides such as Si oxide and Sn oxide; polyphosphorus
  • Examples of the acid compound include carbon materials such as graphite (graphite) and amorphous carbon (easily graphitizable carbon or non-graphitizable carbon).
  • Examples of the conductive agent and binder that may be contained in the active material layer 13 include the same conductive agent and binder as those in the intermediate layer 12.
  • the binder is preferably a fluororesin and more preferably PVDF from the viewpoint of heat resistance and the like.
  • thickener examples include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose.
  • the filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the storage element.
  • the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, and glass.
  • a binder in active material layer 13 As a minimum of content of a binder in active material layer 13, it is 1 mass%, for example, and may be 2 mass%. As an upper limit of content of the binder in the active material layer 13, it is 10 mass%, for example, and may be 6 mass%.
  • the average thickness of the active material layer 13 can be, for example, 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the active material layer 13 is the average thickness of a flat portion (portion other than the gradually decreasing portion 17 described later) of the active material layer 13 laminated on the intermediate layer 12.
  • the two coating layers 14 are respectively laminated on the front and back surfaces of the electrode base material 11 so as to be in contact with the edge 15 of each active material layer 13. That is, the coating layer 14 is laminated on the electrode base material 11 so as to hold the edge 15 of the active material layer 13. However, the coating layer 14 is not laminated up to the tip of the electrode substrate 11, and the tip of the electrode substrate 11 is exposed.
  • the coating layer 14 preferably contains inorganic particles and a binder. Thereby, peeling of the edge 15 of the active material layer 13 can be more sufficiently suppressed while ensuring insulation.
  • the coating layer 14 may contain components other than the inorganic particles and the binder.
  • the inorganic particles include silica, alumina, titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, inorganic oxides such as iron oxide, inorganic nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride, silicon carbide, Calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, boehmite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, asbestos, aluminosilicate, calcium silicate , Magnesium silicate, diatomaceous earth, silica sand, glass and the like.
  • inorganic oxides such as iron oxide, inorganic nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride
  • silicon carbide Calcium carbon
  • binder examples include those similar to the binder in the intermediate layer 12. Among these, from the viewpoint of heat resistance and the like, a fluororesin is preferable, and PVDF is more preferable.
  • a binder in coating layer 14 As a minimum of content of a binder in coating layer 14, 5 mass% is preferred, 10 mass% is preferred, 20 mass% is still more preferred, and 30 mass% is still more preferred.
  • content of the binder in the coating layer 14 more than the said minimum, the peeling suppression function with respect to the edge 15 of the active material layer 13 can be improved more.
  • an upper limit of this content 90 mass% is preferable, 80 mass% is more preferable, and 70 mass% is further more preferable.
  • insulation, heat resistance, etc. can be improved.
  • the peel strength of the coating layer 14 with respect to the electrode substrate 11 is higher than the peel strength of the active material layer 13 with respect to the electrode substrate 11. Thereby, the peeling suppression function with respect to the edge part of the active material layer 13 which the coating layer 14 has is effectively show
  • the peel strength can be determined according to the 180 ° peel test of JIS-Z0237: 2009.
  • the peel strength of the coating layer 14 with respect to the electrode substrate 11 can be increased by increasing the content of the binder contained in the coating layer 14 or using a binder having a strong adhesive force.
  • the peeling strength of the coating layer 14 with respect to the electrode substrate 11 is increased by increasing the content ratio of the binder in the coating layer 14.
  • the peel strength of the layer 13 with respect to the electrode substrate 11 can be made higher.
  • the surface height (h1) of the coating layer 14 is preferably equal to or less than the surface height (h2) of the active material layer 13. These heights (h1) and (h2) refer to the height from the surface of the electrode substrate 11.
  • the surface height (h1) of the coating layer 14 refers to the height (maximum height) at the highest position on the surface of the coating layer 14.
  • the height (h2) of the surface of the active material layer 13 refers to the height (maximum height) of the highest position on the surface of the active material layer 13.
  • the average thickness of the coating layer 14 can be, for example, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the coating layer 14 refers to the average thickness of a portion that does not overlap with the active material layer 13 in a plan view (portion directly laminated on the electrode substrate 11).
  • 10 points for measuring the thickness for calculating the average thickness of the coating layer 14 are the points closest to the active material layer 13 and the active material layer 13 of the coating layer 14 that do not overlap the active material layer 13. Is an arbitrary 10 points in an intermediate region that is equally divided into three points between the end points on the opposite side (substrate exposed portion side).
