WO2021070296A1 - 電池部材、二次電池、及び電池部材の製造方法 - Google Patents

電池部材、二次電池、及び電池部材の製造方法 Download PDF

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pair
electrode
organic solvent
mixture layer
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保彦 吉成
明博 織田
紘揮 三國
秀之 小川
真代 堀川
新平 尼崎
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昭和電工マテリアルズ株式会社
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery member, a secondary battery, and a method for manufacturing the battery member.
  • 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 storing 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 a pair of base materials, a pair of electrolyte layers provided between the pair of base materials and having edges adhered to each other, and electrodes arranged between the pair of electrolyte layers.
  • 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 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 electrolyte layer may contain polymers, oxide particles and electrolyte salts.
  • the organic solvent may contain a carbonic acid ester.
  • the electrode mixture layer may further contain a polymer capable of gelling an organic solvent.
  • the pair of substrates may cover the entire pair of electrolyte layers. As a result, the volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer can be further suppressed.
  • Another aspect of the present invention includes a pair of electrolyte layers having edges bonded to each other and electrodes provided between the pair of electrolyte layers, wherein the electrodes are a current collector and at least one surface of the current collector. It has an electrode mixture layer provided above, and the electrode mixture layer provides a secondary battery containing an electrode active material, an organic solvent, and an electrolyte salt.
  • the organic solvent since the organic solvent is easily retained in the electrode mixture layer, the organic solvent causes the interface between the electrode active material and the electrolyte salt, which is an ionic conduction component, and the electrode mixture layer and the electrolyte layer.
  • the interfaces are formed well, and the battery performance of the secondary battery such as cycle characteristics can be improved.
  • the electrolyte layer may contain a polymer, oxide particles and an electrolyte salt.
  • the organic solvent may contain a carbonic acid ester.
  • the electrode mixture layer may further contain a polymer capable of gelling an organic solvent.
  • Another aspect of the present invention is a step (a) of obtaining a laminate including a pair of base materials, a pair of electrolyte layers provided between the pair of base materials, and electrodes arranged between the pair of electrolyte layers. ) And the step (b) of adhering the edges of the pair of electrolyte layers to each other, and the electrode has a current collector and an electrode mixture layer provided on at least one surface of the current collector.
  • the electrode mixture layer provides a method for producing a battery member, which contains an electrode active material, an organic solvent, and an electrolyte salt.
  • step (a) a composition containing an organic solvent and an electrolyte salt is added to an electrode active material layer containing an electrode active material provided on at least one surface of a current collector to form an electrode mixture layer.
  • the step of obtaining the electrode (w1) and the step of arranging the electrode between the pair of electrolyte layers (w2) may be provided in this order.
  • the step (a) is a step (x1) of arranging the electrode laminate provided with the current collector and the electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector and containing the electrode active material between the pair of electrolyte layers.
  • the step (x2) of adding the composition containing the organic solvent and the electrolyte salt to the electrode active material layer to form the electrode mixture layer and obtaining the electrode may be provided in this order.
  • the electrode laminate provided with the current collector and the electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector and containing the electrode active material is provided with the first base material and the first base material.
  • the second electrolyte sheet having the above may be provided in this order with a step (y3) of laminating the second electrolyte layer so that the second electrolyte layer faces the electrode mixture layer side.
  • 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.
  • an organic solvent and a polymer or a polymerizable compound are added to the electrode mixture layer in advance, and then the organic solvent is gelled to form a composition containing an electrolytic solution even for a high-density electrode mixture layer. Objects can be easily penetrated. Therefore, in the battery member manufactured by this method, it is possible to suppress the leakage of the organic solvent from the electrode mixture layer.
  • 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 a polymer, oxide particles and an electrolyte salt.
  • the organic solvent may contain a carbonic acid ester.
  • the pair of substrates may cover the entire pair of electrolyte layers.
  • an electrolytic solution containing an electrolyte salt and an organic solvent is contained in the electrode mixture layer, volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer can be suppressed.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view taken along the line IIIa-IIIa in FIG. 2
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the positive electrode member
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the negative electrode member. It is a formula sectional view which shows the manufacturing method of the battery member which concerns on one Embodiment.
  • 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. There is.
  • 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.
  • the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7 are provided with a positive electrode current collecting tab 4 and a negative electrode current collecting tab 5, respectively.
  • the positive electrode current collecting tab 4 and the negative electrode current collecting tab 5 are shown in FIG. 1 so that the positive electrode included in the positive electrode group 6 and the negative electrode included in the negative electrode group 7 can be electrically connected to the outside of the secondary battery 1, respectively.
  • the battery exterior 3 is projected from the inside to the outside.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view taken along the line IIIa-IIIa in FIG. That is, FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the positive electrode group 6.
  • the positive electrode group 6 includes a pair of electrolyte layers 8 and 8 and a positive electrode 9 arranged between the pair of electrolyte layers 8 and 8. The edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are adhered to each other.
  • the positive electrode 9 includes a positive electrode current collector 10 and a positive electrode mixture layer 11 provided on one surface 10a of the positive electrode current collector 10.
  • the positive electrode current collector tab 4 shown in FIG. 2 is provided so as to be connected to the positive electrode current collector 10.
  • the positive electrode current collector 10 may be formed of a metal such as aluminum, titanium, tantalum, or an alloy thereof.
  • the positive electrode current collector 10 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 10 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 8 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 pair of electrolyte layers 8 and 8 may have the same composition as each other, or may have different compositions from each other.
  • 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 8.
  • 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 8 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 8 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 8 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 8 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 8. 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 8 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 8. 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 8 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 8 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 8. 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 8 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 8. 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 8. 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 8 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 8.
  • 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 8.
  • 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 8. is there.
  • the electrolyte salt B contained in the electrolyte layer 8 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 8 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 8.
  • 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 8, 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 8 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 8 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 8.
  • the content of the ionic liquid is the electrolyte layer from the viewpoint of increasing the conductivity of the electrolyte layer 8 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 8. 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 8 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 8 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 pair of electrolyte layers 8 and 8 are laminated so as to sandwich the positive electrode 9. That is, one electrolyte layer 8 is laminated so as to be in contact with the positive electrode current collector 10, and the other electrolyte layer 8 is laminated so as to be in contact with the positive electrode mixture layer 11.
  • the pair of electrolyte layers 8 and 8 are arranged so that the edge portions 8e and 8e protrude from the edge portion of the positive electrode 9, and the protruding edge portions 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are adhered to each other. ..
  • this positive electrode group 6 it can be said that the positive electrode 9 is housed between the pair of electrolyte layers 8 and 8. In other words, it can be said that the positive electrode 9 is arranged in the space formed by the pair of electrolyte layers 8 and 8 in which the edges are adhered to each other.
  • the length of the edges 8e, 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to be adhered (the length from the edge of the electrolyte layer 8) is 0.5% or more of the length or width of the electrolyte layers 8 and 8. It may be 1% or more, 3% or more, 20% or less, 15% or less, or 10% or less.
  • the area where the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are adhered is, for example, 0.1% or more, 0.5% or more, or 1% or more of the area of the electrolyte layers 8 and 8. It may be 20% or less, 15% or less, or 10% or less.
  • the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 may have the entire portion protruding from the positive electrode 9 adhered to each other, or a part of the portion protruding from the positive electrode 9 may be adhered to each other.
  • edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 may be adhered to each other by crimping the edges 8e and 8e to each other, and preferably, a component (for example, a polymer) contained in the electrolyte layer 8 by heating is used. B) is adhered by melting. Adhesion by heating can be performed, for example, by heat-sealing the pair of electrolyte layers 8 and 8 (details will be described later).
  • edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 may be adhered to each other via another material (not shown) that assists adhesion, such as an adhesive.
  • a material may be provided on the entire bonding portion of the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8, or may be provided on a part of the bonding portion. As a result, the adhesion between the edges 8e and 8e can be made stronger.
  • the pressure-sensitive adhesive may contain, for example, an acrylic resin, a urethane resin, or a silicone resin.
  • the acrylic resin is derived from (meth) acrylic acid ester such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, acrylamide, N-methylolacrylamide and the like. It may be a resin containing a monoma unit.
  • the urethane resin may be made mainly of polyisocyanate and polyol.
  • the polyisocyanate may be, for example, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate or the like.
  • the polyol may be a polyester polyol, a polymer polyol, or the like.
  • the silicone resin commercially available products KR-100, KR-101-10, KR-130, KR-3700, KR-3701, X-40-3237, X-40-3240, X-40-3291-1 (The above is Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like can be used.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb in FIG. That is, FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the negative electrode group 7.
  • the negative electrode group 7 includes a pair of electrolyte layers 8 and 8 and a negative electrode 12 arranged between the pair of electrolyte layers 8 and 8. The edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are adhered to each other. Since the electrolyte layer 8 has the same embodiment as the electrolyte layer 8 in the positive electrode group 6 described above, the description thereof will be omitted.
  • the negative electrode 12 includes a negative electrode current collector 13 and a negative electrode mixture layer 14 provided on one surface 13a of the negative electrode current collector 13.
  • the negative electrode current collector tab 5 shown in FIG. 2 is provided so as to be connected to the negative electrode current collector 13.
  • the negative electrode current collector 13 may be formed of a metal such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, an alloy thereof, or the like.
