WO2020067379A1 - Electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery Download PDF

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純之介 秋池
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Abstract

This electrode (10) for lithium ion secondary batteries is provided with a current collector (20) and an electrode active material layer (30) that is provided on the current collector and that includes an electrode active material and a binder. At least part of an end (31) of the electrode active material layer (30) is formed from an inclined section (31) in which the thickness decreases as the distance from a central section (32) of the electrode active material layer (30) increases. An edge factor represented by the ratio (W/T) of the width (W) of the inclined section (31) to the thickness (T) of the electrode active material layer (30) is 3 or more, and the width (W) of the inclined section (31) is less than 1,000 µm. A lithium ion secondary battery according to the present invention is provided with the electrode for lithium ion secondary batteries. The present invention makes it possible to provide an electrode for lithium ion secondary batteries enabling a high electrode utilization rate and the suppression of the occurrence of powder loss, and a lithium ion secondary battery provided with the electrode.

Description

リチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池Electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
 本発明は、電極活物質層の端部に隣接し、かつ該端部を覆うように配置された絶縁樹脂層を備えるリチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池に関する。 (4) The present invention relates to an electrode for a lithium ion secondary battery including an insulating resin layer disposed adjacent to and covering the end of the electrode active material layer, and a lithium ion secondary battery.
 リチウムイオン二次電池は、電力貯蔵用の大型定置用電源、電気自動車用等の電源として利用されており、近年では電池の小型化及び薄型化の研究が進展している。リチウムイオン二次電池は、金属箔の表面に電極活物質層を形成した両電極と、両電極の間に配置されるセパレータを備えるものが一般的である。セパレータは、両電極間の短絡防止や電解液を保持する役割を果たす。
 ところで、リチウムイオン二次電池では、充放電の際、電極活物質が膨張収縮を起こす。このような電極活物質の膨張収縮によって、電極が破断するのを防ぐために、電極の端部に、電極活物質層の端部に近づくにつれて電極活物質層の厚みが薄くなるテーパー部が形成されたリチウムイオン二次電池が従来技術として知られている(例えば、特許文献1)。これにより、電極活物質層の端部に起因する段差を小さくすることができ、電極活物質層の端部の段差により集電体等が破断するのを抑制することができる。
Lithium ion secondary batteries are used as power sources for large stationary power storage devices, power sources for electric vehicles, and the like. In recent years, research into miniaturization and thinning of batteries has been progressing. A lithium ion secondary battery generally includes two electrodes each having an electrode active material layer formed on a surface of a metal foil, and a separator disposed between the two electrodes. The separator plays a role in preventing a short circuit between the two electrodes and holding the electrolytic solution.
By the way, in a lithium ion secondary battery, during charge and discharge, the electrode active material expands and contracts. In order to prevent the electrode from being broken due to such expansion and contraction of the electrode active material, a tapered portion is formed at the end of the electrode, where the thickness of the electrode active material layer becomes thinner as approaching the end of the electrode active material layer. Lithium ion secondary batteries are known as a conventional technology (for example, Patent Document 1). Thus, a step caused by the end of the electrode active material layer can be reduced, and breakage of the current collector and the like due to the step at the end of the electrode active material layer can be suppressed.
国際公開第2012/081465号International Publication No. WO2012 / 081465
 負極電極が正極電極よりも容量が小さい場合、正極電極表面にリチウムが析出してしまい、析出したリチウムがセパレータを突き破り、短絡を引き起こすおそれがある。このため、負極電極が正極電極よりも容量が小さい場合、負極電極は正極電極に比べて電極活物質の塗工量を大きくする必要がある。しかし、この場合、電極活物質層が端部にテーパー部を有していると、負極活物質層と正極活物質層のテーパー部とが重なっている部分が生じ、電極の利用率が低下するおそれがある。これにより、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下するおそれがある。また、電極活物質層が端部にテーパー部を有すると、テーパー部で電極活物質や導電助剤等の一部が脱離すること、いわゆる粉落ちが発生する場合がある。粉落ちが発生すると、リチウムイオン二次電池に短絡が発生するおそれがある。
 そこで、本発明は、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極、及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。
When the capacity of the negative electrode is smaller than that of the positive electrode, lithium is deposited on the surface of the positive electrode, and the deposited lithium may break through the separator and cause a short circuit. Therefore, when the capacity of the negative electrode is smaller than that of the positive electrode, it is necessary to increase the coating amount of the electrode active material of the negative electrode as compared with the positive electrode. However, in this case, when the electrode active material layer has a tapered portion at the end, a portion where the negative electrode active material layer and the tapered portion of the positive electrode active material layer overlap occurs, and the utilization rate of the electrode decreases. There is a risk. Thereby, the energy density of the lithium ion secondary battery may be reduced. Further, when the electrode active material layer has a tapered portion at an end, a part of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the like may be detached at the tapered portion, that is, so-called powder dropping may occur. When powder fall occurs, a short circuit may occur in the lithium ion secondary battery.
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for a lithium ion secondary battery that can increase the utilization rate of the electrode and suppress the occurrence of powder drop, and a lithium ion secondary battery including the electrode.
 本発明者は、鋭意検討の結果、電極活物質層の厚さ(T)に対する、傾斜部の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターを所定値以上とし、かつ傾斜部の幅(W)を所定値未満とすることで、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できることを見出し、以下の本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下の[1]~[7]である。
[1]集電体と、前記集電体上に設けられ、電極活物質と、バインダーを含む電極活物質層とを備え、前記電極活物質層の少なくとも一部の端部が、前記電極活物質層の中央部から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部により構成され、前記電極活物質層の厚さ(T)に対する、前記傾斜部の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ前記傾斜部の幅(W)が1000μm未満であるリチウムイオン二次電池用電極。
[2]前記電極活物質層が、さらに導電助剤を含む上記[1]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[3]前記電極活物質層におけるバインダーの含有量が、1.5質量%以上である上記[1]又は[2]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[4]前記集電体上に設けられる絶縁樹脂層を備え、前記絶縁樹脂層が、前記電極活物質層の前記傾斜部に隣接し、かつ該傾斜部を覆うように配置される上記[1]~[3]のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[5]上記[1]~[4]のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池用電極を備えるリチウムイオン二次電池。
[6]負極と、正極とを備え、前記正極及び負極の両方が、前記リチウムイオン二次電池用電極である上記[5]に記載のリチウムイオン二次電池。
[7]正極と、負極とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置され、各層を構成する正極それぞれの集電体の端部が纏められて正極端子に接続され、かつ各層を構成する負極それぞれの集電体の端部が纏められ負極端子に接続されるリチウムイオン二次電池であって、前記正極、又は前記負極の少なくとも一方が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、前記傾斜部は、前記集電体の纏められた端部側に設けられる上記[5]又は[6]に記載のリチウムイオン二次電池。
As a result of intensive studies, the present inventor has set the edge factor expressed by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion to the thickness (T) of the electrode active material layer to a predetermined value or more, and By finding that the width (W) of the portion is less than the predetermined value, it has been found that the utilization rate of the electrode can be increased and the occurrence of powder drop can be suppressed, and the present invention described below has been completed. The gist of the present invention is the following [1] to [7].