  • the electrode 10 is preferably such that the intermediate layer 12 and the coating layer 14 do not overlap in plan view (see FIG. 1B). That is, it is preferable that the coating layer 14 is laminated in a region outside the tip of the intermediate layer 12. Since the coating layer 14 is laminated in this manner, the swelling of the coating layer 14 is difficult to occur, and the height (h1) of the surface of the coating layer 14 is set to be equal to or less than the height (h2) of the surface of the active material layer 13. It becomes easy.
  • the edge 15 of the active material layer 13 has a gradually decreasing portion 17 (inclined portion) whose height gradually decreases toward the edge of the active material layer 13.
  • the portion laminated on the intermediate layer 12 is flat.
  • middle layer 12 (part directly laminated
  • the coating layer 14 is in contact with only the gradually decreasing portion 17. That is, it is preferable that the coating layer 14 is not in contact with the flat portion of the active material layer 13.
  • the coating layer 14 Since the coating layer 14 is laminated in this manner, the swelling of the coating layer 14 is difficult to occur, and the height (h1) of the surface of the coating layer 14 is set to be equal to or less than the height (h2) of the surface of the active material layer 13. It becomes easy.
  • the electrode 10 can be used as either a positive electrode or a negative electrode, but is preferably used as a positive electrode. In addition, the electrode 10 can be employed in both the positive electrode and the negative electrode.
  • the manufacturing method of the said electrode 10 is not specifically limited, For example, it can carry out by laminating
  • the active material layer 13 When laminating the active material layer 13, the active material layer 13 is laminated so that the edge 15 of the active material layer 13 covers the edge 16 of the intermediate layer 12. In addition, after lamination
  • the electrode 10 When such a defective product discriminating method is employed, the electrode 10 has a structure in which the edge 15 of the active material layer 13 covers the edge 16 of the intermediate layer 12, and thus discrimination after the active material layer 13 is provided. In this case, it is preferable because foreign matter adhering to the vicinity of the edge of the surface of the electrode 10, uneven coating on the edge of the active material layer 13, and the like can be easily detected.
  • FIG. 5B shows a state in which the active material layer 103 is applied so that the edge of the intermediate layer 102 is exposed as a conventional electrode.
  • the intermediate layer 102 and the active material layer 103 are generally black because they usually contain a carbon material as a conductive agent. Therefore, as shown in FIG.
  • each layer As the material used for coating each of the above layers, a coating liquid in which the components forming each layer are dispersed with water or an organic solvent can be used.
  • each layer may be laminated by, for example, electrostatic coating.
  • the coating liquid for the next layer may be applied, or the coating liquid for the next layer is applied in an undried state. May be dried together.
  • FIG. 2 is a schematic view of a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery 20 which is an embodiment of the electricity storage device according to the present invention.
  • an electrode body 21 (not shown in FIG. 2) shown in FIG.
  • the electrode body 21 is formed by laminating a positive electrode 10 and a negative electrode 23 with a separator 24 interposed therebetween.
  • the electrode body 21 has a structure in which a plurality of positive electrodes 10 and a plurality of negative electrodes 23 are stacked, or a structure in which the positive electrodes 10 and the negative electrodes 24 are wound in a flat shape in a stacked state. In FIG. 3, only a part of the electrode body 21 is schematically shown.
  • the electrode 10 of FIG. 1 can be adopted as the positive electrode 10 of FIG. Accordingly, the same reference numerals as those in FIG.
  • the negative electrode 23 has a negative electrode base material 25 and two negative electrode active material layers 26 laminated on both surfaces of the negative electrode base material 25.
  • the negative electrode base material 25 and the negative electrode active material layer 26 are the same as those described in the electrode base material 11 and the active material layer 13 in the electrode 10 of FIG.
  • the negative electrode 23 may have an intermediate layer disposed between the negative electrode base material 25 and the negative electrode active material layer 26.
  • the negative electrode having the structure of the electrode 10 in FIG. 1 can also be employed.
  • the separator 24 is not particularly limited, and a known power storage element separator can be used.
  • a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous resin film, or the like is used as the material of the separator.
  • a porous resin film is preferable.
  • the main component of the porous resin film is preferably a polyolefin such as polyethylene or polypropylene from the viewpoint of strength.
  • a separator in which an inorganic layer is laminated on a porous resin film can also be used.
  • the case 22 in FIG. 2 a known aluminum case, a resin case, or the like that is usually used as a case of a general nonaqueous electrolyte secondary battery can be used.
