WO2021070294A1 - 電池部材の製造方法、電池部材、及び二次電池 - Google Patents

電池部材の製造方法、電池部材、及び二次電池 Download PDF

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WO2021070294A1
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electrolyte
layer
electrode mixture
mixture layer
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秀之 小川
保彦 吉成
明博 織田
祐介 瀬良
新平 尼崎
順 田中
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昭和電工マテリアルズ株式会社
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a battery member, a battery member, and a secondary battery.
  • Patent Document 2 a method of impregnating a positive electrode and a negative electrode with an electrolytic solution or a gel electrolyte is known (for example, Patent Document 2).
  • the secondary battery described in Patent Document 2 is obtained by sequentially laminating a positive electrode, a solid electrolyte sheet, and a negative electrode to form a single cell, and accommodating the aggregate of the single cells in a battery container.
  • the positive electrode and the negative electrode are impregnated with an organic electrolyte or a gel electrolyte.
  • the solvent contained in the electrolytic solution tends to volatilize during production or over time, so that the secondary battery has desired characteristics. It was found that there is a problem in appropriately producing the above.
  • One aspect of the present invention is aimed at suppressing volatilization of the organic solvent in the electrode mixture layer in an electrode in which an electrolyte solution containing an electrolyte salt and an organic solvent is contained in the electrode mixture layer.
  • One aspect of the present invention includes an electrode having a current collector, an adhesive portion provided at an edge portion on one surface of the current collector, and an electrode mixture layer provided at a central portion on one surface of the current collector.
  • the laminate is a laminate in which the adhesive portion and the electrode mixture layer are sandwiched between the current collector and the electrolyte layer, and the electrode mixture is provided.
  • the layer provides a method for making a battery member, which contains an electrode active material, an organic solvent and an electrolyte salt.
  • the electrode mixture layer containing the organic solvent is covered with the base material and the electrolyte sheet having the electrolyte layer, so that the volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer is suppressed. .. Further, in the battery member obtained by this manufacturing method, since the electrolyte layer is adhered to the current collector via an adhesive portion provided on the edge portion on one surface of the current collector, the battery member is also organic from this adhesive portion. Volatilization of the solvent can be effectively suppressed.
  • the secondary battery it may be necessary to additionally inject an electrolytic solution into the electrode mixture layer when manufacturing the secondary battery, but this battery member can suppress the volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer.
  • the step of additionally injecting the electrolytic solution at the time of manufacturing the secondary battery can be omitted, and the manufacturing time of the secondary battery can be shortened.
  • the step (a) is the step (w1) of providing the electrode active material layer containing the electrode active material in the central portion on one surface of the current collector and providing the adhesive portion on the edge portion on one surface of the current collector.
  • An organic solvent and a composition containing an electrolyte salt are added to the electrode active material layer to form an electrode mixture layer (w2), and an adhesive portion and an electrode combination are provided between the current collector and the electrolyte layer.
  • the step (w3) of laminating the electrolyte sheets so that the agent layer is sandwiched may be provided in this order.
  • the composition containing the organic solvent and the electrolyte salt is added to the electrode active material layer containing the electrode active material provided in the central portion on one surface of the current collector to form the electrode mixture layer.
  • the step (x3) of laminating the electrolyte sheets may be provided in this order.
  • the step (a) is the step (y1) of providing the electrode active material layer containing the electrode active material in the central portion on one surface of the current collector and providing the adhesive portion on the edge portion on one surface of the current collector.
  • the step (y3) of forming the electrode mixture layer in addition to the inside may be provided in this order.
  • the electrode mixture layer may further contain a polymer capable of gelling an organic solvent.
  • the step (c) for heating the composition may be further provided after the step (b).
  • the composition may further contain a polymerizable compound, and the polymerizable compound may be a compound that becomes a polymer capable of gelling an organic solvent by polymerization.
  • a step (d) for polymerizing the polymerizable compound in the electrode mixture layer may be further provided.
  • the organic solvent in the electrode mixture layer is gelled, it is common to volatilize the organic solvent.
  • the organic solvent is gelled by a gelable polymer or a polymerizable compound. To do.
  • the organic solvent can be gelled without the need for a step of volatilizing the organic solvent, so that a secondary battery having desired characteristics can be more preferably obtained as compared with the conventional case.
  • a composition containing an electrolytic solution even for a high-density electrode mixture layer by preliminarily adding an organic solvent and a polymer or a polymerizable compound to the electrode mixture layer and then gelling the organic solvent. Can be easily permeated, and further, leakage of the organic solvent from the electrode mixture layer can be suppressed.
  • the above composition contains a gelable polymer or a polymerizable compound
  • the gelation of the organic solvent improves the adhesion between the current collector and the electrode mixture, and the base material is removed from the battery member.
  • a battery member that can be easily peeled off can be obtained. By using such a battery member, the production of a secondary battery becomes easy.
  • the electrolyte layer may contain polymers, oxide particles and electrolyte salts.
  • the organic solvent may contain a carbonic acid ester.
  • the base material may cover the entire surface opposite to the adhesive portion of the electrolyte layer and the electrode mixture layer. As a result, the volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer can be further suppressed.
  • Another aspect of the present invention is a current collector, an electrolyte layer, a base material provided on one surface of the electrolyte layer and opposite to the current collector, and an edge on one surface of the current collector.
  • An electrode combination provided in a portion, an adhesive portion provided between the current collector and the electrolyte layer, and an electrode combination provided in the central portion on one surface of the current collector and provided between the current collector and the electrolyte layer.
  • a battery member comprising an agent layer, wherein the electrolyte layer is adhered to the current collector via an adhesive portion, and the electrode mixture layer contains an electrode active material, an organic solvent, and an electrolyte salt.
  • volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer is suppressed as described above. Further, in this battery member, the volatilization of the organic solvent can be suppressed for a long period of time by the base material and the electrolyte layer. Therefore, it is possible to store the secondary battery as a battery member for a long period of time before manufacturing the secondary battery.
  • the electrode mixture layer may further contain a polymer capable of gelling an organic solvent.
  • the electrolyte layer may contain polymers, oxide particles and electrolyte salts.
  • the organic solvent may contain a carbonic acid ester.
  • the base material may cover the entire surface opposite to the adhesive portion of the electrolyte layer and the electrode mixture layer.
  • Another aspect of the present invention is a current collector, an electrolyte layer, an adhesive portion provided on an edge portion on one surface of the current collector, and an adhesive portion provided between the current collector and the electrolyte layer, and a current collector. It is provided with an electrode mixture layer provided in the central portion on one surface of the body and provided between the current collector and the electrolyte layer, and the electrolyte layer is adhered to the current collector via the adhesive portion.
  • the electrode mixture layer provides a secondary battery containing an electrode active material, an organic solvent and an electrolyte salt.
  • the organic solvent is easily retained in the electrode mixture layer, the interface between the electrode active material and the electrolyte salt, which is an ionic conduction component, and the interface between the electrode mixture layer and the electrolyte layer are easily retained by the organic solvent. Are well formed, and the battery performance of the secondary battery such as cycle characteristics can be improved.
  • the electrode mixture layer may further contain a polymer capable of gelling an organic solvent.
  • the electrolyte layer may contain polymers, oxide particles and electrolyte salts.
  • the organic solvent may contain a carbonic acid ester.
  • an electrolytic solution containing an electrolyte salt and an organic solvent is contained in the electrode mixture layer, volatilization of the organic solvent in the electrode mixture layer can be suppressed.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view showing one embodiment of the positive electrode group
  • FIG. 3B is an exploded perspective view showing one embodiment of the negative electrode group.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view taken along the line IVa-IVa in FIG. 2
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line IVb-IVb in FIG.
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the positive electrode member
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the negative electrode member.
  • the numerical values and their ranges in the present specification do not limit the present invention.
  • the numerical range indicated by using "-" in the present specification indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value described in another stepwise description.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.
  • the "positive electrode” and the “negative electrode” may be collectively referred to as an “electrode”, and the same applies to similar expressions such as “electrode active material” and “electrode mixture layer”.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to an embodiment.
  • the secondary battery 1 includes an electrode group 2 composed of a positive electrode group including a positive electrode and a negative electrode group including a negative electrode, and a bag-shaped battery exterior body 3 accommodating the electrode group 2.
  • the secondary battery 1 may be a so-called solid-state battery in which the inside of the battery exterior 3 (around the electrode group 2) is not filled with the electrolytic solution.
  • the solid-state battery in the present specification is a battery having an electrolyte layer having no fluidity, and is used as an electrolyte layer by impregnating a battery having a gel-like electrolyte layer, a separator, or the like with an electrolytic solution. Batteries etc. are included.
  • the battery exterior 3 may be formed of, for example, a laminated film.
  • the laminated film may be, for example, a laminated film in which a resin film such as polyethylene terephthalate (PET) film, a metal foil such as aluminum, copper, and stainless steel, and a sealant layer such as polypropylene are laminated in this order.
  • PET polyethylene terephthalate
  • metal foil such as aluminum, copper, and stainless steel
  • a sealant layer such as polypropylene
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of the electrode group 2 of the secondary battery 1 shown in FIG.
  • the electrode group 2A is formed by laminating a positive electrode group 6 and a negative electrode group 7.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view showing one embodiment of the positive electrode group
  • FIG. 3B is an exploded perspective view showing one embodiment of the negative electrode group.
  • the positive electrode group 6 includes a positive electrode current collector 8 and an electrolyte layer 9, and the positive electrode current collector 8 and the electrolyte layer 9 have an edge on the positive electrode current collector 8. They are bonded to each other via the bonding portion 10 provided in the portion.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the electrode group 2 of the secondary battery 1 shown in FIG.
  • the electrode group 2A is formed by laminating a positive electrode group 6 and a negative electrode group 7.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view showing one embodiment of the positive electrode group
  • FIG. 3B is an exploded perspective view showing one embodiment of the negative electrode group.
  • a positive electrode mixture layer 11 surrounded by an adhesive portion 10 is provided at a central portion on the positive electrode current collector 8.
  • the negative electrode group 7 includes a negative electrode current collector 12 and an electrolyte layer 9, and the negative electrode current collector 12 and the electrolyte layer 9 are formed by the negative electrode current collector 12. It is bonded via the bonding portion 10 provided on the upper edge portion.
  • a negative electrode mixture layer 13 surrounded by an adhesive portion 10 is provided at a central portion on the negative electrode current collector 12.
  • the positive electrode current collector 8 and the negative electrode current collector 12 are provided with a positive electrode current collector tab 4 and a negative electrode current collector tab 5, respectively.
  • the positive electrode current collecting tab 4 and the negative electrode current collecting tab 5 are provided from the inside to the outside of the battery exterior 3 shown in FIG. 1 so that the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7 can be electrically connected to the outside of the secondary battery 1, respectively. It sticks out to.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view taken along the line IVa-IVa in FIG.
  • the positive electrode group 6 is provided on the positive electrode current collector 8, the electrolyte layer 9, and the edge 8p on one surface of the positive electrode current collector 8, and is provided with the positive electrode current collector 8 and the electrolyte.
  • a positive electrode mixture layer provided between the bonding portion 10 provided between the layers 9 and the central portion 8q on one surface of the positive electrode current collector 8 and provided between the positive electrode current collector 8 and the electrolyte layer 9. 11 and.
  • the electrolyte layer 9 is adhered to the positive electrode current collector 8 via the adhesive portion 10.
  • the positive electrode current collector 8 may be formed of a metal such as aluminum, titanium, tantalum, or an alloy thereof.
  • the positive electrode current collector 8 is preferably made of aluminum or an alloy thereof because it is lightweight and has a high weight energy density.
  • the positive electrode mixture layer 11 contains a positive electrode active material, an organic solvent, and an electrolyte salt (also referred to as “electrolyte salt A”).
  • the positive electrode active material may be a lithium transition metal compound such as a lithium transition metal oxide or a lithium transition metal phosphate.
  • the lithium transition metal oxide may be, for example, lithium manganate, lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, or the like.
  • the lithium transition metal oxide is a part of transition metals such as Mn, Ni, and Co contained in lithium manganate, lithium nickelate, lithium cobalt, etc., and one or more other transition metals, or It may be a lithium transition metal oxide substituted with a metal element (typical element) such as Mg or Al. That is, the lithium transition metal oxide may be a compound represented by LiM 1 O 2 or LiM 1 2 O 4 (M 1 comprises at least one transition metal).
  • the lithium transition metal oxides are Li (Co 1/5 Ni 3/5 Mn 1/5 ) O 2 , Li (Co 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 ) O 2 , LiNi 1 It may be / 2 Mn 1/2 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4, or the like.
  • the lithium transition metal oxide is preferably a compound represented by the following formula (1) from the viewpoint of further improving the energy density.
  • Lithium transition metal phosphates are LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiMn x M 3 1-x PO 4 (0.3 ⁇ x ⁇ 1, M 3 are Fe, Ni, Co, Ti, Cu, Zn, Mg, and It may be at least one element selected from the group consisting of Zr) and the like.
  • the content of the positive electrode active material may be 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more based on the total amount of the positive electrode mixture layer.
  • the content of the positive electrode active material may be 99% by mass or less based on the total amount of the positive electrode mixture layer.
  • the organic solvent is a solvent capable of dissolving the electrolyte salt A.
  • the organic solvent is preferably a solvent capable of dissolving polymer A, for example, a solvent capable of dissolving polymer A at at least 100 ° C. It's okay.
  • the organic solvent in the present specification does not include an ionic liquid.
  • the organic solvent may contain, for example, at least one selected from the group consisting of esters, ethers, amides, sulfoxides and sulfones, and preferably contains esters.
  • the organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • ester examples include carbonic acid ester, fatty acid ester, lactone, and phosphoric acid ester.
  • the organic solvent preferably contains a carbonic acid ester.
  • Examples of the carbonic acid ester include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, chloroethylene carbonate, chloropropylene carbonate and the like.
  • fatty acid esters include methyl propionate and ethyl propionate.
  • lactone examples include ⁇ -butyrolactone.
  • phosphoric acid ester examples include a phosphoric acid triester.
  • the ether may be chain-shaped or cyclic.
  • chain ether examples include diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, trimethoxymethane and the like.
  • cyclic ether examples include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane and the like.
  • Examples of the amide include formamide and dimethylformamide.
  • Examples of sulfoxide include dimethyl sulfoxide and the like.
  • Examples of the sulfone include sulfolane and the like.
  • the content (total content) of the organic solvent may be 1% by mass or more, 3% by mass or more, or 5% by mass or more, and is 30% by mass or less and 20% by mass or less, based on the total amount of the positive electrode mixture layer. , Or 10% by mass or less.
  • the electrolyte salt A may be at least one selected from the group consisting of lithium salt, sodium salt, calcium salt, and magnesium salt.
  • Anion of the electrolyte salt A is a halide ion (I -, Cl -, Br - , etc.), SCN -, BF 4 - , BF 3 (CF 3) -, BF 3 (C 2 F 5) -, PF 6 - , ClO 4 -, SbF 6 - , N (SO 2 F) 2 -, N (SO 2 CF 3) 2 -, N (SO 2 C 2 F 5) 2 -, BPh 4 -, B (C 2 H 4 O 2) 2 -, C ( FSO 2) 3 -, C (CF 3 SO 2) 3 -, CF 3 COO -, CF 3 SO 2 O -, C 6 F 5 SO 2 O -, [B (C 2 O 4) 2] - it may be like.
  • Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , Li [FSI], Li [TFSI], Li [f3C], Li [BOB], LiClO 4 , LiCF 3 BF 3 , LiC 2 F 5 BF 3 , LiC 3 F 7 BF. 3 , LiC 4 F 9 BF 3 , Li [C (SO 2 CF 3 ) 3 ], LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 COO, and LiRCOO (R is an alkyl group, phenyl group, or naphthyl having 1 to 4 carbon atoms. It may be at least one selected from the group consisting of the group.).
  • Sodium salts are NaPF 6 , NaBF 4 , Na [FSI], Na [TFSI], Na [f3C], Na [BOB], NaClO 4 , NaCF 3 BF 3 , NaC 2 F 5 BF 3 , NaC 3 F 7 BF. 3 , NaC 4 F 9 BF 3 , Na [C (SO 2 CF 3 ) 3 ], NaCF 3 SO 3 , NaCF 3 COO, and NaRCOO (R is an alkyl group, phenyl group, or naphthyl having 1 to 4 carbon atoms). It may be at least one selected from the group consisting of the group.).
  • Calcium salts are Ca (PF 6 ) 2 , Ca (BF 4 ) 2 , Ca [FSI] 2 , Ca [TFSI] 2 , Ca [f3C] 2 , Ca [BOB] 2 , Ca (ClO 4 ) 2 , Ca.
  • Magnesium salts are Mg (PF 6 ) 2 , Mg (BF 4 ) 2 , Mg [FSI] 2 , Mg [TFSI] 2 , Mg [f3C] 2 , Mg [BOB] 2 , Mg (ClO 4 ) 2 , Mg.
  • the electrolyte salt A is preferably LiPF 6 , LiBF 4 , Li [FSI], Li [TFSI], Li [f3C], Li [BOB], LiClO. 4 , LiCF 3 BF 3 , LiC 2 F 5 BF 3 , LiC 3 F 7 BF 3 , LiC 4 F 9 BF 3 , Li [C (SO 2 CF 3 ) 3 ], LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 COO, and It is at least one selected from the group consisting of LiRCOO (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, or a naphthyl group), and more preferably Li [TFSI], Li [FSI], LiPF. It is at least one selected from the group consisting of 6, LiBF 4 , Li [BOB], and LiClO 4 , and more preferably Li [TFSI] or Li [FSI].
  • LiRCOO R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a
  • the content of the electrolyte salt A may be 0.1% by mass or more, 0.4% by mass or more, or 0.7% by mass or more based on the total amount of the positive electrode mixture layer, and is 4.8% by mass or less. It may be 3.2% by mass or less, or 1.6% by mass or less.
  • the concentration of the electrolyte salt A per unit volume of the organic solvent may be 0.3 mol / L or more, 0.6 mol / L or more, or 1.0 mol / L or more, and 2.0 mol / L or less, 1.7 mol or less. It may be / L or less, or 1.5 mol / L or less.
  • the positive electrode mixture layer 11 gels the organic solvent from the viewpoint of suppressing leakage of the organic solvent from the secondary battery 1 and improving the adhesion between the positive electrode current collector 8 and the positive electrode mixture layer 11. It may contain a convertible polymer (also referred to as "polymer A").
  • the polymer capable of gelling an organic solvent means a polymer capable of significantly reducing the fluidity of the organic solvent, and specifically, in the following evaluation of fluidity, the position A and the position. It means a polymer having a distance of less than 1 cm from B.
  • the organic solvent and the organic solvent are gelled in a glass vial (manufactured by AS ONE Corporation, Labran screw tube bottle No. 4, 13.5 mL, bottom diameter: about 2 cm, height: about 4 cm, cylindrical shape).