  • the negative electrode current collector 13 is preferably made of copper from the viewpoint of ease of processing into a thin film and cost.
  • the negative electrode mixture layer 14 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 14 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 14 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 14 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 13 and the negative electrode mixture layer 14. It may further contain a convertible polymer (polymer A).
  • the type and content of the polymer A contained in the negative electrode mixture layer 14 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 14 may be the same as or different from the polymer A contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the negative electrode mixture layer 14 may further contain an ionic liquid.
  • the type and content of the ionic liquid contained in the negative electrode mixture layer 14 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 14 may be the same as or different from the ionic liquid contained in the positive electrode mixture layer 11.
  • the negative electrode mixture layer 14 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 14 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 14 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 14 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 pair of electrolyte layers 8 and 8 are laminated so as to sandwich the positive electrode 9 as in the above-mentioned positive electrode group 6. That is, one electrolyte layer 8 is laminated so as to be in contact with the negative electrode current collector 13, and the other electrolyte layer 8 is laminated so as to be in contact with the negative electrode mixture layer 14.
  • the pair of electrolyte layers 8 and 8 are arranged so that the edge portions 8e and 8e protrude from the edge portion of the negative electrode 12, and the protruding edge portions 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are adhered to each other. ..
  • the method of adhering the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 is the same as the method of adhering the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 in the positive electrode group 6. Good.
  • 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 combination are depending on the organic solvent.
  • the interface between the agent 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. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the battery member.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the positive electrode member
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the negative electrode member.
  • the battery member according to one embodiment includes a pair of base materials, a pair of electrolyte layers provided between the pair of base materials and having edges adhered to each other, and electrodes arranged between the pair of electrolyte layers. ..
  • one embodiment of the battery member is the positive electrode member 15 shown in FIG. 4 (a).
  • the positive electrode member 15 is provided between the pair of base materials 16 and 16 and the pair of base materials 16 and 16, and the pair of electrolyte layers 8 and 8 and the pair of electrolyte layers 8 to which the edge portions 8e and 8e are adhered to each other are provided.
  • 8 is provided with a positive electrode 9 arranged between the two.
  • the negative electrode member 17 one embodiment of the battery member 17 shown in FIG. 4 (b).
  • the negative electrode member 17 is provided between the pair of base materials 16, 16 and the pair of base materials 16, 16, and the pair of electrolyte layers 8 and 8 and the pair of electrolyte layers 8 to which the edge portions 8e and 8e are adhered to each other.
  • a negative electrode 12 arranged between 8 and 8 are provided.
  • the embodiments of the electrolyte layer 8, the positive electrode 9, and the negative electrode 12 are the same as those of the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7 described above, respectively.
  • the base material 16 is made of, for example, a resin. More specifically, the base material 16 is a film made of a resin (general-purpose engineer plastic) such as polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polytetrafluoride, polyimide, polyethersulfone, and polyetherketone. May be.
  • the pair of base materials 16, 16 may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • 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 covers the entire electrolyte layer 8 as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). More specifically, it is preferable that the base material 16 covers the entire surface 8a of the electrolyte layer 8 opposite to the positive electrode 9 or the negative electrode 12. Since the base material 16 covers the entire surface 8a of the electrolyte layer 8 opposite to the positive electrode 9, volatilization of the organic solvent from the positive electrode mixture layer 11 or the negative electrode mixture layer 14 can be further suppressed.
  • electrodes (positive electrode 9 or negative electrode 12) are laminated by being sandwiched between a pair of base materials 16 and 16 and a pair of electrolyte layers 8 and 8.
  • the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are adhered to each other.
  • the method of adhering the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to each other is the same as the above-described aspects of the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7. That is, in this battery member, it can be said that the electrodes are housed between the pair of base materials 16 and 16 and the pair of electrolyte layers 8 and 8.
  • the electrodes are arranged in a space formed by a pair of electrolyte layers 8 and 8 in which the edges are adhered to each other, and the pair of electrolyte layers 8 and 8 are covered with the base materials 16 and 16. It can also be said that it is. Therefore, the volatilization of the organic solvent contained in the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer 11 or negative electrode mixture layer 14) is suppressed.
  • the electrode group 2A in the secondary battery 1 can be manufactured by laminating the above-mentioned positive electrode member 15 and negative electrode member 17 by laminating after completely peeling off the base material 16.
  • the positive electrode mixture layer 11 and the negative electrode mixture layer 14 may be laminated so as to face each other via the electrolyte layer 8.
  • 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 a battery member according to one embodiment obtains a laminate including a pair of base materials, a pair of electrolyte layers provided between the pair of base materials, and electrodes arranged between a pair of electrolyte layers.
  • a step (a) and a step (b) of adhering the edges of the pair of electrolyte layers to each other are provided. Since the methods for manufacturing the positive electrode member 15 and the negative electrode member 17 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 15 and the negative electrode member 17.
  • a composition containing an organic solvent and an electrolyte salt (hereinafter, also referred to as “electrolyte solution composition”) is provided on at least one surface of a current collector as an electrode active material.
  • electrolyte solution composition an electrolyte salt
  • the step of forming the electrode mixture layer in addition to the electrode active material layer containing the above (w1) and the step of arranging the electrodes between the pair of electrolyte layers (w2) are provided in this order. That is, the method for manufacturing the battery member according to the embodiment includes steps (w1), steps (w2), and steps (b) in this order.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a battery member according to an embodiment.
  • an electrode laminate 20 including a current collector 18 and an electrode active material layer 19 containing an electrode active material provided on one surface 18a of the current collector 18 is prepared.
  • 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 one surface 18a of the current collector 18 and then the dispersion medium is volatilized. It can be produced by letting it.
  • 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 electrolytic solution composition 21 containing the organic solvent and the electrolyte salt A is added to the electrode active material layer 19 to form the electrode mixture layer 22 (FIGS. 5 (b) and 5 (c)).
  • the method of adding the electrolytic solution composition 21 into the electrode active material layer 19 can also be said to be a method of impregnating the electrode active material layer 19 with the electrolytic solution composition 21.
  • the method of adding the electrolytic solution composition 21 to the electrode active material layer 19 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 20. It may be a method by dip coating in which the object 21 is immersed.
  • the obtained electrode mixture layer 22 contains an electrode active material and an electrolytic solution composition 21 arranged (filled) between the electrode active materials.
  • the current collector 18 and the electrode 23 (positive electrode 9 or negative electrode 12) having the electrode mixture layer 22 provided on the one surface 18a of the current collector 18 can be obtained.
  • the contents of the organic solvent and the electrolyte salt A in the electrolytic solution composition 21 may be adjusted so as to substantially match the desired contents of each component in the electrode mixture layer 22.
  • step (w2) two electrolyte sheets 24 including the base material 16 and the electrolyte layer 8 provided on one surface 16a of the base material 16 are prepared, and the two electrolyte sheets 24 and 24 are used.
  • the electrode 23 is arranged between the pair of electrolyte layers 8 and 8 (FIG. 5 (d)).
  • the pair of base materials 16 and 16 the pair of electrolyte layers 8 and 8 provided between the pair of base materials 16 and 16, and the electrodes 23 provided between the pair of electrolyte layers 8 and 8 are provided.
  • the laminate 25 is obtained.
  • the pair of electrolyte sheets 24, 24 are arranged so that the edges 8e and 8e of the electrolyte layers 8 and 8 protrude from the edges 22e of the electrode mixture layer 22.
  • the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 face each other.
  • the electrolyte sheet 24 disperses the material (solid content) used for the electrolyte layer 8 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 edges 8e and 8e facing each other are adhered to each other in the pair of electrolyte layers 8 and 8 (FIG. 5 (e)).
  • the battery member 26 positive electrode member 15 or negative electrode member 17
  • the method of adhering the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to each other is, for example, a method of applying pressure to the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to bond them, that is, a method of crimping. It may be there. At this time, in order to bond the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to each other, crimping may be performed via the pair of base materials 16 and 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 further enhancing the adhesiveness between the electrolyte layers 8 and 8 and the base material 16 and the electrolyte layer 8. It is often, preferably 1 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less, still more preferably 0.1 MPa or less.
  • 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 further enhancing the adhesiveness between the electrolyte layers, as well as the base material and the electrolyte layer.
  • 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 secondary battery 1.
  • the method of crimping the edges 8e and 8e of the electrolyte layers 8 and 8 is preferably a method of crimping while heating from the viewpoint of more firmly adhering the edges 8e and 8e to each other (heat seal).
  • the materials (for example, polymer B) contained in the pair of electrolyte layers 8 and 8 are melted, so that the pair of electrolyte layers 8 and 8 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, still more preferably 120 ° C. or higher, from the viewpoint of further enhancing the adhesiveness between the electrolyte layers and the base material and the electrolyte layer.
  • 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 and the electrolyte layer.
  • the pressure and sealing time during heat sealing may be the same as the pressure and crimping time during crimping described above.
  • a material assisting the adhesion between the edges 8e and 8e is arranged at the bonding portion, and the edges 8e and 8e are interposed therein. They may be glued together.
  • the material that assists the adhesion is, for example, an adhesive.
  • the pair of electrolyte layers 8 and 8 are crimped after arranging another material (adhesive or the like) that assists the adhesion described above. May be good.
