JP2013069493A - Method for manufacturing laminated air cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a laminated metal-air cell, which is capable of suppressing displacement between a laminate and a cathode collector.SOLUTION: The method for manufacturing a laminated metal-air cell using a laminate as an exterior material comprises the steps of: preparing the laminate and a cathode collector; fixing the laminate and the cathode collector; and providing through holes in the laminate and the cathode collector which are fixed.

Description

本発明は、ラミネート型空気電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a laminated air battery.

近年の携帯電話等の機器の普及、進歩に伴い、その電源である電池の高容量化、軽量化等が望まれている。このような中で、金属空気電池は、空気極において、大気中の酸素を正極活物質として利用して、当該酸素の酸化還元反応が行われ、一方、負極において、負極を構成する金属の酸化還元反応が行われることで、充電又は放電が可能であるため、エネルギー密度が高く、現在汎用されているリチウムイオン二次電池に優る高容量二次電池として注目されている（非特許文献１）。   With the spread and progress of devices such as mobile phones in recent years, it has been desired to increase the capacity and weight of batteries as power sources. Under such circumstances, the metal-air battery uses the oxygen in the atmosphere as the positive electrode active material at the air electrode, and the oxygen reduction reaction of the oxygen is performed, while the negative electrode oxidizes the metal constituting the negative electrode. Since the reductive reaction is performed, charging or discharging is possible. Therefore, the energy density is high, and it has been attracting attention as a high-capacity secondary battery that is superior to the currently used lithium ion secondary batteries (Non-patent Document 1). .

外装材として空気孔を設けたラミネートシートを用い、正極集電体、正極、セパレータ、電解液、負極、及び負極集電体を含む発電要素がラミネートシートに包被され、さらに正極タブ及び負極タブを含む、ラミネート型金属空気電池が開示されている（特許文献１）。   A power generation element including a positive electrode current collector, a positive electrode, a separator, an electrolyte, a negative electrode, and a negative electrode current collector is encapsulated in a laminate sheet using a laminate sheet provided with air holes as an exterior material, and further, a positive electrode tab and a negative electrode tab A laminate-type metal-air battery is disclosed (Patent Document 1).

特開２００４−２８８５７１号公報JP 2004-288571 A

独立行政法人 産業技術総合研究所（産総研）、「新しい構造の高性能リチウム空気電池を開発」、［online］、２００９年２月２４日報道発表、［平成２３年８月１９日検索］、インターネット＜http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224/pr20090224.html＞National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), “Development of high-performance lithium-air battery with new structure”, [online], press release on February 24, 2009, [search on August 19, 2011], Internet <http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224/pr20090224.html>

ラミネート型金属空気電池の作製工程あるいは電池の完成後において、しばしばラミネートと正極集電体との相対的位置が所定の位置からずれ、ラミネートに形成した孔と正極集電体の孔が設計位置からずれることがある。そうすると、正極層に酸素を取り込むための孔径が減少して酸素ガスの取り込み量が不足し、所望の特性の電池を得ることができなくなることが分かった。   During the manufacturing process of a laminated metal-air battery or after completion of the battery, the relative position between the laminate and the positive electrode current collector often deviates from the predetermined position, and the holes formed in the laminate and the positive electrode current collector holes deviate from the design position. It may shift. As a result, it was found that the pore diameter for taking oxygen into the positive electrode layer was reduced and the amount of oxygen gas taken in was insufficient, making it impossible to obtain a battery with desired characteristics.

そのため、ラミネート及び正極集電体の位置ずれを抑制することができるラミネート型金属空気電池の製造方法が求められる。   Therefore, there is a need for a method for manufacturing a laminate-type metal-air battery that can suppress misalignment between the laminate and the positive electrode current collector.

本発明は、ラミネート及び正極集電体を固定した状態で、ラミネート及び正極集電体に貫通孔を形成することを含むラミネート型空気電池の製造方法である。   The present invention is a method for producing a laminate-type air battery including forming a through hole in a laminate and a positive electrode current collector in a state where the laminate and the positive electrode current collector are fixed.