  • the polymer A is allowed to stand at 25 ° C. for 20 hours with the bottom side of the glass vial bottle facing down and the lid side facing up.
  • the position of the uppermost surface (the surface farthest from the bottom surface of the glass vial) of the mixture of the organic solvent and the polymer A in the glass vial after standing is defined as position A.
  • the glass vial is allowed to stand at 25 ° C. for 10 minutes with the top and bottom of the glass vial turned upside down (the bottom side of the glass vial is up and the lid side is down).
  • the position of the lowermost surface (the surface farthest from the bottom surface of the glass vial) of the mixture of the organic solvent and the polymer A in the glass vial after standing is defined as position B.
  • the fluidity is evaluated based on the distance between the position A and the position B thus obtained.
  • the polymer A may be a polymer that gels when dissolved in an organic solvent by heating and cooled, or a polymer having a functional group that opens, crosslinks, and gels with a cation or anion contained in an electrolyte salt. ..
  • the polymer A may be a polymer capable of obtaining a polymer A as a result of adding a polymerizable compound (monoma) described later to an organic solvent together with a polymerization initiator and polymerizing the monoma by heating or the like.
  • the polymer A may contain, for example, a monoma unit derived from a (meth) acrylic compound.
  • the (meth) acrylic compound include methyl methacrylate, methyl acrylate, N-isopropylacrylamide, pentaerythritol tetraacrylate, and acrylic acid 2,2,3,3,4,5,5,6,6,7, 7-Dodecafluoroheptyl, 2,2,3,3,4,5,5,6,6,7,7-Dodecafluoroheptyl methacrylate, (ethylene glycol) methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, (3) -Ethyloxetane-3-yl) Methyl methacrylate and the like can be mentioned.
  • Polymer A may contain, for example, monoma units derived from vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, acrylonitrile, styrene, diallyldimethylammonium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, isoprene monooxide, or ethylene glycol diglycidyl ether. Good.
  • the polymer A may be a homopolymer containing only one kind of the monoma unit, a copolymer containing two or more kinds of the monoma unit, and one or more kinds of the monoma unit and a monoma unit other than the monoma unit. It may be a copolymer containing one or more kinds.
  • Homopolymas include poly (3-ethyloxetane-3-yl) methyl methacrylate, methyl polyacrylate, polymethyl methacrylate, poly (N-isopropylacrylamide), and polyacrylic acid 2,2,3,3,4. 4,5,5,6,6,7,7-dodecafluoroheptyl, polymethacrylic acid 2,2,3,3,4,4,5,6,6,7,7-dodecafluoroheptyl, poly Examples thereof include acrylamide, polyglycidyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, poly (diallyldimethylammonium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), polyethylene glycol and the like.
  • copolyma examples include a copolyma of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, a copolyma of methyl methacrylate and oxetanyl methacrylate, and the like.
  • Polymer A is used by using one of the above polymers alone or in combination of two or more. From the viewpoint of extending the life of the secondary battery 1 and increasing the input / output, the polymer A is preferably a polymer containing pentaerythritol tetraacrylate as a monoma unit, polyvinylidene fluoride, or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene. And at least one selected from the group consisting of a copolymer of methyl methacrylate and oxetanyl methacrylate.
  • the content of the polymer A may be 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, or 1% by mass or more, based on the total amount of the positive electrode mixture layer, and is 20% by mass or less and 10% by mass or less. Alternatively, it may be 5% by mass or less.
  • the content of the polymer A may be 0.5 parts by mass or more, 2 parts by mass or more, or 4 parts by mass or more, and 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the organic solvent, the electrolyte salt and the polymer A. It may be 10 parts or less, 15 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less.
  • the positive electrode mixture layer 11 may further contain an ionic liquid.
  • the ionic liquid contains the following anionic and cationic components.
  • the ionic liquid in the present specification is a substance that is liquid at ⁇ 20 ° C. or higher.
  • Anion component of the ionic liquid is not particularly limited, Cl -, Br -, I - halogen anion, BF 4, such as - [FSI] - inorganic anions such as, B (C 6 H 5) 4 -, CH 3 It may be an organic anion such as SO 3 ⁇ , CF 3 SO 3 ⁇ , N (C 4 F 9 SO 2 ) 2 ⁇ , [TFSI] ⁇ , N (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 ⁇ .
  • Anion component of the ionic liquid preferably, B (C 6 H 5) 4 -, CH 3 SO 3 -, N (C 4 F 9 SO 2) 2 -, CF 3 SO 3 -, [FSI] -, [ viewpoint contains at least one selected from the group consisting of, together with further improve the ionic conductivity at a relatively low viscosity, charge and discharge characteristics further improved - TFSI] -, and N (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 from, more preferably, N (C 4 F 9 SO 2) 2 -, CF 3 SO 3 -, [FSI] - from the group consisting of -, [TFSI] -, and N (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 It contains at least one selected, more preferably [FSI] - .
  • the cation component of the ionic liquid is not particularly limited, but is preferably at least one selected from the group consisting of a chain quaternary onium cation, a piperidinium cation, a pyroridinium cation, a pyridinium cation, and an imidazolium cation.
  • the chain quaternary onium cation is, for example, a compound represented by the following general formula (2).
  • R 1 to R 4 are independently chain alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms or chain alkoxyalkyl groups represented by RO- (CH 2 ) n-.
  • R represents a methyl group or an ethyl group
  • n represents an integer of 1 to 4
  • X represents a nitrogen atom or a phosphorus atom.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 1 to R 4 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5.
  • the piperidinium cation is, for example, a nitrogen-containing six-membered cyclic compound represented by the following general formula (3).
  • R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group represented by RO-O- (CH 2 ) n- (R is a methyl group). Alternatively, it represents an ethyl group, and n represents an integer of 1 to 4).
  • the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 5 and R 6 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5.
  • the pyrrolidinium cation is, for example, a five-membered cyclic compound represented by the following general formula (4).
  • R 7 and R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group represented by RO-O- (CH 2 ) n- (R is a methyl group). Alternatively, it represents an ethyl group, and n represents an integer of 1 to 4).
  • the alkyl group represented by R 7 and R 8 has preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5.
  • the pyridinium cation is, for example, a compound represented by the following general formula (5).
  • R 9 to R 13 are independently alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms and alkoxyalkyl groups represented by RO-O- (CH 2 ) n- (R is a methyl group or Represents an ethyl group, where n represents an integer of 1 to 4), or represents a hydrogen atom.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 9 to R 13 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5.
  • the imidazolium cation is, for example, a compound represented by the following general formula (6).
  • R 14 to R 18 are independently alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms and alkoxyalkyl groups represented by RO-O- (CH 2 ) n- (R is a methyl group or Represents an ethyl group, where n represents an integer of 1 to 4), or represents a hydrogen atom.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 14 to R 18 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5.
  • the content of the ionic liquid may be 3% by mass or more, 5% by mass or more, or 10% by mass or more, based on the total amount of the positive electrode mixture layer, and is 30% by mass or less, 25% by mass or less, or 20% by mass. It may be:
  • the positive electrode mixture layer 11 may further contain a conductive agent, a binder, and the like.
  • the conductive agent is not particularly limited, but may be a carbon material such as graphite, acetylene black, carbon black, or carbon fiber.
  • the conductive agent may be a mixture of two or more of the above-mentioned carbon materials.
  • the content of the conductive agent may be 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, or 3% by mass or more, based on the total amount of the positive electrode mixture layer, and is 15% by mass or less, 10% by mass or less, or 8 It may be mass% or less.
  • the binder is not particularly limited, but is a polymer containing tetrafluoroethylene, acrylic acid, maleic acid, ethyl methacrylate, etc. as a monomer unit (excluding the above-mentioned polymer A), styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, and the like. It may be rubber such as acrylic rubber.
  • the content of the binder may be 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, or 3% by mass or more, based on the total amount of the positive electrode mixture layer, and is 15% by mass or less, 10% by mass or less, or. It may be 8% by mass or less.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer 11 may be 10 ⁇ m or more, 40 ⁇ m or more, 60 ⁇ m or more, or 80 ⁇ m or more, and may be 200 ⁇ m or less, 180 ⁇ m or less, or 160 ⁇ m or less.
  • the electrolyte layer 9 contains a polymer (hereinafter, also referred to as “polymer B”), oxide particles, and an electrolyte salt (hereinafter, also referred to as “electrolyte salt B”).
  • polymer B also referred to as “polymer B”
  • electrolyte salt B an electrolyte salt
  • the polymer B is a polymer (binder polymer) that serves as a base (forms a continuous phase) for holding other materials contained in the electrolyte layer 9.
  • Polymer B preferably has a first monoma unit selected from the group consisting of ethylene tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride. That is, the polymer B may be polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or a copolyma of polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride.
  • the polymer B is preferably one kind or two or more kinds of polymers, and among the monoma units constituting one kind or two or more kinds of polymers, preferably from the group consisting of ethylene tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride.
  • a first monoma unit selected and a second monoma unit selected from the group consisting of hexafluoropropylene, acrylic acid, maleic acid, ethyl methacrylate, and methyl methacrylate are included.
  • the first monoma unit and the second monoma unit may be included in one kind of polymer to form a copolymer. That is, the electrolyte layer 9 contains, in one embodiment, at least one copolyma containing both a first monoma unit and a second monoma unit.
  • the copolyma may be a copolyma of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, a copolymer of vinylidene fluoride and maleic acid, a copolymer of vinylidene fluoride and methyl methacrylate, and the like.
  • the electrolyte layer 9 may further contain other polymers.
  • the first monoma unit and the second monoma unit are included in different polymers, and at least two of the first polymer having the first monoma unit and the second polymer having the second monoma unit. It may constitute a seed polymer. That is, in one embodiment, the electrolyte layer 9 contains at least two or more types of polymers, a first polymer containing a first monoma unit and a second polymer containing a second monoma unit, as the polymer B. .. When the electrolyte layer 9 contains the first polymer and the second polymer, other polymers may be further contained.
  • the first polymer may be a polymer consisting of only the first monoma unit, or may be a polymer having other monoma units in addition to the first monoma unit.
  • the other monoma unit may be an oxygen-containing hydrocarbon structure such as ethylene oxide (-CH 2 CH 2 O-).
  • the first polymer may be polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and a polymer in which the oxygen-containing hydrocarbon structure is introduced into the molecular structure thereof.
  • the second polymer may be a polymer consisting of only the second monoma unit, or may be a polymer having other monoma units in addition to the second monoma unit.
  • the other monoma unit may be an oxygen-containing hydrocarbon structure such as ethylene oxide (-CH 2 CH 2 O-).
  • Examples of the combination of the first polymer and the second polymer include polyvinylidene fluoride and polyacrylic acid, ethylene polytetrafluoroethylene and polymethyl methacrylate, vinylidene fluoride and polymethyl methacrylate, and the like.
  • the content of the first monoma unit is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total amount of the monoma units constituting the polymer B from the viewpoint of further improving the strength of the electrolyte layer 9. It is more preferably 20% by mass or more.
  • the content of the first monoma unit is preferably 60 mass based on the total amount of the monoma unit constituting the polymer B from the viewpoint of further improving the affinity with the ionic liquid when the electrolyte layer 9 contains the ionic liquid. % Or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less.
  • the content of the first monoma unit is preferably 50% by mass or more based on the total content of the first monoma unit and the second monoma unit from the viewpoint of further improving the strength of the electrolyte layer 9. It is 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more.
  • the content of the first monoma unit is the sum of the contents of the first monoma unit and the second monoma unit from the viewpoint of further improving the affinity with the ionic liquid when the electrolyte layer 9 contains the ionic liquid. Is preferably 99% by mass or less, 98% by mass or less, 97% by mass or less, or 96% by mass or less.
  • the content of the second monoma unit is preferably 1 mass based on the total amount of the monoma unit constituting the polymer B from the viewpoint of further improving the affinity with the ionic liquid when the electrolyte layer 9 contains the ionic liquid. % Or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more.
  • the content of the second monoma unit is preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further, based on the total amount of the monoma units constituting the polymer B, from the viewpoint of further improving the strength of the electrolyte layer 9. It is preferably 10% by mass or less.
  • the content of the second monoma unit is the total content of the first monoma unit and the second monoma unit from the viewpoint of further improving the affinity with the ionic liquid when the electrolyte layer 9 contains the ionic liquid. Is preferably 1% by mass or more, 3% by mass or more, or 4% by mass or more.
  • the content of the second monoma unit is preferably 50% by mass or less based on the total content of the first monoma unit and the second monoma unit from the viewpoint of further improving the strength of the electrolyte layer 9. It is 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 5% by mass or less.
  • the content of the polymer B is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass, still more preferably 20% by mass or more, particularly preferably 20% by mass or more, based on the total amount of the electrolyte layer, from the viewpoint of further improving the strength of the electrolyte layer 9. Is 25% by mass or more.
  • the content of the polymer B is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, particularly based on the total amount of the electrolyte layer. It is preferably 28% by mass or less.
  • the oxide particles are, for example, inorganic oxide particles.
  • the inorganic oxide is, for example, an inorganic oxide containing Li, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Zr, La, Na, K, Ba, Sr, V, Nb, B, Ge and the like as constituent elements. Good.
  • the oxide particles are preferably at least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , AlOOH, MgO, CaO, ZrO 2 , TiO 2 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , and BaTIO 3. It is a particle. Since the oxide particles have polarity, they promote the dissociation of the electrolyte in the electrolyte layer 9 and promote the amorphization of the polymer B to increase the diffusion rate of the cation component of the electrolyte.
  • the average primary particle size of the oxide particles (average particle size of the primary particles) is preferably 0.005 ⁇ m or more, more preferably 0.01 ⁇ m or more, still more preferably 0. It is 015 ⁇ m or more.
  • the average primary particle size of the oxide particles is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.1 ⁇ m or less, still more preferably 0.05 ⁇ m or less from the viewpoint of thinning the electrolyte layer 9.
  • the average primary particle size of the oxide particles can be measured by observing the oxide particles with a transmission electron microscope or the like.
  • the average particle size of the oxide particles is preferably 0.005 ⁇ m or more, more preferably 0.01 ⁇ m or more, and further preferably 0.03 ⁇ m or more.
  • the average particle size of the oxide particles is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, still more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the oxide particles is measured by a laser diffraction method, and corresponds to a particle size in which the volume accumulation is 50% when the volume cumulative particle size distribution curve is drawn from the small particle size side.
  • the shape of the oxide particles may be, for example, lumpy or substantially spherical.
  • the aspect ratio of the oxide particles is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, still more preferably 2 or less, from the viewpoint of facilitating the thinning of the electrolyte layer 9.
  • the aspect ratio is the length in the major axis direction of the particles (maximum length of the particles) and the length in the minor axis direction of the particles (minimum length of the particles) in the scanning electron micrograph of the oxide particles. Defined as a ratio.
  • the length of the particles can be obtained by statistically calculating the above-mentioned photograph using commercially available image processing software (for example, image analysis software manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., A-kun (registered trademark)). Is.
  • the content of the oxide particles is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, based on the total amount of the electrolyte layer, from the viewpoint of promoting the dissociation of the electrolyte.
  • the content of the oxide particles is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, based on the total amount of the electrolyte layer, from the viewpoint of improving the conductivity of the electrolyte layer 9. is there.
  • the electrolyte salt B contained in the electrolyte layer 9 may be the electrolyte salt exemplified as the electrolyte salt A contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the electrolyte salt B contained in the electrolyte layer 9 may be the same as or different from the electrolyte salt A contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the content of the electrolyte salt B may be 10% by mass or more and 60% by mass or less based on the total amount of the electrolyte layer from the viewpoint of preferably producing the electrolyte layer 9.
  • the content of the electrolyte salt B is preferably 20% by mass or more based on the total amount of the electrolyte layer from the viewpoint of increasing the conductivity of the electrolyte layer 9, and the secondary battery 1 can be charged and discharged at a high load factor. From the viewpoint of the above, it is more preferably 30% by mass or more.
  • the electrolyte layer 9 may further contain an ionic liquid.
  • the electrolyte salt B may exist in a state of being dissolved in the ionic liquid.
  • the ionic liquid contained in the electrolyte layer 9 may be exemplified as the ionic liquid contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the content of the ionic liquid may be 10% by mass or more and 60% by mass or less based on the total amount of the electrolyte layer from the viewpoint of preferably producing the electrolyte layer 9.
  • the content of the ionic liquid is the electrolyte layer from the viewpoint of increasing the conductivity of the electrolyte layer 9 by increasing the content of the electrolyte salt and enabling the secondary battery 1 to be charged and discharged at a high load factor. Based on the total amount, it is preferably 55% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
  • the total content of the electrolyte salt B and the ionic liquid is based on the total amount of the electrolyte layer from the viewpoint of further improving the conductivity and suppressing the decrease in the capacity of the secondary battery 1. It is preferably 10% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, more preferably 70 from the viewpoint of suppressing a decrease in strength of the electrolyte layer 9. It is less than or equal to mass%.
  • the concentration of the electrolyte salt B per unit volume of the ionic liquid is preferably 0.5 mol / L or more, more preferably 0.7 mol, from the viewpoint of further improving the charge / discharge characteristics.
  • / L or more more preferably 1.0 mol / L or more, preferably 2.0 mol / L or less, more preferably 1.8 mol / L or less, still more preferably 1.6 mol / L or less.
  • the thickness of the electrolyte layer 9 is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, from the viewpoint of increasing the strength and further improving the safety.
  • the thickness of the electrolyte layer 9 is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, still more preferably 100 ⁇ m or less, from the viewpoint of further reducing the internal resistance of the secondary battery and further improving the large current characteristics.
  • the bonding portion 10 may be formed of, for example, a curable compound such as a silicone compound, an epoxy compound, a polyurethane compound, or an acrylic compound, and is used as an electrolytic solution from the viewpoint of more preferably bonding the electrolyte layer 9 and the positive electrode current collector 8.
  • a silicone compound is preferable.
  • the silicone compound include silicone rubber such as RTV (Room Temperature Vulcanizing) silicone rubber (for example, one-component condensation type RTV rubber KE-45 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)).
  • the adhesive portion 10 may be formed of one or more of these compounds.
  • the thickness of the adhesive portion 10 may be 10 ⁇ m or more, 40 ⁇ m or more, 60 ⁇ m or more, or 80 ⁇ m or more, and may be 200 ⁇ m or less, 180 ⁇ m or less, or 160 ⁇ m or less.
  • the thickness of the adhesive portion 10 may be equal to or less than the thickness of the positive electrode mixture layer 11. That is, the thickness of the adhesive portion 10 may be the same as that of the positive electrode mixture layer 11 and may be thinner than that of the positive electrode mixture layer 11.
  • the length of the edge portion provided with the adhesive portion 10 (the length from the edge of the positive electrode current collector 8) is 1% or more of the length or width of the positive electrode current collector 8. It may be 3% or more, 5% or more, 15% or less, 13% or less, or 10% or less.