  • the length of the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to be adhered (the length from the edge of the electrolyte layer 8) is 0.5% or more and 1% of the length or width of the electrolyte layers 8 and 8. It may be more than or equal to or 3% or more, and may be 20% or less, 15% or less, or 10% or less.
  • the area of the edges 8e, 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to be adhered may be, for example, 0.1% or more, 0.5% or more, or 1% or more of the area of the electrolyte layers 8 and 8. It may be 20% or less, 15% or less, or 10% or less.
  • the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 may be adhered so that the entire portions protruding from the electrode 23 are adhered to each other, and one of the portions protruding from the electrode 23. It may be adhered so that the portions are adhered.
  • step (a) is an electrode laminate comprising a current collector and an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector between a pair of electrolyte layers and containing an electrode active material.
  • (X1) and a step (x2) of adding a composition containing an organic solvent and an electrolyte salt to the electrode active material layer to form an electrode mixture layer are provided in this order. That is, the method for manufacturing the battery member according to the embodiment includes steps (x1), steps (x2), and steps (b) in this order.
  • FIG. 6 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 20 including a current collector 18 and an electrode active material layer 19 containing an electrode active material provided on one surface 18a of the current collector 18 is prepared. (Fig. 6 (a)).
  • two electrolyte sheets 24 including the base material 16 and the pair of electrolyte layers 8 and 8 provided on one surface 16a of the base material 16 are prepared, and the pair of electrolytes in the two electrolyte sheets 24 and 24 are prepared.
  • the electrode laminate 20 is arranged between the layers 8 and 8 (FIG. 6 (b)).
  • the pair of base materials 16 and 16 the pair of electrolyte layers 8 and 8 provided between the pair of base materials 16 and 16, and the electrode laminate 20 provided between the pair of electrolyte layers 8 and 8 27 is obtained.
  • the pair of electrolyte sheets 24, 24 are arranged so that the edge portions 8e, 8e of the electrolyte layers 8 and 8 protrude from the edge portion 19e of the electrode active material layer 19.
  • the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 face each other.
  • the electrolytic solution composition 21 containing the organic solvent and the electrolyte salt A is added to the electrode active material layer 19 to form the electrode mixture layer 22.
  • the method of adding the electrolytic solution composition 21 into the electrode active material layer 19 includes injection by the injection device 28, a method of dropping the electrolytic solution composition from between the pair of electrolyte layers 8 and 8, a method of applying, and a spray. It may be a method of doing so.
  • a part of the edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 may be adhered before the electrolytic solution composition 21 is added to the electrode active material layer 19.
  • the electrolytic solution composition 21 may be added to the electrode active material layer 19 from the portion where the edges 8e and 8e are not adhered.
  • the obtained electrode mixture layer 22 contains an electrode active material and an electrolytic solution composition 21 arranged (filled) between the electrode active materials.
  • the pair of base materials 16 and 16 the pair of electrolyte layers 8 and 8 provided between the pair of base materials 16 and 16, and the pair of electrolyte layers 8 and 8 are provided.
  • a laminated body 25 including the electrodes 23 provided between them is obtained.
  • the edges 8e and 8e facing each other are adhered to each other in the pair of electrolyte layers 8 and 8 (FIG. 6 (e)).
  • the unbonded portions are bonded.
  • the method of adhering the edges 8e, 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to each other may be the same method as that of the above-described embodiment. As a result, the battery member 26 is obtained.
  • the first base is an electrode laminate provided with a current collector and an electrode active material layer provided on at least one surface of the current collector and containing an electrode active material.
  • a step (y3) of laminating the second electrolyte sheet having the layer so that the second electrolyte layer faces the electrode mixture layer side is provided in this order. That is, the method for manufacturing the battery member according to the embodiment includes steps (y1), steps (y2), steps (y3), and steps (b) in this order.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a battery member according to another embodiment.
  • the electrode laminate 20 is arranged on one surface 8b of the electrolyte layer 8 of No. 1 (FIG. 7 (a)). At this time, the electrode laminate 20 is arranged so that the edge portion 8e of the first electrolyte layer 8 in the first electrolyte sheet 24 protrudes from the edge portion 19e of the electrode active material layer 19.
  • the electrode laminate 20 is arranged so that the current collector 18 is in contact with the one surface 8b of the electrolyte layer 8, but the electrode active material layer 19 is in contact with the one surface 8b of the electrolyte layer 8.
  • the electrode laminate 20 may be arranged in the.
  • the electrolytic solution composition 21 containing the organic solvent and the electrolyte salt A is added to the electrode active material layer 19 to form the electrode mixture layer 22 (FIG. 7 (b), FIG. 7 (c)).
  • the method of adding the electrolytic solution composition 21 to the electrode active material layer 19 may be the same method as the step (w1) according to the above-described example.
  • the obtained electrode mixture layer 22 contains an electrode active material and an electrolytic solution composition 21 arranged (filled) between the electrode active materials. As a result, as shown in FIG. 7 (c), the current collector 18 and the electrode 23 having the electrode mixture layer 22 provided on one surface 18a of the current collector 18 are obtained.
  • a second electrolyte sheet 24 including the second base material 16 and the second electrolyte layer 8 provided on one surface 16a of the second base material 16 is prepared.
  • the second electrolyte sheet 24 is laminated on the electrode 23 so that the second electrolyte layer 8 in the second electrolyte sheet 24 faces the electrode mixture layer 22 side (FIG. 7 (d)).
  • the second electrolyte layer 8 is placed on the surface 22a of the electrode mixture layer 22 opposite to the current collector 18.
  • the second electrolyte sheet 24 may be laminated so as to be in contact with each other.
  • the pair of base materials 16 and 16, the pair of electrolyte layers 8 and 8 provided between the pair of base materials 16 and 16, and the electrodes 23 provided between the pair of electrolyte layers 8 and 8 are provided.
  • the laminate 25 is obtained.
  • the edge portion 8e of the second electrolyte layer 8 protrudes from the edge portion 22e of the electrode mixture layer 22, the edge portions of the pair of electrolyte layers 8 and 8 are arranged. 8e and 8e face each other.
  • the second electrolyte layer 8 is the current collector 18 in the step (y3).
  • the second electrolyte sheet 24 may be laminated so as to be in contact with the surface opposite to the electrode mixture layer 22 of the above.
  • the edges 8e and 8e facing each other are adhered to each other in the pair of electrolyte layers 8 and 8 (FIG. 7 (e)).
  • the method of adhering the edges 8e, 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 to each other may be the same method as that of the above-described embodiment. As a result, the battery member 26 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. That is, another embodiment of the method for manufacturing a battery member may include steps (w1), steps (w2), steps (b), and steps (c) in this order, and includes steps (x1) and steps (x2). ), Step (b) and step (c) may be provided in this order, and steps (y1), step (y2), step (y3), step (b) and step (c) may be provided in this order. May be good.
  • the method of gelling the organic solvent with the polymer A may be a method of heating.
  • the obtained battery member is heated in a constant temperature bath or a dryer to gel the organic solvent.
  • 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 steps (w1), steps (w2), steps (b), and steps (d) in this order, and includes steps (x1) and steps (x2). ), Step (b) and step (d) may be provided in this order, and steps (y1), step (y2), step (y3), step (b) and step (d) may be provided in this order. May be good.
  • 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 elongated electrode group is an electrode group in which the pair of electrolyte layers 8 and 8 and the positive electrode 9 or the negative electrode 12 are formed in an elongated shape in the positive electrode group 6 or the negative electrode group 7 described above.
  • a pair of electrolyte layers are arranged so as to sandwich the long electrodes, and the edges of the pair of electrolyte layers are adhered to each other. That is, the positive electrode group 6 and the negative electrode group 7 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) have a long shape extending in a direction perpendicular to the cross section shown in, for example, FIGS. 3 (a) and 3 (b). May be.
  • the long battery member is a battery in which a pair of base materials 16 and 16, a pair of electrolyte layers 8 and 8, a positive electrode 9 and a negative electrode 12 are formed in a long shape in the positive electrode member 15 and the negative electrode member 17 described above. It is a member. Also in the long battery member, a pair of base materials and a pair of electrolyte layers are arranged so as to sandwich the long electrodes, and the edges of the pair of electrolyte layers are adhered to each other. That is, the positive electrode member 15 and the negative electrode member 17 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). It may be.
  • the edges of the pair of electrolyte layers may be adhered to each other on the two long sides. That is, the edges of the long electrode group and the two short sides of the battery member do not have to be adhered to each other. In the long electrode group and the battery member, even if the edges of the pair of electrolyte layers are adhered only on the two long sides, the volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer can be sufficiently suppressed.
  • the long battery member can be manufactured by the same method as the method for manufacturing the battery member 26 described above, but the steps (a) and (b) described above can be continuously performed.
  • two long electrolyte sheets having a pair of base materials and a pair of electrolyte layers provided on one surface of the pair of base materials are prepared, and the length is long between the pair of electrolyte layers in the two electrolyte sheets.
  • a long battery member can be obtained by laminating these while arranging the elongated electrodes and sequentially adhering the edges of the pair of electrolyte layers to each other from the laminated portion.
  • the above-mentioned electrolyte composition is added to the electrode active material layer to form an electrode. Including doing.
  • the long battery member can be cut to a predetermined size to form a rectangular battery member. Further, the long positive electrode member and the long negative electrode member are laminated and wound while peeling off a pair of base materials to obtain an electrode group for manufacturing a winding type secondary battery. be able to.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the electrode group of the secondary battery.