本発明は、ラミネートを外装材として用いる金属空気電池の製造方法であって、ラミネート及び正極集電体を準備する工程、ラミネート及び正極集電体を固定する工程、並びに固定したラミネート及び正極集電体に貫通孔を設ける工程を含む、ラミネート型金属空気電池の製造方法である。   The present invention relates to a metal-air battery manufacturing method using a laminate as an exterior material, the step of preparing a laminate and a positive electrode current collector, the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector, and the fixed laminate and the positive electrode current collector. A method for producing a laminated metal-air battery, comprising a step of providing a through hole in a body.

本発明に係るラミネート型空気電池の製造方法により、電池の作製工程あるいは電池を作製した後の使用の際に、正極集電体とラミネートとの相対的位置のずれを抑制することが可能となる。   According to the method for manufacturing a laminate type air battery according to the present invention, it is possible to suppress a shift in the relative position between the positive electrode current collector and the laminate in the battery manufacturing process or in the use after the battery is manufactured. .

熱融着材を用いて固定したラミネート及び正極集電体の上面模式図である。It is the upper surface schematic diagram of the laminate fixed using the heat sealing | fusion material and a positive electrode electrical power collector. 熱融着材を用いて固定したラミネート及び正極集電体に貫通孔を形成したものの上面模式図である。It is the upper surface schematic diagram of what formed the through-hole in the laminate fixed using the heat sealing | fusion material and the positive electrode electrical power collector. 切れ込みを有するラミネートの上面模式図である。It is an upper surface schematic diagram of the laminate which has a notch. ラミネートの切れ込みに差し込まれた正極集電体の上面模式図である。It is an upper surface schematic diagram of the positive electrode electrical power collector inserted in the notch | lamination of a laminate. ラミネートの切れ込みに差し込まれた正極集電体に貫通孔を形成したものの上面模式図である。It is an upper surface schematic diagram of what formed the through-hole in the positive electrode electrical power collector inserted in the cut of a laminate.

本発明は、ラミネートを外装材として用いる金属空気電池の製造方法であり、ラミネート及び正極集電体を準備して、ラミネート及び正極集電体を固定した状態で、ラミネート及び正極集電体に貫通孔を設ける工程を含む、ラミネート型金属空気電池の製造方法である。   The present invention relates to a method for producing a metal-air battery using a laminate as an exterior material. The laminate and the positive electrode current collector are prepared, and the laminate and the positive electrode current collector are fixed. It is a manufacturing method of a laminate type metal air battery including the step of providing a hole.

従来、ラミネート型金属空気電池を作製する際に、空気を正極層に取り込むための多孔をラミネートに形成して、同様に正極層に空気を取り込むための多孔を有する正極集電体と組み合わせることが行われているが、ラミネートと正極集電体とが固定されておらず、ラミネート型金属空気電池の作製工程あるいは電池の完成後において、ラミネートと正極集電体との相対的位置が所定の位置からずれやすい。ラミネートに形成した孔と正極集電体の孔が設計位置からずれると、正極層に酸素を取り込むための孔径が減少して酸素ガスの取り込み量が不足し、電池の特性が低下してしまうことが分かった。そこで、ラミネート及び正極集電体を固定した状態で、酸素ガスを正極層に取り込むための複数の貫通孔をラミネート及び正極集電体に形成することを含むラミネート型空気電池の製造方法を見出した。   Conventionally, when a laminated metal-air battery is manufactured, a laminate for forming air into the positive electrode layer is formed in the laminate, and combined with a positive electrode current collector having a porous structure for incorporating air into the positive electrode layer. Although the laminate and the positive electrode current collector are not fixed, the relative position between the laminate and the positive electrode current collector is a predetermined position after the production process of the laminated metal-air battery or after the battery is completed. Easily deviated from. If the hole formed in the laminate and the hole of the positive electrode current collector deviate from the design position, the hole diameter for taking oxygen into the positive electrode layer decreases, the oxygen gas intake amount becomes insufficient, and the battery characteristics deteriorate. I understood. Accordingly, a method for manufacturing a laminate type air battery including forming a plurality of through holes in the laminate and the positive electrode current collector for taking oxygen gas into the positive electrode layer in a state where the laminate and the positive electrode current collector are fixed has been found. .