  • the case 22 has a lid 27 and a case main body 28.
  • the lid 27 is provided with a positive terminal 29 and a negative terminal 30.
  • the positive terminal 29 is connected to the positive electrode 10 of the electrode body 21, and the negative terminal 30 is connected to the negative electrode 23 of the electrode body 21.
  • the case 22 in which the electrode body 21 is housed is filled with a nonaqueous electrolyte.
  • a non-aqueous electrolyte a known non-aqueous electrolyte usually used for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used.
  • a non-aqueous electrolyte a non-aqueous solvent in which an electrolyte salt is dissolved can be used.
  • non-aqueous solvent examples include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like.
  • cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like.
  • EC ethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • BC butylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • a chain carbonate etc. can be mentioned.
  • Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt, and the like, and lithium salt is preferable.
  • Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO Fluorohydrocarbon groups such as 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 A lithium salt having
  • non-aqueous electrolyte a room temperature molten salt, an ionic liquid, a polymer solid electrolyte, or the like can be used.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in a mode in which various changes and improvements are made in addition to the above-described mode.
  • other electrical storage elements may be sufficient. Examples of other power storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.
  • the electrical storage element whose electrolyte is aqueous solution may be sufficient.
  • the present invention includes an electrode sample in which an intermediate layer, an active material layer, and a coating layer are formed only on one side of the electrode substrate.
  • the configuration of the power storage device according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), a flat battery, and the like.
  • the present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above power storage elements.
  • a power storage device is shown in FIG. In FIG. 4, the power storage device 40 includes a plurality of power storage units 41. Each power storage unit 41 includes a plurality of power storage elements 42 (for example, the nonaqueous electrolyte secondary battery 20 in FIG. 2).
  • the power storage device 40 can be mounted as a power source for vehicles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • the present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, power storage elements used as power sources for automobiles, and the like, and electrodes for power storage elements provided therein.
  • Electrode (positive electrode) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electrode base material 12 Intermediate