  • the same reference numerals as those of the electrode group 2A shown in FIG. 3 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 is provided with the positive electrode mixture layers 11 on both sides of the positive electrode current collector 10.
  • 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 34, double-sided coating type positive electrode group 33, 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 33 includes a pair of electrolyte layers 8 and 8 and a double-sided coating type positive electrode 31 arranged between the pair of electrolyte layers 8 and 8. The edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 in the double-sided coating type positive electrode group 33 are adhered to each other.
  • the double-sided coating type negative electrode group 34 includes a pair of electrolyte layers 8 and 8 and a double-sided coating type negative electrode 32 arranged between the pair of electrolyte layers 8 and 8. The edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 in the double-sided coating type negative electrode group 34 are adhered to each other.
  • the double-sided coating type positive electrode group 33 and the double-sided coating type negative electrode group 34 are provided between a pair of base materials and a pair of base materials, and between an electrolyte layer in which edges are adhered to each other and a pair of electrolyte layers. It can be manufactured by using a battery member including an arranged double-sided coating type electrode. 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 electrode mixture layers are formed on both sides of the current collector.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing still another embodiment of the electrode group of the secondary battery.
  • the same reference numerals as those of the electrode group 2A shown in FIG. 3 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 includes the bipolar electrode group 36 including the bipolar electrode 35. is there.
  • the electrode group 2C includes the above-mentioned positive electrode group 6, the bipolar electrode group 36, and the above-mentioned negative electrode group 7 in this order.
  • the bipolar electrode group 36 includes a pair of electrolyte layers 8 and 8 and a bipolar electrode 35 arranged between the pair of electrolyte layers 8 and 8. The edges 8e and 8e of the pair of electrolyte layers 8 and 8 in the bipolar electrode group 36 are adhered to each other.
  • the bipolar electrode 35 includes a bipolar electrode current collector 37, a positive electrode mixture layer 11 provided on the surface of the bipolar electrode current collector 37 on the negative electrode group 7 side, and a surface of the bipolar electrode current collector 37 on the positive electrode group 6 side.
  • the negative electrode mixture layer 14 provided in the above is provided.
  • the bipolar electrode current collector 37 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 36 uses a battery member including a pair of base materials, an electrolyte layer provided between the pair of base materials and having edges adhered to each other, and bipolar electrodes arranged between the pair of electrolyte layers. Can be manufactured.
  • 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.
  • a pair of base materials and a pair of electrolyte layers are electrodes (respectively). It is arranged so as to cover the positive electrode, the negative electrode, or the bipolar electrode), and the edges of the pair of electrolyte layers are bonded to each other. Therefore, even in these battery members, volatilization of the organic solvent from the electrode mixture layer is suppressed.
  • This slurry is applied onto a positive electrode current collector (aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m), dried at 120 ° C., rolled, and has a positive electrode activity with a single-sided coating amount of 200 g / m 2 and a mixture density of 2.8 g / cm 3. A material layer was formed. As a result, a rectangular positive electrode laminate in which the positive electrode active material layer was formed on one surface of the positive electrode current collector was obtained.
  • a positive electrode current collector aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m
  • LiFSI lithium bis (fluorosulfonyl) imide
  • EMIFSI 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (fluorosulfonyl) imide
  • the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer were formed by pouring the sol-like electrolyte composition A from the electrolyte layers on the remaining one side to which the edges were not adhered.
  • the edges of the remaining one side of the pair of electrolyte layers were heat-sealed from above the base material so that air did not enter. As a result, all the edges of the electrolyte layer were adhered to each other.
  • the laminate in which the edges of the electrolyte layers are adhered to each other is heated at 60 ° C. for 4 hours, the organic solvent is gelled by the polymer A, and the gel-like electrolyte composition is applied to the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer.
  • a positive electrode member and a negative electrode member including the same were obtained.
  • Example 2 A positive electrode member and a negative electrode member were produced in the same manner as in Example 1 except that the method for preparing the electrolytic solution composition of Example 1 was changed as follows.
  • [Preparation of electrolyte composition] To 95 parts by mass of the above solution A, 5 parts by mass of pentaerythritol tetraacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry) was added as polymer A, and 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (AIBN) (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added. (Manufactured by) 0.05 parts by mass was further added to prepare a sol-like electrolyte composition B.
  • AIBN 2,2'-azobis (isobutyronitrile)
  • Example 3 A positive electrode member and a negative electrode member were produced in the same manner as in Example 1 except that the method for preparing the electrolytic solution composition of Example 1 was changed as follows. [Preparation of electrolyte composition] An electrolytic solution composition C using the above solution A as it was was prepared.
  • a positive electrode member and a negative electrode member without a base material were produced in the same manner as in Example 3 except that the production of the battery member of Example 3 was changed as follows. [Manufacturing of battery parts] A positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer were obtained by pouring the sol-like electrolytic solution composition C into the positive electrode laminate and the negative electrode laminate. The obtained positive electrode mixture layer and negative electrode mixture layer were superposed so as not to allow air to enter. Finally, the mixture was heated at 60 ° C. for 4 hours to obtain a battery member containing a sol-like electrolytic solution composition C in each of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer.
  • Residual amount (%) (mass of battery member after heating / mass of battery member immediately after adding electrolyte composition to electrode laminate) ⁇ 100
  • the initial mass of the battery member was taken as the mass of the battery member immediately after production, the mass of the battery member after being left at room temperature for t hours was measured, and the residual amount of the organic solvent was measured using the following formula. .. It can be said that the larger the value of the residual amount, the more the volatilization of the organic solvent from the battery member is suppressed, and the change in the composition from the initial stage of manufacturing the battery member is small.
  • Table 2 shows the evaluation results of the positive electrode member
  • the battery members of Examples 1 and 2 left with the base materials laminated at room temperature showed little weight loss even after long-term storage.
  • the mass of the battery members of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 from which the base material was peeled off was significantly reduced after storage.
  • the residual amount of the organic solvent after 72 hours was 95%, but in the positive electrode member of Comparative Example 2, the residual amount of the organic solvent after 30 minutes was significantly reduced to 51%. Was there.
  • the composition of the battery member in which the base material was still laminated had a small change in composition from the initial stage of manufacturing the battery member even after a long time had passed since the electrode member was manufactured. That is, since this battery member can be stored for a long period of time even after the organic electrolytic solution is applied in the manufacturing process and before the secondary battery is manufactured, the yield of the battery member can be improved.
  • the positive electrode member and the negative electrode member are subjected to the following using a tensile tester (small desktop tester FGS-TV, manufactured by Nidec-Shimpo Co., Ltd.) and a force gauge (FGP-0.2, manufactured by Nidec-Shimpo Co., Ltd.).
  • the adhesion strength between the electrode mixture layer and the electrolyte layer was evaluated under the conditions of.
  • the battery member used for the adhesion strength test was cut out to a length of 50 mm ( ⁇ 5 to 10 mm). A part of the pair of base materials was peeled off from the cut out battery member and folded back at 90 °, and the electrode mixture layer exposed at the upper part of the tensile tester was fixed using a chuck and exposed at the lower part of the tensile tester. The electrolyte layer was fixed using a chuck.
  • Adhesion strength was evaluated according to the following criteria, and the results are shown in Table 4. Adhesion strength is 0.07 N / cm or more ... A Adhesion strength is 0.03 N / cm or more ... B Adhesion strength is less than 0.03 N / cm ... C
  • the positive electrode member and the negative electrode member of Example 1 containing the polymer A are excellent in the adhesion between the positive electrode mixture layer and the electrolyte layer and the adhesion between the negative electrode mixture layer and the electrolyte layer. I found out.
  • 0.1C discharge characteristics, 0.5C discharge characteristics, and 2C discharge characteristics were calculated based on the following formulas. The results are shown in Table 5. It can be said that the larger the value of the 0.1C discharge characteristic, the higher the capacity can be taken out from the battery at a low current. As for the 0.5C and 2C discharge characteristics, it can be said that the larger the value, the better the output characteristics of the battery.
  • the secondary batteries (Example 1A and Example 2A) produced by using the battery members of Examples 1 and 2 having a pair of base materials and a pair of electrolyte layers were excellent in discharge characteristics. It is considered that this is because the battery members of Examples 1 and 2 include the base material and the electrolyte layer, so that the volatilization of the organic solvent can be suppressed. Further, the secondary batteries according to Examples 1A and 2A were also excellent in the capacity retention rate. This is because the volatilization of the organic solvent is suppressed in the battery members of Examples 1 and 2, and a good film (SEI) is formed on the electrode surface by gelling the organic solvent with the polymer A. This is probably because the output characteristics of the secondary battery have improved.