  • the area where the adhesive portion 10 is provided on the positive electrode current collector 8 may be, for example, 3% or more, 7% or more, or 10% or more, 45% or less, 35 of the area of the positive electrode current collector 8. % Or less, or 25% or less.
  • the adhesive portion 10 of the secondary battery 1 is provided on the entire edge portion on one surface of the positive electrode current collector 8, but as a modification, the positive electrode current collector 8 and the electrolyte layer are provided. As long as it can be sufficiently adhered to 9, it does not have to be provided on the entire edge portion on one surface of the positive electrode current collector 8, and is provided on a part of the edge portion on one surface of the positive electrode current collector 8. May be.
  • the adhesive portion 10 is adhered to the electrolyte layer 9.
  • the adhesion between the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 may be, for example, adhesion by crimping the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10, and preferably, the material contained in the electrolyte layer 9 by heating (for example, a polymer).
  • B) and the material contained in the adhesive portion 10 are adhered by melting. Adhesion by heating can be performed, for example, by heat-sealing the edge of the positive electrode group 6 before bonding (details will be described later).
  • the adhesive portion 10 is provided so as not to overlap with the positive electrode mixture layer 11, but as a modification, the positive electrode mixture layer 11 is a positive electrode current collector.
  • the edge portion 8p on one surface of 8 may also be provided, and the adhesive portion 10 may be provided on the positive electrode mixture layer 11 on the edge portion 8p.
  • the total thickness of the positive electrode mixture layer 11 and the adhesive portion 10 on the edge portion 8p is the thickness of the positive electrode mixture layer 11 provided on the central portion 8q on one surface of the positive electrode current collector 8. It is preferable that the thickness is substantially the same.
  • the positive electrode mixture layer 11 is provided between the positive electrode current collector 8 and the electrolyte layer 9, and the electrolyte layer 9 is adhered to the positive electrode current collector 8 via the adhesive portion 10. That is, in the positive electrode group 6, it can be said that the positive electrode mixture layer 11 is housed in the space formed by the positive electrode current collector 8, the electrolyte layer 9, and the adhesive portion 10.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line IVb-IVb in FIG.
  • the negative electrode group 7 is provided on the negative electrode current collector 12, the electrolyte layer 9, and the edge portion 12p on one surface of the negative electrode current collector 12, and the negative electrode current collector 12 and the electrolyte.
  • a negative electrode mixture layer provided between the negative electrode current collector 12 and the electrolyte layer 9 provided in the central portion 12q on one surface of the negative electrode current collector 12 and the adhesive portion 10 provided between the layers 9. 13 and.
  • the electrolyte layer 9 is adhered to the negative electrode current collector 12 via the adhesive portion 10. Since the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 are the same as these aspects in the positive electrode group 6 described above, the description thereof will be omitted.
  • the negative electrode current collector 12 may be formed of a metal such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, an alloy thereof, or the like.
  • the negative electrode current collector 12 is preferably made of copper from the viewpoint of ease of processing into a thin film and cost.
  • the negative electrode mixture layer 13 contains a negative electrode active material, an organic solvent, and an electrolyte salt A.
  • the negative electrode active material may be a carbon material such as graphite or amorphous carbon, a metal material containing tin, silicon or the like, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), metallic lithium or the like.
  • the content of the negative electrode active material may be 60% by mass or more, 65% by mass or more, or 70% by mass or more based on the total amount of the negative electrode mixture layer.
  • the content of the negative electrode active material may be 99% by mass or less, 95% by mass or less, or 90% by mass or less based on the total amount of the negative electrode mixture layer.
  • the type and content of the organic solvent and the electrolyte salt A contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as those described for the organic solvent and the electrolyte salt A contained in the positive electrode mixture layer 11 described above.
  • the organic solvent and the electrolyte salt A contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as or different from the organic solvent and the electrolyte salt A contained in the positive electrode mixture layer 11, respectively.
  • the negative electrode mixture layer 13 gels the organic solvent from the viewpoint of suppressing leakage of the organic solvent from the secondary battery 1 and improving the adhesion between the negative electrode current collector 12 and the negative electrode mixture layer 13. It may further contain a convertible polymer (polymer A).
  • the type and content of the polymer A contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as that described as the polymer A contained in the positive electrode mixture layer 11 described above.
  • the polymer A contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as or different from the polymer A contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the negative electrode mixture layer 13 may further contain an ionic liquid.
  • the type and content of the ionic liquid contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as those described for the ionic liquid contained in the positive electrode mixture layer 11 described above.
  • the ionic liquid contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as or different from the ionic liquid contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the negative electrode mixture layer 13 may further contain a conductive agent, a binder, and the like.
  • the types and contents of the conductive agent and the binder contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as those described for the conductive agent and the binder contained in the positive electrode mixture layer 11 described above.
  • the conductive agent and the binder contained in the negative electrode mixture layer 13 may be the same as or different from the conductive agent and the binder contained in the positive electrode mixture layer 11, respectively.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer 13 may be 10 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 40 ⁇ m or more, or 60 ⁇ m or more, and may be 150 ⁇ m or less, 130 ⁇ m or less, or 110 ⁇ m or less.
  • the adhesive portion 10 is adhered to the electrolyte layer 9.
  • the adhesion between the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 may be performed in the same manner as the adhesion between the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 in the positive electrode group 6 described above.
  • the negative electrode mixture layer 13 is provided between the negative electrode current collector 12 and the electrolyte layer 9, and the electrolyte layer 9 is adhered to the negative electrode current collector 12 via the adhesive portion 10. .. That is, in the negative electrode group 7, it can be said that the negative electrode mixture layer 13 is housed in the space formed by the negative electrode current collector 12, the electrolyte layer 9, and the adhesive portion 10.
  • the organic solvent is easily retained in the electrode mixture layer, the interface between the electrode active material and the electrolyte salt, which is an ionic conduction component, and the electrode mixture are prepared by the organic solvent.
  • the interface between the layer and the electrolyte layer is well formed, and the battery characteristics such as the cycle characteristics of the secondary battery 1 including these electrode groups can be improved.
  • the above-mentioned secondary battery 1 can be manufactured from, for example, a battery member including a positive electrode group 6 or a negative electrode group 7.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the battery member.
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the positive electrode member
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the negative electrode member.
  • the battery member according to one embodiment includes a current collector, an electrolyte layer, a base material provided on one surface of the electrolyte layer and opposite to the current collector, and an edge on one surface of the current collector.
  • An electrode combination provided in a portion, an adhesive portion provided between the current collector and the electrolyte layer, and an electrode combination provided in the central portion on one surface of the current collector and provided between the current collector and the electrolyte layer. It comprises an agent layer.
  • the positive electrode member 14 includes a positive electrode current collector 8, an electrolyte layer 9, a base material 16 provided on one surface of the electrolyte layer 9 and on the opposite surface 9a of the positive electrode current collector 8, and a positive electrode current collector.
  • An adhesive portion 10 provided on the edge portion 8p on one surface of 8 and provided between the positive electrode current collector 8 and the electrolyte layer 9 and a central portion 8q on one surface of the positive electrode current collector 8 are provided on the positive electrode.
  • a positive electrode mixture layer 11 provided between the current collector 8 and the electrolyte layer 9 is provided.
  • the negative electrode member 15 includes a negative electrode current collector 12, an electrolyte layer 9, a base material 16 provided on one surface of the electrolyte layer 9 and on the opposite surface 9a of the negative electrode current collector 12, and a negative electrode current collector.
  • An adhesive portion 10 provided on the edge portion 12p on one surface of the negative electrode 12 and provided between the negative electrode current collector 12 and the electrolyte layer 9, and a central portion 12q on one surface of the negative electrode current collector 12 are provided and the negative electrode is provided.
  • a negative electrode mixture layer 13 provided between the current collector 12 and the electrolyte layer 9 is provided.
  • the modes of the positive electrode current collector 8, the positive electrode mixture layer 11, the electrolyte layer 9, the adhesive portion 10, the negative electrode current collector 12 and the negative electrode mixture layer 13 are the same as those in the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7 described above, respectively. The same is true.
  • the base material 16 is made of, for example, a resin. More specifically, the base material 16 may be a film made of a resin (general-purpose engineer plastic) such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polytetrafluoride ethylene, polyimide, polyethersulfone, and polyetherketone.
  • a resin general-purpose engineer plastic
  • the thickness of the base material 16 is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m, from the viewpoint of ensuring the strength at the time of producing the electrolyte sheet, which will be described later, and from the viewpoint of further suppressing the volatilization of the organic solvent contained in the electrode mixture layer.
  • the thickness of the base material 16, which is more preferably 25 ⁇ m or more, is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, still more preferably 40 ⁇ m or less, from the viewpoint of reducing the volume of the battery member.
  • the base material 16 is the adhesive portion 10 of the electrolyte layer 9 and the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer 11 or negative electrode combination). It is preferable to cover the entire surface 9a opposite to the agent layer 13). Since the base material 16 covers the entire surface 9a opposite to the adhesive portion 10 of the electrolyte layer 9 and the electrode mixture layer, the organic solvent is further volatilized from the positive electrode mixture layer 11 or the negative electrode mixture layer 13. Can be suppressed.
  • the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer 11 and negative electrode mixture layer 13) containing an organic solvent is covered with the electrolyte layer 9 and the base material 16. .. That is, in this battery member, it can be said that the electrode mixture layer is housed in the space formed by the electrode current collector, the electrolyte layer, and the adhesive portion. Therefore, the volatilization of the organic solvent contained in the electrode mixture layer is suppressed.
  • the edge portion of the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer 11) Volatilization of the organic solvent from the edge portion 11e or the edge portion 13e) of the negative electrode mixture layer 13 is also effectively suppressed.
  • this battery member since this battery member is suppressed from volatilizing the organic solvent from the electrode mixture layer, it can be stored as a battery member for a long period of time.
  • the electrode group 2A in the secondary battery 1 can be manufactured by laminating the above-mentioned positive electrode member 14 and negative electrode member 15 by laminating after all the base materials 16 are peeled off.
  • the positive electrode mixture layer 11 and the negative electrode mixture layer 13 may be laminated so as to face each other via the electrolyte layer 9.
  • the secondary battery 1 is obtained by accommodating the electrode group 2A in the battery exterior body 3.
  • the electrode group 2A is housed in the battery outer body 3, it is not necessary to additionally inject the electrolytic solution (organic solvent and electrolyte salt) into the battery outer body 3.
  • the secondary battery 1 When the secondary battery 1 is manufactured using this battery member, the volatilization of the organic solvent is suppressed during the manufacture and storage of the battery member, so that the electrolytic solution (organic solvent and electrolyte salt) is suppressed during the manufacture of the secondary battery 1.
  • the step of additionally injecting the liquid can be omitted. Therefore, the manufacturing time of the secondary battery 1 can be shortened.
  • the battery member described above can be manufactured by, for example, the following method.
  • the method for manufacturing the battery member according to one embodiment includes a current collector, an adhesive portion provided at an edge portion on one surface of the current collector, and an electrode mixture layer provided at a central portion on one surface of the current collector.
  • the electrolyte layer is attached to a current collector via an adhesive portion.
  • the step (b) of adhering to the above is provided. Since the methods for manufacturing the positive electrode member 14 and the negative electrode member 15 may be the same as each other, the method for manufacturing the battery member will be described below without distinguishing between the positive electrode member 14 and the negative electrode member 15.
  • the electrode active material layer containing the electrode active material is provided in the central portion on one surface of the current collector, and the adhesive portion is provided on the edge portion on the one surface of the current collector.
  • the step of providing (w1) the step of adding the composition containing the organic solvent and the electrolyte salt to the electrode active material layer to form the electrode mixture layer (w2), and the current collector and the electrolyte layer.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a battery member according to an embodiment.
  • an electrode laminate including a current collector 17 and an electrode active material layer 18 containing an electrode active material provided on a central portion 17q on one surface of the current collector 17. 19 is prepared (FIG. 6 (a)).
  • a slurry in which a material containing an electrode active material, a conductive agent, a binder, etc. is dispersed in a dispersion medium is prepared, and the slurry is applied to the central portion 17q on one surface of the current collector 17. It can be produced by volatilizing the dispersion medium.
  • the dispersion medium is not particularly limited, but may be water, an aqueous solvent such as a mixed solvent of alcohol and water, or an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  • the adhesive portion 10 is provided on the edge portion 17p on one surface of the electrode active material layer 18 side (FIG. 6 (b)).
  • the location where the adhesive portion 10 is provided is, for example, on the surface of the current collector 17 in which the electrode active material layer 18 is not provided.
  • the method of providing the adhesive portion 10 is not particularly limited, but is, for example, a method using a syringe type dispenser. That is, it is a method of producing the adhesive portion 10 by discharging the material (compound before curing) of the adhesive portion 10 from a syringe to the edge portion 17p on one surface of the current collector 17 and then curing the material (compound before curing).
  • the length of the edge portion on which the adhesive portion 10 is provided (the length from the edge of the current collector 17) may be 1% or more, 3% or more, or 5% or more of the length or width of the current collector 17. , 15% or less, 13% or less, or 10% or less.
  • the area where the adhesive portion 10 is provided on the current collector 17 may be, for example, 3% or more, 7% or more, or 10% or more, 45% or less, 35% or less of the area of the current collector 17. , Or 25% or less.
  • the adhesive portion 10 may be provided on the entire edge portion 17p on one surface of the current collector 17, or may be provided on a part of the edge portion 17p on one surface of the current collector 17.
  • the adhesive portion 10 is attached to the edge portion 17p on one surface of the current collector 17.
  • the electrode active material layer 18 may be provided on the central portion 17q on one surface of the current collector 17.
  • the electrolytic solution composition 20 containing the organic solvent and the electrolyte salt A is added to the electrode active material layer 18 to form the electrode mixture layer 21 (FIG. 6 (c), FIG. 6 (d)).
  • the method of adding the electrolytic solution composition 20 to the electrode active material layer 18 can also be said to be a method of impregnating the electrode active material layer 18 with the electrolytic solution composition 20.
  • the method of adding the electrolytic solution composition 20 to the electrode active material layer 18 is, for example, a method of dropping, a method of coating using a comma coater or a die coater, a method of printing, a method of spraying, and an electrolytic solution composition of the electrode laminate 19.
  • the obtained electrode mixture layer 21 contains an electrode active material and an electrolytic solution composition 20 arranged (filled) between the electrode active materials.
  • the electrode having the current collector 17, the adhesive portion 10 provided on the edge portion 17p on one surface of the current collector, and the electrode mixture layer 21 provided on the central portion 17q on one surface of the current collector 17. 22 is obtained.
  • the contents of the organic solvent and the electrolyte salt A in the electrolytic solution composition 20 may be adjusted so as to substantially match the desired contents of each component in the electrode mixture layer 21.
  • an electrolyte sheet 23 having the base material 16 and the electrolyte layer 9 provided on one surface 16a of the base material 16 is prepared, and the electrode 22 and the electrolyte sheet 23 are laminated ( FIG. 6 (e).
  • the electrolyte sheet 23 is laminated so that the adhesive portion 10 and the electrode mixture layer 21 are arranged between the electrolyte layer 9 and the current collector 17 in the electrolyte sheet 23.
  • the electrolyte sheet 23 is laminated so that the electrolyte layer 9 covers the entire surface of the electrode mixture layer 21 and the adhesive portion 10 on the side opposite to the current collector 17.
  • a laminated body 24 in which the adhesive portion 10 and the electrode mixture layer 21 are sandwiched between the current collector 17 and the electrolyte layer 9 can be obtained.
  • the electrolyte sheet 23 disperses the material (solid content) used for the electrolyte layer 9 in a dispersion medium to obtain a slurry, which is then applied onto one surface 16a of the base material 16 and then the dispersion medium is applied. Produced by volatilization.
  • the dispersion medium used at this time is preferably water, NMP, toluene or the like.
  • the electrolyte layer 9 in the electrolyte sheet 23 is adhered to the current collector 17 via the adhesive portion 10 (FIG. 6 (f)). That is, the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 are adhered to each other. At this time, preferably, the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 are directly adhered without interposing other adhesive components.
  • the electrode mixture layer 21 may be in contact with the electrolyte layer 9 and may not be adhered to the electrolyte layer 9. As a result, the battery member 30 (positive electrode member 14 or negative electrode member 15) is obtained.
  • the method of adhering the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 may be, for example, a method of applying pressure to the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10, that is, a method of crimping. At the time of crimping, pressure may be applied through the base material 16.
  • the pressure at the time of crimping is preferably 100 Pa or more, more preferably 150 Pa or more, still more preferably 200 Pa or more, from the viewpoint of adhesion between the bonding portion 10 and the electrolyte layer 9.
  • the pressure is preferably 1 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less, still more preferably 0.1 MPa or less, from the viewpoint of maintaining the shape of the base material 16, the electrolyte layer 9, and the adhesive portion 10.
  • the crimping time is preferably 0.5 seconds or longer, more preferably 1 second or longer, still more preferably 1.5 seconds or longer, from the viewpoint of adhesion between the bonded portion 10 and the electrolyte layer 9.
  • the crimping time is preferably 10 seconds or less, more preferably 8 seconds or less, still more preferably 5 seconds or less, from the viewpoint of shortening the manufacturing time of the battery.
  • the method of crimping the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 is preferably a method of crimping while heating (heat seal) from the viewpoint of more firmly adhering the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10.
  • the material contained in the electrolyte layer 9 for example, polymer B
  • the adhesive portion 10 are melted, and the electrolyte layer 9 and the adhesive portion 10 are more firmly adhered to each other.
  • the heating temperature at the time of heat sealing is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and further preferably 120 ° C. or higher from the viewpoint of adhesion between the bonding portion 10 and the electrolyte layer 9.
  • the heating temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, still more preferably 160 ° C. or lower, from the viewpoint of thermal stability of the base material 16 and the electrolyte layer 9.
  • the pressure and sealing time during heat sealing may be the same as the pressure and crimping time during crimping described above.
  • step (a) the composition containing the organic solvent and the electrolyte salt is added to the electrode active material layer containing the electrode active material provided in the central portion on one surface of the current collector.
  • step (x1) the step of forming the electrode mixture layer (x1), the step of providing an adhesive portion on one surface of the current collector (x2), and the adhesive portion and the electrode combination between the current collector and the electrolyte layer.
  • step (x3) of laminating the electrolyte sheets so that the agent layer is sandwiched is provided in this order.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a battery member according to another embodiment.
  • step (x1) in this method first, an electrode laminate including a current collector 17 and an electrode active material layer 18 containing an electrode active material provided on a central portion 17q on one surface of the current collector 17. 19 is prepared (FIG. 7 (a)).
  • the electrolytic solution composition 20 containing the organic solvent and the electrolyte salt A is added to the electrode active material layer 18 to form the electrode mixture layer 21 (FIGS. 7 (b) and 7 (c)).
  • the method of adding the electrolytic solution composition 20 to the electrode active material layer 18 may be the same as the method in the step (w2) according to the above-described embodiment.
  • the obtained electrode mixture layer 21 contains an electrode active material and an electrolytic solution composition 20 arranged (filled) between the electrode active materials.