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Abstract

【課題】活物質層が中間層の端縁を覆う構造でありながら、活物質層の剥離が生じがたい電極、及びこのような電極を備える蓄電素子を提供する。 【解決手段】本発明の一態様は、導電性の電極基材、上記電極基材の表面の一部に積層される中間層、及び上記中間層の表面に積層される活物質層を備え、上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備える蓄電素子用の電極である。

Description

電極及び蓄電素子
　本発明は、電極及び蓄電素子に関する。
　リチウムイオン二次電池に代表される二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記二次電池は、一般的には、シート状の正極及び負極からなる一対の電極と、この電極間に介在する電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。
　上記一対の電極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。上記電極として、図５（ａ）に示すように、導電性の電極基材１０１と活物質層１０３との間に中間層１０２を設けた構造を有するものが提案されている（特許文献１参照）。上記特許文献１における中間層１０２は、炭素材料及びバインダーを含有し、この中間層１０２により電極の抵抗を低減させている。
特開２０１５－１０３３９４号公報
　通常、活物質層１０３は、図５（ａ）に示すように、中間層１０２の端縁が露出するように塗工されている。この場合、中間層１０２よりも活物質層１０３の面積が小さくなるため、蓄電素子の高エネルギー密度化を指向すると不向きである。
　これに対し、図６に示すように、中間層２０２の端縁を覆うように活物質層２０３塗工することが考えられる。この場合、活物質層２０２の面積増加が容易であり、蓄電素子のエネルギー密度も高まることが期待される。
　しかし、図６のように、中間層２０２の端縁を覆うように活物質層２０３設けた場合、活物質層２０３の端縁は中間層２０２の表面に積層されている部分よりも活物質層が厚くなる。このため、充放電の際の活物質の膨張収縮の繰り返しによって、活物質層２０３の端縁や中間層２０２との境界部から、活物質層２０３の剥離が生じやすくなる。活物質層２０３の端縁から剥離が生じると、剥離により滑落した活物質量の分だけ、電極の容量が低下するといった不都合を有する。
　本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、活物質層が中間層の端縁を覆う構造でありながら、活物質層の剥離が生じがたい電極、及びこのような電極を備える蓄電素子を提供することである。
　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、導電性の電極基材、上記電極基材の表面の一部に積層される中間層、及び上記中間層の表面に積層される活物質層を備え、上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備える蓄電素子用の電極である。
　本発明の他の一態様は、上記電極を備える蓄電素子である。
　本発明によれば、活物質層が中間層の端縁を覆う構造でありながら、活物質層の剥離が生じがたい電極、及びこのような電極を備える蓄電素子を提供することができる。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電極の部分断面図であり、図１（ｂ）は、この電極の部分平面図である。 図２は、本発明の蓄電素子の一実施形態に係る非水電解質二次電池の斜視図である。 図３は、図２の非水電解質二次電池に備わる電極体の模式的部分断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。 図５（ａ）は、従来の電極を示す部分断面図であり、図５（ｂ）は、この電極の部分平面図である。 図６は、従来の電極を改良した電極を示す部分断面図である。 図７は、図１の電極の製造途中の段階の状態を示す部分平面図である。
　本発明の一実施形態に係る電極は、導電性の電極基材、上記電極基材の表面の一部に積層される中間層、及び上記中間層の表面に積層される活物質層を備え、上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備える蓄電素子用の電極である。
　当該電極は、活物質層の縁部が中間層の端縁を覆う構造であるため、蓄電素子の高エネルギー密度化を図ることができる。さらに当該電極においては、被覆層が活物質層の縁部を押さえている構造を有するため、これにより活物質層の縁部からの剥離を抑制することができる。
　上記被覆層表面の高さが、上記活物質層表面の高さ以下であることが好ましい。被覆層表面が高くなると、電極の巻回時に破断の原因となったり、電極の積層時に被覆層部分が盛り上がったりするため、生産性などに支障をきたす。そこで、このようにすることで、電極を積層した場合に被覆層が存在する部分が厚くならず、生産性を高め、また蓄電素子の小型化を図ることなどもできる。
　当該電極は、平面視において、上記中間層と上記被覆層とが重なっていないことが好ましい。このようにすることで、被覆層表面の高さを活物質層表面の高さ以下としやすく、被覆層部分が厚くなることを抑制することができる。なお、「平面視」とは、電極基材表面に対する法線方向から見た状態をいう。具体的には、後述する実施形態の電極においては、図１（ｂ）が平面視した状態である。
　上記縁部が、上記活物質層の端縁に向かって高さが漸減する漸減部を有し、上記縁部において上記漸減部のみに上記被覆層が接していることが好ましい。このようにすることで、被覆層表面の高さを活物質層表面の高さ以下としやすく、被覆層部分が厚くなることを抑制することができると共に、上記活物質層の縁部の電極基材との密着性を高め、活物質層の縁部からの剥離をより抑制することができる。
　上記被覆層が、無機粒子とバインダーとを含み、上記被覆層におけるバインダーの含有量が５質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。このように、被覆層においてバインダーの含有量を比較的多くすることで、被覆層の剥離抑制機能をより高めることができる。
　本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、当該電極を備える蓄電素子である。当該蓄電素子は、蓄電素子の高エネルギー密度化が容易な構造を有しかつ活物質層の剥離の発生も抑制された当該電極が備わっている。従って、当該蓄電素子は、信頼性が高く、長寿命化を図ることもできる。