  • SEI good film

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Abstract

本発明の一側面は、一対の基材と、一対の基材間に設けられ、縁部同士が接着された電解質層と、一対の電解質層間に配置された電極と、を備え、電極は、集電体、及び集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、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。

Description

電池部材、二次電池、及び電池部材の製造方法
 本発明は、電池部材、二次電池、及び電池部材の製造方法に関する。
 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納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、一対の基材と、一対の基材間に設けられ、縁部同士が接着された一対の電解質層と、一対の電解質層間に配置された電極と、を備え、電極は、集電体、及び集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、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。
 この電池部材においては、電極が一対の基材及び一対の電解質層で覆われているために、電極合剤層からの有機溶媒の揮発が抑制されている。特に、この電池部材においては一対の電解質層の縁部同士が接着しているため、当該接着された部分から有機溶媒が揮発することを抑制できる。
 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。
 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。
 電池部材において、有機溶媒が炭酸エステルを含んでいてもよい。
 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。これにより、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ようになり、二次電池の製造が容易になる。
 一対の基材は、一対の電解質層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、縁部同士が接着された一対の電解質層と、一対の電解質層間に設けられた電極と、を備え、電極は、集電体、及び集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、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。二次電池において、有機溶媒が炭酸エステルを含んでいてもよい。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。
 本発明の他の一側面は、一対の基材と、一対の基材間に設けられた一対の電解質層と、一対の電解質層間に配置された電極と、を備える積層体を得る工程(a)と、一対の電解質層の縁部同士を接着する工程(b)と、を備え、電極は、集電体、及び集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、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。
 工程(a)は、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、集電体の少なくとも一面上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層中に加えて電極合剤層を形成して電極を得る工程(w1)と、一対の電解質層間に電極を配置する工程(w2)と、をこの順に備えてもよい。
 工程(a)は、集電体と、集電体の少なくとも一面上に設けられ、電極活物質を含有する電極活物質層とを備える電極積層体を一対の電解質層間に配置する工程(x1)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層に加えて電極合剤層を形成して電極を得る工程(x2)と、をこの順に備えてもよい。
 工程(a)は、集電体と、集電体の少なくとも一面上に設けられ、電極活物質を含有する電極活物質層とを備える電極積層体を、第1の基材と、第1の基材の一面上に設けられた第1の電解質層とを有する第1の電解質シートの、第1の電解質層上に配置する工程(y1)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層に加えて電極合剤層を形成して電極を得る工程(y2)と、第2の基材と、第2の基材の一面上に設けられた第2の電解質層とを有する第2の電解質シートを、第2の電解質層が電極合剤層側を向くように積層する工程(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る。そのため、この方法で製造された電池部材では、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。
 この製造方法において、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。一対の基材は、一対の電解質層全体を覆ってもよい。
 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、電極合剤層からの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)は図2におけるIIIa-IIIa線に沿った模式断面図であり、図3(b)は図2におけるIIIb-IIIb線に沿った模式断面図である。 図4(a)は、正極部材の一実施形態を示す模式断面図であり、図4(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。
 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。正極群6及び負極群7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に含まれる正極、及び負極群7に含まれる負極が二次電池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3(a)は、図2におけるIIIa-IIIa線に沿った模式断面図である。すなわち、図3(a)は正極群6の模式断面図である。図3(a)に示すように、正極群6は、一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置された正極9と、を備える。一対の電解質層8,8は、その縁部8e,8e同士が接着している。
 正極9は、正極集電体10と、正極集電体10の一面10a上に設けられた正極合剤層11とを備える。図2に示す正極集電タブ4は、正極集電体10に接続するように設けられている。
 正極集電体10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10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)O2、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10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8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。一対の電解質層8,8は、互いに同じ組成であってよく、互いに異なる組成であってもよい。
 ポリマBは、電解質層8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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8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。
 図3(a)に示すように、一対の電解質層8,8は、正極9を挟むように積層されている。すなわち、一方の電解質層8は正極集電体10に接するように積層され、もう一方の電解質層8は正極合剤層11に接するように積層されている。一対の電解質層8,8は、縁部8e,8eが正極9の縁部からはみ出すように配置されており、はみ出した一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士は接着している。
 すなわち、この正極群6では、正極9は一対の電解質層8,8間に収容されているということができる。言い換えれば、正極9が、縁部同士が接着した一対の電解質層8,8で形成される空間内に配置されているということもできる。
 接着されている一対の電解質層8,8の縁部8e,8eの長さ(電解質層8の縁からの長さ)は、電解質層8,8の長さ又は幅の0.5%以上、1%以上、又は3%以上であってよく、20%以下、15%以下、又は10%以下であってよい。一対の電解質層8,8の縁部8e,8eが接着されている面積は、例えば、電解質層8,8の面積の0.1%以上、0.5%以上、又は1%以上であってよく、20%以下、15%以下、又は10%以下であってよい。一対の電解質層8,8の縁部8e,8eは、正極9からはみ出している部分全体が互いに接着されていてよく、正極9からはみ出している部分の一部が接着されていてもよい。
 一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士は、縁部8e,8e同士が圧着されることにより接着されていてよく、好ましくは、加熱により電解質層8に含まれる成分(例えば、ポリマB)が溶融することにより接着されている。加熱による接着は、例えば、一対の電解質層8,8をヒートシールすることにより行うことができる(詳細は後述する)。
 一対の電解質層8,8の縁部8e,8eは、他の実施形態において、粘着剤等の、接着を補助する他の材料(図示せず)を介して互いに接着されていてもよい。このような材料は、一対の電解質層8,8の縁部8e,8eの接着箇所の全体に設けられていてよく、接着箇所の一部に設けられていてもよい。これにより縁部8e,8e同士の接着をより強固なものとすることができる。
 接着を補助する他の材料として粘着剤を用いる場合、粘着剤は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂を含有していてよい。アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸グリシジル等の(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミドなどに由来するモノマ単位を含む樹脂であってよい。
 ウレタン樹脂は、ポリイソシアネート及びポリオールを主原料とするものであってよい。ポリイソシアネートは、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等であってよい。ポリオールは、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等であってよい。シリコーン樹脂としては、市販品であるKR-100、KR-101-10、KR-130、KR-3700、KR-3701、X-40-3237、X-40-3240、X-40-3291-1(以上、信越化学工業株式会社)等を用いることができる。
 図3(b)は、図2におけるIIIb-IIIb線に沿った模式断面図である。すなわち、図3(b)は負極群7の模式断面図である。図3(b)に示すように、負極群7は、一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置された負極12と、を備える。一対の電解質層8,8は、その縁部8e,8e同士が接着している。電解質層8は、上述した正極群6における電解質層8と同様の態様であるため説明を省略する。
 負極12は、負極集電体13と、負極集電体13の一面13a上に設けられた負極合剤層14とを備える。図2に示す負極集電タブ5は、負極集電体13に接続するように設けられている。
 負極集電体13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13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14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14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14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14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13と負極合剤層14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14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14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14は、イオン液体を更に含有していてもよい。負極合剤層14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14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14は、導電剤、結着剤等を更に含有してもよい。負極合剤層14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14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14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。
 図3(b)に示すように、負極群7においても、上述した正極群6と同様に、一対の電解質層8,8は、正極9を挟むように積層されている。すなわち、一方の電解質層8は負極集電体13に接するように積層され、もう一方の電解質層8は負極合剤層14に接するように積層されている。一対の電解質層8,8は、縁部8e,8eが負極12の縁部からはみ出すように配置されており、はみ出した一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士は接着している。