ラミネート及び正極集電体の固定化方法として、いくつかの方法が挙げられる。   There are several methods for fixing the laminate and the positive electrode current collector.

本発明に係るラミネート型空気電池の製造方法の第１の実施態様においては、ラミネート及び正極集電体を固定する工程が、熱融着材を用いてラミネート及び正極集電体を固定する工程を含むことができる。   In the first embodiment of the method for manufacturing a laminate type air battery according to the present invention, the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector includes the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector using a heat sealing material. Can be included.

図１に示すように、ラミネート１及び正極集電体２を準備し、ラミネート１上に正極集電体２を配置し、ラミネート１及び正極集電体２の境界部の少なくとも一部を被うように熱融着材３を配置し、ラミネート１及び熱融着材３が接している個所を、例えばラミネートシーラーを用いて熱融着させて、ラミネート１及び正極集電体２を固定することができる。   As shown in FIG. 1, a laminate 1 and a positive electrode current collector 2 are prepared, a positive electrode current collector 2 is disposed on the laminate 1, and at least a part of the boundary between the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 is covered. The heat sealing material 3 is arranged in this manner, and the part where the laminate 1 and the heat sealing material 3 are in contact with each other is heat-sealed using, for example, a laminate sealer, and the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 are fixed. Can do.

熱融着材３は、ラミネート１及び正極集電体２を固定できる位置であれば、任意の個所に配置され得る。例えば図１に示すような正方形または長方形の正極集電体を用いるとき、熱融着材３を、例えば、図１に示すように、正極集電体２の２辺をまたぐように配置することができ、または正極集電体２の４辺をすべて被うように配置することができ、または正極集電体２の４隅のうち、２隅、３隅、または４隅を被うように配置することができる。   The heat-sealable material 3 can be disposed at any position as long as the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 can be fixed. For example, when a square or rectangular positive electrode current collector as shown in FIG. 1 is used, the heat sealing material 3 is disposed so as to straddle two sides of the positive electrode current collector 2 as shown in FIG. Or can be arranged so as to cover all four sides of the positive electrode current collector 2, or cover two corners, three corners, or four corners of the four corners of the positive electrode current collector 2. Can be arranged.

図２に示すように、熱融着により固定されたラミネート１及び正極集電体２に、複数の貫通孔４を形成することができる。複数の貫通孔４は、ポンチ等、複数の貫通孔を形成することができる任意の方法を用いて形成され得る。   As shown in FIG. 2, a plurality of through holes 4 can be formed in the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 fixed by heat fusion. The plurality of through holes 4 can be formed using any method that can form a plurality of through holes, such as punches.

ラミネート１及び正極集電体２は、熱融着により固定されているため、実質的にずれることがなく、ラミネート１及び正極集電体２に形成された貫通孔４は、電池の製造工程及び電池の完成後の使用の際にも、所定の孔径を維持することができる。   Since the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 are fixed by heat fusion, the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 are not substantially displaced, and the through-hole 4 formed in the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 Even when the battery is used after completion, the predetermined hole diameter can be maintained.

熱融着材としては、特に限定されるものではなく、熱融着が可能な材料を用いることができ、例えば熱融着が可能なラミネート等を用いることができる。熱融着が可能なラミネートとしては、例えば、ポリプロピレン系ラミネート、ポリエステル系樹脂ラミネート、ポリ塩化ビニル系ラミネート等が挙げられる。また、熱融着材としては、熱融着可能な成分を含めば母材を問わない。   The heat-sealing material is not particularly limited, and a material that can be heat-sealed can be used. For example, a laminate that can be heat-sealed can be used. Examples of laminates that can be heat-sealed include polypropylene laminates, polyester resin laminates, and polyvinyl chloride laminates. Moreover, as a heat sealing | fusion material, a base material will not be ask | required if the component which can be heat-seal | fused is included.

第１の実施態様の変形例として、熱融着材に代えて接着剤を用いてもよい。接着剤としては、特に限定されるものではなく、ラミネートと正極集電体とを固定可能なものを用いることができ、例えば接着剤を有するフィルム等を用いることができる。   As a modification of the first embodiment, an adhesive may be used in place of the heat sealing material. The adhesive is not particularly limited, and an adhesive that can fix the laminate and the positive electrode current collector can be used. For example, a film having an adhesive can be used.