　以下、本発明の一実施形態に係る電極及び蓄電素子について詳説する。
＜電極＞
　図１の電極１０は、電極基材１１、２つの中間層１２、２つの活物質層１３及び２つの被覆層１４を備える。当該電極１０は、蓄電素子用の電極である。当該電極１０は、正極であっても負極であってもよい。
　電極基材１１は、導電性を有する。なお、「導電性」を有するとは、ＪＩＳ－Ｈ－０５０５（１９７５年）に準拠して測定される体積抵抗率が１０７Ω・ｃｍ以下であることを意味する。また、電極基材１１は、シート状の形状を有する。
　当該電極１０が正極である場合、電極基材１１（正極基材）の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、ＪＩＳ－Ｈ－４０００（２０１４年）に規定されるＡ１０８５Ｐ、Ａ３００３Ｐ等が例示できる。一方、当該電極１０が負極である場合、電極基材１１（負極基材）の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。
　電極基材１１の平均厚さとしては、例えば５μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。なお、「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。以下において他の部材等に対して「平均厚さ」という場合にも同様に定義される。
　２つの中間層１２は、電極基材１１の両面の一部にそれぞれ積層されている。すなわち、各中間層１２は、電極基材１１の表面及び裏面のそれぞれ一端部を残して積層されている。
　中間層１２は、通常、導電剤とバインダー（結着剤）とを含む。中間層１２が導電剤を含むことにより、充放電サイクルに伴う電極基材１１と活物質層１３との接触抵抗の上昇を抑制することができる。
　上記導電剤としては、炭素材料、金属等を挙げることができるが、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等を挙げることができる。
　上記バインダーは、導電剤を固定でき、かつ使用範囲で電気化学的に安定であるものが、通常用いられる。上記バインダーとしては、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂；エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のエラストマー；多糖類高分子等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂が好ましく、ＰＶＤＦがより好ましい。
　中間層１２における導電剤とバインダーとの質量比（導電剤／バインダー）としては、５／９５以上８０／２０以下が好ましく、１０／９０以上５０／５０以下がより好ましい。中間層１２おける導電剤とバインダーとの質量比を上記範囲とすることで、十分な密着性を備えつつ、良好な導電性を確保することなどができる。
　中間層１２の平均厚さとしては、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。
　２つの活物質層１３は、各中間層１２の表面（外面）にそれぞれ積層されている。活物質層１３は、電極基材１１の表面に接している縁部１５を有する。この縁部１５が中間層１２の端縁１６を覆っている。なお、活物質層１３は、中間層１２を全て被覆していなくてもよい。すなわち、中間層１２は、縁部１５以外の一部が露出していてもよい。
　活物質層１３は、活物質、及び必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。これらの各成分は、一般的な活物質層に用いられる公知の成分を用いることができる。
　当該電極１０が正極である場合の上記活物質（正極活物質）としては、例えばＬｉｘＭＯｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（層状のα―ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有するＬｉｘＣｏＯ２，ＬｉｘＮｉＯ２，ＬｉｘＭｎＯ３，ＬｉｘＮｉαＣｏ（１－α）Ｏ２，ＬｉｘＮｉαＭｎβＣｏ（１－α－β）Ｏ２，Ｌｉ１＋ｗＮｉαＭｎβＣｏ（１－α－β－ｗ）Ｏ２等、スピネル型結晶構造を有するＬｉｘＭｎ２Ｏ４，ＬｉｘＮｉαＭｎ（２－α）Ｏ４等）、ＬｉｗＭｅｘ（ＡＯｙ）ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ａは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ等を表す）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ４，ＬｉＭｎＰＯ４，ＬｉＮｉＰＯ４，ＬｉＣｏＰＯ４，Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３，Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４，Ｌｉ２ＣｏＰＯ４Ｆ等）が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。電極合材層においては、これら化合物の１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　当該電極１０が負極である場合の上記活物質（負極活物質）としては、例えばＳｉ、Ｓｎ等の金属又は半金属；Ｓｉ酸化物、Ｓｎ酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物；ポリリン酸化合物；黒鉛（グラファイト）、非晶質炭素（易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素）等の炭素材料等が挙げられる。
　活物質層１３に含有されていてもよい導電剤及びバインダーとしては、中間層１２における導電剤及びバインダーと同様のものを挙げることができる。上記バインダーとしては、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂が好ましく、ＰＶＤＦがより好ましい。
　上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。
　上記フィラーとしては、蓄電素子性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。
　活物質層１３におけるバインダーの含有量の下限としては、例えば１質量％であり、２質量％であってもよい。活物質層１３におけるバインダーの含有量の上限としては、例えば１０質量％であり、６質量％であってよい。