  • the adhesive portion 10 is provided on the edge portion 17p on one surface of the electrode mixture layer 21 side in the current collector 17 (FIG. 7 (d)).
  • the method of providing the adhesive portion 10 may be the same method as that of the above-described embodiment.
  • the electrode having the current collector 17, the adhesive portion 10 provided on the edge portion 17p on one surface of the current collector, and the electrode mixture layer 21 provided on the central portion 17q on one surface of the current collector 17. 22 is obtained.
  • an electrolyte sheet 23 having the base material 16 and the electrolyte layer 9 provided on one surface 16a of the base material 16 is prepared, and the electrode 22 and the electrolyte sheet 23 are laminated ( FIG. 7 (e)).
  • the method of laminating the electrolyte sheet 23 may be the same as that of the above-described embodiment.
  • a laminated body 24 in which the adhesive portion 10 and the electrode mixture layer 21 are sandwiched between the current collector 17 and the electrolyte layer 9 can be obtained.
  • the electrolyte layer 9 in the electrolyte sheet 23 is adhered to the current collector 17 via the adhesive portion 10 (FIG. 7 (f)).
  • the method of adhering the electrolyte layer 9 to the current collector 17 may be the same as that of the above-described embodiment. As a result, the battery member 30 is obtained.
  • the electrode active material layer containing the electrode active material is provided in the central portion on one surface of the current collector, and the adhesive portion is provided on the edge portion on one surface of the current collector.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a battery member according to another embodiment.
  • step (y1) of this method first, an electrode laminate including a current collector 17 and an electrode active material layer 18 containing an electrode active material provided on a central portion 17q on one surface of the current collector 17. 19 is prepared (FIG. 8 (a)).
  • an adhesive portion 10 is provided on the edge portion 17p on one surface of the electrode active material layer 18 side (FIG. 8 (b)).
  • the method of providing the adhesive portion 10 on the edge portion 17p on one surface of the current collector 17 may be the same method as that of the above-described embodiment.
  • the adhesive portion 10 is attached to the edge portion 17p on one surface of the current collector 17.
  • the electrode active material layer 18 may be provided on the central portion 17q on one surface of the current collector 17.
  • an electrolyte sheet 23 having the base material 16 and the electrolyte layer 9 provided on one surface 16a of the base material 16 is prepared, and the adhesive portion 10 and the electrode active material layer 18 are formed.
  • the electrolyte sheet 23 is laminated so as to be arranged between the electrolyte layer 9 and the current collector 17 in the electrolyte sheet 23. (Fig. 8 (c)).
  • the electrolyte sheet 23 is laminated so that the electrolyte layer 9 covers the entire surface of the electrode active material layer 18 and the adhesive portion 10 on the side opposite to the current collector 17.
  • an electrolytic solution composition (not shown) containing an organic solvent and an electrolyte salt A is added to the electrode active material layer 18 to prepare an electrode mixture.
  • the layer 21 is formed (FIG. 8 (d), FIG. 8 (e)).
  • the method of adding the electrolytic solution composition 20 into the electrode active material layer 18 includes injection by the injection device 25, a method of dropping the electrolytic solution composition from between the electrolyte layer 9 and the electrode active material layer 18, and a method of spraying. And so on. As a result, a laminated body 24 in which the adhesive portion 10 and the electrode mixture layer 21 are sandwiched between the current collector 17 and the electrolyte layer 9 can be obtained.
  • the electrolyte layer 9 in the electrolyte sheet 23 is adhered to the current collector 17 via the adhesive portion 10 (FIG. 8 (f)).
  • the method of adhering the electrolyte layer 9 to the current collector 17 may be the same as that of the above-described embodiment. As a result, the battery member 30 is obtained.
  • the electrolytic solution composition contains the above-mentioned polymer A
  • the step (b) Later the step (c) of gelling the electrolytic solution composition may be further provided.
  • another embodiment of the method for manufacturing a battery member may include a step (w1), a step (w2), a step (w3), a step (b), and a step (c) in this order, and the step (x1) may be provided.
  • Step (x2), Step (x3), Step (b) and Step (c) may be provided in this order
  • Step (y1), Step (y2), Step (y3), Step (b) and Step (c) may be provided in this order.
  • the method of gelling the organic solvent with the polymer A may be a method of heating.
  • the electrolyte layer 9 is adhered to the current collector 17 via the adhesive portion 10, and then the obtained battery member 30 is heated by a constant temperature bath or a dryer to gel the organic solvent. To do.
  • the heating temperature in the step (c) may be any temperature as long as the polymer A gels, for example, 40 ° C. or higher, 50 ° C. or higher, or 55 ° C. or higher, 120 ° C. or lower, 100 ° C. or lower, or 80. It may be below ° C.
  • the heating time may be, for example, 1 hour or more, 2 hours or more, or 3 hours or more, and may be 10 hours or less, 8 hours or less, or 6 hours or less.
  • the electrolyte composition used in step (a) further contains a polymerizable compound in addition to the organic solvent and electrolyte salt A, in which case the electrode is followed by step (b).
  • the step (d) of polymerizing the polymerizable compound in the mixture layer may be further included. That is, another embodiment of the method for manufacturing a battery member may include a step (w1), a step (w2), a step (w3), a step (b), and a step (d) in this order, and the step (x1) may be provided. ), Step (x2), Step (x3), Step (b) and Step (d) may be provided in this order, and Step (y1), Step (y2), Step (y3), Step (b) and Step (d) may be provided in this order.
  • the electrolytic solution composition contains an organic solvent, an electrolyte salt A, and a polymerizable compound, and preferably further contains a polymerization initiator that initiates the polymerization of the polymerizable compound.
  • the polymerizable compound is at least one compound selected from the group consisting of monomas and oligomas that can form the polymer A by polymerization. That is, the polymerizable compound is a compound (monoma or oligoma) that becomes a polymer (polymer A) capable of gelling an organic solvent by polymerization.
  • the polymerizable compounds are vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, acrylonitrile, methyl methacrylate, N-isopropylacrylamide, methyl acrylate, styrene, pentaerythritol tetraacrylate, diallyldimethylammonium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, and acrylic acid 2.
  • the content (total content) of the polymerizable compound in the electrolytic solution composition may be adjusted so as to substantially match the desired content of the polymer A in the electrode mixture layer.
  • the polymerization initiator may be appropriately selected from known polymerization initiators.
  • the polymerization initiator may be, for example, an azo compound-based polymerization initiator, an organic peroxide-based polymerization initiator, or the like, or may be a polymerization initiator other than these.
  • azo compound-based polymerization initiator examples include 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (AIBN), 1-[(1-cyano-1-methylethyl) azo] formamide, and 2,2'-azobis.
  • AIBN 2,2'-azobis (isobutyronitrile)
  • 1-[(1-cyano-1-methylethyl) azo] formamide 2,2'-azobis.
  • N-Butyl-2-methylpropionamide 2,2'-azobis (N-cyclohexyl-2-methylpropionamide), 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2 '-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) and the like can be mentioned.
  • organic peroxide-based polymerization initiator examples include benzoyl peroxide (BPO), tert-butyl peroxyacetate, 2,2-di- (tert-butylperoxy) butane, tert-butylperoxybenzoate, and n.
  • BPO benzoyl peroxide
  • tert-butyl peroxyacetate 2,2-di- (tert-butylperoxy) butane
  • tert-butylperoxybenzoate examples include n.
  • the content of the polymerization initiator in the electrolytic solution composition may be, for example, 0.1 part by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the content of the polymerizable compound.
  • step (d) the polymerizable compound in the electrode mixture layer is polymerized.
  • the polymer A can be formed from the polymerizable compound, and the organic solvent can be gelled by the polymer A.
  • the method of polymerizing the polymerizable compound may be, for example, a method of polymerizing by applying heat (heat polymerization).
  • the heating temperature and heating time may be appropriately set according to the type of the polymerizable compound.
  • the heating temperature may be, for example, 30 ° C. or higher, 40 ° C. or higher, or 50 ° C. or higher, and may be 100 ° C. or lower, 90 ° C. or lower, or 80 ° C. or lower.
  • the heating time may be, for example, 1 hour or more, 3 hours or more, or 5 hours or more, and may be 48 hours or less, 32 hours or less, or 16 hours or less.
  • the method of polymerization may be a method of polymerizing by irradiating light (photopolymerization).
  • the electrode group (positive electrode group and negative electrode group) and the battery member (positive electrode member and negative electrode member) described above can be a long electrode group or a battery member as a modification.
  • the long electrode group includes a current collector (positive electrode current collector 8 and negative electrode current collector 12) and an electrode mixture layer (positive electrode mixture layer 11 and negative electrode mixture).
  • the layer 13), the adhesive portion 10, and the electrolyte layer 9 are each a group of electrodes formed in a long shape. Even in the long electrode group, an adhesive portion and an electrode mixture layer are provided between the current collector and the electrolyte layer, and the electrolyte layer is provided via an adhesive portion provided at an edge portion on one surface of the current collector.
  • the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7 shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) have a long shape extending in a direction perpendicular to the cross section shown in, for example, FIGS. 4 (a) and 4 (b). May be.
  • the long battery member includes a current collector (positive electrode current collector 8 and negative electrode current collector 12) and an electrode mixture layer (positive electrode mixture layer 11 and negative electrode mixture). It is a battery member in which the layer 13), the adhesive portion 10, the electrolyte layer 9 and the base material 16 are each formed in a long shape. Even in a long battery member, an adhesive portion and an electrode mixture layer are provided between the current collector and the electrolyte layer, and the electrolyte layer is provided via an adhesive portion provided on an edge portion on one surface of the current collector. It is adhered to the current collector. That is, the positive electrode member 14 and the negative electrode member 15 shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) have a long shape extending in a direction perpendicular to the cross section shown in, for example, FIGS. 5 (a) and 5 (b). It may be.
  • the electrolyte layer may be adhered to the current collector via the adhesive portion on the two long sides. That is, the long electrode group and the two short sides of the battery member may not be provided with an adhesive portion, and the electrolyte layer and the current collector may not be adhered to each other. In the long electrode group and the battery member, even if the electrolyte layer and the current collector are adhered via the adhesive portion only on the two long sides, the organic solvent volatilizes from the electrode mixture layer. It can be sufficiently suppressed.
  • the long battery member can be manufactured by the same method as the method for manufacturing the battery member 30 described above, but the steps (a) and (b) described above can be continuously performed.
  • a long length having a base material and an electrolyte layer while providing an electrode mixture layer at the center on one surface of a long current collector and an adhesive portion at an edge on one surface of the current collector.
  • a long battery member can be obtained by laminating an electrolyte sheet in the shape of an electrolyte sheet and sequentially adhering an electrolyte layer and a current collector from the laminated portion via an adhesive portion.
  • the above-mentioned electrolytic solution is provided while arranging the electrode laminate in the central portion on one surface of the elongated current collector. This includes adding the composition to the electrode active material layer to form an electrode mixture layer.
  • the long battery member can be cut to a predetermined size to form a rectangular battery member. Further, by laminating and winding the long positive electrode member and the long negative electrode member while peeling off the respective base materials, an electrode group for manufacturing a winding type secondary battery can be obtained. Can be done.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state in which another embodiment of the electrode group of the secondary battery is disassembled.
  • the same reference numerals as those of the electrode group 2A shown in FIGS. 2 to 4 are given, and redundant description will be omitted.
  • the secondary battery in the other embodiment differs from the secondary battery in the above-described embodiment in that the electrode group 2B has a positive electrode current collector 8 having positive electrode mixture layers 11 on both sides.
  • a double-sided coating type positive electrode group 31 and a double-sided coating type negative electrode group 32 including a negative electrode current collector 12 having a negative electrode mixture layer 13 on both sides are further provided.
  • the electrode group 2B includes the above-mentioned positive electrode group 6 (single-sided coating type positive electrode group), double-sided coating type negative electrode group 32, double-sided coating type positive electrode group 31, and the above-mentioned negative electrode group 7 (single-sided coating type). It can be seen that the negative electrode group) is provided in this order.
  • the double-sided coating type positive electrode group 31 includes a positive electrode current collector 8, a pair of adhesive portions 10 and 10 provided on the edges 8p and 8p on both sides of the positive electrode current collector 8, and a positive electrode current collector 8.
  • a pair of positive electrode mixture layers 11 and 11 provided at the central portions 8q and 8q on both sides, and a pair of adhesive portions 10 and 10 and a pair of positive electrode mixture layers 11 and 11 are sandwiched on the positive electrode current collector 8.
  • the pair of electrolyte layers 9 and 9 provided in the above are provided.
  • the pair of electrolyte layers 9 and 9 in the double-sided coating type positive electrode group 31 are adhered to both sides of the positive electrode current collectors 8 and 8 via the pair of adhesive portions 10 and 10, respectively.
  • the double-sided coating type negative electrode group 32 includes a negative electrode current collector 12, a pair of adhesive portions 10 and 10 provided on the edges 12p and 12p on both sides of the negative electrode current collector 12, and a negative electrode current collector 12.
  • a pair of negative electrode mixture layers 13 and 13 provided at the central portions 12q and 12q on both sides and a pair of adhesive portions 10 and 10 and a pair of negative electrode mixture layers 13 and 13 are sandwiched on the negative electrode current collector 12.
  • the pair of electrolyte layers 9 and 9 provided in the above are provided.
  • the pair of electrolyte layers 9 and 9 in the double-sided coating type negative electrode group 32 are adhered to both sides of the negative electrode current collectors 12 and 12 via the pair of adhesive portions 10 and 10, respectively.
  • the double-sided coating type positive electrode group 31 and the double-sided coating type negative electrode group 32 are formed on the current collector, a pair of adhesive portions provided on the edges on both sides of the current collector, and on both sides of the current collector.
  • a pair of base materials provided on the opposite surface of the electrode mixture layer, and manufactured by using a battery member in which a pair of electrolyte layers are adhered to a current collector via a pair of adhesive portions. be able to.
  • This battery member can be manufactured by the same method in the method for manufacturing the battery member of the above-described embodiment, except that the adhesive portion and the electrode mixture layer are formed on both sides of the current collector.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a state in which another embodiment of the electrode group of the secondary battery is disassembled.
  • the same reference numerals as those of the electrode group 2A shown in FIGS. 2 to 4 are given, and redundant description will be omitted.
  • the secondary battery in the other embodiment differs from the secondary battery in the above-described embodiment in that the electrode group 2C is provided on one surface of the positive electrode mixture layer 11 and the other.
  • the bipolar electrode group 34 including the bipolar electrode current collector 33 having the negative electrode mixture layer 13 provided on the surface is provided.
  • the electrode group 2C includes the above-mentioned positive electrode group 6, the bipolar electrode group 34, and the above-mentioned negative electrode group 7 in this order.
  • the bipolar electrode group 34 includes a bipolar electrode current collector 33, a pair of adhesive portions 10 and 10 provided on the edges 33p and 33p on both sides of the bipolar electrode current collector 33, and one of the bipolar electrode current collectors 33.
  • the positive electrode mixture layer 11 provided in the central portion 33q on the surface of the above, the negative electrode mixture layer 13 provided in the central portion 33r on the other surface of the bipolar electrode current collector 33, and the bipolar electrode current collector 33.
  • the electrolyte layer 9 and the above are provided.
  • the negative electrode mixture layer 13 passes through the electrolyte layer 9 (the electrolyte layer 9 in the bipolar electrode group 34 and the electrolyte layer 9 in the positive electrode group 6) to the positive electrode in the positive electrode group 6. It is in contact with the mixture layer 11. Further, in the bipolar electrode group 34, the positive electrode mixture layer 11 is connected to the negative electrode mixture layer 13 in the negative electrode group 7 via the electrolyte layer 9 (electrolyte layer 9 in the bipolar electrode group 34 and electrolyte layer 9 in the negative electrode group 7). I'm in contact.
  • the bipolar electrode current collector 33 is formed of, for example, a single metal such as aluminum, stainless steel, or titanium, or a clad material obtained by rolling and joining aluminum and copper or stainless steel and copper.
  • the bipolar electrode group 34 is provided at a bipolar electrode current collector, a pair of adhesive portions provided on both sides of the bipolar electrode current collector, and a central portion on one surface of the bipolar electrode current collector.
  • the positive electrode mixture layer was provided, the negative electrode mixture layer provided in the center on the other surface of the bipolar electrode current collector, and the adhesive portion and the positive electrode mixture layer were provided on the bipolar electrode current collector.
  • the positive electrode mixture layer is formed on one surface of the bipolar electrode current collector, and the negative electrode mixture layer is formed on the other surface of the bipolar electrode current collector. It can be produced by the same method except that it is formed.
  • the interface between the electrode active material and the electrolyte salt which is an ionic conduction component and the electrode mixture are prepared by the organic solvent.
  • the interface between the layer and the electrolyte layer is well formed, and the battery performance such as the cycle characteristics of the secondary battery including these electrode groups can be improved.
  • the battery members for manufacturing the double-sided coating type positive electrode group 31, the double-sided coating type negative electrode group 32, and the bipolar electrode group 34 are each an electrode mixture layer (positive electrode mixture layer) containing an organic solvent. And the negative electrode mixture layer) is covered with the electrolyte layer and the base material. Further, the current collector (positive electrode current collector, negative electrode current collector, and bipolar electrode current collector) and the electrolyte layer are adhered to each other via an adhesive portion. Therefore, even in these battery members, volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer is suppressed.
  • Electrode layer 10 ... Adhesive part, 11 ... Positive electrode mixture layer, 12 ... Negative electrode current collector, 13 ... Negative electrode Mixture layer, 14 ... positive electrode member, 15 ... negative electrode member, 16 ... base material, 17 ... current collector, 18 ... electrode active material layer, 20 ... composition (electrolyte solution composition), 21 ... electrode mixture layer, 23 ... Electrode sheet, 30 ... Battery member.