本発明に係るラミネート型空気電池の製造方法の第２の実施態様において、ラミネートが切れ込みを備えており、ラミネート及び正極集電体を固定する工程が、ラミネートに備えられた切れ込みに正極集電体を差し込んで固定する工程を含むことができる。   In the second embodiment of the method for manufacturing a laminate type air battery according to the present invention, the laminate has a notch, and the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector includes the positive electrode current collector in the notch provided in the laminate. The step of inserting and fixing can be included.

ラミネート１及び正極集電体２を準備し、図３に示すように、ラミネート１に切れ込み５を設け、図４に示すように、切れ込み５に、正極集電体２の４隅を差し込んで、ラミネート１及び正極集電体２を固定することができる。   A laminate 1 and a positive electrode current collector 2 were prepared, and as shown in FIG. 3, a cut 5 was provided in the laminate 1, and as shown in FIG. 4, four corners of the positive electrode current collector 2 were inserted into the cut 5; The laminate 1 and the positive electrode current collector 2 can be fixed.

切れ込み５は、ラミネート１及び正極集電体２を固定できる任意の位置及び長さに形成され得る。例えば正方形または長方形の正極集電体を用いるとき、切れ込み５を、例えば、図３に示すように、正極集電体２の４隅を差し込めるように４個所に形成することができ、または正極集電体２の２隅または３隅を差し込めるように２個所または３個所に形成することができる。切れ込み５は、カッター等でラミネート１に形成され得る。別法では、切れ込み５を有するラミネート１をあらかじめ用意しておいてもよい。   The notch 5 can be formed at any position and length where the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 can be fixed. For example, when a square or rectangular positive electrode current collector is used, the notches 5 can be formed at four locations so that four corners of the positive electrode current collector 2 can be inserted, for example, as shown in FIG. The current collector 2 can be formed at two or three places so that two or three corners can be inserted. The cut 5 can be formed in the laminate 1 with a cutter or the like. Alternatively, a laminate 1 having a cut 5 may be prepared in advance.

図５に示すように、切れ込み５に差し込むことによる固定されたラミネート１及び正極集電体２に、複数の貫通孔４を形成することができる。複数の貫通孔４は、ポンチ等、複数の貫通孔を形成することができる任意の方法を用いて形成され得る。   As shown in FIG. 5, a plurality of through holes 4 can be formed in the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 that are fixed by being inserted into the notches 5. The plurality of through holes 4 can be formed using any method that can form a plurality of through holes, such as punches.

ラミネート１及び正極集電体２は、切れ込み５により固定されているため、実質的にずれることがなく、ラミネート１及び正極集電体２に形成された貫通孔４は、電池の製造工程及び電池の完成後の使用の際にも、所定の孔径を維持することができる。また、第２の実施態様においては、固定のための追加の材料及びエネルギーを必要とせず、コスト低減が可能である。   Since the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 are fixed by the notch 5, the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 are not substantially displaced, and the through holes 4 formed in the laminate 1 and the positive electrode current collector 2 are used in the battery manufacturing process and the battery. The predetermined hole diameter can be maintained even during use after completion of the above. Further, in the second embodiment, no additional material and energy for fixing are required, and the cost can be reduced.

第１の実施態様及び第２の実施態様において、複数の貫通孔４は、ラミネート１及び正極集電体２の積層体の上面または下面から、任意の位置に形成され得る。酸素ガスを正極層に均一に取り込むことが好ましく、そのため複数の貫通孔４は、ラミネート１及び正極集電体２の積層体の上面または下面から、均一なピッチを有して複数個形成されることが好ましい。   In the first embodiment and the second embodiment, the plurality of through holes 4 can be formed at arbitrary positions from the upper surface or the lower surface of the laminate of the laminate 1 and the positive electrode current collector 2. It is preferable that oxygen gas is uniformly taken into the positive electrode layer. Therefore, a plurality of through holes 4 are formed with a uniform pitch from the upper surface or the lower surface of the laminate of the laminate 1 and the positive electrode current collector 2. It is preferable.