 負極群7において、一対の電解質層8,8の縁部8e,8eを接着する方法は、正極群6において一対の電解質層8,8の縁部8e,8eを接着する方法と同様であってよい。
 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4は、電池部材の一実施形態を示す模式断面図である。図4(a)は、正極部材の一実施形態を示す模式断面図であり、図4(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、一対の基材と、一対の基材間に設けられ、縁部同士が接着された一対の電解質層と、一対の電解質層間に配置された電極と、を備える。
 電極が正極である場合、電池部材の一実施形態は図4(a)に示す正極部材15である。正極部材15は、一対の基材16,16と、一対の基材16,16間に設けられ、縁部8e,8e同士が接着された一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置された正極9と、を備える。電極が負極である場合、電池部材の一実施形態は図4(b)に示す負極部材17である。負極部材17は、一対の基材16,16と、一対の基材16,16間に設けられ、縁部8e,8e同士が接着された一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置された負極12と、を備える。電解質層8、正極9、及び負極12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、ポリ塩化ビニル、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。一対の基材16,16は、互いに同じ材料で形成されていてよく、互いに異なる材料で形成されていてもよい。
 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15及び負極部材17では、図4(a)、図4(b)に示すように、基材16が電解質層8の全体を覆っていることが好ましい。より具体的には、基材16が、電解質層8における正極9又は負極12とは反対側の面8a全体を覆っていることが好ましい。基材16が電解質層8の正極9とは反対側の面8a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14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15及び負極部材17)では、電極(正極9又は負極12)が一対の基材16,16と一対の電解質層8,8とに挟まれて積層されており、更に、一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士が接着している。一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士の接着方法は、上述した正極群6及び負極群7の態様と同様である。すなわち、この電池部材では、電極は一対の基材16,16及び一対の電解質層8,8間に収容されているということができる。言い換えれば、この電池部材では、電極が、縁部同士が接着した一対の電解質層8,8で形成される空間内に配置され、一対の電解質層8,8が基材16,16により覆われているということもできる。このため、電極合剤層(正極合剤層11又は負極合剤層14)に含まれる有機溶媒の揮発が抑制されている。
 二次電池1における電極群2Aは、上述した正極部材15及び負極部材17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15及び負極部材17を積層する際には、正極合剤層11及び負極合剤層14が電解質層8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、一対の基材と、一対の基材間に設けられた一対の電解質層と、一対の電解質層間に配置された電極と、を備える積層体を得る工程(a)と、一対の電解質層の縁部同士を接着する工程(b)と、を備える。正極部材15及び負極部材17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15と負極部材17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、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物(以下、「電解液組成物」ともいう。)を、集電体の少なくとも一面上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層中に加えて電極合剤層を形成する工程(w1)と、一対の電解質層間に電極を配置する工程(w2)と、をこの順に備える。すなわち、一実施形態に係る電池部材の製造方法は、工程(w1)、工程(w2)、及び工程(b)をこの順に備える。
 図5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18と、集電体18の一面18a上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層19とを備える電極積層体20を用意する(図5(a))。電極積層体20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18の一面18a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、有機溶媒及び電解質塩Aを含有する電解液組成物21を電極活物質層19中に加えて、電極合剤層22を形成する(図5(b)、図5(c))。電解液組成物21を電極活物質層19中に加える方法は、電解液組成物21を電極活物質層19に含浸させる方法ということもできる。電解液組成物21を電極活物質層19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20を電解液組成物21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22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21とを含んでいる。これにより、集電体18、及び集電体18の一面18a上に設けられた電極合剤層22を有する電極23(正極9又は負極12)が得られる。
 電解液組成物21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22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(w2)では、基材16と、基材16の一面16a上に設けられた電解質層8とを備える電解質シート24を2枚用意して、2枚の電解質シート24,24における一対の電解質層8,8間に電極23を配置する(図5(d))。これにより、一対の基材16,16と、一対の基材16,16間に設けられた一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に設けられた電極23とを備える積層体25が得られる。このとき、一対の電解質シート24,24を、電解質層8,8の縁部8e,8eが電極合剤層22の縁部22eからはみ出すように配置する。その結果、一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士が対向する。
 電解質シート24は、一実施形態において、電解質層8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。
 続いて、工程(b)では、一対の電解質層8,8において、互いに対向する縁部8e,8e同士を接着する(図5(e))。これにより、電池部材26(正極部材15又は負極部材17)が得られる。
 一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士を接着する方法は、例えば、一対の電解質層8,8の縁部8e,8e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。このとき、一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士を接着するために、一対の基材16,16を介して圧着を行ってよい。
 圧着する際の圧力は、電解質層8,8同士、並びに基材16及び電解質層8の接着性を更に高める観点から、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以上であってよく、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、電解質層同士、並びに基材及び電解質層の接着性を更に高める観点から、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、二次電池1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8,8の縁部8e,8e同士を圧着する方法は、縁部8e,8e同士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、一対の電解質層8,8にそれぞれ含まれる材料(例えばポリマB)が溶融することにより、一対の電解質層8,8がより強固に接着する。
 ヒートシールの際の加熱温度は、電解質層同士、並びに基材及び電解質層の接着性を更に高める観点から、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、基材及び電解質層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。
 一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士を接着する方法においては、縁部8e,8e同士の接着を補助する材料を接着箇所に配置して、これを介して縁部8e,8e同士を接着してもよい。接着を補助する材料は、例えば粘着剤である。一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士を接着する方法は、上述した接着を補助する他の材料(粘着剤等)を配置してから一対の電解質層8,8を圧着してもよい。
 接着する一対の電解質層8,8の縁部8e,8eの長さ(電解質層8の縁からの長さ)は、電解質層8,8の長さ又は幅の0.5%以上、1%以上、又は3%以上であってよく、20%以下、15%以下、又は10%以下であってよい。接着する一対の電解質層8,8の縁部8e,8eの面積は、例えば、電解質層8,8の面積の0.1%以上、0.5%以上、又は1%以上であってよく、20%以下、15%以下、又は10%以下であってよい。工程(b)では、一対の電解質層8,8の縁部8e,8eについて、電極23からはみ出している部分全体が互いに接着されるように接着してよく、電極23からはみ出している部分の一部が接着されるように接着してもよい。
 他の実施形態では、工程(a)は、一対の電解質層間に、集電体と、集電体の少なくとも一面上に設けられ、電極活物質を含有する電極活物質層とを備える電極積層体を配置する工程(x1)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層に加えて電極合剤層を形成する工程(x2)と、をこの順に備える。すなわち、一実施形態に係る電池部材の製造方法は、工程(x1)、工程(x2)、及び工程(b)をこの順に備える。
 図6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18と、集電体18の一面18a上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層19とを備える電極積層体20を用意する(図6(a))。
 次いで、基材16と、基材16の一面16a上に設けられた一対の電解質層8,8とを備える電解質シート24を2枚用意して、2枚の電解質シート24,24における一対の電解質層8,8間に電極積層体20を配置する(図6(b))。これにより、一対の基材16,16と、一対の基材16,16間に設けられた一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に設けられた電極積層体20とを備える積層体27が得られる。このとき、一対の電解質シート24,24を、電解質層8,8の縁部8e,8eが電極活物質層19の縁部19eからはみ出すように配置する。その結果、一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士が対向する。
 次に、工程(x2)では、例えば注入用器具28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21を電極活物質層19中に加えて、電極合剤層22を形成する(図6(c)、図6(d))。電解液組成物21を電極活物質層19中に加える方法は、注入用器具28による注入の他、一対の電解質層8,8の間から電解液組成物を滴下する方法、塗布する方法、スプレーする方法等であってもよい。
 工程(x2)においては、電解液組成物21を電極活物質層19中に加える前に、一対の電解質層8,8の縁部8e,8eの一部を接着させてもよい。この場合、縁部8e,8eが接着していない箇所から、電解液組成物21を電極活物質層19中に加えればよい。
 得られる電極合剤層22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21とを含んでいる。これにより、図6(d)に示すように、一対の基材16,16と、一対の基材16,16間に設けられた一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に設けられた電極23とを備える積層体25が得られる。
 続いて、工程(b)では、一対の電解質層8,8において、互いに対向する縁部8e,8e同士を接着する(図6(e))。工程(x2)において一対の電解質層8,8における一部の縁部8e,8eを接着している場合は、未接着の部分を接着する。一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士を接着する方法は、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26が得られる。