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Abstract

本発明の一側面は、集電体、集電体の一面上の縁部に設けられた接着部、及び集電体の一面上の中央部に設けられた電極合剤層を有する電極と、基材及び基材の一面上に設けられた電解質層を有する電解質シートとが積層された積層体を得る工程(a)と、電解質層を、接着部を介して集電体に接着する工程(b)と、を備え、工程(a)において、積層体は、集電体と電解質層との間に接着部及び電極合剤層が挟まれるように積層された積層体であり、電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、電池部材の製造方法を提供する。

Description

電池部材の製造方法、電池部材、及び二次電池
 本発明は、電池部材の製造方法、電池部材、及び二次電池に関する。
 近年、環境負荷の小さい電気自動車、ハイブリッド自動車の普及率が増加傾向にある。これらの自動車には、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池が搭載されている。自動車用の二次電池には、電池特性のみならず、高い安全性が求められる。二次電池の安全性を向上させる方法として、電解液を固体電解質へ変更する方法が知られている(例えば特許文献1)。
 また、固体電解質層を用いた二次電池の電池特性を向上させる手段として、正極及び負極に電解液又はゲル電解質を含浸させる方法が知られている(例えば特許文献2)。
特開2004-107641号公報 特開2004-171995号公報
 例えば特許文献2に記載の二次電池は、正極、固体電解質のシート、負極を順次積層して単セルを形成し、この単セルの集合体を電池容器に収容することで得られる。正極及び負極には、有機電解液又はゲル電解質が含浸されている。しかし、本発明者らの検討によると、有機電解液又はゲル電解質を含浸させた電極では、製造中又は経時的に電解液に含まれる溶媒が揮発しやすいため、所望の特性を有する二次電池を好適に作製することに課題があることが分かった。
 本発明の一側面は、電解質塩及び有機溶媒を含有する電解液が電極合剤層に含まれる電極において、電極合剤層における有機溶媒の揮発を抑制することを目的とする。
 本発明の一側面は、集電体、集電体の一面上の縁部に設けられた接着部、及び集電体の一面上の中央部に設けられた電極合剤層を有する電極と、基材及び基材の一面上に設けられた電解質層を有する電解質シートとが積層された積層体を得る工程(a)と、電解質層を、接着部を介して集電体に接着する工程(b)と、を備え、工程(a)において、積層体は、集電体と電解質層との間に接着部及び電極合剤層が挟まれるように積層された積層体であり、電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、電池部材の製造方法を提供する。
 この製造方法により得られた電池部材においては、有機溶媒を含有する電極合剤層が基材及び電解質層を有する電解質シートで覆われるため、電極合剤層からの有機溶媒の揮発が抑制される。さらに、この製造方法により得られる電池部材は、電解質層が、集電体の一面上の縁部に設けられた接着部を介して集電体に接着されているため、この接着部分からも有機溶媒の揮発を効果的に抑制することができる。
 また、電池部材の製造中に有機溶媒が揮発して仕込み組成からのずれが生じると、所望の電池特性を得るための二次電池の設計が難しい。この電池部材では、電極合剤層からの揮発が抑制されているため、仕込み組成からのずれが少なくなり、所望の電池特性を有する二次電池を製造しやすくなる。
 また、場合によっては二次電池作製の際に電解液を電極合剤層中に追加注液する必要が生じるが、この電池部材では電極合剤層から有機溶媒が揮発することを抑制できるため、二次電池の作製時に電解液を追加注液する工程を省略でき、二次電池の製造時間も短縮できる。
 工程(a)は、電極活物質を含有する電極活物質層を集電体の一面上の中央部に設け、かつ、集電体の一面上の縁部に接着部を設ける工程(w1)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層中に加えて電極合剤層を形成する工程(w2)と、集電体と電解質層との間に、接着部及び電極合剤層が挟まれるように電解質シートを積層する工程(w3)と、をこの順に備えてよい。
 工程(a)は、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、集電体の一面上の中央部に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層に加えて電極合剤層を形成する工程(x1)と、集電体の一面上の縁部に接着部を設ける工程(x2)と、集電体と電解質層との間に、接着部及び電極合剤層が挟まれるように電解質シートを積層する工程(x3)と、をこの順に備えてもよい。
 工程(a)は、電極活物質を含有する電極活物質層を集電体の一面上の中央部に設け、かつ、集電体の一面上の縁部に接着部を設ける工程(y1)と、集電体と電解質層との間に接着部及び電極合剤層が挟まれるように電解質シートを積層する工程(y2)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層中に加えて電極合剤層を形成する工程(y3)と、をこの順に備えてもよい。
 電極合剤層が、有機溶媒をゲル化可能なポリマを更に含有してもよい。この場合、工程(b)の後に、組成物を加熱する工程(c)を更に備えてもよい。
 組成物が、重合性化合物を更に含有し、重合性化合物は、重合することにより有機溶媒をゲル化可能なポリマになる化合物であってもよい。この場合、工程(b)の後に、電極合剤層中の重合性化合物を重合させる工程(d)を更に備えてもよい。
 従来、電極合剤層中の有機溶媒をゲル化させる場合、有機溶媒を揮発させることが一般的であるところ、本発明の一側面ではゲル化可能なポリマ又は重合性化合物によって有機溶媒をゲル化する。これにより、有機溶媒を揮発させる工程を必要とせずに有機溶媒のゲル化が可能であるため、従来に比べて、所望の特性を有する二次電池をより好適に得ることができる。
 加えて、有機溶媒とポリマ又は重合性化合物とを電極合剤層に予め添加した上で、有機溶媒をゲル化させることにより、高密度の電極合剤層に対しても電解液を含む組成物を容易に浸透させることができ、更に、電極合剤層からの有機溶媒の液漏れも抑制することができる。
 さらに、上記の組成物がゲル化可能なポリマ又は重合性化合物を含有する場合、有機溶媒がゲル化することにより集電体及び電極合剤層間の密着性が向上し、電池部材から基材を容易に剥離できる電池部材を得ることができる。このような電池部材を用いることにより、二次電池の製造も容易になる。
 電解質層は、ポリマ、酸化物粒子及び電解質塩を含有してよい。有機溶媒が炭酸エステルを含んでいてもよい。
 基材は、電解質層の接着部及び電極合剤層とは反対側の面全体を覆ってもよい。これにより、電極合剤層からの有機溶媒の揮発をより一層抑制できる。
 本発明の他の一側面は、集電体と、電解質層と、電解質層の一面上であって集電体と反対側の面に設けられた基材と、集電体の一面上の縁部に設けられ、集電体と電解質層との間に設けられた接着部と、集電体の一面上の中央部に設けられ、集電体と電解質層との間に設けられた電極合剤層と、を備え、電解質層は接着部を介して集電体に接着しており、電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、電池部材を提供する。
 この電池部材では、上述したように電極合剤層からの有機溶媒の揮発が抑制されている。さらに、この電池部材では、基材及び電解質層によって長期にわたり有機溶媒の揮発を抑制することができる。そのため、二次電池を作製する前に電池部材として長期間保管することが可能である。
 電池部材において、電極合剤層が、有機溶媒をゲル化可能なポリマを更に含有してもよい。電解質層は、ポリマ、酸化物粒子及び電解質塩を含有してもよい。有機溶媒が炭酸エステルを含んでいてもよい。基材は、電解質層の接着部及び電極合剤層とは反対側の面全体を覆ってもよい。
 本発明の他の一側面は、集電体と、電解質層と、集電体の一面上の縁部に設けられ、集電体と電解質層との間に設けられた接着部と、集電体の一面上の中央部に設けられ、集電体と電解質層との間に設けられた電極合剤層と、を備え、電解質層は接着部を介して集電体に接着しており、電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、二次電池を提供する。
 この二次電池においては、電極合剤層に有機溶媒が保持されやすいため、有機溶媒によって電極活物質とイオン伝導成分である電解質塩との界面、及び、電極合剤層と電解質層との界面がそれぞれ良好に形成され、サイクル特性等の二次電池の電池性能を向上させることができる。
 二次電池において、電極合剤層が、有機溶媒をゲル化可能なポリマを更に含有してもよい。電解質層は、ポリマ、酸化物粒子及び電解質塩を含有してもよい。有機溶媒が炭酸エステルを含んでいてもよい。
 本発明の一側面によれば、電解質塩及び有機溶媒を含有する電解液が電極合剤層に含まれる電極において、電極合剤層における有機溶媒の揮発を抑制することができる。
一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。 図1に示した二次電池の電極群の一実施形態を示す分解斜視図である。 図3(a)は正極群の一実施形態を示す分解斜視図であり、図3(b)は負極群の一実施形態を示す分解斜視図である。 図4(a)は図2におけるIVa-IVaに沿った模式断面図であり、図4(b)は図2におけるIVb-IVbに沿った模式断面図である。 図5(a)は、正極部材の一実施形態を示す模式断面図であり、図5(b)は、負極部材の一実施形態を示す模式断面図である。 一実施形態に係る電池部材の製造方法を示す式断面図である。 他の実施形態に係る電池部材の製造方法を示す模式断面図である。 他の実施形態に係る電池部材の製造方法を示す模式断面図である。 二次電池の電極群の他の一実施形態を分解した状態を示す模式断面図である。 二次電池の電極群の他の一実施形態を分解した状態を示す模式断面図である。
 以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。各図における構成要素の大きさは概念的なものであり、構成要素間の大きさの相対的な関係は各図に示されたものに限定されない。
 本明細書における数値及びその範囲は、本発明を制限するものではない。本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載される数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
 本明細書において、「正極」及び「負極」をまとめて「電極」と呼ぶことがあり、「電極活物質」、「電極合剤層」等の類似表現においても同様である。
 図1は、一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。図1に示すように、二次電池1は、正極を含む正極群及び負極を含む負極群から構成される電極群2と、電極群2を収容する袋状の電池外装体3とを備えている。二次電池1は、電池外装体3の内部(電極群2の周囲)を電解液が満たしていない、いわゆる固体電池であってよい。なお、本明細書における固体電池は、流動性を持たない電解質層を備えている電池であり、ゲル状の電解質層を備える電池、セパレータ等に電解液を含浸させて電解質層として用いられている電池等が含まれる。
 電池外装体3は、例えばラミネートフィルムで形成されていてよい。ラミネートフィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の樹脂フィルムと、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属箔と、ポリプロピレン等のシーラント層とがこの順で積層された積層フィルムであってよい。
 図2は、図1に示した二次電池1の電極群2の一実施形態を示す分解斜視図である。図2に示すように、電極群2Aは、正極群6及び負極群7が積層されて形成されている。図3(a)は正極群の一実施形態を示す分解斜視図であり、図3(b)は、負極群の一実施形態を示す分解斜視図である。図2及び図3(a)に示すように、正極群6は、正極集電体8及び電解質層9を備え、正極集電体8と電解質層9とが、正極集電体8上の縁部に設けられた接着部10を介して互いに接着されている。図3(a)に示すように、正極集電体8上の中央部には、接着部10に囲まれた正極合剤層11が設けられている。同様に、図2及び図3(b)に示すように、負極群7は、負極集電体12及び電解質層9を備え、負極集電体12と電解質層9とが、負極集電体12上の縁部に設けられた接着部10を介して接着されている。図3(b)に示すように、負極集電体12上の中央部には、接着部10に囲まれた負極合剤層13が設けられている。正極集電体8及び負極集電体12には、それぞれ正極集電タブ4及び負極集電タブ5が設けられている。正極集電タブ4及び負極集電タブ5は、それぞれ正極群6及び負極群7が二次電池1の外部と電気的に接続可能なように、図1に示す電池外装体3の内部から外部へ突き出している。
 図4(a)は、図2におけるIVa-IVaに沿った模式断面図である。図4(a)に示すように、正極群6は、正極集電体8と、電解質層9と、正極集電体8の一面上の縁部8pに設けられ、正極集電体8と電解質層9との間に設けられた接着部10と、正極集電体8の一面上の中央部8qに設けられ、正極集電体8と電解質層9との間に設けられた正極合剤層11と、を備える。電解質層9は、接着部10を介して正極集電体8に接着している。
 正極集電体8は、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、又はそれらの合金で形成されていてよい。正極集電体8は、軽量で高い重量エネルギ密度を有するため、好ましくはアルミニウム又はその合金で形成されている。
 正極合剤層11は、一実施形態において、正極活物質、有機溶媒、及び電解質塩(「電解質塩A」ともいう。)を含有する。
 正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属リン酸塩等のリチウム遷移金属化合物であってよい。
 リチウム遷移金属酸化物は、例えば、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム等であってよい。リチウム遷移金属酸化物は、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム等に含有されるMn、Ni、Co等の遷移金属の一部を、1種若しくは2種以上の他の遷移金属、又はMg、Al等の金属元素(典型元素)で置換したリチウム遷移金属酸化物であってもよい。すなわち、リチウム遷移金属酸化物は、LiM又はLiM (Mは少なくとも1種の遷移金属を含む)で表される化合物であってよい。リチウム遷移金属酸化物は、具体的には、Li(Co1/5Ni3/5Mn1/5)O、Li(Co1/3Ni1/3Mn1/3)O、LiNi1/2Mn1/2、LiNi1/2Mn3/2等であってよい。
 リチウム遷移金属酸化物は、エネルギ密度を更に向上させる観点から、好ましくは下記式(1)で表される化合物である。
 LiNiCo 2+e   (1)
[式(1)中、Mは、Al、Mn、Mg及びCaからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、a、b、c、d及びeは、それぞれ0.2≦a≦1.2、0.5≦b≦0.9、0.1≦c≦0.4、0≦d≦0.2、-0.2≦e≦0.2、かつb+c+d=1を満たす数である。]
 リチウム遷移金属リン酸塩は、LiFePO、LiMnPO、LiMn 1-xPO(0.3≦x≦1、MはFe、Ni、Co、Ti、Cu、Zn、Mg、及びZrからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)等であってよい。
 正極活物質の含有量は、正極合剤層全量を基準として、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上であってよい。正極活物質の含有量は、正極合剤層全量を基準として、99質量%以下であってよい。
 有機溶媒は、電解質塩Aを溶解し得る溶媒である。正極合剤層がポリマA(詳細は後述)を更に含有する場合、有機溶媒は、好ましくは、ポリマAを溶解し得る溶媒であり、例えば、少なくとも100℃においてポリマAを溶解し得る溶媒であってよい。なお、本明細書における有機溶媒には、イオン液体は含まれない。
 有機溶媒は、例えば、エステル、エーテル、アミド、スルホキシド及びスルホンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでよく、好ましくは、エステルを含んでいる。有機溶媒は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 エステルとしては、炭酸エステル、脂肪酸エステル、ラクトン、リン酸エステル等が挙げられる。有機溶媒は、好ましくは、炭酸エステルを含んでいる。
 炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、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、クロロエチレンカーボネート、クロロプロピレンカーボネート等が挙げられる。
 脂肪酸エステルとしては、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等が挙げられる。ラクトンとしては、γ-ブチロラクトン等が挙げられる。リン酸エステルとしては、リン酸トリエステル等が挙げられる。
 エーテルは、鎖状であっても環状であってもよい。鎖状のエーテルとしては、ジエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、トリメトキシメタン等が挙げられる。環状のエーテルとしては、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン等が挙げられる。
 アミドとしては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。スルホキシドとしては、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。スルホンとしては、スルホラン等が挙げられる。
 有機溶媒の含有量(合計含有量)は、正極合剤層全量を基準として、1質量%以上、3質量%以上、又は5質量%以上であってよく、30質量%以下、20質量%以下、又は10質量%以下であってよい。
 電解質塩Aは、リチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、及びマグネシウム塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。
 電解質塩Aのアニオンは、ハロゲン化物イオン(I、Cl、Br等)、SCN、BF 、BF(CF、BF(C、PF 、ClO 、SbF 、N(SOF) 、N(SOCF 、N(SO 、BPh 、B(C 、C(FSO 、C(CFSO 、CFCOO、CFSO、CSO、[B(C等であってよい。アニオンは、好ましくは、PF 、BF 、N(SOF) 、N(SOCF 、[B(C、又はClO である。
 なお、以下では下記の略称を用いる場合がある。
[FSI]:N(SOF) 、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン
[TFSI]:N(SOCF 、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン
[BOB]:[B(C、ビスオキサレートボラートアニオン
[f3C]:C(FSO 、トリス(フルオロスルホニル)カルボアニオン
 リチウム塩は、LiPF、LiBF、Li[FSI]、Li[TFSI]、Li[f3C]、Li[BOB]、LiClO4、LiCFBF、LiCBF、LiCBF、LiCBF、Li[C(SOCF]、LiCFSO、LiCFCOO、及びLiRCOO(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。
 ナトリウム塩は、NaPF、NaBF、Na[FSI]、Na[TFSI]、Na[f3C]、Na[BOB]、NaClO4、NaCFBF、NaCBF、NaCBF、NaCBF、Na[C(SOCF]、NaCFSO、NaCFCOO、及びNaRCOO(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。
 カルシウム塩は、Ca(PF、Ca(BF、Ca[FSI]、Ca[TFSI]、Ca[f3C]、Ca[BOB]、Ca(ClO、Ca(CFBF、Ca(CBF、Ca(CBF、Ca(CBF、Ca[C(SOCF、Ca(CFSO、Ca(CFCOO)、及びCa(RCOO)(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。
 マグネシウム塩は、Mg(PF、Mg(BF、Mg[FSI]、Mg[TFSI]、Mg[f3C]、Mg[BOB]、Mg(ClO、Mg(CFBF、Mg(CBF、Mg(CBF、Mg(CBF、Mg[C(SOCF、Mg(CFSO、Mg(CFCOO)、及びMg(RCOO)(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。
 これらのうち、解離性及び電気化学的安定性の観点から、電解質塩Aは、好ましくはLiPF、LiBF、Li[FSI]、Li[TFSI]、Li[f3C]、Li[BOB]、LiClO4、LiCFBF、LiCBF、LiCBF、LiCBF、Li[C(SOCF]、LiCFSO、LiCFCOO、及びLiRCOO(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはLi[TFSI]、Li[FSI]、LiPF、LiBF、Li[BOB]、及びLiClO4からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくはLi[TFSI]又はLi[FSI]である。
 電解質塩Aの含有量は、正極合剤層全量を基準として、0.1質量%以上、0.4質量%以上、又は0.7質量%以上であってよく、4.8質量%以下、3.2質量%以下、又は1.6質量%以下であってよい。
 有機溶媒の単位体積あたりの電解質塩Aの濃度は、0.3mol/L以上、0.6mol/L以上、又は1.0mol/L以上であってよく、2.0mol/L以下、1.7mol/L以下、又は1.5mol/L以下であってよい。
 正極合剤層11は、二次電池1からの有機溶媒の漏れを抑制する観点、及び正極集電体8と正極合剤層11との間の密着性を向上させる観点から、有機溶媒をゲル化可能なポリマ(「ポリマA」ともいう。)を含有してもよい。