[1] A current collector, provided on the current collector, an electrode active material, and an electrode active material layer containing a binder, wherein at least a part of the end of the electrode active material layer is It is constituted by an inclined portion whose thickness decreases as the distance from the center of the material layer increases, and is expressed by a ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion to the thickness (T) of the electrode active material layer. The electrode for a lithium ion secondary battery having an edge factor of 3 or more and a width (W) of the inclined portion of less than 1000 μm.
[2] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1], wherein the electrode active material layer further contains a conductive additive.
[3] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1] or [2], wherein the content of the binder in the electrode active material layer is 1.5% by mass or more.
[4] The above-mentioned [1], further comprising an insulating resin layer provided on the current collector, wherein the insulating resin layer is disposed adjacent to the inclined portion of the electrode active material layer and covers the inclined portion. ] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of [3] to [3].
[5] A lithium ion secondary battery comprising the electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [4].
[6] The lithium ion secondary battery according to the above [5], comprising a negative electrode and a positive electrode, wherein both the positive electrode and the negative electrode are electrodes for the lithium ion secondary battery.
[7] The positive electrode and the negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided, and the ends of the current collectors of the positive electrodes constituting each layer are combined and connected to the positive electrode terminal to form each layer. A lithium ion secondary battery in which the ends of the current collectors of the negative electrodes are combined and connected to a negative electrode terminal, wherein the positive electrode, or at least one of the negative electrodes, is configured by the lithium ion secondary battery electrode, The lithium ion secondary battery according to the above [5] or [6], wherein the inclined portion is provided on an end portion side of the current collector.
 本発明によれば、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極、及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of increasing the utilization rate of the electrode and suppressing generation of powder, and a lithium ion secondary battery including the electrode.
図1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention. 図2は、電極の利用率を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an electrode utilization rate. 図3は、電極活物質層用組成物の塗布に用いるダイヘッドの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a die head used for applying the composition for an electrode active material layer. 図4は、電極活物質層用組成物の塗布を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the application of the composition for an electrode active material layer. 図5は、電極活物質層を形成した集電体の分割を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the division of the current collector on which the electrode active material layer is formed. 図6は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の変形例の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a modification of the electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の変形例の概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a modification of the electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention. 図8は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の概略断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view of a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention.
[リチウムイオン二次電池用電極]
 以下、図1を参照して本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極について説明する。図1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の概略断面図である。
 図1に示すように、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は、集電体20と、集電体の両面上に設けられ電極活物質及びバインダーを含む電極活物質層30とを備える。そして、電極活物質層30の少なくとも一部の端部31が、電極活物質層30の中央部32から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部31により構成される。さらに、電極活物質層30の厚さ(T)に対する、傾斜部31の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ傾斜部31の幅(W)が1000μm未満である。
[Electrode for lithium ion secondary battery]
Hereinafter, an electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view of an electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention includes a current collector 20 and an electrode active material layer provided on both surfaces of the current collector and including an electrode active material and a binder. 30. Then, at least a part of the end portion 31 of the electrode active material layer 30 is constituted by an inclined portion 31 whose thickness decreases as the distance from the central portion 32 of the electrode active material layer 30 increases. Further, the edge factor represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion 31 to the thickness (T) of the electrode active material layer 30 is 3 or more, and the width (W) of the inclined portion 31 ) Is less than 1000 μm.
(電極活物質層の厚さ(T))
 電極活物質層30の厚さ(T)は、特に限定されないが、片面あたり、好ましくは10~100μmであり、より好ましくは20~90μmである。なお、電極活物質層の位置によって電極活物質層の厚さが変わる場合は、傾斜部を除く電極活物質層の厚さの平均値を電極活物質層の厚さ(T)とする。
(Thickness of electrode active material layer (T))
The thickness (T) of the electrode active material layer 30 is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 μm, more preferably 20 to 90 μm per one surface. When the thickness of the electrode active material layer changes depending on the position of the electrode active material layer, the average value of the thickness of the electrode active material layer excluding the inclined portion is defined as the thickness (T) of the electrode active material layer.
(電極活物質層の傾斜部の幅(W))
 電極活物質層30における傾斜部31の幅(W)は1000μm未満である。傾斜部31の幅(W)が1000μm以上であると、電極活物質層の傾斜部とそれに対向する電極活物質層とが重なる部分が大きくなり、電極として利用されない部分が大きくなるおそれがある。そして、これにより電極の利用率が低下するおそれがある。例えば、図2に示す1組の負極10A及び正極10Bの場合、負極活物質層30Aの領域33Aは、正極10Bの正極活物質層10Bにおける傾斜部31B及び正極活物質層10Bが形成されていない集電体20Bと重なっている。この領域33Aは電極としてあまり利用されていない領域である。このような電極としてあまり利用されていない領域33Aが大きくなると、負極活物質層30Aにおいて電極として利用されていない領域が大きくなるので、電極の利用率が低くなる。したがって、電極活物質層30における傾斜部31の幅(W)が大きくなると、領域33Aも大きくなるので、電極の利用率は低くなる。電極の利用率の観点から、傾斜部31の幅(W)は、好ましくは990μm以下であり、より好ましくは950μm以下であり、さらに好ましくは900μm以下である。
(Width of the inclined portion of the electrode active material layer (W))
The width (W) of the inclined portion 31 in the electrode active material layer 30 is less than 1000 μm. If the width (W) of the inclined portion 31 is 1000 μm or more, the portion where the inclined portion of the electrode active material layer overlaps with the electrode active material layer facing the inclined portion increases, and the portion not used as an electrode may increase. And there is a possibility that the utilization rate of the electrode is reduced. For example, in the case of a pair of the negative electrode 10A and the positive electrode 10B shown in FIG. 2, the region 33A of the negative electrode active material layer 30A does not have the inclined portion 31B and the positive electrode active material layer 10B in the positive electrode active material layer 10B of the positive electrode 10B. It overlaps with the current collector 20B. This region 33A is a region that is not often used as an electrode. When the region 33A that is not much used as an electrode becomes large, the region that is not used as an electrode in the negative electrode active material layer 30A becomes large, and the utilization rate of the electrode becomes low. Therefore, when the width (W) of the inclined portion 31 in the electrode active material layer 30 increases, the region 33A also increases, and the utilization factor of the electrode decreases. From the viewpoint of electrode utilization, the width (W) of the inclined portion 31 is preferably 990 μm or less, more preferably 950 μm or less, and even more preferably 900 μm or less.
(電極活物質層のエッジファクター)
 電極活物質層30のエッジファクターは、電極活物質層30の厚さ(T)に対する、傾斜部31の幅(W)の比(W/T)で表される。電極活物質層30のエッジファクターは3以上である。電極活物質層30のエッジファクターが3未満であると、電極活物質層の傾斜部31において電極活物質の粉落ちが発生する場合がある。電極活物質の粉落ちの観点から、電極活物質層30のエッジファクターは、好ましくは4以上であり、より好ましくは5以上であり、さらに好ましくは6以上である。
(Edge factor of electrode active material layer)
The edge factor of the electrode active material layer 30 is represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion 31 to the thickness (T) of the electrode active material layer 30. The edge factor of the electrode active material layer 30 is 3 or more. If the edge factor of the electrode active material layer 30 is less than 3, powder falling of the electrode active material may occur in the inclined portion 31 of the electrode active material layer. From the viewpoint of powder dropping of the electrode active material, the edge factor of the electrode active material layer 30 is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and further preferably 6 or more.