 他の実施形態では、工程(a)は、集電体と、集電体の少なくとも一面上に設けられ、電極活物質を含有する電極活物質層とを備える電極積層体を、第1の基材と、第1の基材の一面上に設けられた第1の電解質層とを有する第1の電解質シートの、第1の電解質層上に配置する工程(y1)と、有機溶媒及び電解質塩を含有する組成物を、電極活物質層に加えて電極合剤層を形成する工程(y2)と、第2の基材と、第2の基材の一面上に設けられた第2の電解質層とを有する第2の電解質シートを、第2の電解質層が電極合剤層側を向くように積層する工程(y3)と、をこの順に備える。すなわち、一実施形態に係る電池部材の製造方法は、工程(y1)、工程(y2)、工程(y3)及び工程(b)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(y1)では、まず、集電体18と、集電体18の一面18a上に設けられた電極活物質を含有する電極活物質層19とを備える電極積層体20、及び、第1の基材16と、第1の基材16の一面16a上に設けられた第1の電解質層8とを備える第1の電解質シート24を用意して、第1の電解質シート24における第1の電解質層8の一面8b上に、電極積層体20を配置する(図7(a))。このとき、第1の電解質シート24における第1の電解質層8の縁部8eが電極活物質層19の縁部19eからはみ出すように、電極積層体20を配置する。
 図7(a)では、電解質層8の一面8b上に集電体18が接するように電極積層体20を配置しているが、電解質層8の一面8b上に電極活物質層19が接するように電極積層体20を配置してもよい。
 次に、工程(y2)では、有機溶媒及び電解質塩Aを含有する電解液組成物21を電極活物質層19中に加えて、電極合剤層22を形成する(図7(b)、図7(c))。電解液組成物21を電極活物質層19中に加える方法は、上述した実施例に係る工程(w1)と同様の方法であってよい。得られる電極合剤層22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21とを含んでいる。これにより、図7(c)に示すように、集電体18、及び集電体18の一面18a上に設けられた電極合剤層22を有する電極23が得られる。
 次に、工程(y3)では、第2の基材16と、第2の基材16の一面16a上に設けられた第2の電解質層8とを備える第2の電解質シート24を用意して、第2の電解質シート24における第2の電解質層8が電極合剤層22側を向くように、電極23上に第2の電解質シート24を積層する(図7(d))。第2の電解質シート24を積層する際には、例えば、図7(d)に示すように、第2の電解質層8が電極合剤層22の集電体18とは反対側の面22aに接するように第2の電解質シート24を積層すればよい。これにより、一対の基材16,16と、一対の基材16,16間に設けられた一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に設けられた電極23とを備える積層体25が得られる。このとき、第2の電解質シート24を、第2の電解質層8の縁部8eが電極合剤層22の縁部22eからはみ出すように配置することにより、一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士が対向する。
 工程(y1)において、電解質層8の一面8b上に電極活物質層19が接するように電極積層体20を配置した場合は、工程(y3)では、第2の電解質層8が集電体18の電極合剤層22とは反対側の面に接するように第2の電解質シート24を積層すればよい。
 続いて、工程(b)では、一対の電解質層8,8において、互いに対向する縁部8e,8e同士を接着する(図7(e))。一対の電解質層8,8の縁部8e,8e同士を接着する方法は、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26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(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(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、一対の電解質層の縁部同士を接着した後、得られた電池部材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(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(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又は負極群7において、一対の電解質層8,8と、正極9又は負極12と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、一対の電解質層が長尺状の電極を挟むように配置されており、一対の電解質層の縁部同士が接着している。すなわち、図3(a)及び図3(b)に示す正極群6及び負極群7は、例えば図3(a)及び図3(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15及び負極部材17において、一対の基材16,16、一対の電解質層8,8、正極9及び負極12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、一対の基材及び一対の電解質層が長尺状の電極を挟むように配置されており、一対の電解質層の縁部同士が接着している。すなわち、図4(a)及び図4(b)に示す正極部材15及び負極部材17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。
 長尺状の電極群及び電池部材では、長辺である2辺において、一対の電解質層の縁部同士が接着されていてもよい。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辺では縁部同士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、長辺である2辺のみにおいて一対の電解質層の縁部が接着していても、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26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、一対の基材及び一対の基材の一面上に設けられた一対の電解質層を備える長尺状の電解質シートを2枚用意して、当該2枚の電解質シートにおける一対の電解質層間に長尺状の電極を配置しながらこれらを積層し、積層された箇所から、一対の電解質層の縁部同士を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。一対の電解質層間に長尺状の電極を配置することには、一対の電解質層間に長尺状の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、それぞれ一対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8は、二次電池の電極群の他の一実施形態を示す模式断面図である。図8では、図3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8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、正極集電体10の両面に正極合剤層11が設けられた両面塗工型の正極31を含む両面塗工型の正極群33と、負極集電体13の両面に負極合剤層14が設けられた両面塗工型の負極32を含む両面塗工型の負極群34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34、両面塗工型の正極群33、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33は、一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置された両面塗工型の正極31と、を備える。両面塗工型の正極群33における一対の電解質層8,8は、その縁部8e,8e同士が接着している。両面塗工型の負極群34は、一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置された両面塗工型の負極32と、を備える。両面塗工型の負極群34における一対の電解質層8,8は、その縁部8e,8e同士が接着している。
 両面塗工型の正極群33及び両面塗工型の負極群34は、一対の基材と、一対の基材間に設けられ、縁部同士が接着された電解質層と、一対の電解質層間に配置された両面塗工型の電極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、集電体の両面に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9は、二次電池の電極群の更なる他の一実施形態を示す模式断面図である。図9では、図3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2Cが、バイポーラ電極35を含むバイポーラ電極群36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36、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36は、一対の電解質層8,8と、一対の電解質層8,8間に配置されたバイポーラ電極35と、を備える。バイポーラ電極群36における一対の電解質層8,8は、その縁部8e,8e同士が接着している。
 バイポーラ電極35は、バイポーラ電極集電体37と、バイポーラ電極集電体37の負極群7側の面に設けられた正極合剤層11と、バイポーラ電極集電体37の正極群6側の面に設けられた負極合剤層14とを備えている。
 バイポーラ電極集電体37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36は、一対の基材と、一対の基材間に設けられ、縁部同士が接着された電解質層と、一対の電解質層間に配置されたバイポーラ電極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33、両面塗工型の負極群34、及びバイポーラ電極群36を製造するための電池部材は、それぞれ、一対の基材と、一対の電解質層とが電極(正極、負極又はバイポーラ電極)を覆うように配置され、更に、一対の電解質層の縁部が接着されている。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。
 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
[正極活物質層の作製]
 Li(Co0.2Ni0.6Mn0.2)O(正極活物質)92質量部、カーボンブラック(導電剤、商品名:Li400、平均粒径48nm(製造元カタログ値)、デンカ株式会社)4質量部、ポリフッ化ビニリデン溶液(バインダ、商品名:クレハKFポリマ#1120、固形分:12質量%、株式会社クレハ)33.3質量部(うち固形分4質量部)、及びN-メチル-2-ピロリドン(分散媒、NMP)15質量部を混合してスラリを調製した。このスラリを正極集電体(厚さ15μmのアルミニウム箔)上に塗布し、120℃で乾燥後、圧延して、片面塗布量200g/m、合剤密度2.8g/cmの正極活物質層を形成した。これにより、正極集電体の一面上に正極活物質層が形成された矩形の正極積層体を得た。
[負極活物質層の作製]
 黒鉛(負極活物質)98質量部、CMC-SBR2質量部が均一に分散するよう純水を混合してスラリを調製した。このスラリを負極集電体(厚さ10μmの銅箔)上に塗布し、80℃で乾燥後圧延して、片面塗布量102g/m、合剤密度1.6g/cmの負極活物質層を形成した。これにより、負極集電体の一面上に負極活物質層が形成された矩形の負極積層体を得た。
[電解質層の作製]
 リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を電解質塩として用い、イオン液体である1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミド(EMIFSI)に、電解質塩を1.5mol/Lの濃度で溶解させた。上記のように電解質塩を溶解させたイオン液体43質量部と、SiO粒子(商品名:AEROSIL OX50、日本アエロジル株式会社)23質量部と、バインダ(商品名:クレハKFポリマ#8500、株式会社クレハ)34質量部と、NMP 143質量部とを混合して、スラリを調製した。このスラリを基材(ポリプロピレン製)上に塗布し、80℃で乾燥して電解質層を形成することにより、基材上に厚さ20μmの電解質層が形成された矩形の電解質シートを作製した。
[電解液組成物の調製]
 エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)及びジメチルカーボネート(DMC)を、EC:EMC:DMC=2:2:3(体積比)で混合した有機溶媒に、添加剤としてビニレンカーボネート(VC)を0.8wt%、電解質塩としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を1.2mol/Lとなるように溶解させた溶液Aを調製した。この溶液A 95質量部に対し、ポリマAとしてポリ(3-エチルオキセタン-3-イル)メタクリル酸メチル 5質量部を添加し、ゾル状の電解液組成物Aを調製した。
[電池部材の作製]
 電解質シートを2枚用意して、一対の電解質層間に正極積層体が配置されるように、電解質シートを正極積層体へ積層(転写)した。同様に、一対の電解質層間に負極積層体が配置されるように、電解質シートを負極積層体へ積層(転写)した。このとき、矩形状である一対の電解質層の縁部の4辺全てが、正極積層体又は負極積層体の縁部4辺からはみ出すように積層した。その後、卓上シーラーを用いて、一対の電解質層の縁部のうち、3辺の縁部を基材の上から空気の入らないように120℃でヒートシールし、一対の電解質層の縁部同士を接着した。
 続いて、縁部が接着されていない残りの1辺の電解質層間からゾル状の電解液組成物Aを流し込むことにより、正極合剤層及び負極合剤層を形成した。次に卓上シーラーを用いて、一対の電解質層における残りの1辺の縁部同士を基材の上から空気の入らないようにヒートシールした。これにより、電解質層の縁部同士が全て接着された。