複数の貫通孔４のそれぞれの大きさは、所望の電池の特性及び構成に応じて任意に変更され得るが、例えば、１μｍ〜２０ｍｍの直径の孔を形成することができる。   The size of each of the plurality of through holes 4 can be arbitrarily changed according to the desired characteristics and configuration of the battery. For example, holes having a diameter of 1 μm to 20 mm can be formed.

本発明に係る金属空気電池の製造方法に用いられ得るラミネートとしては、従来、電池に用いられているラミネートを用いることができ、例えば、可撓性を有する合成樹脂、アルミニウム等の金属からなる薄膜、合成樹脂からなる層にアルミニウム等のバリア層を挿入した多層のラミネート膜等を用いることができる。   As a laminate that can be used in the method for producing a metal-air battery according to the present invention, a laminate conventionally used in a battery can be used. For example, a flexible synthetic resin, a thin film made of metal such as aluminum, etc. A multilayer laminate film or the like in which a barrier layer such as aluminum is inserted into a layer made of a synthetic resin can be used.

ラミネートの形状は、正極集電体、正極、電解質、負極、及び負極集電体を含む電極体を包むことができるものを用いることができる。例えば、複数のラミネートシートを用いて電極体を包んでからラミネートシートの周辺部を融着または接着させて一体化させることができる。例えば正極集電体側及び負極集電体側に配置する２枚のラミネートシートを用いることができ、２枚のラミネートシートで電極体を包んで熱融着よりラミネートシートの外周部を封口シールすることができる。別法では、一体のラミネートシートを湾曲または折り曲げて電極体を包むように用いることができ、または電極体を入れることができる袋状のラミネートを用いることができる。   As the shape of the laminate, a laminate that can enclose an electrode body including a positive electrode current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a negative electrode current collector can be used. For example, after wrapping an electrode body using a plurality of laminate sheets, the peripheral portions of the laminate sheets can be fused or bonded to be integrated. For example, two laminate sheets arranged on the positive electrode current collector side and the negative electrode current collector side can be used. The electrode body is wrapped with two laminate sheets, and the outer peripheral portion of the laminate sheet can be sealed by heat sealing. it can. Alternatively, an integral laminate sheet can be used to wrap or bend the electrode body, or a bag-like laminate that can contain the electrode body can be used.

ラミネートの厚さは、ラミネートの加工性及び耐久性並びに電池の小型化等の観点から５０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the laminate is preferably in the range of 50 to 300 μm from the viewpoints of processability and durability of the laminate and downsizing of the battery.

本発明に係る金属空気電池の製造方法に用いられ得る正極集電体としては、従来、空気電池に用いられ得る正極集電体であって貫通孔を形成可能なものを用いることができ、例えばアルミニウム、ニッケル、ＳＵＳ、鉄、チタン等の金属箔等を用いることができる。   As a positive electrode current collector that can be used in the method for producing a metal-air battery according to the present invention, conventionally, a positive electrode current collector that can be used in an air battery and capable of forming a through hole can be used. Metal foils such as aluminum, nickel, SUS, iron, and titanium can be used.

正極集電体の厚みは、正極集電体の加工性、電池の容量密度等の観点から、１ｍｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。正極集電体として、例えば２０μｍ厚のアルミニウム箔、３０μｍ厚みのニッケル箔等を用いることができる。   The thickness of the positive electrode current collector is preferably 1 mm or less, and more preferably 100 μm or less, from the viewpoint of the workability of the positive electrode current collector, the capacity density of the battery, and the like. As the positive electrode current collector, for example, an aluminum foil having a thickness of 20 μm, a nickel foil having a thickness of 30 μm, or the like can be used.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は正極層を含むことができる。正極層は導電材を含むことができる。導電材としては、例えばカーボンが挙げられ、カーボンとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、メソポーラスカーボン等のカーボンブラック、活性炭、カーボン炭素繊維等が挙げられ、比表面積の大きいカーボン材料が好ましく用いられる。   The metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention can include a positive electrode layer. The positive electrode layer can include a conductive material. Examples of the conductive material include carbon. Examples of the carbon include carbon black such as ketjen black, acetylene black, channel black, furnace black, and mesoporous carbon, activated carbon, carbon carbon fiber, and the like, and carbon having a large specific surface area. Materials are preferably used.