(集電体)
 集電体20を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属が挙げられる。これらの中では、集電体20が正極集電体の場合、アルミニウム、チタン、ニッケル及びステンレス鋼が好ましく、アルミニウムがより好ましい。また、集電体20が負極集電体の場合、銅、チタン、ニッケル及びステンレス鋼が好ましく、銅がより好ましい。集電体20は、一般的に金属箔からなり、その厚さは、特に限定されないが、1~50μmが好ましく、5~20μmがより好ましい。集電体の厚さが上記範囲内であると、集電体のハンドリングが容易になるとともに、エネルギー密度低下を抑制できる。
(Current collector)
Examples of a material forming the current collector 20 include metals having conductivity, such as copper, aluminum, titanium, nickel, and stainless steel. Among these, when the current collector 20 is a positive electrode current collector, aluminum, titanium, nickel, and stainless steel are preferable, and aluminum is more preferable. When the current collector 20 is a negative electrode current collector, copper, titanium, nickel, and stainless steel are preferable, and copper is more preferable. The current collector 20 is generally made of a metal foil, and its thickness is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm. When the thickness of the current collector is within the above range, handling of the current collector becomes easy and a decrease in energy density can be suppressed.
(電極活物質層)
 電極活物質層30は、電極活物質と、バインダーとを含む。電極が正極である場合、電極活物質層は正極活物質層となり、電極活物質は正極活物質となる。一方、電極が負極の場合、電極活物質層は負極活物質層となり、電極活物質は負極活物質となる。通常、負極の電極面積に比べて正極の電極面積は小さい。
(Electrode active material layer)
The electrode active material layer 30 includes an electrode active material and a binder. When the electrode is a positive electrode, the electrode active material layer becomes a positive electrode active material layer, and the electrode active material becomes a positive electrode active material. On the other hand, when the electrode is a negative electrode, the electrode active material layer becomes a negative electrode active material layer, and the electrode active material becomes a negative electrode active material. Usually, the electrode area of the positive electrode is smaller than the electrode area of the negative electrode.
<正極活物質>
 正極活物質層に使用される正極活物質としては、例えば、金属酸リチウム化合物が挙げられる。金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMn)等が例示できる。また、正極活物質として、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)等を使用してもよい。さらに、正極活物質として、リチウム以外の金属を複数使用したものを使用してもよく、三元系と呼ばれるNCM(ニッケルコバルトマンガン)系酸化物、NCA(ニッケルコバルトアルミニウム系)系酸化物等を使用してもよい。正極活物質として、これらの物質を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Positive electrode active material>
Examples of the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer include a lithium metal oxide compound. Examples of the lithium metal oxide compound include lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and the like. Alternatively, olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) may be used as the positive electrode active material. Further, as the positive electrode active material, a material using a plurality of metals other than lithium may be used. For example, an NCM (nickel-cobalt-manganese) -based oxide, an NCA (nickel-cobalt-aluminum-based) -based oxide, etc. May be used. As the positive electrode active material, one of these materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
<負極活物質>
 負極活物質層に使用される負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウム等が挙げられるが、これら中では炭素材料が好ましく、グラファイトがより好ましい。負極活物質として、上記物質を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material used in the negative electrode active material layer include graphite, a carbon material such as hard carbon, a composite of a tin compound and silicon and carbon, and lithium. Among these, a carbon material is preferable, and graphite is preferable. More preferred. As the negative electrode active material, one of the above materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
<電極活物質の平均粒子径>
 電極活物質の平均粒子径は、特に限定されないが、0.5~50μmであることが好ましく、1~30μmであることがより好ましく、5~25μmであることがさらに好ましい。なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた電極活物質の粒度分布において、体積積算が50%での粒径(D50)を意味する。
<Average particle diameter of electrode active material>
The average particle diameter of the electrode active material is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 30 μm, and further preferably 5 to 25 μm. The average particle diameter means the particle diameter (D50) at a volume integration of 50% in the particle size distribution of the electrode active material obtained by the laser diffraction / scattering method.
<電極活物質の含有量>
 電極活物質層30における電極活物質の含有量は、電極活物質層全量基準で、50~99質量%が好ましく、60~99質量%がより好ましく、80~99質量%がさらに好ましく、90~98質量%が特に好ましい。
<Content of electrode active material>
The content of the electrode active material in the electrode active material layer 30 is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 60 to 99% by mass, further preferably 80 to 99% by mass, and more preferably 90 to 99% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer. 98% by weight is particularly preferred.
<バインダー>
 バインダーの具体例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF-HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。
 電極活物質層30におけるバインダーの含有量は、電極活物質の粉落ちの観点から、電極活物質層全量基準で、0.5質量%以上であることが好ましく、0.5~20質量%であることがより好ましく、1.0~10質量%がさらに好ましい。バインダーの含有量を上記下限値以上とすることで、電極活物質や導電助剤等の粉落ちが発生しにくくなる。
<Binder>
Specific examples of the binder include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), and polytetrafluoroethylene (PTFE); polymethyl acrylate (PMA); Acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl acetate, polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polyether nitrile (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), poly Acrylonitrile (PAN), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), poly (meth) acrylic acid, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxyethylcellulose, polyvinyl alcohol, and the like. It is. These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, carboxymethyl cellulose and the like may be used in the form of a salt such as a sodium salt.
The content of the binder in the electrode active material layer 30 is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 0.5 to 20% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer, from the viewpoint of powder fall of the electrode active material. More preferably, the content is more preferably 1.0 to 10% by mass. By setting the content of the binder to be equal to or more than the above lower limit value, powder fall of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the like becomes difficult to occur.
<導電助剤>
 電極活物質層30は、導電助剤をさらに含むことが好ましい。導電助剤は、上記電極活物質よりも導電性が高い材料が使用され、具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、棒状カーボン等の炭素材料等が挙げられる。導電助剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。電極活物質層30において、導電助剤が含有される場合、導電助剤の含有量は、電極活物質層全量基準で、0.5~15質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましい。導電助剤の含有量が上述の範囲であると、電池抵抗の上昇による出力性能の低下を抑制できるとともに、導電助剤がバインダーを吸収してしまい、粉落ちが発生するのを抑制できる。なお、電極活物質層30が導電助剤をさらに含むことにより、電極活物質層30からの粉落ちは発生しやすくなる。しかし、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10では、上記したようにエッジファクター(W/T)の値を上記した範囲に調整することで粉落ちが発生しにくくなる。
<Conduction aid>
It is preferable that the electrode active material layer 30 further includes a conductive auxiliary. As the conductive additive, a material having higher conductivity than the above-mentioned electrode active material is used, and specific examples thereof include carbon materials such as Ketjen black, acetylene black, carbon nanotube, and rod-like carbon. The conductive auxiliary may be used alone or in combination of two or more. When the conductive additive is contained in the electrode active material layer 30, the content of the conductive additive is preferably 0.5 to 15% by mass, preferably 1 to 10% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer. Is more preferable. When the content of the conductive auxiliary agent is in the above range, a decrease in output performance due to an increase in battery resistance can be suppressed, and at the same time, the conductive auxiliary agent absorbs a binder and can prevent powder dropping from occurring. In addition, when the electrode active material layer 30 further contains a conductive auxiliary, powder dropout from the electrode active material layer 30 is likely to occur. However, in the electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention, powder falling hardly occurs by adjusting the value of the edge factor (W / T) to the above-described range as described above.