　活物質層１３の平均厚さとしては、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。なお、この活物質層１３の平均厚さは、中間層１２上に積層された活物質層１３の平坦部分（後述する漸減部１７以外の部分）の平均厚さとする。
　２つの被覆層１４は、各活物質層１３の縁部１５に接するように、電極基材１１の表裏面にそれぞれ積層されている。すなわち、被覆層１４は、活物質層１３の縁部１５を押さえるように、電極基材１１に積層されている。但し、被覆層１４は、電極基材１１の先端までは積層されておらず、電極基材１１の先端は露出している。
　被覆層１４は、無機粒子とバインダーとを含むことが好ましい。これにより、絶縁性を確保しつつ、活物質層１３の縁部１５の剥離をより十分に抑制することができる。被覆層１４は、無機粒子及びバインダー以外の他の成分が含有されていてもよい。
　上記無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の無機窒化物、その他、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ベーマイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、アルミノシリケート、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂、ガラス等を挙げることができる。
　上記バインダーとしては、中間層１２におけるバインダーと同様のものを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂が好ましく、ＰＶＤＦがより好ましい。
　被覆層１４におけるバインダーの含有量の下限としては、５質量％が好ましく、１０質量％が好ましく、２０質量％がさらに好ましく、３０質量％がよりさらに好ましい。被覆層１４におけるバインダーの含有量を上記下限以上とすることで、活物質層１３の縁部１５に対する剥離抑制機能をより高めることができる。一方、この含有量の上限としては、９０質量％が好ましく、８０質量％がより好ましく、７０質量％がさらに好ましい。被覆層１４におけるバインダーの含有量を上記上限以下とすることで、絶縁性や耐熱性等を高めることができる。
　被覆層１４の電極基材１１に対する剥離強度が、活物質層１３の電極基材１１に対する剥離強度よりも高い。これにより、被覆層１４が有する活物質層１３の縁部に対する剥離抑制機能が効果的に奏される。なお、剥離強度は、ＪＩＳ－Ｚ０２３７：２００９の１８０°剥離試験に準じて求めることができる。
　被覆層１４の電極基材１１に対する剥離強度は、被覆層１４に含有されるバインダーの含有量を増やしたり、接着力の強いバインダーを用いたりすることにより高めることができる。なお、活物質層１３と被覆層１４とで同種のバインダーが含有されている場合、被覆層１４におけるバインダーの含有割合を高めることで、被覆層１４の電極基材１１に対する剥離強度を、活物質層１３の電極基材１１に対する剥離強度よりも高くすることができる。
　被覆層１４の表面の高さ（ｈ１）が、活物質層１３の表面の高さ（ｈ２）以下であることが好ましい。これらの高さ（ｈ１）及び（ｈ２）は、電極基材１１の表面からの高さをいう。また、被覆層１４の表面高さ（ｈ１）とは、被覆層１４の表面のうちの最も高い位置の高さ（最大高さ）をいう。同様に、活物質層１３の表面の高さ（ｈ２）とは、活物質層１３の表面のうちの最も高い位置の高さ（最大高さ）をいう。
　被覆層１４の平均厚さとしては、例えば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。なお、被覆層１４の平均厚さは、平面視において活物質層１３と重ならない部分（電極基材１１に直接積層されている部分）の平均厚さをいう。また、被覆層１４の平均厚さの算出のために厚さを測定する１０点は、活物質層１３と重ならない部分の最も活物質層１３側の点と被覆層１４の活物質層１３とは反対側（基材露出部側）の端点との間を均等に３分割した中間の領域における任意の１０点とする。
　当該電極１０は、平面視において、中間層１２と被覆層１４とが重なっていないことが好ましい（図１（ｂ）参照）。すなわち、中間層１２の先端よりも外側の領域に被覆層１４が積層されていることが好ましい。このように被覆層１４が積層されていることで、被覆層１４の膨らみが生じ難くなり、被覆層１４の表面の高さ（ｈ１）を活物質層１３の表面の高さ（ｈ２）以下としやすくなる。
　また、活物質層１３の縁部１５は、活物質層１３の端縁に向かって高さが漸減する漸減部１７（傾斜部）を有する。活物質層１３において、中間層１２上に積層された部分は平坦となっている。これに対し、中間層１２の端縁よりも外側に積層された部分（電極基材１１に直接積層されている部分）が、実質的に漸減部１７となる。活物質層１３の縁部１５において、この漸減部１７のみに被覆層１４が接していることが好ましい。すなわち、被覆層１４は、活物質層１３の平坦部分とは接していないことが好ましい。このように被覆層１４が積層されていることで、被覆層１４の膨らみが生じ難くなり、被覆層１４の表面の高さ（ｈ１）を活物質層１３の表面の高さ（ｈ２）以下としやすくなる。
　当該電極１０は、正極及び負極のいずれにも採用することができるが、正極として用いることが好ましい。また、正極及び負極の双方において、当該電極１０を採用することもできる。
　当該電極１０の製造方法は特に限定されないが、例えば電極基材１１に対して、各層を塗工により積層することにより行うことができる。すなわち当該電極１０の製造方法は、例えば
　塗工により、電極基材１１の表面に中間層１２を積層すること、
　塗工により、中間層１２の表面に活物質層１３を積層すること、及び
　塗工により、活物質層１３の縁部に接するように、電極基材１１の表面に被覆層１４を積層すること
　を備える。
　上記活物質層１３の積層の際は、活物質層１３の縁部１５が中間層１２の端縁１６を覆うように積層される。なお、各層の積層後は、必要に応じ、センサ等を用いた不良品の判別を行っても良い。この様な不良品判別方法を採用する場合、当該電極１０は、活物質層１３の縁部１５が中間層１２の端縁１６を覆う構造であるため、活物質層１３を設けた後の判別の際には、電極１０の表面の端縁付近に付着した異物や、活物質層１３の端縁の塗工ムラ等を容易に検知することができるので好ましい。