正極層はバインダーを含むことができる。バインダーとしては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル等の熱可塑性樹脂、またはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。   The positive electrode layer can contain a binder. As the binder, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a fluororesin such as fluororubber, a thermoplastic resin such as polypropylene, polyethylene, polyacrylonitrile, or styrene butadiene rubber (SBR) is used. be able to.

正極層は酸化還元触媒を含んでもよく、酸化還元触媒としては、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化セリウム等の金属酸化物、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属、Ｃｏ等の遷移金属、コバルトフタロシアニン等の金属フタロシアニン等が挙げられる。   The positive electrode layer may include a redox catalyst. Examples of the redox catalyst include metal oxides such as manganese dioxide, cobalt oxide, and cerium oxide, noble metals such as Pt and Pd, transition metals such as Co, and metal phthalocyanines such as cobalt phthalocyanine. Etc.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は負極層を含むことができる。負極層は負極活物質を含有する層である。負極活物質としては、例えば、金属、合金材料、及び炭素材料等を挙げることができ、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム等の第１３族元素、亜鉛、鉄等の遷移金属、またはこれらの金属を含有する合金材料及び炭素材料等が挙げられる。   The metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention can include a negative electrode layer. The negative electrode layer is a layer containing a negative electrode active material. Examples of the negative electrode active material include metals, alloy materials, and carbon materials. Examples of the negative electrode active material include alkali metals such as lithium, sodium, and potassium, alkaline earth metals such as magnesium and calcium, and thirteenth aluminum. Examples thereof include transition metals such as group elements, zinc, and iron, or alloy materials and carbon materials containing these metals.

また、負極活物質として、リチウム元素を含む合金、酸化物、窒化物、または硫化物を用いることができる。リチウム元素を有する合金としては、例えばリチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金、リチウムケイ素合金等を挙げることができる。リチウム元素を有する金属酸化物としては、例えばリチウムチタン酸化物等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属窒化物としては、例えばリチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物等を挙げることができる。   In addition, an alloy, oxide, nitride, or sulfide containing a lithium element can be used as the negative electrode active material. Examples of the alloy having a lithium element include a lithium aluminum alloy, a lithium tin alloy, a lithium lead alloy, and a lithium silicon alloy. Examples of the metal oxide having a lithium element include lithium titanium oxide. Examples of the metal nitride containing a lithium element include lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, and lithium manganese nitride.

負極層は、導電性材料及び／またはバインダーをさらに含有してもよい。例えば、負極活物質が箔状である場合は、負極活物質のみを含有する負極層とすることができ、負極活物質が粉末状である場合は、負極活物質及びバインダーを有する負極層とすることができる。なお、導電性材料及びバインダーについては、上述の正極層に用いられ得る材料と同様のものを用いることができる。   The negative electrode layer may further contain a conductive material and / or a binder. For example, when the negative electrode active material is in the form of a foil, it can be a negative electrode layer containing only the negative electrode active material, and when the negative electrode active material is in a powder form, the negative electrode layer has a negative electrode active material and a binder. be able to. In addition, about a conductive material and a binder, the thing similar to the material which can be used for the above-mentioned positive electrode layer can be used.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は、正極層と負極層との間に電解質層を含むことができる。電解質層は、正極層及び負極層の間で金属イオンの伝導を行うものであり、負極層の金属種に応じたイオン伝導性を示す材料であれば、液体電解質、固体電解質、ゲル状電解質、ポリマー電解質、またはそれらの組み合わせを使用することができる。   The metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention can include an electrolyte layer between the positive electrode layer and the negative electrode layer. The electrolyte layer conducts metal ions between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and is a liquid electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, as long as the material exhibits ion conductivity according to the metal species of the negative electrode layer. Polymer electrolytes, or combinations thereof, can be used.