 電極活物質層30は、本発明の効果を損なわない範囲内において、電極活物質、導電助剤、及びバインダー以外の他の任意成分を含んでもよい。ただし、電極活物質層の総質量のうち、電極活物質、導電助剤、及びバインダーの総含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。 (4) The electrode active material layer 30 may contain any other components other than the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder as long as the effects of the present invention are not impaired. However, of the total mass of the electrode active material layer, the total content of the electrode active material, the conductive additive, and the binder is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.
[リチウムイオン二次電池用電極の製造方法]
 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極は、例えば、以下の製造方法により製造することができる。本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法の一例では、まず、電極活物質層用組成物を集電体上に塗布して集電体上に電極活物質層を形成する。その後、電極活物質層を形成した集電体を加圧プレスし、分割して、リチウムイオン二次電池用電極を製造する。
[Method for producing electrode for lithium ion secondary battery]
The electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention can be manufactured, for example, by the following manufacturing method. In one example of the method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention, first, a composition for an electrode active material layer is applied on a current collector to form an electrode active material layer on the current collector. I do. Thereafter, the current collector on which the electrode active material layer is formed is pressed under pressure and divided to produce an electrode for a lithium ion secondary battery.
 なお、電極活物質層30の厚さ(T)及び電極活物質層の斜部の幅(W)は、電極活物質層用組成物の粘度を調整することにより制御することができる。また、電極活物質層用組成物の粘度は、例えば、電極活物質層用組成物中の固形分濃度を調節することにより制御することができる。 Note that the thickness (T) of the electrode active material layer 30 and the width (W) of the inclined portion of the electrode active material layer can be controlled by adjusting the viscosity of the composition for an electrode active material layer. The viscosity of the composition for an electrode active material layer can be controlled, for example, by adjusting the solid concentration in the composition for an electrode active material layer.
(電極活物質層形成工程)
 電極活物質層形成工程においては、まず、電極活物質と、バインダーと、溶媒とを含む電極活物質層用組成物を用意する。電極活物質層用組成物に使用する溶媒には、例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエン、イソプロピルアルコール、N-メチルピロリドン(NMP)、エタノール、水等が挙げられる。電極活物質層用組成物は、必要に応じて配合される導電助剤等のその他成分を含んでもよい。電極活物質、バインダー等の詳細は上記で説明したとおりである。電極活物質層用組成物はスラリーの状態である。
(Electrode active material layer forming step)
In the electrode active material layer forming step, first, an electrode active material layer composition including an electrode active material, a binder, and a solvent is prepared. Examples of the solvent used in the composition for an electrode active material layer include cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, toluene, isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), ethanol, water, and the like. The composition for an electrode active material layer may include other components such as a conductive auxiliary compounded as necessary. Details of the electrode active material, the binder, and the like are as described above. The composition for an electrode active material layer is in a slurry state.
 電極活物質層30の傾斜部31の幅(W)を1000μm未満とする観点から、電極活物質が正極活物質である場合、電極活物質層用組成物の粘度は、好ましくは2500~12000mPa・sであり、より好ましくは3000~10000mPa・sである。一方、電極活物質が負極活物質である場合、電極活物質層用組成物の粘度は、好ましくは1600~12000mPa・sであり、より好ましくは1800~10000mPa・sである。なお、粘度とは、B型粘度計で60rpm、25℃の条件で、スピンドルの回転を開始してから2分後に測定した粘度である。 From the viewpoint of setting the width (W) of the inclined portion 31 of the electrode active material layer 30 to less than 1000 μm, when the electrode active material is a positive electrode active material, the viscosity of the composition for an electrode active material layer is preferably 2500 to 12000 mPa · s. s, more preferably 3,000 to 10,000 mPa · s. On the other hand, when the electrode active material is a negative electrode active material, the viscosity of the composition for an electrode active material layer is preferably 1600 to 12000 mPa · s, more preferably 1800 to 10000 mPa · s. The viscosity is a viscosity measured by a B-type viscometer at 60 rpm and 25 ° C., two minutes after the start of rotation of the spindle.
 電極活物質層は、例えば、公知のコーティング方法で、上記電極活物質層用組成物を集電体の上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。上記電極活物質層用組成物を集電体用シートの上に塗布する方法には、例えば、ダイコート法、スリットコート法、コンマコート法、リップコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、バーコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。これらの塗布方法の中で、電極活物質層の端部に傾斜部を容易に形成できるという観点から、ダイコート法が好ましい。以下、ダイコート法を例に挙げて、図3及び4を参照して電極活物質層用組成物の集電体上への塗布を説明する。 The electrode active material layer can be formed, for example, by applying the above-mentioned composition for an electrode active material layer on a current collector by a known coating method, and drying. The method for applying the composition for an electrode active material layer on a current collector sheet includes, for example, a die coating method, a slit coating method, a comma coating method, a lip coating method, a dip coating method, a spray coating method, and a roll coating method. Method, doctor blade method, bar coating method, gravure coating method, screen printing method and the like. Among these coating methods, the die coating method is preferred from the viewpoint that an inclined portion can be easily formed at the end of the electrode active material layer. Hereinafter, the application of the composition for an electrode active material layer on a current collector will be described with reference to FIGS. 3 and 4 using a die coating method as an example.
 図3は、電極活物質層用組成物の塗布に用いるダイヘッドの一例を示す図である。ダイヘッド50には吐出口51が設けられている。ダイヘッド50に供給された電極活物質層用組成物は吐出口51から吐出される。 FIG. 3 is a view showing an example of a die head used for applying the composition for an electrode active material layer. A discharge port 51 is provided in the die head 50. The composition for an electrode active material layer supplied to the die head 50 is discharged from a discharge port 51.
 図4に示すように、符号121の方向に移動している集電体120の上に、ダイヘッド50から電極活物質層用組成物を吐出させる。これにより、集電体120の上に電極活物質層130を形成することができる。本発明の一実施形態では、電極活物質層用組成物の粘度を調節することで、電極活物質層130の側面131を傾斜させることができる。なお、電極活物質層130の側面131は電極活物質層30の傾斜部31に相当する。また、電極活物質層用組成物の粘度を調整することで、電極活物質層30の厚さ(T)及びエッジファクター(W/T)も調整できる(図1参照)。電極活物質層130が上に形成された集電体120は不図示の乾燥機の中を通過する。これにより、集電体120の上に形成された電極活物質層130は乾燥する。乾燥温度は、上記溶媒を除去できれば特に限定されないが、例えば40~120℃、好ましくは50~90℃である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、30秒~10分間である。
 電極活物質層130の乾燥後、同様な方法で、集電体120の反対側の表面上にも電極活物質層130を形成する。
As shown in FIG. 4, the composition for an electrode active material layer is discharged from the die head 50 onto the current collector 120 moving in the direction of reference numeral 121. Thus, the electrode active material layer 130 can be formed over the current collector 120. In one embodiment of the present invention, the side 131 of the electrode active material layer 130 can be inclined by adjusting the viscosity of the composition for an electrode active material layer. The side surface 131 of the electrode active material layer 130 corresponds to the inclined portion 31 of the electrode active material layer 30. Further, by adjusting the viscosity of the composition for an electrode active material layer, the thickness (T) and the edge factor (W / T) of the electrode active material layer 30 can also be adjusted (see FIG. 1). The current collector 120 on which the electrode active material layer 130 is formed passes through a drier (not shown). Thus, the electrode active material layer 130 formed on the current collector 120 is dried. The drying temperature is not particularly limited as long as the solvent can be removed, and is, for example, 40 to 120 ° C, preferably 50 to 90 ° C. The drying time is not particularly limited, but is, for example, 30 seconds to 10 minutes.