　具体的に、当該電極１０の構造が、不良品の判別に有利である理由は以下の通りである。図５（ｂ）に、従来の電極として、中間層１０２の端縁が露出するように活物質層１０３が塗工されている状態を示す。製造工程においては、活物質層１０３を塗工した後、電極表面に異物が付着していないか、活物質層１０３がムラ無く塗工されているかなどについて、センサなどを用いて良否の判別を行う場合がある。一方、上記中間層１０２及び活物質層１０３は、通常、導電剤として炭素材料を含むため、一般的に黒色である。そのため、図５（ｂ）に示すように、電極表面の端縁付近に黒色の異物Ｘ（例えば、活物質層１０３の塗工液等）が付着している場合、特に、この異物Ｘが中間層１０２表面に付着している場合などは、この異物Ｘを検知することが困難である。また、活物質層１０３の端縁に塗工ムラがある場合も、その検知が難しい。そのため、不良品の検出が難しくなり、識別力の高い高価なセンサ等が必要となる。これに対し、図７に示すように、当該電極１０の製造においては、中間層の端縁を覆うように活物質層１３が積層される。この場合、異物Ｘは電極基材１１の表面に付着することとなるため、明度の差異などから検知が容易となる。また、活物質層１３の端縁の塗工ムラも検知しやすくなる。
　上記各層の塗工に用いられる材料は、各層を形成する成分を水や有機溶媒で分散させた塗工液等を用いることができる。その他、例えば静電塗装等により各層を積層させてもよい。また、塗工された塗工液を乾燥させた後に、次の層の塗工液を塗工してもよいし、塗工液が未乾燥の状態で、次の層の塗工液を塗工し、まとめて乾燥を行ってもよい。
＜蓄電素子＞
　図２に、本発明に係る蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質二次電池２０の概略図を示す。非水電解質二次電池２０は、図３に示す電極体２１（図２においては図示しない）がケース２２に収納されている。
　図３に示すように、電極体２１は、正極１０及び負極２３がセパレータ２４を介して積層されたものである。なお、電極体２１は、複数の正極１０及び複数の負極２３が積層された構造や、正極１０及び負極２４が積層状態で扁平状に巻回された構造である。なお、図３においては、電極体２１の一部のみを模式的に示している。
　図３の正極１０は、図１の電極１０を採用することができる。従って、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
　負極２３は、負極基材２５と、負極基材２５の両面に積層された２つの負極活物質層２６とを有する。負極基材２５と負極活物質層２６とは、図１の電極１０における電極基材１１及び活物質層１３において、電極１０が負極の場合として説明したものと同様である。なお、負極２３は、負極基材２５と負極活物質層２６との間に配置される中間層を有してもよい。また、負極として、図１の電極１０の構造のものを採用することもできる。
　セパレータ２４としては、特に限定されず、公知の蓄電素子用セパレータを用いることができる。上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも多孔質樹脂フィルムが好ましい。多孔質樹脂フィルムの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。また、これらの樹脂とアラミドやポリイミド等の樹脂とを複合した多孔質樹脂フィルムを用いてもよい。多孔質樹脂フィルムに無機層が積層されたセパレータを用いることもできる。
　図２のケース２２としては、一般的な非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知のアルミニウムケース、樹脂ケース等を用いることができる。ケース２２は、蓋体２７及びケース本体２８を有する。また、蓋体２７には、正極端子２９及び負極端子３０が設けられている。正極端子２９は、電極体２１の正極１０と接続され、負極端子３０は、電極体２１の負極２３と接続されている。
　電極体２１が収納されたケース２２内には、非水電解質が充填される。上記非水電解質としては、非水電解質二次電池に通常用いられる公知の非水電解質が使用できる。上記非水電解質は、非水溶媒に電解質塩が溶解されたものを用いることができる。
　上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の鎖状カーボネートなどを挙げることができる。
　上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。上記リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＰＯ２Ｆ２、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２等の無機リチウム塩、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＣ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）３等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。
　また、上記非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体、ポリマー固体電解質などを用いることもできる。
＜その他の実施形態＞
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。上記実施の形態においては、蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ（電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ）等が挙げられる。さらに、電解質が水溶液である蓄電素子であってもよい。また、図１等の実施形態と異なり、電極基材の片面側のみに中間層、活物質層及び被覆層が形成された電極模本発明に含まれる。
　本発明に係る蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池（矩形状の電池）、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図４に示す。図４において、蓄電装置４０は、複数の蓄電ユニット４１を備えている。それぞれの蓄電ユニット４１は、複数の蓄電素子４２（例えば、図２の非水電解質二次電池２０）を備えている。上記蓄電装置４０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源として搭載することができる。
　本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される蓄電素子、及びこれに備わる蓄電素子用電極等に適用できる。
１０　電極（正極）
１１　電極基材
１２　中間層
１３　活物質層
１４　被覆層
１５　縁部
１６　端縁
１７　漸減部
２０　非水電解質二次電池
２１　電極体
２２　ケース
２３　負極