液体電解質としては、特に限定されないが、有機電解液、イオン液体等、通常用いられる液体電解質を用いることができる。イオン液体としては、例えば酸素ラジカル耐性が高い溶媒及びリチウム塩を混合したイオン液体を用いることが好ましく、例えばＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムビストリフルオロメタンスルフォニルアミドと、リチウムビストリフルオロメタンスルフォニルアミドとを混合したイオン液体等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a liquid electrolyte, Usually used liquid electrolytes, such as an organic electrolyte solution and an ionic liquid, can be used. As the ionic liquid, for example, an ionic liquid in which a solvent having high oxygen radical resistance and a lithium salt are mixed is preferably used. For example, N-methyl-N-propylpiperidinium bistrifluoromethanesulfonylamide and lithium bistrifluoromethanesulfonylamide are used. An ionic liquid mixed with and the like.

固体電解質としては、特に限定されないが、例えば、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−Ｓｉ2Ｓ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｏ5、ＬｉＩ−Ｌｉ3ＰＯ4−Ｐ2Ｓ5、若しくはＬｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5等の硫化物系固体電解質、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5、Ｌｉ2Ｏ−ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3、若しくはＬｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ等の酸化物系非晶質固体電解質、Ｌｉ1.3Ａｌ0.3Ｔｉ0.7（ＰＯ4）3、Ｌｉ1+x+yＡxＴｉ2-xＳｉyＰ3-yＯ12（Ａは、ＡｌまたはＧａ、０≦ｘ≦０．４、０＜ｙ≦０．６）、［（Ｂ1/2Ｌｉ1/2）1-zＣz］ＴｉＯ3（Ｂは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、またはＳｍ、ＣはＳｒまたはＢａ、０≦ｚ≦０．５）、Ｌｉ5Ｌａ3Ｔａ2Ｏ12、Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12、Ｌｉ6ＢａＬａ2Ｔａ2Ｏ12、若しくはＬｉ3.6Ｓｉ0.6Ｐ0.4Ｏ4等の結晶質酸化物、Ｌｉ3ＰＯ(4-3/2w)Ｎw（ｗ＜１）等の結晶質酸窒化物、またはＬｉＩ、ＬｉＩ−Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ3Ｎ、若しくはＬｉ3Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ等が挙げられる。 The solid electrolyte is not particularly limited, for example, Li 2 S-SiS 2, LiI-Li 2 S-SiS 2, LiI-Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-B 2 S 3, Li 3 PO 4 —Li 2 S—Si 2 S, Li 3 PO 4 —Li 2 S—SiS 2 , LiPO 4 —Li 2 S—SiS, LiI—Li 2 S—P 2 O 5 , LiI—Li 3 PO Sulfide-based solid electrolyte such as 4- P 2 S 5 or Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—B 2 O 3, or Li 2 O-B 2 O 3 -ZnO oxide-based amorphous solid electrolytes such as, Li 1.3 Al 0.3 Ti 0.7 ( PO 4) 3, Li 1 + x + y a x Ti 2-x Si y P 3−y O 12 (A is Al or Ga, 0 ≦ x ≦ 0.4, 0 <y ≦ 0.6), [(B 1/2 Li 1/2 ) 1−z C z ] TiO 3 (B is La, Pr, Nd or Sm, C is Sr or Ba, 0 ≦ z ≦ 0.5) , Li 5 La 3 Ta 2 O 12, Li 7 La 3 Zr 2 O 12, Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12, Or crystalline oxides such as Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 , crystalline oxynitrides such as Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w <1), or LiI, LiI-Al 2 O 3, Li 3 N, or Li 3 N-LiI-LiOH, and the like.