After the electrode active material layer 130 is dried, the electrode active material layer 130 is formed on the surface on the opposite side of the current collector 120 in the same manner.
(加圧プレス工程)
 上に電極活物質層130を形成した集電体120は、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスすることで、電極密度を高めることができる。加圧プレスは、ロールプレス等により行えばよい。なお、加圧プレスの圧力は、集電体にシワ等の発生がなく、所望の電極密度が到達できれば、特に限定されない。加圧プレスの圧力は、例えばロールプレスの場合、線圧で、好ましくは100~2000kN/mであり、より好ましくは200~1000kN/mである。
(Pressing press process)
The current collector 120 having the electrode active material layer 130 formed thereon is preferably pressed under pressure. By pressing under pressure, the electrode density can be increased. The pressure press may be performed by a roll press or the like. The pressure of the pressure press is not particularly limited as long as wrinkles or the like are not generated on the current collector and a desired electrode density can be reached. The pressure of the pressure press is, for example, a linear pressure in the case of a roll press, preferably 100 to 2000 kN / m, more preferably 200 to 1000 kN / m.
(分割)
 電極活物質層130を形成した集電体120は、例えば、図5の符号150の点線に沿って切断され、複数のリチウムイオン二次電池用電極に分割される。これにより、図1に示す、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10を製造することができる。
(Split)
The current collector 120 on which the electrode active material layer 130 is formed is cut, for example, along a dotted line 150 in FIG. 5 and divided into a plurality of electrodes for a lithium ion secondary battery. Thereby, the electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 can be manufactured.
 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は以下のように変形することができる。
(変形例1)
 以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は集電体20の両面上に、電極活物質層30を形成していた。しかし、図6に示すリチウムイオン二次電池用電極10Cのように、集電体20の一方の面上にのみ、電極活物質層30を形成してもよい。
The electrode 10 for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention can be modified as follows.
(Modification 1)
In the electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention described above, the electrode active material layers 30 are formed on both surfaces of the current collector 20. However, the electrode active material layer 30 may be formed only on one surface of the current collector 20 like the electrode 10C for a lithium ion secondary battery shown in FIG.
(変形例2)
 また、図7に示すリチウムイオン二次電池用電極10Dのように、リチウムイオン二次電池用電極10Dは集電体上に設けられる絶縁樹脂層40をさらに備えてもよい。この場合、絶縁樹脂層40は、電極活物質層30の傾斜部31に隣接し、かつ傾斜部31を覆うように配置される。これにより、電極間の短絡をより確実に防止できる。また、電極活物質層30の傾斜部31からの粉落ちをさらに抑制できる。
(Modification 2)
Further, like the lithium ion secondary battery electrode 10D shown in FIG. 7, the lithium ion secondary battery electrode 10D may further include an insulating resin layer 40 provided on the current collector. In this case, the insulating resin layer 40 is arranged so as to be adjacent to the inclined portion 31 of the electrode active material layer 30 and to cover the inclined portion 31. Thereby, a short circuit between the electrodes can be more reliably prevented. Further, powder falling from the inclined portion 31 of the electrode active material layer 30 can be further suppressed.
 絶縁樹脂層40は、電極の端部における絶縁を確保できるものであればよく、樹脂成分を含む。樹脂成分としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF-HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。これらの高分子は、単独で用いてもよいし、これらの高分子を重ね合わせて複層体として用いてもよい。さらに、これらの高分子には、種々の添加剤を用いてもよく、その種類や含有量は特に制限されない。また、樹脂成分には、必要に応じて、絶縁性微粒子も配合してもよい。絶縁性微粒子としては、無機粒子、有機粒子等が挙げられる。
 添加剤として無機粒子を用いると、通常は絶縁層の剛性を高くできることや乾燥収縮の低減ができる。このような無機粒子の材料としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アルミニウムの水和物(ベーマイト(AlOOH))、ギブサイト(Al(OH))、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン(チタニア)、BaTiO、ZrO、アルミナ-シリカ複合酸化物等の酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化物粒子、シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子、タルク、モンモリロナイト等の粘土微粒子等が挙げられる。これらの中でも、電解液中での安定性と電位安定性の観点から酸化物粒子が好ましく、中でも吸水性が低く耐熱性(例えば180℃以上の高温に対する耐性)に優れる観点から酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、酸化アルミニウムが特に好ましい。
 有機粒子としては、通常は重合体の粒子を用いる。有機粒子は、当該有機粒子の表面の官能基の種類及び量を調整することにより、水に対する親和性を制御でき、ひいては絶縁層に含まれる水分量を制御できる。また有機粒子は、通常は金属イオンの溶出が少ない点で、優れる。このような有機粒子の材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の各種重合体化合物等が挙げられる。粒子を形成する上記重合体化合物は、例えば、混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体、架橋体等であっても使用しうる。また、有機粒子は、2種以上の重合体化合物の混合物により形成されていてもよい。
 これらの無機粒子及び有機粒子は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
The insulating resin layer 40 only needs to be able to secure insulation at the end of the electrode, and contains a resin component. Examples of the resin component include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), and polytetrafluoroethylene (PTFE); polymethyl acrylate (PMA); Acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl acetate, polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polyether nitrile (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), poly Acrylonitrile (PAN), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), poly (meth) acrylic acid, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxyethylcellulose, polyvinyl alcohol, and the like. That. These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, carboxymethyl cellulose and the like may be used in the form of a salt such as a sodium salt. These polymers may be used alone or may be used as a multilayer body by superposing these polymers. Furthermore, various additives may be used for these polymers, and the type and content thereof are not particularly limited. In addition, insulating fine particles may be added to the resin component, if necessary. Examples of the insulating fine particles include inorganic particles and organic particles.
When inorganic particles are used as an additive, usually, the rigidity of the insulating layer can be increased and drying shrinkage can be reduced. Examples of the material of such inorganic particles include aluminum oxide (alumina), aluminum oxide hydrate (boehmite (AlOOH)), gibbsite (Al (OH) 3 ), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), and water. Oxide particles such as magnesium oxide, calcium oxide, titanium oxide (titania), BaTiO 3 , ZrO 2 , alumina-silica composite oxide, nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride, and covalent crystals such as silicon and diamond Particles, hardly soluble ionic crystal particles such as barium sulfate, calcium fluoride, and barium fluoride; and clay fine particles such as talc and montmorillonite. Among these, oxide particles are preferable from the viewpoint of stability in an electrolyte and potential stability, and titanium oxide and aluminum oxide are preferable from the viewpoint of low water absorption and excellent heat resistance (eg, resistance to high temperatures of 180 ° C. or higher). Hydrate of aluminum oxide, magnesium oxide and magnesium hydroxide are more preferable, aluminum oxide, hydrate of aluminum oxide, magnesium oxide and magnesium hydroxide are more preferable, and aluminum oxide is particularly preferable.
Generally, polymer particles are used as the organic particles. By adjusting the type and amount of the functional group on the surface of the organic particles, the affinity of the organic particles for water can be controlled, and the amount of water contained in the insulating layer can be controlled. Further, the organic particles are generally excellent in that elution of metal ions is small. Examples of the material of such organic particles include various polymer compounds such as polystyrene, polyethylene, polyimide, melamine resin, and phenol resin. The polymer compound forming the particles may be, for example, a mixture, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, a crosslinked product, or the like. Further, the organic particles may be formed of a mixture of two or more polymer compounds.