 電解質層の縁部同士が接着された積層体を60℃で4時間加熱して、ポリマAにより有機溶媒をゲル化させ、正極合剤層及び負極合剤層にゲル状の電解液組成物を含む正極部材及び負極部材を得た。
<実施例2>
 実施例1の電解液組成物の調製方法を以下のとおり変更した以外は、実施例1と同様にして、正極部材及び負極部材を作製した。
[電解液組成物の調製]
 上記の溶液A 95質量部に対し、ポリマAとしてペンタエリスリトールテトラアクリレート(東京化成工業製)5質量部添加し、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)(富士フイルム和光純薬製)0.05質量部を更に添加し、ゾル状の電解液組成物Bを調製した。
<実施例3>
 実施例1の電解液組成物の調製方法を以下のとおり変更した以外は、実施例1と同様にして、正極部材及び負極部材を作製した。
[電解液組成物の調製]
 上記の溶液Aをそのまま使用した電解液組成物Cを調製した。
<比較例1>
 実施例3の電池部材の作製を以下のとおり変更した以外は、実施例3と同様にして、基材を備えない正極部材及び負極部材を作製した。
[電池部材の作製]
 正極積層体及び負極積層体に、ゾル状の電解液組成物Cを流し込むことにより、正極合剤層及び負極合剤層を得た。得られた正極合剤層及び負極合剤層を空気の入らないように重ね合わせた。最後に60℃で4時間加熱し、正極合剤層及び負極合剤層のそれぞれにゾル状の電解液組成物Cを含む電池部材を得た。
[揮発性試験]
 実施例及び比較例に係る正極部材及び負極部材(まとめて電池部材という。)について、電解液組成物を電極積層体に加えた後の質量と、60℃で4時間加熱して電池部材を作製した後の質量を比較することにより、電池部材の製造前後における有機溶媒の揮発性を評価した。
 揮発性試験では、電池部材中の有機溶媒の残存量を以下のとおり定義する。揮発性試験の結果を表1に示す。
 残存量(%)=(加熱後の電池部材の質量/電解液組成物を電極積層体に加えた直後の電池部材の質量)×100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
[保管試験]
 実施例1に係る正極部材から基材を剥離して、基材を備えない電池部材(比較例2)を作製した。同様に、実施例2に係る正極部材から基材を剥離して、基材を備えない電池部材(比較例3)を作製した。これらの電池部材を室温下で長期保管した際の有機溶媒の残存量の変化を測定することにより、基材の有無による違いを評価した。
 保管試験では、電池部材の初期質量を作製直後の電池部材の質量として、更に電池部材を室温でt時間放置した後の質量を測定し、以下の式を用いて有機溶媒の残存量を測定した。残存量の値が大きいほど、電池部材からの有機溶媒の揮発が抑制されており、電池部材の作製初期からの組成の変化が小さいといえる。正極部材について評価した結果を表2に、負極部材について評価した結果を表3に示す。
 t時間後の残存量(%)=(t時間放置した後の電池部材の質量/作製直後の電池部材の質量)×100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表2及び表3に示すとおり、基材を積層したまま室温に放置した実施例1及び実施例2の電池部材は長期間の保管後も重量減少が少なかった。一方、基材を剥離した比較例2及び比較例3の電池部材は保管後に大幅に質量が減少した。例えば、実施例1の正極部材では72時間後の有機溶媒の残存量が95%であったが、比較例2の正極部材では30分後の有機溶媒の残存量が51%と大幅に減少していた。
この結果から、基材を積層したままの電池部材は、電極部材作製から長時間経過後も電池部材作製初期からの組成の変化が小さいことが分かった。すなわち、この電池部材は、製造工程で有機電解液を塗布した後でも二次電池を作製する前に長期間保管することができるため、電池部材の歩留まりを向上させることができる。
[密着強度試験]
 上記正極部材及び負極部材を引張試験機(小型卓上試験機FGS-TV、日本電産シンポ株式会社製)とフォースゲージ(FGP-0.2、日本電産シンポ株式会社製)を用いて、以下の条件で、電極合剤層及び電解質層間の密着強度を評価した。
 まず、密着強度試験に用いる電池部材を長さ50mm(±5~10mm)に切り出した。切り出した電池部材について、一対の基材の一部を剥離して90°に折り返し、引張試験機の上部に露出した電極合剤層をチャックを用いて固定し、引張試験機の下部に露出した電解質層をチャックを用いて固定した。
 次に引張試験機を、引張速度50mm/分で動かし測定を開始した。測定開始後、最初と最後の10mmの測定値を除いた中央部30mmの値を測定した。測定条件として、サンプリング間隔を約10回/秒、測定回数を2回とし、その平均値を密着強度の値とした。下記の基準により密着強度を評価し、結果を表4に示す。
 密着強度が0.07N/cm以上・・・A
 密着強度が0.03N/cm以上・・・B
 密着強度が0.03N/cm未満・・・C
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 その結果、表4に示すように、ポリマAを含有する実施例1の正極部材及び負極部材では、正極合剤層及び電解質層間の密着性並びに負極合剤層及び電解質層間の密着性に優れることが分かった。
[試験用二次電池の作製]
 実施例1及び実施例2の正極部材及び負極部材の基材を剥離し、正極部材及び負極部材の各電解質層同士を貼り合わせた後、直径16mmの円形に打ち抜いた。このとき、電解質層を介して、正極合剤層及び負極合剤層が対向するように貼り合わせた。これをCR2032型のコインセル容器内に配置した後、絶縁性のガスケットを介して電池容器上部をかしめて密閉して、二次電池を得た(実施例1A、実施例2A)。
[電池特性の評価]
 作製した二次電池について、充放電装置(東洋システム株式会社製)を用いて、25℃での電池特性を以下の充放電条件で測定した。
(1)終止電圧4.2V、0.1Cで定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.1Cで終止電圧2.7Vまで定電流(CC)放電する充放電を2サイクル行い、二次電池を初期化した。CCCV充電の終止条件は、電流値が0.05C以下となったとき、又は20時間経過したときのいずれかとした。なお、Cとは、「電流値(A)/電池容量(Ah)」を意味する。2サイクル目の放電容量を、0.1Cでの放電容量とした。
(2)次いで、終止電圧4.2V、0.1Cで定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.5Cで終止電圧2.7Vまで定電流(CC)放電するサイクルを1サイクル行い、0.5Cでの放電容量を求めた。
(3)次いで、終止電圧4.2V、0.1Cで定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、2Cで終止電圧2.7Vまで定電流(CC)放電するサイクルを1サイクル行い、0.5Cでの放電容量を求めた。
 得られた放電容量から、下記式に基づき、0.1C放電特性、0.5C放電特性、及び2C放電特性を算出した。結果を表5に示す。0.1C放電特性は、その値が大きいほど、低電流において、電池から高容量を取り出すことができるといえる。0.5C及び2C放電特性は、その値が大きいほど、電池の出力特性に優れているといえる。
 0.1C放電特性(%)=(1)で得られた放電容量/設計放電容量×100
 0.5C放電特性(%)=(2)で得られた放電容量/設計放電容量×100
 2C放電特性(%)=(3)で得られた放電容量/設計放電容量×100
(4)次いで、終止電圧4.2V、0.1Cで定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.1Cで終止電圧2.7Vまで定電流(CC)放電するサイクルを100サイクル行い、100サイクル時点での放電容量を求めた。100サイクル時点での容量維持率は、下記式に基づき算出した。
 100サイクル時点での容量維持率=(4)で得られた放電容量/(1)で得られた放電容量
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 一対の基材及び一対の電解質層を有する実施例1及び実施例2の電池部材を用いて作製された二次電池(実施例1A、実施例2A)は放電特性に優れていた。これは、実施例1及び実施例2の電池部材が、基材及び電解質層を備えるため、有機溶媒の揮発が抑制できているためであると考えられる。さらに、実施例1A及び実施例2Aに係る二次電池は容量維持率においても優れていた。これは、実施例1及び実施例2の電池部材において有機溶媒の揮発が抑制されていることに加え、ポリマAにより有機溶媒をゲル化したことで電極表面に良好な被膜(SEI)が形成され、二次電池の出力特性が向上したためであると考えられる。
 1…二次電池、6…正極群、7…負極群、8…電解質層、8e…電解質層の縁部、9…正極、10…正極集電体、11…正極合剤層、12…負極、13…負極集電体、14…負極合剤層、15…正極部材、16…基材、17…負極部材、18…集電体、19…電極活物質層、22…電極合剤層、23…電極、24…電解質シート、26…電池部材。

Claims (20)

  1.  一対の基材と、
     前記一対の基材間に設けられ、縁部同士が接着された一対の電解質層と、
     前記一対の電解質層間に配置された電極と、を備え、
     前記電極は、集電体、及び前記集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、
     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。
  2.  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1に記載の電池部材。
  3.  前記有機溶媒が炭酸エステルを含む、請求項1又は2に記載の電池部材。
  4.  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1~3のいずれか一項に記載の電池部材。
  5.  前記一対の基材は、前記一対の電解質層全体を覆う、請求項1~4のいずれか一項に記載の電池部材。
  6.  縁部同士が接着された一対の電解質層と、
     前記一対の電解質層間に設けられた電極と、を備え、
     前記電極は、集電体、及び前記集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、
     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。
  7.  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6に記載の二次電池。
  8.  前記有機溶媒が炭酸エステルを含む、請求項6又は7に記載の二次電池。
  9.  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6~8のいずれか一項に記載の二次電池。
  10.  一対の基材と、前記一対の基材間に設けられた一対の電解質層と、前記一対の電解質層間に配置された電極と、を備える積層体を得る工程(a)と、
     前記一対の電解質層の縁部同士を接着する工程(b)と、を備え、
     前記電極は、集電体、及び前記集電体の少なくとも一面上に設けられた電極合剤層を有し、
     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。
  11.  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、前記集電体の少なくとも一面上に設けられた前記電極活物質を含有する電極活物質層中に加えて前記電極合剤層を形成して前記電極を得る工程(w1)と、
     前記一対の電解質層間に前記電極を配置する工程(w2)と、をこの順に備える、請求項10に記載の製造方法。
  12.  前記工程(a)は、前記集電体と、前記集電体の少なくとも一面上に設けられ、前記電極活物質を含有する電極活物質層とを備える電極積層体を前記一対の電解質層間に配置する工程(x1)と、
     前記有機溶媒及び前記電解質塩を含有する組成物を、前記電極活物質層に加えて前記電極合剤層を形成して前記電極を得る工程(x2)と、をこの順に備える、請求項10に記載の製造方法。
  13.  前記工程(a)は、前記集電体と、前記集電体の少なくとも一面上に設けられ、前記電極活物質を含有する電極活物質層とを備える電極積層体を、第1の基材と、前記第1の基材の一面上に設けられた第1の電解質層とを有する第1の電解質シートの、前記第1の電解質層上に配置する工程(y1)と、
     前記有機溶媒及び前記電解質塩を含有する組成物を、前記電極活物質層に加えて前記電極合剤層を形成して前記電極を得る工程(y2)と、
     第2の基材と、前記第2の基材の一面上に設けられた第2の電解質層とを有する第2の電解質シートを、前記第2の電解質層が前記電極合剤層側を向くように積層する工程(y3)と、をこの順に備える、請求項10に記載の製造方法。
  14.  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10~13のいずれか一項に記載の製造方法。
  15.  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14に記載の製造方法。
  16.  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11~13のいずれか一項に記載の製造方法。
  17.  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16に記載の製造方法。
  18.  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10~17のいずれか一項に記載の製造方法。
  19.  前記有機溶媒が炭酸エステルを含む、請求項10~18のいずれか一項に記載の製造方法。
  20.  前記一対の基材は、前記一対の電解質層全体を覆う、請求項10~19のいずれか一項に記載の製造方法。
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