 本明細書において、有機溶媒をゲル化可能なポリマとは、有機溶媒の流動性を大きく低下させることができるポリマを意味し、具体的には、以下の流動性の評価において、位置Aと位置Bとの間の距離が1cm未満となるポリマを意味する。
 まず、ガラスバイアル瓶(アズワン株式会社製、ラボランスクリュー管瓶No.4、13.5mL、底面の直径:約2cm、高さ:約4cmの円筒形)内に有機溶媒と有機溶媒をゲル化可能なポリマ(ポリマA)との混合物(有機溶媒/ポリマA=90/10(質量比))5gを投入して蓋をする。続いて、ポリマAのガラス転移温度以上の温度でポリマAを溶融させた後、ガラスバイアル瓶の底面側を下に、蓋側を上にした状態で、25℃で20時間静置する。この静置後のガラスバイアル瓶中の有機溶媒とポリマAとの混合物の最上面(ガラスバイアル瓶の底面から最も離れた面)の位置を位置Aとする。その後、ガラスバイアル瓶の天地を逆転させた状態(ガラスバイアル瓶の底面側を上に、蓋側を下にした状態)で、25℃で10分間静置する。この静置後のガラスバイアル瓶中の有機溶媒とポリマAとの混合物の最下面(ガラスバイアル瓶の底面から最も離れた面)の位置を位置Bとする。このようにして求めた位置Aと位置Bとの間の距離に基づいて、流動性を評価する。
 ポリマAは、加熱により有機溶媒に溶解させて冷却することでゲル化するポリマ、電解質塩に含まれるカチオン又はアニオンにより開環、架橋しゲル化するような官能基を有するポリマ等であってよい。ポリマAは、後述する重合性化合物(モノマ)を重合開始剤とともに有機溶媒に添加し、加熱等によりモノマを重合させ、結果としてポリマAを得られるようなポリマであってもよい。
 ポリマAは、例えば、(メタ)アクリル化合物に由来するモノマ単位を含んでいてよい。(メタ)アクリル化合物としては、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、N-イソプロピルアクリルアミド、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、アクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル、メタクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル、(エチレングリコール)メタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、(3-エチルオキセタン-3-イル)メタクリル酸メチル等が挙げられる。
 ポリマAは、例えば、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、アクリロニトリル、スチレン、ジアリルジメチルアンモニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、イソプレンモノオキシド、又はエチレングリコールジグリシジルエーテルに由来するモノマ単位を含んでいてもよい。
 ポリマAは、上記モノマ単位の1種のみを含むホモポリマであってよく、上記モノマ単位の2種以上を含むコポリマであってよく、上記モノマ単位の1種以上と上記モノマ単位以外のモノマ単位の1種以上とを含むコポリマであってよい。
 ホモポリマとしては、ポリ(3-エチルオキセタン-3-イル)メタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)、ポリアクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル、ポリメタクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル、ポリアクリルアミド、ポリグリシジルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、ポリエチレングリコール等が挙げられる。コポリマとしては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマ、メチルメタクリレートとオキセタニルメタクリレートとのコポリマ等が挙げられる。
 ポリマAは、上記のようなポリマを1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。ポリマAは、二次電池1の長寿命化及び高入出力化の観点から、好ましくは、ペンタエリスリトールテトラアクリレートをモノマ単位として含むポリマ、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマ、及びメチルメタクリレートとオキセタニルメタクリレートとのコポリマからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
 ポリマAの含有量は、正極合剤層全量を基準として、0.01質量%以上、0.1質量%以上、又は1質量%以上であってよく、20質量%以下、10質量%以下、又は5質量%以下であってよい。
 ポリマAの含有量は、有機溶媒、電解質塩及びポリマAの合計含有量100質量部に対して、0.5質量部以上、2質量部以上、又は4質量部以上であってよく、20質量部以下、15質量部以下、又は10質量部以下であってよい。
 正極合剤層11は、イオン液体を更に含有してもよい。イオン液体は、以下のアニオン成分及びカチオン成分を含有する。なお、本明細書におけるイオン液体は、-20℃以上で液状の物質である。
 イオン液体のアニオン成分は、特に限定されないが、Cl、Br、I等のハロゲンのアニオン、BF [FSI]等の無機アニオン、B(C 、CHSO 、CFSO 、N(CSO 、[TFSI]、N(SOCFCF 等の有機アニオンなどであってよい。イオン液体のアニオン成分は、好ましくは、B(C 、CHSO 、N(CSO 、CFSO 、[FSI]、[TFSI]及びN(SOCFCF からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有し、比較的低粘度でイオン伝導度を更に向上させるとともに、充放電特性も更に向上させる観点から、より好ましくは、N(CSO 、CFSO 、[FSI]、[TFSI]、及びN(SOCFCF からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有し、更に好ましくは[FSI]を含有する。
 イオン液体のカチオン成分は、特に限定されないが、好ましくは鎖状四級オニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、及びイミダゾリウムカチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
 鎖状四級オニウムカチオンは、例えば、下記一般式(2)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
式(2)中、R~Rは、それぞれ独立に、炭素数が1~20の鎖状アルキル基、又はR-O-(CH-で表される鎖状アルコキシアルキル基(Rはメチル基又はエチル基を表し、nは1~4の整数を表す)を表し、Xは、窒素原子又はリン原子を表す。R~Rで表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは1~10、更に好ましくは1~5である。
 ピペリジニウムカチオンは、例えば、下記一般式(3)で表される、窒素を含有する六員環環状化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
式(3)中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数が1~20のアルキル基、又はR-O-(CH-で表されるアルコキシアルキル基(Rはメチル基又はエチル基を表し、nは1~4の整数を表す)を表す。R及びRで表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは1~10、更に好ましくは1~5である。
 ピロリジニウムカチオンは、例えば、下記一般式(4)で表される五員環環状化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
式(4)中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数が1~20のアルキル基、又はR-O-(CH-で表されるアルコキシアルキル基(Rはメチル基又はエチル基を表し、nは1~4の整数を表す)を表す。R及びRで表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは1~10、更に好ましくは1~5である。
 ピリジニウムカチオンは、例えば、下記一般式(5)で示される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
式(5)中、R~R13は、それぞれ独立に、炭素数が1~20のアルキル基、R-O-(CH-で表されるアルコキシアルキル基(Rはメチル基又はエチル基を表し、nは1~4の整数を表す)、又は水素原子を表す。R~R13で表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは1~10、更に好ましくは1~5である。
 イミダゾリウムカチオンは、例えば、下記一般式(6)で示される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
式(6)中、R14~R18は、それぞれ独立に、炭素数が1~20のアルキル基、R-O-(CH-で表されるアルコキシアルキル基(Rはメチル基又はエチル基を表し、nは1~4の整数を表す)、又は水素原子を表す。R14~R18で表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは1~10、更に好ましくは1~5である。
 イオン液体の含有量は、正極合剤層全量を基準として、3質量%以上、5質量%以上、又は10質量%以上であってよく、30質量%以下、25質量%以下、又は20質量%以下であってよい。
 正極合剤層11は、導電剤、結着剤等を更に含有してもよい。
 導電剤は、特に限定されないが、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、炭素繊維等の炭素材料などであってよい。導電剤は、上述した炭素材料の2種以上の混合物であってもよい。
 導電剤の含有量は、正極合剤層全量を基準として、0.1質量%以上、1質量%以上、又は3質量%以上であってよく、15質量%以下、10質量%以下、又は8質量%以下であってよい。
 結着剤は、特に限定されないが、四フッ化エチレン、アクリル酸、マレイン酸、エチルメタクリレート等をモノマ単位として含有するポリマ(ただし、上述したポリマAを除く)、スチレン-ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム等のゴムなどであってよい。
 結着剤の含有量は、正極合剤層全量を基準として、0.1質量%以上、1質量%以上、又は3質量%以上であってよく、15質量%以下、10質量%以下、又は8質量%以下であってよい。
 正極合剤層11の厚さは、10μm以上、40μm以上、60μm以上、又は80μm以上であってよく、200μm以下、180μm以下、又は160μm以下であってよい。
 電解質層9は、一実施形態において、ポリマ(以下「ポリマB」ともいう。)、酸化物粒子、及び電解質塩(以下「電解質塩B」ともいう。)を含有する。
 ポリマBは、電解質層9に含まれる他の材料を保持するための母体となる(連続相を形成する)ポリマ(バインダポリマ)である。ポリマBは、好ましくは、四フッ化エチレン及びフッ化ビニリデンからなる群より選ばれる第1のモノマ単位を有する。すなわち、ポリマBは、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又はポリ四フッ化エチレンとポリフッ化ビニリデンとのコポリマであってよい。
 ポリマBは、好ましくは1種又は2種以上のポリマであり、1種又は2種以上のポリマを構成するモノマ単位の中には、好ましくは、四フッ化エチレン及びフッ化ビニリデンからなる群より選ばれる第1のモノマ単位と、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル酸、マレイン酸、エチルメタクリレート、及びメチルメタクリレートからなる群より選ばれる第2のモノマ単位とが含まれる。
 第1のモノマ単位及び第2のモノマ単位は、1種のポリマに含まれてコポリマを構成してもよい。すなわち、電解質層9は、一実施形態において、第1のモノマ単位と第2のモノマ単位との両方を含む少なくとも1種のコポリマを含有する。コポリマは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマ、フッ化ビニリデンとマレイン酸とのコポリマ、フッ化ビニリデンとメチルメタクリレートとのコポリマ等であってよい。電解質層9がコポリマを含有する場合、その他のポリマを更に含有していてもよい。
 第1のモノマ単位及び第2のモノマ単位は、それぞれ別のポリマに含まれて、第1のモノマ単位を有する第1のポリマと、第2のモノマ単位を有する第2のポリマとの少なくとも2種のポリマを構成していてもよい。すなわち、電解質層9は、一実施形態において、第1のモノマ単位を含む第1のポリマと、第2のモノマ単位を含む第2のポリマとの少なくとも2種以上のポリマをポリマBとして含有する。電解質層9が第1のポリマ及び第2のポリマを含有する場合、その他のポリマを更に含有していてもよい。
 第1のポリマは、第1のモノマ単位のみからなるポリマであってもよく、第1のモノマ単位に加えてその他のモノマ単位を更に有するポリマであってもよい。その他のモノマ単位は、エチレンオキシド(-CHCHO-)等の含酸素炭化水素構造であってよい。第1のポリマは、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、及び、これらの分子構造の内部に前記含酸素炭化水素構造を導入されたポリマであってよい。
 第2のポリマは、第2のモノマ単位のみからなるポリマであってもよく、第2のモノマ単位に加えてその他のモノマ単位を更に有するポリマであってもよい。その他のモノマ単位は、エチレンオキシド(-CHCHO-)等の含酸素炭化水素構造であってよい。
 第1のポリマと第2のポリマとの組合せとしては、ポリフッ化ビニリデンとポリアクリル酸、ポリ四フッ化エチレンとポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
 第1のモノマ単位の含有量は、電解質層9の強度を更に向上させる観点から、ポリマBを構成するモノマ単位全量を基準として、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上であり、更に好ましくは20質量%以上である。第1のモノマ単位の含有量は、電解質層9にイオン液体が含まれる場合にイオン液体との親和性を更に向上させる観点から、ポリマBを構成するモノマ単位全量を基準として、好ましくは60質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下であり、更に好ましくは30質量%以下である。
 第1のモノマ単位の含有量は、電解質層9の強度を更に向上させる観点から、第1のモノマ単位及び第2のモノマ単位の含有量の合計を基準として、好ましくは、50質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上である。第1のモノマ単位の含有量は、電解質層9にイオン液体が含まれる場合にイオン液体との親和性を更に向上させる観点から、第1のモノマ単位及び第2のモノマ単位の含有量の合計を基準として、好ましくは、99質量%以下、98質量%以下、97質量%以下、又は96質量%以下である。
 第2のモノマ単位の含有量は、電解質層9にイオン液体が含まれる場合にイオン液体との親和性を更に向上させる観点から、ポリマBを構成するモノマ単位全量を基準として、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。第2のモノマ単位の含有量は、電解質層9の強度を更に向上させる観点から、ポリマBを構成するモノマ単位全量を基準として、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
 第2のモノマ単位の含有量は、電解質層9にイオン液体が含まれる場合にイオン液体との親和性を更に向上させる観点から、第1のモノマ単位及び第2のモノマ単位の含有量の合計を基準として、好ましくは、1質量%以上、3質量%以上、又は4質量%以上である。第2のモノマ単位の含有量は、電解質層9の強度を更に向上させる観点から、第1のモノマ単位及び第2のモノマ単位の含有量の合計を基準として、好ましくは、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、又は5質量%以下である。
 ポリマBの含有量は、電解質層9の強度を更に向上させる観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%、更に好ましくは20質量%以上、特に好ましくは25質量%以上である。ポリマBの含有量は、電解質層9の導電率を向上させる観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、特に好ましくは28質量%以下である。
 酸化物粒子は、例えば無機酸化物の粒子である。無機酸化物は、例えば、Li、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Zr、La、Na、K、Ba、Sr、V、Nb、B、Ge等を構成元素として含む無機酸化物であってよい。酸化物粒子は、好ましくは、SiO、Al、AlOOH、MgO、CaO、ZrO、TiO、LiLaZr12、及びBaTiOからなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子である。酸化物粒子は極性を有するため、電解質層9中の電解質の解離を促進するとともに、ポリマBの非晶質化を助長して電解質のカチオン成分の拡散速度を高める。
 酸化物粒子の平均一次粒径(一次粒子の平均粒径)は、電解質層9の導電率を向上させる観点から、好ましくは0.005μm以上、より好ましくは0.01μm以上、更に好ましくは0.015μm以上である。酸化物粒子の平均一次粒径は、電解質層9を薄くする観点から、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.1μm以下、更に好ましくは0.05μm以下である。酸化物粒子の平均一次粒径は、酸化物粒子を透過型電子顕微鏡等によって観察することによって測定できる。
 酸化物粒子の平均粒径は、好ましくは0.005μm以上、より好ましくは0.01μm以上、更に好ましくは0.03μm以上である。酸化物粒子の平均粒径は、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、更に好ましくは1μm以下である。酸化物粒子の平均粒径は、レーザー回折法により測定され、体積累積粒度分布曲線を小粒径側から描いた場合に、体積累積が50%となる粒径に対応する。
 酸化物粒子の形状は、例えば塊状又は略球状であってよい。酸化物粒子のアスペクト比は、電解質層9の薄層化を容易にする観点から、好ましくは10以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは2以下である。アスペクト比は、酸化物粒子の走査型電子顕微鏡写真にて、粒子の長軸方向の長さ(粒子の最大長さ)と、粒子の短軸方向の長さ(粒子の最小長さ)との比として定義される。粒子の長さは、前記写真を、市販の画像処理ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製の画像解析ソフト、A像くん(登録商標))を用いて、統計的に計算して求めることが可能である。
 酸化物粒子の含有量は、電解質の解離を促進させる観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上である。酸化物粒子の含有量は、電解質層9の導電率を向上させる観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
 電解質層9に含まれる電解質塩Bは、正極合剤層11に含まれる電解質塩Aとして例示した電解質塩であってよい。電解質層9に含まれる電解質塩Bは、正極合剤層11に含まれる電解質塩Aと同じであってよく、異なっていてもよい。
 電解質塩Bの含有量は、電解質層9を好適に作製する観点から、電解質層全量を基準として、10質量%以上であってよく、60質量%以下であってよい。電解質塩Bの含有量は、電解質層9の導電率を高める観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは20質量%以上であり、二次電池1を高い負荷率で充放電することを可能にする観点から、より好ましくは30質量%以上である。
 電解質層9は、イオン液体を更に含有してもよい。この場合、電解質塩Bはイオン液体に溶解した状態で存在していてもよい。電解質層9に含まれるイオン液体は、正極合剤層11に含まれるイオン液体として例示したものであってよい。
 イオン液体の含有量は、電解質層9を好適に作製する観点から、電解質層全量を基準として、10質量%以上であってよく、60質量%以下であってよい。イオン液体の含有量は、電解質塩の含有量を増加させることにより、電解質層9の導電率を増大させて二次電池1を高い負荷率で充放電することを可能にする観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。
 電解質層9がイオン液体を含有する場合、電解質塩Bとイオン液体との合計の含有量は、導電率を更に向上させ、二次電池1の容量低下を抑制する観点から、電解質層全量を基準として、好ましくは10質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは40質量%以上であり、電解質層9の強度低下を抑制する観点から、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
 電解質層9がイオン液体を含有する場合、イオン液体の単位体積あたりの電解質塩Bの濃度は、充放電特性を更に向上させる観点から、好ましくは0.5mol/L以上、より好ましくは0.7mol/L以上、更に好ましくは1.0mol/L以上であり、また、好ましくは2.0mol/L以下、より好ましくは1.8mol/L以下、更に好ましくは1.6mol/L以下である。
 電解質層9の厚さは、強度を高めると共に、安全性を更に向上させる観点から、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上である。電解質層9の厚さは、二次電池の内部抵抗を更に低減させる観点及び大電流特性を更に向上させる観点から、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下、更に好ましくは100μm以下である。