These inorganic particles and organic particles may be used alone or in a combination of two or more.
 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極の一実施形態にすぎない。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極を限定しない。 リ チ ウ ム The electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention and the modification thereof are only one embodiment of the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention. Therefore, the electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention and its modification do not limit the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention.
[リチウム二次イオン電池]
 図8を参照して、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池を説明する。図8は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の概略断面図である。図8に示すように、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10を備える。電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるという観点から、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、負極10と、正極10とを備え、正極10及び負極の両方が本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10であることが好ましい。
[Lithium secondary ion battery]
With reference to FIG. 8, a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic sectional view of a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the lithium ion secondary battery 1 in one embodiment of the present invention includes the electrode 10 for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention. The lithium ion secondary battery 1 according to one embodiment of the present invention includes the negative electrode 10 and the positive electrode 10 from the viewpoint that the utilization rate of the electrode can be increased and generation of powder drop can be suppressed. Both are preferably the electrodes 10 for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention.
 また、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、正極10と、負極10とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置されることが好ましい。また、各層を構成する正極10それぞれの集電体20の端部が纏められて正極端子2に接続され、かつ各層を構成する負極10それぞれの集電体20の端部が纏められ負極端子3に接続されることが好ましい。そして、正極10、又は負極10の少なくとも一方が、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10により構成され、傾斜部31は、集電体20の纏められた端部側に設けられることが好ましい。これにより、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極を備えたリチウムイオン二次電池を得ることができる。 In addition, in the lithium ion secondary battery 1 according to one embodiment of the present invention, it is preferable that the positive electrode 10 and the negative electrode 10 are alternately arranged such that each of the positive electrode 10 and the negative electrode 10 is provided in a plurality of layers. Further, the ends of the current collectors 20 of the respective positive electrodes 10 constituting each layer are collected and connected to the positive electrode terminal 2, and the ends of the respective current collectors 20 of the respective negative electrodes 10 constituting each layer are collected and the negative electrode terminals 3 are formed. Is preferably connected to Then, at least one of the positive electrode 10 and the negative electrode 10 is configured by the electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention, and the inclined portion 31 is provided on the integrated end side of the current collector 20. Preferably. Thereby, it is possible to obtain a lithium ion secondary battery provided with a lithium ion secondary battery electrode that can increase the utilization rate of the electrode and suppress the generation of powder drop.
 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1において、積層された電極10は、筐体6,7に収納されていることが好ましい。なお、筐体6,7は、角型、円筒型、ラミネート型等のいずれでもよい。 に お い て In the lithium ion secondary battery 1 according to one embodiment of the present invention, the stacked electrodes 10 are preferably housed in the housings 6 and 7. The casings 6 and 7 may be any of a square type, a cylindrical type, a laminate type, and the like.
 本発明の一実施形態のおけるリチウムイオン二次電池1は、好ましくは正極10及び負極10の間に配置されるセパレータ8をさらに備える。セパレータ8が設けられることで、正極10及び負極10の間の短絡がより一層効果的に防止される。また、セパレータ8は、後述する電解質9を保持してもよい。 The lithium ion secondary battery 1 according to one embodiment of the present invention preferably further includes a separator 8 disposed between the positive electrode 10 and the negative electrode 10. By providing the separator 8, a short circuit between the positive electrode 10 and the negative electrode 10 is more effectively prevented. Further, the separator 8 may hold an electrolyte 9 described later.
 セパレータ8としては、多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が挙げられ、これらの中では多孔性の高分子膜が好ましい。多孔性の高分子膜としては、オレフィン系多孔質フィルムが例示される。 (4) Examples of the separator 8 include a porous polymer film, a nonwoven fabric, and a glass fiber. Among these, a porous polymer film is preferable. As the porous polymer film, an olefin-based porous film is exemplified.
 本発明のリチウムイオン二次電池は、電解質9を備える。電解質は特に限定されず、リチウムイオン二次電池1で使用される公知の電解質9を使用すればよい。電解質9としては例えば電解液を使用する。電解質9は、例えば、積層した電極10を筐体6,7に収納した後に、筐体6,7の中に充填される。 リ チ ウ ム The lithium ion secondary battery of the present invention includes the electrolyte 9. The electrolyte is not particularly limited, and a known electrolyte 9 used in the lithium ion secondary battery 1 may be used. As the electrolyte 9, for example, an electrolytic solution is used. The electrolyte 9 is filled in the housings 6 and 7 after the stacked electrodes 10 are housed in the housings 6 and 7, for example.
 電解液としては、有機溶媒と、電解質塩を含む電解液が例示できる。有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、又はこれら溶媒の2種類以上の混合物が挙げられる。電解質塩としては、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFCO、LiPFSO、LiN(SOCF、LiN(SOCFCF、LiN(COCF及びLiN(COCFCF、リチウムビスオキサレートボラート(LiB(C)等のリチウムを含む塩が挙げられる。また、有機酸リチウム塩-三フッ化ホウ素錯体、LiBH等の錯体水素化物等の錯体が挙げられる。これらの塩又は錯体は、1種単独で使用してもよいが、2種以上の混合物であってもよい。また、電解質9は、上記電解液にさらに高分子化合物を含むゲル状電解質であってもよい。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等のポリアクリル系ポリマーが挙げられる。なお、ゲル状電解質は、セパレータとして使用されてもよい。 Examples of the electrolyte include an electrolyte containing an organic solvent and an electrolyte salt. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2. Polar solvents such as -diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, and methyl acetate; or a mixture of two or more of these solvents. As the electrolyte salt, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiPF 6 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiN (COCF 3 ) 2, and a salt containing lithium such as LiN (COCF 2 CF 3 ) 2 and lithium bisoxalate borate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ) can be given. Further, a complex such as a lithium hydride of an organic acid-boron trifluoride complex or a complex hydride such as LiBH 4 may be used. These salts or complexes may be used alone or as a mixture of two or more. Further, the electrolyte 9 may be a gel electrolyte further containing a polymer compound in the electrolyte. Examples of the polymer compound include a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride and a polyacryl-based polymer such as poly (methyl meth) acrylate. Note that the gel electrolyte may be used as a separator.
 以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は以下のように変形することができる。
(変形例1)
 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、正極及び負極として本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10を備えていたが、正極及び負極として本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の変形例10C,10Dを備えてもよい。
The lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention described above can be modified as follows.
(Modification 1)
The lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention includes the lithium ion secondary battery electrode 10 according to one embodiment of the present invention as a positive electrode and a negative electrode. Modifications 10C and 10D of the electrode for the lithium ion secondary battery may be provided.
 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池の一実施形態にすぎない。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池を限定しない。 リ チ ウ ム The lithium ion secondary battery and its modification in one embodiment of the present invention are only one embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention. Therefore, the lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention and its modifications do not limit the lithium ion secondary battery of the present invention.
 以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
 以下の評価方法により、得られたリチウムイオン二次電池用電極を評価した。 電極 The obtained lithium ion secondary battery electrode was evaluated by the following evaluation methods.