２４　セパレータ
２５　負極基材
２６　負極活物質層
２７　蓋体
２８　ケース本体
２９　正極端子
３０　負極端子
４０　蓄電装置
４１　蓄電ユニット
４２　蓄電素子
１０１、２０１　電極基材
１０２、２０２　中間層
１０３、２０３　活物質層
Ｘ　　異物
 

Claims (6)

  1. 　導電性の電極基材、上記電極基材の表面の一部に積層される中間層、及び上記中間層の表面に積層される活物質層を備え、
    　上記活物質層が上記電極基材の表面に接している縁部を有し、上記縁部が上記中間層の端縁を覆い、
    　上記電極基材の表面に積層され、上記縁部に接する被覆層をさらに備える蓄電素子用の電極。
  2. 　上記被覆層表面の高さが、上記活物質層表面の高さ以下である請求項１の電極。
  3. 　平面視において、上記中間層と上記被覆層とが重なっていない請求項１又は請求項２の電極。
  4. 　上記縁部が、上記活物質層の端縁に向かって高さが漸減する漸減部を有し、
    　上記縁部において上記漸減部のみに上記被覆層が接している請求項１、請求項２又は請求項３の電極。
  5. 　上記被覆層が、無機粒子とバインダーとを含み、
    　上記被覆層におけるバインダーの含有量が５質量％以上９０質量％以下である請求項１から請求項４のいずれか１項の電極。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項の電極を備える蓄電素子。
     
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020107521A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 全固体電池およびその製造方法
JP2020161426A (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 株式会社Ｇｓユアサ 電極の製造方法及び電極
JP2020202039A (ja) * 2019-06-06 2020-12-17 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP2021526301A (ja) * 2019-01-21 2021-09-30 エルジー・ケム・リミテッド 電極及び電極組立体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011142083A1 (ja) * 2010-05-12 2011-11-17 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池用電極及びその製造方法
JP2012074359A (ja) * 2010-09-03 2012-04-12 Gs Yuasa Corp 電池
JP2013206743A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Gs Yuasa Corp 蓄電素子
JP2015517189A (ja) * 2013-03-11 2015-06-18 エルジー・ケム・リミテッド 正極タブ上に絶縁層を含む正極及びこれを含む二次電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5241287B2 (ja) * 2008-03-31 2013-07-17 三洋電機株式会社 二次電池
EP2973806B1 (en) * 2013-03-15 2019-05-08 Sion Power Corporation Protective structures for electrodes
JP6252841B2 (ja) * 2013-11-25 2017-12-27 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011142083A1 (ja) * 2010-05-12 2011-11-17 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池用電極及びその製造方法
JP2012074359A (ja) * 2010-09-03 2012-04-12 Gs Yuasa Corp 電池
JP2013206743A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Gs Yuasa Corp 蓄電素子
JP2015517189A (ja) * 2013-03-11 2015-06-18 エルジー・ケム・リミテッド 正極タブ上に絶縁層を含む正極及びこれを含む二次電池

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020107521A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 全固体電池およびその製造方法
JP7178633B2 (ja) 2018-12-27 2022-11-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 全固体電池およびその製造方法
JP2021526301A (ja) * 2019-01-21 2021-09-30 エルジー・ケム・リミテッド 電極及び電極組立体
JP7258398B2 (ja) 2019-01-21 2023-04-17 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 電極及び電極組立体
US12068482B2 (en) 2019-01-21 2024-08-20 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode and electrode assembly
JP2020161426A (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 株式会社Ｇｓユアサ 電極の製造方法及び電極
JP7268442B2 (ja) 2019-03-28 2023-05-08 株式会社Ｇｓユアサ 電極の製造方法及び電極
JP2020202039A (ja) * 2019-06-06 2020-12-17 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP7177990B2 (ja) 2019-06-06 2022-11-25 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池

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