 接着部10は、例えば、シリコーン化合物、エポキシ化合物、ポリウレタン化合物、アクリル化合物等の硬化性化合物で形成されていてよく、電解質層9と正極集電体8をより好適に接着する観点、電解液に膨潤及び溶解しない耐溶剤性の観点、並びに電解液の揮発を抑制する遮蔽性の観点から、好ましくはシリコーン化合物である。シリコーン化合物としては、RTV(Room Temperature Vulcanizing)シリコーンゴム(例えば、一液縮合型RTVゴムKE-45(信越化学工業株式会社製))等のシリコーンゴムが挙げられる。接着部10は、これらの化合物の1種又は2種以上で形成されていてもよい。
 接着部10の厚さは、10μm以上、40μm以上、60μm以上、又は80μm以上であってよく、200μm以下、180μm以下、又は160μm以下であってよい。接着部10の厚さは、正極合剤層11の厚さ以下であってよい。すなわち、接着部10の厚さは、正極合剤層11と同じ厚さであってよく、正極合剤層11よりも薄い厚さであってもよい。
 正極集電体8において、接着部10が設けられている縁部の長さ(正極集電体8の縁からの長さ)は、正極集電体8の長さ又は幅の1%以上、3%以上、又は5%以上であってよく、15%以下、13%以下、又は10%以下であってよい。正極集電体8上に接着部10が設けられている面積は、例えば、正極集電体8の面積の3%以上、7%以上、又は10%以上であってよく、45%以下、35%以下、又は25%以下であってよい。
 二次電池1の接着部10は、図3(a)に示すように正極集電体8の一面上の縁部全体に設けられているが、変形例として、正極集電体8と電解質層9とを十分に接着できる範囲であれば、正極集電体8の一面上の縁部全体に設けられていなくてもよく、正極集電体8の一面上における縁部の一部に設けられていてもよい。
 接着部10は、電解質層9と接着している。電解質層9と接着部10との接着は、例えば、電解質層9と接着部10とが圧着されることによる接着であってよく、好ましくは、加熱により電解質層9に含まれる材料(例えば、ポリマB)と接着部10に含まれる材料が溶融することによる接着である。加熱による接着は、例えば、接着前の正極群6の縁部をヒートシールすることによって行うことができる(詳細は後述する)。
 二次電池1では、図4(a)に示すように、接着部10が正極合剤層11と重ならないように設けられているが、変形例として、正極合剤層11が正極集電体8の一面上の縁部8pにも設けられ、当該縁部8p上における正極合剤層11上に接着部10を設けてもよい。この場合、当該縁部8p上の正極合剤層11及び接着部10の厚さの合計が、正極集電体8の一面上の中央部8q上に設けられた正極合剤層11の厚さと略同じ厚さとなることが好ましい。
 正極群6において、正極合剤層11は、正極集電体8及び電解質層9の間に設けられ、かつ、電解質層9が接着部10を介して正極集電体8と接着している。すなわち、この正極群6では、正極合剤層11が、正極集電体8、電解質層9、及び接着部10によって形成される空間内に収容されているということができる。
 図4(b)は、図2におけるIVb-IVbに沿った模式断面図である。図4(b)に示すように、負極群7は、負極集電体12と、電解質層9と、負極集電体12の一面上の縁部12pに設けられ、負極集電体12と電解質層9との間に設けられた接着部10と、負極集電体12の一面上の中央部12qに設けられ、負極集電体12と電解質層9との間に設けられた負極合剤層13と、を備える。電解質層9は、接着部10を介して負極集電体12に接着している。電解質層9、及び接着部10は、上述した正極群6におけるこれらの態様と同様であるため説明を省略する。
 負極集電体12は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属、それらの合金などで形成されていてよい。負極集電体12は、薄膜への加工のし易さ及びコストの観点から、好ましくは銅で形成されている。
 負極合剤層13は、一実施形態において、負極活物質と、有機溶媒と、電解質塩Aとを含有する。
 負極活物質は、黒鉛、非晶質炭素等の炭素材料、スズ、シリコン等を含む金属材料、チタン酸リチウム(LiTi12)、金属リチウムなどであってよい。
 負極活物質の含有量は、負極合剤層全量を基準として、60質量%以上、65質量%以上、又は70質量%以上であってよい。負極活物質の含有量は、負極合剤層全量を基準として、99質量%以下、95質量%以下、又は90質量%以下であってよい。
 負極合剤層13に含まれる有機溶媒及び電解質塩Aの種類及び含有量は、上述した正極合剤層11に含まれる有機溶媒及び電解質塩Aとして説明したものとそれぞれ同様であってよい。負極合剤層13に含まれる有機溶媒及び電解質塩Aは、それぞれ、正極合剤層11に含まれる有機溶媒及び電解質塩Aと同じであってよく異なっていてもよい。
 負極合剤層13は、二次電池1からの有機溶媒の漏れを抑制する観点、及び負極集電体12と負極合剤層13との間の密着性を向上させる観点から、有機溶媒をゲル化可能なポリマ(ポリマA)を更に含有してもよい。負極合剤層13に含まれるポリマAの種類及び含有量は、上述した正極合剤層11に含まれるポリマAとして説明したものと同様であってよい。負極合剤層13に含まれるポリマAは、正極合剤層11に含まれるポリマAと同じであってよく異なっていてもよい。
 負極合剤層13は、イオン液体を更に含有していてもよい。負極合剤層13に含まれるイオン液体の種類及び含有量は、上述した正極合剤層11に含まれるイオン液体として説明したものと同様であってよい。負極合剤層13に含まれるイオン液体は、正極合剤層11に含まれるイオン液体と同じであってよく異なっていてもよい。
 負極合剤層13は、導電剤、結着剤等を更に含有してもよい。負極合剤層13に含まれる導電剤及び結着剤の種類及び含有量は、上述した正極合剤層11に含まれる導電剤及び結着剤として説明したものとそれぞれ同様であってよい。負極合剤層13に含まれる導電剤及び結着剤は、正極合剤層11に含まれる導電剤及び結着剤とそれぞれ同じであってよく異なっていてもよい。
 負極合剤層13の厚さは、10μm以上、20μm以上、40μm以上、又は60μm以上であってよく、150μm以下、130μm以下、又は110μm以下であってよい。
 負極群7においても、接着部10は、電解質層9と接着している。電解質層9と接着部10との接着は、上述した正極群6における電解質層9と接着部10との接着と同様の方法で行われてよい。
 負極群7においても、負極合剤層13は、負極集電体12及び電解質層9の間に設けられ、かつ、電解質層9が接着部10を介して負極集電体12と接着している。すなわち、この負極群7では、負極合剤層13が、負極集電体12、電解質層9、及び接着部10によって形成される空間内に収容されているということができる。
 二次電池1における正極群6及び負極群7では、電極合剤層に有機溶媒が保持されやすいため、有機溶媒によって電極活物質とイオン伝導成分である電解質塩との界面、及び、電極合剤層と電解質層との界面がそれぞれ良好に形成され、これらの電極群を含む二次電池1のサイクル特性等の電池特性を向上させることができる。
 上述した二次電池1は、例えば、正極群6又は負極群7を含む電池部材から製造することができる。
 図5は、電池部材の一実施形態を示す模式断面図である。図5(a)は、正極部材の一実施形態を示す模式断面図であり、図5(b)は、負極部材の一実施形態を示す模式断面図である。一実施形態に係る電池部材は、集電体と、電解質層と、電解質層の一面上であって集電体と反対側の面に設けられた基材と、集電体の一面上の縁部に設けられ、集電体と電解質層との間に設けられた接着部と、集電体の一面上の中央部に設けられ、集電体と電解質層との間に設けられた電極合剤層と、を備える。
 電極合剤層が正極合剤層である場合、電池部材の一実施形態は図5(a)に示す正極部材14である。正極部材14は、正極集電体8と、電解質層9と、電解質層9の一面上であって正極集電体8の反対側の面9aに設けられた基材16と、正極集電体8の一面上の縁部8pに設けられ、正極集電体8と電解質層9との間に設けられた接着部10と、正極集電体8の一面上の中央部8qに設けられ、正極集電体8と電解質層9との間に設けられた正極合剤層11と、を備える。電極合剤層が負極合剤層である場合、電池部材の一実施形態は図5(b)に示す負極部材15である。負極部材15は、負極集電体12と、電解質層9と、電解質層9の一面上であって負極集電体12の反対側の面9aに設けられた基材16と、負極集電体12の一面上の縁部12pに設けられ、負極集電体12と電解質層9との間に設けられた接着部10と、負極集電体12の一面上の中央部12qに設けられ、負極集電体12と電解質層9との間に設けられた負極合剤層13と、を備える。正極集電体8、正極合剤層11、電解質層9、接着部10、負極集電体12及び負極合剤層13の態様は、上述した正極群6及び負極群7におけるこれらの態様とそれぞれ同様である。
 基材16は、例えば樹脂で形成されている。基材16は、より具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ四フッ化エチレン、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン等の樹脂(汎用のエンジニアプラスチック)からなるフィルムであってよい。
 基材16の厚さは、後述する電解質シート作製の際の強度を確保する観点、及び電極合剤層に含まれる有機溶媒の揮発を更に抑制できる観点から、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは25μm以上である、基材16の厚さは、電池部材の体積を小さくする観点から、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは40μm以下である。
 正極部材14及び負極部材15では、図5(a)、図5(b)に示すように、基材16が電解質層9の接着部10及び電極合剤層(正極合剤層11又は負極合剤層13)とは反対側の面9a全体を覆っていることが好ましい。基材16が電解質層9の接着部10及び電極合剤層とは反対側の面9a全体を覆っていることにより、正極合剤層11又は負極合剤層13からの有機溶媒の揮発を更に抑制できる。
 この電池部材(正極部材14及び負極部材15)では、有機溶媒を含有する電極合剤層(正極合剤層11及び負極合剤層13)が、電解質層9及び基材16によって覆われている。すなわち、この電池部材では、電極合剤層が、電極集電体、電解質層、及び接着部によって形成される空間内に収容されているということができる。そのため、電極合剤層に含まれる有機溶媒の揮発が抑制されている。さらに、集電体(正極集電体8及び負極集電体12)と電解質層9とが接着部10を介して接着しているため、電極合剤層の縁部(正極合剤層11の縁部11e又は負極合剤層13の縁部13e)からの有機溶媒の揮発も効果的に抑制されている。
 また、この電池部材は電極合剤層からの有機溶媒の揮発が抑制されているため、電池部材として長期間にわたり保管することが可能である。
 二次電池1における電極群2Aは、上述した正極部材14及び負極部材15を、基材16を全て剥離してからラミネート等により積層することによって製造することができる。基材16を剥離した正極部材14及び負極部材15を積層する際には、正極合剤層11及び負極合剤層13が電解質層9を介して対向するように積層すればよい。電極群2Aを電池外装体3に収容することによって、二次電池1が得られる。電極群2Aを電池外装体3に収容する際、電解液(有機溶媒及び電解質塩)を電池外装体3内に追加注液しなくてもよい。
 この電池部材を用いて二次電池1を製造する場合、電池部材の製造時及び保管時に有機溶媒の揮発が抑制されているため、二次電池1の製造時に電解液(有機溶媒及び電解質塩)を追加注液する工程を省略することができる。したがって、二次電池1の製造時間を短縮することができる。
 以上説明した電池部材は、例えば以下の方法によって製造することができる。一実施形態に係る電池部材の製造方法は、集電体、集電体の一面上の縁部に設けられた接着部、及び集電体の一面上の中央部に設けられた電極合剤層を有する電極と、基材及び基材の一面上に設けられた電解質層を有する電解質シートとが積層された積層体を得る工程(a)と、電解質層を、接着部を介して集電体に接着する工程(b)と、を備える。正極部材14及び負極部材15の製造方法は互いに同様の方法であってよいため、以下では正極部材14と負極部材15の区別をつけずに、電池部材の製造方法として説明する。
 工程(a)は、一実施形態において、電極活物質を含有する電極活物質層を集電体の一面上の中央部に設け、かつ、集電体の前記一面上の縁部に接着部を設ける工程(w1)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層中に加えて電極合剤層を形成する工程(w2)と、集電体と電解質層との間に、接着部及び電極合剤層が挟まれるように電解質シートを積層する工程(w3)と、をこの順に備える。
 図6は、一実施形態に係る電池部材の製造方法を示す模式断面図である。この方法における工程(w1)では、まず、集電体17と、集電体17の一面上の中央部17q上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層18とを備える電極積層体19を用意する(図6(a))。電極積層体19は、例えば、電極活物質、導電剤、バインダ等を含む材料を分散媒に分散させたスラリを調製し、当該スラリを集電体17の一面上の中央部17qに塗布した後に分散媒を揮発させることによって作製することができる。分散媒は、特に制限されないが、水、アルコールと水との混合溶媒等の水系溶剤、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の有機溶剤であってよい。
 次いで、集電体17において、電極活物質層18側の一面上の縁部17pに接着部10を設ける(図6(b))。接着部10を設ける箇所は、例えば、電極活物質層18が設けられていない集電体17の面上である。接着部10を設ける方法は、特に限定されるものではないが、例えばシリンジ式ディスペンサーを用いる方法である。すなわち、集電体17の一面上の縁部17pに、シリンジから接着部10の材料(硬化前の化合物)を吐出して、その後硬化させることにより接着部10を作製する方法である。
 接着部10を設ける縁部の長さ(集電体17の縁からの長さ)は、集電体17の長さ又は幅の1%以上、3%以上、又は5%以上であってよく、15%以下、13%以下、又は10%以下であってよい。集電体17上に接着部10が設けられている面積は、例えば、集電体17の面積の3%以上、7%以上、又は10%以上であってよく、45%以下、35%以下、又は25%以下であってよい。接着部10は、集電体17の一面上の縁部17p全体に設けられてもよく、集電体17の一面上の縁部17pの一部に設けられてもよい。
 図6(a)、図6(b)では、集電体17の一面上の中央部17qに電極活物質層18を設けた後、集電体17の一面上の縁部17pに接着部10を設けているが、集電体17の一面上の縁部17pに接着部10を設けた後、集電体17の一面上の中央部17qに電極活物質層18を設けてもよい。
 次に、工程(w2)では、有機溶媒及び電解質塩Aを含有する電解液組成物20を電極活物質層18中に加えて、電極合剤層21を形成する(図6(c)、図6(d))。電解液組成物20を電極活物質層18中に加える方法は、電解液組成物20を電極活物質層18に含浸させる方法ということもできる。電解液組成物20を電極活物質層18中に加える方法は、例えば、滴下による方法、コンマコータ又はダイコータ等を用いた塗布による方法、印刷による方法、スプレーによる方法、電極積層体19を電解液組成物20に浸漬させるディップコーティングによる方法などであってよい。得られる電極合剤層21は、電極活物質と、電極活物質間に配置(充填)された電解液組成物20とを含んでいる。これにより、集電体17、集電体の一面上の縁部17pに設けられた接着部10、及び集電体17の一面上の中央部17qに設けられた電極合剤層21を有する電極22が得られる。
 電解液組成物20における有機溶媒及び電解質塩Aの含有量は、電極合剤層21における各成分の所望の含有量とそれぞれ略一致するように調整すればよい。
 次に、工程(w3)では、基材16と、基材16の一面16a上に設けられた電解質層9とを有する電解質シート23を用意して、電極22と電解質シート23とを積層する(図6(e))。このとき、接着部10及び電極合剤層21が、電解質シート23における電解質層9と集電体17との間に配置されるように、電解質シート23を積層する。好ましくは、電解質層9が電極合剤層21及び接着部10の集電体17とは反対側の面全体を覆うように電解質シート23を積層する。これにより、集電体17と電解質層9との間に、接着部10及び電極合剤層21が挟まれた積層体24が得られる。
 電解質シート23は、一実施形態において、電解質層9に用いる材料(固形分)を分散媒に分散させてスラリを得た後、これを基材16の一面16a上に塗布してから分散媒を揮発させることにより作製される。このときに用いられる分散媒は、好ましくは水、NMP、トルエン等である。
 次に、工程(b)では、電解質シート23における電解質層9を、接着部10を介して集電体17に接着する(図6(f))。すなわち、電解質層9及び接着部10を互いに接着する。このとき、好ましくは、電解質層9及び接着部10が、他の接着成分を介することなく直接接着される。電極合剤層21は電解質層9に接していればよく、電解質層9に接着していなくてよい。これにより、電池部材30(正極部材14又は負極部材15)が得られる。
 電解質層9及び接着部10を接着する方法は、例えば、電解質層9及び接着部10に圧力をかけて接着する方法、すなわち、圧着する方法であってよい。圧着の際には、基材16を介して圧力をかけてよい。
 圧着する際の圧力は、接着部10と電解質層9の接着の観点から、好ましくは100Pa以上、より好ましくは150Pa以上、更に好ましくは200Pa以上である。圧力は、基材16、電解質層9、接着部10の形状保持の観点から、好ましくは1MPa以下、より好ましくは0.5MPa以下、更に好ましくは0.1MPa以下である。
 圧着時間は、接着部10と電解質層9の接着の観点から、好ましくは0.5秒間以上、より好ましくは1秒間以上、更に好ましくは1.5秒間以上である。圧着時間は、電池の製造時間短縮の観点から、好ましくは10秒間以下、より好ましくは8秒間以下、更に好ましくは5秒間以下である。
 電解質層9及び接着部10を圧着する方法は、電解質層9及び接着部10をより強固に接着する観点から、好ましくは加熱しながら圧着する方法(ヒートシール)である。これにより、電解質層9に含まれる材料(例えばポリマB)と、接着部10が溶融して、電解質層9及び接着部10がより強固に接着する。
 ヒートシールの際の加熱温度は、接着部10と電解質層9の接着の観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは120℃以上である。加熱温度は、基材16、電解質層9の熱安定性の観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは160℃以下である。ヒートシールの際の圧力及びシール時間は、上述した圧着の際の圧力及び圧着時間と同様であってよい。
 他の実施形態では、工程(a)は、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、集電体の一面上の中央部に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層に加えて電極合剤層を形成する工程(x1)と、集電体の一面上の縁部に接着部を設ける工程(x2)と、集電体と電解質層との間に、接着部及び前記電極合剤層が挟まれるように電解質シートを積層する工程(x3)と、をこの順に備える。
 図7は、他の実施形態に係る電池部材の製造方法を示す模式断面図である。この方法における工程(x1)では、まず、集電体17と、集電体17の一面上の中央部17q上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層18とを備える電極積層体19を用意する(図7(a))。
 次いで、有機溶媒及び電解質塩Aを含有する電解液組成物20を電極活物質層18中に加えて、電極合剤層21を形成する(図7(b)、図7(c))。電解液組成物20を電極活物質層18中に加える方法は、上述した実施形態に係る工程(w2)における方法と同様であってよい。得られる電極合剤層21は、電極活物質と、電極活物質間に配置(充填)された電解液組成物20とを含んでいる。
 次に、工程(x2)では、集電体17において、電極合剤層21側の一面上の縁部17pに接着部10を設ける(図7(d))。接着部10を設ける方法は、上述した実施形態と同様の方法であってよい。これにより、集電体17、集電体の一面上の縁部17pに設けられた接着部10、及び集電体17の一面上の中央部17qに設けられた電極合剤層21を有する電極22が得られる。
 次に、工程(x3)では、基材16と、基材16の一面16a上に設けられた電解質層9とを有する電解質シート23を用意して、電極22と電解質シート23とを積層する(図7(e))。電解質シート23を積層する方法は、上述した実施形態と同様の方法であってよい。これにより、集電体17と電解質層9との間に、接着部10及び電極合剤層21が挟まれた積層体24が得られる。
 次に、工程(b)では、電解質シート23における電解質層9を、接着部10を介して集電体17に接着する(図7(f))。電解質層9を集電体17に接着する方法は、上述した実施形態と同様の方法であってよい。これにより、電池部材30が得られる。
 他の実施形態では、工程(a)は、電極活物質を含有する電極活物質層を集電体の一面上の中央部に設け、かつ、集電体の一面上の縁部に接着部を設ける工程(y1)と、集電体と電解質層との間に接着部及び電極合剤層が挟まれるように電解質シートを積層する工程(y2)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層中に加えて電極合剤層を形成する工程(y3)と、をこの順に備える。
 図8は、他の実施形態に係る電池部材の製造方法を示す模式断面図である。この方法における工程(y1)では、まず、集電体17と、集電体17の一面上の中央部17q上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層18とを備える電極積層体19を用意する(図8(a))。
 次いで、集電体17において、電極活物質層18側の一面上の縁部17pに接着部10を設ける(図8(b))。集電体17の一面上の縁部17pに接着部10を設ける方法は、上述した実施形態と同様の方法であってよい。