(粉落ち)
 リチウムイオン二次電池用電極の作製で、電極活物質層用スラリーを両面に塗布した集電体をローラにより加圧プレスしたときの電極端部からの電極活物質の滑落を調べ、以下の基準で評価した。
○:電極活物質の滑落なし
×:電極活物質の滑落あり
(利用率)
 正極及び負極を積層し、お互いに対向している正極電極活物質層の傾斜部の幅(W1)と負極電極活物質層の傾斜部の幅(W2)の合計(W1+W2)を余剰部の長さとし、以下の基準で評価した。
○:余剰部の長さが1500μm未満
×:余剰部の長さが15000μm以上
(Powdering)
In the production of electrodes for lithium ion secondary batteries, when the current collector coated with the slurry for the electrode active material layer on both sides was pressed under pressure with a roller, the slip of the electrode active material from the electrode end was examined. Was evaluated.
○: No sliding of electrode active material ×: Sliding of electrode active material (utilization rate)
The positive electrode and the negative electrode are stacked, and the sum (W1 + W2) of the width (W1) of the inclined portion of the positive electrode active material layer and the width (W2) of the inclined portion of the negative electrode active material layer facing each other is the length of the surplus portion. It was evaluated according to the following criteria.
:: length of surplus portion is less than 1500 μm ×: length of surplus portion is 15000 μm or more
[実施例1]
(正極の作製)
 正極活物質としてのNCA系酸化物(平均粒子径10μm)、導電助剤としてのアセチレンブラック、電極用バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)及び溶媒としてのN-メチルピロリドン(NMP)を混合して正極活物質層用スラリーを得た。正極活物質層用スラリー中のNCA系酸化物の含有量は62質量%であり、アセチレンブラックの含有量は1.4質量%であった。また、PVdFの含有量は1.6質量%であり、NMPの含有量は35質量%であった。この正極活物質層用スラリーの固形分濃度は67.2質量%であった。また、この正極活物質層用スラリーの粘度は9060mPa・sであった。なお、粘度は、B型粘度計で60rpm、25℃の条件で、スピンドルの回転を開始してから2分後に測定したものである。この正極活物質層用スラリーを、ダイコーターを使用して、正極集電体としての厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、予備乾燥後、120℃で真空乾燥し、正極活物質層をアルミニウム箔上に形成した。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
An NCA-based oxide (average particle diameter: 10 μm) as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive additive, polyvinylidene fluoride (PVdF) as an electrode binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent are mixed. A slurry for a positive electrode active material layer was obtained. The content of the NCA-based oxide in the slurry for the positive electrode active material layer was 62% by mass, and the content of acetylene black was 1.4% by mass. Further, the content of PVdF was 1.6% by mass, and the content of NMP was 35% by mass. The solid concentration of the slurry for the positive electrode active material layer was 67.2% by mass. The slurry for the positive electrode active material layer slurry had a viscosity of 9060 mPa · s. The viscosity was measured by a B-type viscometer at 60 rpm and 25 ° C., 2 minutes after the start of rotation of the spindle. The slurry for a positive electrode active material layer was applied to both sides of a 15 μm-thick aluminum foil as a positive electrode current collector using a die coater, preliminarily dried, and then vacuum dried at 120 ° C. to form a positive electrode active material layer. Formed on aluminum foil.
 その後、電極活物質層を形成したアルミニウム箔を、400kN/mの線圧でローラにより加圧プレスし、さらに電極寸法の100mm×200mm角に打ち抜いて、両面に電極活物質を有する正極とした。該寸法のうち、正極極活物質が塗布された面積は100mm×180mmであった。なお、両面に形成された正極活物質層の厚さは、片面あたり50μmであった。 Thereafter, the aluminum foil on which the electrode active material layer was formed was pressed under pressure with a roller at a linear pressure of 400 kN / m, and was further punched into a 100 mm × 200 mm square of electrode dimensions to obtain a positive electrode having electrode active materials on both surfaces. Of the dimensions, the area where the positive electrode active material was applied was 100 mm × 180 mm. In addition, the thickness of the positive electrode active material layers formed on both surfaces was 50 μm per one surface.
[実施例2~4及び比較例1]
 実施例2~4及び比較例1において、表1に示すように、正極活物質層用スラリーの粘度を変更した。これにより、下記の表4に示す電極活物質層の厚さ(T1)、傾斜部の幅(W)及びエッジファクター(W/T)を有する実施例2~4及び比較例1の正極を作製した。
[Examples 2 to 4 and Comparative Example 1]
In Examples 2 to 4 and Comparative Example 1, as shown in Table 1, the viscosity of the slurry for the positive electrode active material layer was changed. Thereby, the positive electrodes of Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 having the thickness (T1) of the electrode active material layer, the width (W) of the inclined portion, and the edge factor (W / T) shown in Table 4 below were prepared. did.
[実施例5]
(負極の作製)
 負極活物質としてグラファイト(平均粒子径10μm)と、負極用バインダーとしてのカルボキシメチルセルロース(CMC)のナトリウム塩と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、負極用バインダーとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、溶媒として水とを混合し、負極活物質層用スラリーを得た。なお、負極活物質層用スラリー中の負極活物質の含有量は50質量%であり、導電助剤の含有量は0.5質量%であり、バインダーの含有量は1.5質量%であり、溶媒の含有量は48質量%であった。なお、この負極活物質層用スラリーの固形分濃度は52.0質量%であった。また、この負極活物質層用スラリーの粘度は5460mPa・sであった。なお、粘度は、B型粘度計で60rpm、25℃の条件で、スピンドルの回転を開始してから2分後に測定したものである。この負極活物質層用スラリーを、ダイコーターを使用して、負極集電体としての厚さ12μmの銅箔の両面に塗布し、予備乾燥後、100℃で真空乾燥し、負極活物質層を銅箔上に形成した。
[Example 5]
(Preparation of negative electrode)
Graphite (average particle diameter: 10 μm) as a negative electrode active material, sodium salt of carboxymethyl cellulose (CMC) as a negative electrode binder, acetylene black as a conductive additive, and styrene butadiene rubber (SBR) as a negative electrode binder; Water was mixed as a solvent to obtain a slurry for a negative electrode active material layer. The content of the negative electrode active material in the slurry for the negative electrode active material layer was 50% by mass, the content of the conductive additive was 0.5% by mass, and the content of the binder was 1.5% by mass. The content of the solvent was 48% by mass. The solid concentration of the slurry for the negative electrode active material layer was 52.0% by mass. The viscosity of the slurry for the negative electrode active material layer was 5,460 mPa · s. The viscosity was measured by a B-type viscometer at 60 rpm and 25 ° C., 2 minutes after the start of rotation of the spindle. This negative electrode active material layer slurry was applied to both surfaces of a 12 μm thick copper foil as a negative electrode current collector using a die coater, preliminarily dried, and then vacuum dried at 100 ° C. to form a negative electrode active material layer. Formed on copper foil.
 その後、両面に負極活物質層用スラリーを塗布した負極集電体を、300kN/mの線圧でローラにより加圧プレスし、さらに電極寸法の110mm×210mm角に打ち抜いて、両面に負極活物質層を有する負極とした。該寸法のうち、負極活物質が塗布された面積は110mm×190mmであった。なお、両面に形成された負極活物質層の厚さは、片面あたり50μmであった。 Thereafter, the negative electrode current collector coated with the slurry for the negative electrode active material layer on both sides is pressed with a roller at a linear pressure of 300 kN / m by a roller, and further punched into 110 mm × 210 mm square of the electrode dimensions, thereby forming the negative electrode active material on both sides. A negative electrode having a layer was obtained. Of the dimensions, the area where the negative electrode active material was applied was 110 mm × 190 mm. The thickness of the negative electrode active material layers formed on both sides was 50 μm per one side.
[実施例6~8及び比較例1]
 実施例6~8及び比較例2において、表2に示すように、負極活物質層用スラリーの粘度を変更した。これにより、下記の表5に示す電極活物質層の厚さ(T1)、傾斜部の幅(W)及びエッジファクター(W/T)を有する実施例2~4及び比較例1の負極を作製した。
[Examples 6 to 8 and Comparative Example 1]
In Examples 6 to 8 and Comparative Example 2, as shown in Table 2, the viscosity of the negative electrode active material layer slurry was changed. Thereby, the negative electrodes of Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 having the thickness (T1) of the electrode active material layer, the width (W) of the inclined portion, and the edge factor (W / T) shown in Table 5 below were prepared. did.
[実施例9~15及び参考例1,2]
 表3に示すように、正極活物質層用スラリーの粘度を変更して、実施例9~15及び参考例1,2の正極を作製した。また、表3に示すように、負極活物質層用スラリーの粘度を変更して、実施例9~15及び参考例1、2の負極を作製した。そして、それぞれの実施例及び参考例の正極及び負極を組み合わせて、利用率評価用の正極及び負極の組とした。
[Examples 9 to 15 and Reference Examples 1 and 2]
As shown in Table 3, the slurries of the positive electrode active material layer slurries were changed to produce positive electrodes of Examples 9 to 15 and Reference Examples 1 and 2. Further, as shown in Table 3, the viscosities of the slurries for the negative electrode active material layers were changed to produce the negative electrodes of Examples 9 to 15 and Reference Examples 1 and 2. And the positive electrode and the negative electrode of each Example and the reference example were combined, and it was set as the positive electrode and the negative electrode for utilization evaluation.
 測定及び評価結果を次の表4~6に示す。 The measurement and evaluation results are shown in the following Tables 4 to 6.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
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 以上の実施例1~8に示すように、電極活物質層のエッジファクター(W/T)を3以上とし、かつ傾斜部の幅(W)を1000μm未満とすることにより、電極の粉落ちが抑制されることがわかった。一方、比較例1,2では、エッジファクターが3よりも小さかったため、粉落ちが発生した。
 以上の実施例9~14に示すように、電極活物質層のエッジファクター(W/T)を3以上とし、かつ傾斜部の幅(W)を1000μm未満とすることにより、電極の利用率が高くなることがわかった。一方、参考例1では、負極における電極活物質層の傾斜部の幅が1000μm以上であり、参考例2では、正極における電極活物質層の傾斜部の幅が1000μm以上であったため、電極の利用率が低下した。
As shown in Examples 1 to 8 above, by setting the edge factor (W / T) of the electrode active material layer to 3 or more and setting the width (W) of the inclined portion to less than 1000 μm, powder powder of the electrode is reduced. It was found to be suppressed. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, since the edge factor was smaller than 3, powder dropping occurred.
As shown in Examples 9 to 14 above, by setting the edge factor (W / T) of the electrode active material layer to 3 or more and setting the width (W) of the inclined portion to less than 1000 μm, the utilization rate of the electrode is reduced. It turned out to be higher. On the other hand, in Reference Example 1, the width of the inclined portion of the electrode active material layer in the negative electrode was 1000 μm or more, and in Reference Example 2, the width of the inclined portion of the electrode active material layer in the positive electrode was 1000 μm or more. The rate dropped.
 1 リチウムイオン二次電池
 2 正極端子
 3 負極端子
 6,7 筐体
 8 セパレータ
 9 電解質
 10,10A~10D リチウムイオン二次電池用電極(正極,負極)
 20,20A,20B,120 集電体
 30,30A,30B,130 電極活物質層
 31 端部(傾斜部)
 32 中央部
 50 ダイヘッド
 51 吐出口
 131 電極活物質層の側面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 2 Positive electrode terminal 3 Negative electrode terminal 6, 7 Case 8 Separator 9 Electrolyte 10, 10A-10D Lithium ion secondary battery electrode (positive electrode, negative electrode)
20, 20A, 20B, 120 Current collector 30, 30A, 30B, 130 Electrode active material layer 31 End (inclined portion)
32 Central part 50 Die head 51 Discharge port 131 Side surface of electrode active material layer

Claims (7)

  1.  集電体と、前記集電体上に設けられ、電極活物質と、バインダーを含む電極活物質層とを備え、
     前記電極活物質層の少なくとも一部の端部が、前記電極活物質層の中央部から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部により構成され、
     前記電極活物質層の厚さ(T)に対する、前記傾斜部の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ前記傾斜部の幅(W)が1000μm未満であるリチウムイオン二次電池用電極。
    A current collector, provided on the current collector, including an electrode active material, and an electrode active material layer including a binder;
    At least a part of the end of the electrode active material layer is constituted by an inclined portion whose thickness decreases as the distance from the center of the electrode active material layer increases,
    The edge factor represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion to the thickness (T) of the electrode active material layer is 3 or more, and the width (W) of the inclined portion is An electrode for a lithium ion secondary battery having a size of less than 1000 μm.
  2.  前記電極活物質層が、さらに導電助剤を含む請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the electrode active material layer further contains a conductive additive.
  3.  前記電極活物質層におけるバインダーの含有量が、1.5質量%以上である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 (3) The electrode for a lithium ion secondary battery according to (1) or (2), wherein the content of the binder in the electrode active material layer is 1.5% by mass or more.
  4.  前記集電体上に設けられる絶縁樹脂層を備え、
     前記絶縁樹脂層が、前記電極活物質層の前記傾斜部に隣接し、かつ該傾斜部を覆うように配置される請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
    Comprising an insulating resin layer provided on the current collector,
    4. The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the insulating resin layer is disposed so as to be adjacent to the inclined portion of the electrode active material layer and to cover the inclined portion. .
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極を備えるリチウムイオン二次電池。 (4) A lithium ion secondary battery comprising the electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of (1) to (4).
  6.  負極と、正極とを備え、
     前記正極及び負極の両方が、前記リチウムイオン二次電池用電極である請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。
    Comprising a negative electrode and a positive electrode,
    The lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein both the positive electrode and the negative electrode are the electrodes for the lithium ion secondary battery.
  7.  正極と、負極とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置され、各層を構成する正極それぞれの集電体の端部が纏められて正極端子に接続され、かつ各層を構成する負極それぞれの集電体の端部が纏められ負極端子に接続されるリチウムイオン二次電池であって、
     前記正極、又は前記負極の少なくとも一方が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、
     前記傾斜部は、前記集電体の纏められた端部側に設けられる請求項5又は6に記載のリチウムイオン二次電池。
    The positive electrode and the negative electrode are alternately arranged so that each layer is provided in a plurality of layers, the ends of the current collectors of the respective positive electrodes forming each layer are combined and connected to the positive electrode terminal, and each of the negative electrodes forming each layer is formed. A lithium ion secondary battery in which ends of a current collector are combined and connected to a negative electrode terminal,
    At least one of the positive electrode or the negative electrode is configured by the lithium ion secondary battery electrode,
    7. The lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the inclined portion is provided on an integrated end side of the current collector. 8.
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