 図8(a)、図8(b)では、集電体17の一面上の中央部17qに電極活物質層18を設けた後、集電体17の一面上の縁部17pに接着部10を設けているが、集電体17の一面上の縁部17pに接着部10を設けた後、集電体17の一面上の中央部17qに電極活物質層18を設けてもよい。
 次に、工程(y2)では、基材16と、基材16の一面16a上に設けられた電解質層9とを有する電解質シート23を用意して、接着部10及び電極活物質層18が、電解質シート23における電解質層9と集電体17との間に配置されるように、電解質シート23を積層する。(図8(c))。好ましくは、電解質層9が電極活物質層18及び接着部10の集電体17とは反対側の面全体を覆うように電解質シート23を積層する。
 次に、工程(y3)では、例えば注入用器具25を用いて、有機溶媒及び電解質塩Aを含有する電解液組成物(図示せず)を電極活物質層18中に加えて、電極合剤層21を形成する(図8(d)、図8(e))。電解液組成物20を電極活物質層18中に加える方法は、注入用器具25による注入の他、電解質層9及び電極活物質層18の間から電解液組成物を滴下する方法、スプレーする方法等であってもよい。これにより、集電体17と電解質層9との間に、接着部10及び電極合剤層21が挟まれた積層体24が得られる。
 次に、工程(b)では、電解質シート23における電解質層9を、接着部10を介して集電体17に接着する(図8(f))。電解質層9を集電体17に接着する方法は、上述した実施形態と同様の方法であってよい。これにより、電池部材30が得られる。
 以上説明した各実施形態に係る電池部材の製造方法において、電池部材における電極合剤層が上述したポリマAを含有する場合、電解液組成物が上述したポリマAを含有し、工程(b)の後に、電解液組成物をゲル化させる工程(c)を更に備えてもよい。すなわち、電池部材の製造方法の他の一実施形態は、工程(w1)、工程(w2)、工程(w3)、工程(b)及び工程(c)をこの順に備えていてよく、工程(x1)、工程(x2)、工程(x3)、工程(b)及び工程(c)をこの順に備えていてもよく、工程(y1)、工程(y2)、工程(y3)、工程(b)及び工程(c)をこの順に備えていてもよい。
 工程(c)において、ポリマAにより有機溶媒をゲル化する方法は、加熱による方法であってよい。工程(c)では、例えば、電解質層9を、接着部10を介して集電体17に接着した後、得られた電池部材30を恒温槽又は乾燥機により加熱して、有機溶媒をゲル化する。
 工程(c)における加熱温度は、ポリマAがゲル化する温度であればよく、例えば、40℃以上、50℃以上、又は55℃以上であってよく、120℃以下、100℃以下、又は80℃以下であってよい。加熱時間は、例えば、1時間以上、2時間以上、又は3時間以上であってよく、10時間以下、8時間以下、又は6時間以下であってよい。
 他の一実施形態では、工程(a)で用いられる電解液組成物が、有機溶媒及び電解質塩Aに加えて重合性化合物を更に含有しており、この場合、工程(b)の後に、電極合剤層中の重合性化合物を重合させる工程(d)を更に含んでいてよい。すなわち、電池部材の製造方法の他の一実施形態は、工程(w1)、工程(w2)、工程(w3)、工程(b)及び工程(d)をこの順に備えていてよく、工程(x1)、工程(x2)、工程(x3)、工程(b)及び工程(d)をこの順に備えていてもよく、工程(y1)、工程(y2)、工程(y3)、工程(b)及び工程(d)をこの順に備えていてもよい。
 この実施形態では、電解液組成物は、有機溶媒、電解質塩A及び重合性化合物を含有し、好ましくは、重合性化合物の重合を開始させる重合開始剤を更に含有する。
 重合性化合物は、重合することにより上記ポリマAを構成し得るモノマ及びオリゴマからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である。つまり、重合性化合物は、重合することにより有機溶媒をゲル化可能なポリマ(ポリマA)になる化合物(モノマ又はオリゴマ)である。
 重合性化合物は、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、N-イソプロピルアクリルアミド、アクリル酸メチル、スチレン、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジアリルジメチルアンモニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、アクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル、メタクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル、(エチレングリコール)メタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソプレンモノオキシド、エチレングリコールジグリシジルエーテル、及びこれらのオリゴマからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であってよい。
 電解液組成物における重合性化合物の含有量(合計含有量)は、電極合剤層におけるポリマAの所望の含有量と略一致するように調整すればよい。
 重合開始剤は、公知の重合開始剤から適宜選択すればよい。重合開始剤は、例えば、アゾ化合物系重合開始剤、有機過酸化物系重合開始剤等であってよく、これら以外の重合開始剤であってもよい。
 アゾ化合物系重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、1-[(1-シアノ-1-メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(N-シクロヘキシル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
 有機過酸化物系重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド(BPO)、tert-ブチルパーオキシアセテート、2,2-ジ-(tert-ブチルパーオキシ)ブタン、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、n-ブチル-4,4-ジ-(tert-ブチルパーオキシ)バレレート、ジ-(2-tert-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ-tert-ヘキシルパーオキサイド、2,5,-ジメチル-2,5,-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、tert-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3,-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、tert-ブチルハイドロパーオキサイド、tert-ブチルトリメチルシリルパーオキサイド等が挙げられる。
 電解液組成物中の重合開始剤の含有量は、重合性化合物の含有量100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上であってよく、10質量部以下であってよい。
 工程(d)では、電極合剤層中の重合性化合物を重合させる。これにより、重合性化合物からポリマAが形成されると共に、ポリマAによって有機溶媒がゲル化され得る。
 重合性化合物を重合させる方法は、例えば、熱を加えることによって重合させる方法(加熱重合)であってよい。加熱温度及び加熱時間は、重合性化合物の種類に応じて適宜設定すればよい。加熱温度は、例えば、30℃以上、40℃以上、又は50℃以上であってよく、100℃以下、90℃以下、又は80℃以下であってよい。加熱時間は、例えば、1時間以上、3時間以上、又は5時間以上であってよく、48時間以下、32時間以下、又は16時間以下であってよい。重合させる方法は、光を照射することによって重合させる方法(光重合)であってもよい。
 以上説明した電極群(正極群及び負極群)及び電池部材(正極部材及び負極部材)は、変形例として、長尺状の電極群又は電池部材とすることができる。長尺状の電極群は、上述した正極群6又は正極群7において、集電体(正極集電体8及び負極集電体12)、電極合剤層(正極合剤層11及び負極合剤層13)、接着部10及び電解質層9がそれぞれ長尺状に形成された電極群である。長尺状の電極群においても、集電体と電解質層との間に接着部及び電極合剤層が設けられ、電解質層は集電体の一面上の縁部に設けられた接着部を介して集電体に接着している。すなわち、図4(a)及び図4(b)に示す正極群6及び負極群7は、例えば図4(a)及び図4(b)に示す断面に対して垂直な方向に延びる長尺状であってよい。
 長尺状の電池部材は、上述した正極部材14及び負極部材15において、集電体(正極集電体8及び負極集電体12)、電極合剤層(正極合剤層11及び負極合剤層13)、接着部10、電解質層9及び基材16がそれぞれ長尺状に形成された電池部材である。長尺状の電池部材においても、集電体と電解質層との間に接着部及び電極合剤層が設けられ、電解質層は集電体の一面上の縁部に設けられた接着部を介して集電体に接着している。すなわち、図5(a)及び図5(b)に示す正極部材14及び負極部材15は、例えば図5(a)及び図5(b)に示す断面に対して垂直な方向に延びる長尺状であってよい。
 長尺状の電極群及び電池部材では、長辺である2辺において、電解質層が接着部を介して集電体に接着していてもよい。すなわち、長尺状の電極群及び電池部材における短辺の2辺では、接着部が設けられなくてもよく、電解質層と集電体とが接着していなくともよい。長尺状の電極群及び電池部材においては、電解質層及び集電体が、長辺である2辺のみにおいて接着部を介して接着していても、電極合剤層からの有機溶媒の揮発を十分に抑制できる。
 長尺状の電池部材は、上記説明した電池部材30の製造方法と同様の方法によって製造できるが、上述した工程(a)及び工程(b)を連続的に行うことができる。例えば、長尺状の集電体の一面上の中央部に電極合剤層を設けつつ、当該集電体の一面上の縁部に接着部を設けながら、基材及び電解質層を有する長尺状の電解質シートをこれに積層し、積層された箇所から、電解質層及び集電体を接着部を介して順次接着していくことにより、長尺状の電池部材を得ることができる。長尺状の集電体の一面上の中央部に電極合剤層を設けることには、長尺状の集電体の一面上の中央部に電極積層体を配置しながら、上述した電解液組成物を電極活物質層に加えて電極合剤層とすることを含む。
 長尺状の電池部材は、所定の大きさで切断して矩形状の電池部材とすることができる。また、長尺状の正極部材及び長尺状の負極部材について、それぞれの基材を剥離しながら積層し巻回することにより、巻回型の二次電池を製造するための電極群を得ることができる。
 次に、図1に示した二次電池の電極群2の他の実施形態について説明する。図9は、二次電池の電極群の他の一実施形態を分解した状態を示す模式断面図である。図9では、図2~図4に示した電極群2Aと同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図9に示すように、他の一実施形態における二次電池が上述した実施形態における二次電池と異なる点は、電極群2Bが、両面に正極合剤層11を有する正極集電体8を備える両面塗工型の正極群31と、両面に負極合剤層13を有する負極集電体12を備える両面塗工型の負極群32を更に備えている点である。
 電極群2Bは、上述した正極群6(片面塗工型の正極群)、両面塗工型の負極群32、両面塗工型の正極群31、及び上述した負極群7(片面塗工型の負極群)をこの順に備えていると見ることができる。両面塗工型の正極群31は、正極集電体8と、正極集電体8の両面上の縁部8p,8pに設けられた一対の接着部10,10と、正極集電体8の両面上の中央部8q,8qに設けられた一対の正極合剤層11,11と、正極集電体8上に、一対の接着部10,10及び一対の正極合剤層11,11を挟んで設けられた一対の電解質層9,9と、を備える。両面塗工型の正極群31における一対の電解質層9,9は、一対の接着部10,10を介して正極集電体8,8の両面にそれぞれ接着している。
 両面塗工型の負極群32は、負極集電体12と、負極集電体12の両面上の縁部12p,12pに設けられた一対の接着部10,10と、負極集電体12の両面上の中央部12q,12qに設けられた一対の負極合剤層13,13と、負極集電体12上に、一対の接着部10,10及び一対の負極合剤層13,13を挟んで設けられた一対の電解質層9,9と、を備える。両面塗工型の負極群32における一対の電解質層9,9は、一対の接着部10,10を介して負極集電体12,12の両面にそれぞれ接着している。
 両面塗工型の正極群31及び両面塗工型の負極群32は、集電体と、集電体の両面上の縁部に設けられた一対の接着部と、集電体の両面上の中央部に設けられた一対の電極合剤層と、集電体上に接着部及び電極合剤層を挟んで設けられた一対の電解質層と、一対の電解質層の一面上であって接着部及び電極合剤層の反対側の面に設けられた一対の基材と、を備え、一対の電解質層が一対の接着部を介して集電体に接着している電池部材を用いて製造することができる。この電池部材は、上述した実施形態の電池部材の製造方法において、集電体の両面に接着部及び電極合剤層を形成すること以外は同様の方法によって製造することができる。
 図10は、二次電池の電極群の更なる他の一実施形態を分解した状態を示す模式断面図である。図10では、図2~図4に示した電極群2Aと同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図10に示すように、他の一実施形態における二次電池が上述した実施形態における二次電池と異なる点は、電極群2Cが、一方の面に設けられた正極合剤層11及び他方の面に設けられた負極合剤層13を有するバイポーラ電極集電体33を備えるバイポーラ電極群34を備えている点である。
 電極群2Cは、上述した正極群6、バイポーラ電極群34、及び上述した負極群7をこの順に備えていると見ることができる。バイポーラ電極群34は、バイポーラ電極集電体33と、バイポーラ電極集電体33の両面上の縁部33p,33pに設けられた一対の接着部10,10と、バイポーラ電極集電体33の一方の面上の中央部33qに設けられた正極合剤層11と、バイポーラ電極集電体33の他方の面上の中央部33rに設けられた負極合剤層13と、バイポーラ電極集電体33上に接着部10及び正極合剤層11を挟んで設けられた第1の電解質層9と、バイポーラ電極集電体33上に接着部10及び負極合剤層13を挟んで設けられた第2の電解質層9と、を備える。
 図10に示すように、バイポーラ電極群34においては、負極合剤層13が、電解質層9(バイポーラ電極群34における電解質層9及び正極群6における電解質層9)を介して正極群6における正極合剤層11に接している。さらに、バイポーラ電極群34においては、正極合剤層11が、電解質層9(バイポーラ電極群34における電解質層9及び負極群7における電解質層9)を介して負極群7における負極合剤層13に接している。
 バイポーラ電極集電体33は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、チタン等の金属単体、アルミニウムと銅又はステンレス鋼と銅を圧延接合してなるクラッド材などで形成されている。
 バイポーラ電極群34は、バイポーラ電極集電体と、バイポーラ電極集電体の両面上の縁部に設けられた一対の接着部と、バイポーラ電極集電体の一方の面上の中央部に設けられた正極合剤層と、バイポーラ電極集電体の他方の面上の中央部に設けられた負極合剤層と、バイポーラ電極集電体上に接着部及び正極合剤層を挟んで設けられた第1の電解質層と、バイポーラ電極集電体上に接着部及び負極合剤層を挟んで設けられた第2の電解質層と、一対の電解質層(第1の電解質層及び第2の電解質層)の一面上であって接着部及び電極合剤層(正極合剤層及び負極合剤層)とは反対側の面に設けられた一対の基材と、を備える電池部材を用いて製造することができる。この電池部材は、上述した実施形態の電池部材の製造方法において、バイポーラ電極集電体の一方の面に正極合剤層を形成し、バイポーラ電極集電体の他方の面に負極合剤層を形成すること以外は同様の方法によって製造することができる。
 以上説明した他の実施形態に係る電極群においても、電極合剤層に有機溶媒が保持されやすいため、有機溶媒によって電極活物質とイオン伝導成分である電解質塩との界面、及び、電極合剤層と電解質層との界面がそれぞれ良好に形成され、これらの電極群を含む二次電池のサイクル特性等の電池性能を向上させることができる。
 また、両面塗工型の正極群31、両面塗工型の負極群32、及びバイポーラ電極群34を製造するための電池部材は、それぞれ、有機溶媒を含有する電極合剤層(正極合剤層及び負極合剤層)が、電解質層及び基材によって覆われている。さらに、集電体(正極集電体、負極集電体、及びバイポーラ電極集電体)と電解質層とが接着部を介して接着している。したがって、これらの電池部材においても、電極合剤層からの有機溶媒の揮発が抑制される。
 1…二次電池、6…正極群、7…負極群、8…正極集電体、9…電解質層、10…接着部、11…正極合剤層、12…負極集電体、13…負極合剤層、14…正極部材、15…負極部材、16…基材、17…集電体、18…電極活物質層、20…組成物(電解液組成物)、21…電極合剤層、23…電解質シート、30…電池部材。

Claims (20)

  1.  集電体、前記集電体の一面上の縁部に設けられた接着部、及び前記集電体の一面上の中央部に設けられた電極合剤層を有する電極と、基材及び前記基材の一面上に設けられた電解質層を有する電解質シートとが積層された積層体を得る工程(a)と、
     前記電解質層を、前記接着部を介して前記集電体に接着する工程(b)と、を備え、
     前記工程(a)において、前記積層体は、前記集電体と前記電解質層との間に前記接着部及び前記電極合剤層が挟まれるように積層された積層体であり、
     前記電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、電池部材の製造方法。
  2.  前記工程(a)は、
     前記電極活物質を含有する電極活物質層を前記集電体の前記一面上の中央部に設け、かつ、前記集電体の前記一面上の縁部に前記接着部を設ける工程(w1)と、
     前記有機溶媒及び前記電解質塩を含有する組成物を、前記電極活物質層中に加えて前記電極合剤層を形成する工程(w2)と、
     前記集電体と前記電解質層との間に、前記接着部及び前記電極合剤層が挟まれるように前記電解質シートを積層する工程(w3)と、をこの順に備える、請求項1に記載の製造方法。
  3.  前記工程(a)は、
     前記有機溶媒及び前記電解質塩を含有する組成物を、前記集電体の前記一面上の中央部に設けられた前記電極活物質を含有する電極活物質層に加えて前記電極合剤層を形成する工程(x1)と、
     前記集電体の前記一面上の縁部に前記接着部を設ける工程(x2)と、
     前記集電体と前記電解質層との間に、前記接着部及び前記電極合剤層が挟まれるように前記電解質シートを積層する工程(x3)と、をこの順に備える、請求項1に記載の製造方法。
  4.  前記工程(a)は、
     前記電極活物質を含有する電極活物質層を前記集電体の前記一面上の中央部に設け、かつ、前記集電体の前記一面上の縁部に前記接着部を設ける工程(y1)と、
     前記集電体と前記電解質層との間に前記接着部及び前記電極合剤層が挟まれるように前記電解質シートを積層する工程(y2)と、
     前記有機溶媒及び前記電解質塩を含有する組成物を、前記電極活物質層中に加えて前記電極合剤層を形成する工程(y3)と、をこの順に備える、請求項1に記載の製造方法。
  5.  前記電極合剤層が、前記有機溶媒をゲル化可能なポリマを更に含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
  6.  前記工程(b)の後に、前記有機溶媒をゲル化させる工程(c)を更に備える、請求項5に記載の製造方法。
  7.  前記組成物が、重合性化合物を更に含有し、前記重合性化合物は、重合することにより前記有機溶媒をゲル化可能なポリマになる化合物である、請求項2~4のいずれか一項に記載の製造方法。
  8.  前記工程(b)の後に、前記電極合剤層中の前記重合性化合物を重合させる工程(d)を更に備える、請求項7に記載の製造方法。
  9.  前記電解質層が、ポリマ、酸化物粒子及び電解質塩を含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の製造方法。
  10.  前記有機溶媒が炭酸エステルを含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の製造方法。
  11.  前記基材は、前記電解質層の前記接着部及び前記電極合剤層とは反対側の面全体を覆う、請求項1~10のいずれか一項に記載の製造方法。
  12.  集電体と、
     電解質層と、
     前記電解質層の一面上であって前記集電体と反対側の面に設けられた基材と、
     前記集電体の一面上の縁部に設けられ、前記集電体と前記電解質層との間に設けられた接着部と、
     前記集電体の前記一面上の中央部に設けられ、前記集電体と前記電解質層との間に設けられた電極合剤層と、を備え、
     前記電解質層は前記接着部を介して前記集電体に接着しており、
     前記電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、電池部材。
  13.  前記電極合剤層が、前記有機溶媒をゲル化可能なポリマを更に含有する、請求項12に記載の電池部材。
  14.  前記電解質層が、ポリマ、酸化物粒子及び電解質塩を含有する、請求項12又は13に記載の電池部材。
  15.  前記有機溶媒が炭酸エステルを含む、請求項12~14のいずれか一項に記載の電池部材。
  16.  前記基材は、前記電解質層の前記接着部及び前記電極合剤層とは反対側の面全体を覆う、請求項12~15のいずれか一項に記載の電池部材。
  17.  集電体と、
     電解質層と、
     前記集電体の一面上の縁部に設けられ、前記集電体と前記電解質層との間に設けられた接着部と、
     前記集電体の前記一面上の中央部に設けられ、前記集電体と前記電解質層との間に設けられた電極合剤層と、を備え、
     前記電解質層は前記接着部を介して前記集電体に接着しており、
     前記電極合剤層は、電極活物質、有機溶媒及び電解質塩を含有する、二次電池。
  18.  前記電極合剤層が、前記有機溶媒をゲル化可能なポリマを更に含有する、請求項17に記載の二次電池。
  19.  前記電解質層は、ポリマ、酸化物粒子及び電解質塩を含有する、請求項17又は18に記載の二次電池。
  20.  前記有機溶媒が炭酸エステルを含む、請求項17~19のいずれか一項に記載の二次電池。
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