ポリマー電解質としては、特に限定されないが、リチウム塩を含むポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、またはポリアクリロニトリル等の半固体のポリマー電解質が挙げられる。   Although it does not specifically limit as polymer electrolyte, Semi-solid polymer electrolytes, such as polyethylene oxide containing a lithium salt, polypropylene oxide, a polyvinylidene fluoride, or a polyacrylonitrile, are mentioned.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は、正極層と負極層との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製不織布、ポリフェニレンスルフィド製不織布等の高分子不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂等の微多孔フィルム、またはこれらの組み合わせを使用することができる。電解質として液体電解質を用いた場合、セパレータに電解液を含浸させて電解質層としてもよい。   The metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention may include a separator between the positive electrode layer and the negative electrode layer. Although it does not specifically limit as a separator, For example, microporous films, such as polymer nonwoven fabrics, such as a nonwoven fabric made from a polypropylene and a nonwoven fabric made from a polyphenylene sulfide, olefin resin, such as polyethylene and a polypropylene, or these combinations can be used. When a liquid electrolyte is used as the electrolyte, the separator may be impregnated with an electrolytic solution to form an electrolyte layer.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は、負極層に隣接して負極集電体を配置することができる。負極集電体としては、無孔の金属板または箔等、従来から負極集電体として用いられる材料であれば特に限定されず用いることができ、例えば、銅、ＳＵＳ、ニッケル等から形成した金属板または箔を用いることができる。   In the metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the negative electrode current collector can be disposed adjacent to the negative electrode layer. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a material conventionally used as a negative electrode current collector, such as a non-porous metal plate or foil. For example, a metal formed from copper, SUS, nickel, or the like A plate or foil can be used.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は、酸素透過膜を含んでもよい。酸素透過膜は、正極層上であって空気との接触部側に、配置され得る。酸素透過膜としては、空気中の酸素を透過させ、かつ水分の進入を防止できる撥水性の多孔質膜等を用いることができ、例えば、ポリエステルやポリフェニレンサルファイド等からなる多孔質膜を用いることができる。本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池は、別途、撥水膜を含んでもよい。   The metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention may include an oxygen permeable membrane. The oxygen permeable membrane may be disposed on the positive electrode layer and on the contact portion side with air. As the oxygen permeable membrane, a water-repellent porous membrane that can transmit oxygen in the air and prevent moisture from entering can be used. For example, a porous membrane made of polyester or polyphenylene sulfide can be used. it can. The metal air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention may include a water-repellent film separately.

本発明に係る製造方法によって製造される金属空気電池に含まれ得る正極、電解質、及び負極の形成は、従来行われている任意の方法で行うことができる。例えば、カーボン粒子及びバインダーを含む正極を形成する場合、所定量のカーボン粒子及びバインダーに適量のエタノール等の溶媒を加えて混合し、得られた混合物をロールプレスで所定の厚みに圧延して、乾燥及び切断し、所望により加熱真空乾燥して、正極を得ることができる。別法として、所定量のカーボン粒子及びバインダーに適量のエタノール等の溶媒を加えて混合してスラリーを得て、スラリーを基材上に塗工及び乾燥を行って正極を得ることもできる。所望により得られた正極をプレス成形してもよい。正極の基材上への塗工プロセスとしては、ドクターブレード法、グラビヤ転写法等が挙げられる。用いられる基材は、特に制限されるものではなく、フィルム状の柔軟性を有する基材、硬質基材等を用いることができ、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、テフロン（登録商標）等の基材を用いることができる。   Formation of the positive electrode, the electrolyte, and the negative electrode that can be included in the metal-air battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention can be performed by any conventional method. For example, in the case of forming a positive electrode containing carbon particles and a binder, an appropriate amount of solvent such as ethanol is added to and mixed with a predetermined amount of carbon particles and a binder, and the resulting mixture is rolled to a predetermined thickness with a roll press, The positive electrode can be obtained by drying and cutting, followed by heating and vacuum drying as desired. Alternatively, a positive electrode can be obtained by adding a suitable amount of a solvent such as ethanol to a predetermined amount of carbon particles and a binder and mixing them to obtain a slurry, and coating and drying the slurry on a substrate. The positive electrode obtained as desired may be press-molded. Examples of the process for coating the positive electrode on the substrate include a doctor blade method and a gravure transfer method. The base material to be used is not particularly limited, and a base material having a film-like flexibility, a hard base material, and the like can be used. For example, a base such as a polyethylene terephthalate (PET) film or Teflon (registered trademark) can be used. Materials can be used.

本発明に係る金属空気電池の製造方法を用いた金属空気電池の組立方法の一態様として、次の方法が挙げられる。ただし、これに限定されるものではなく、実質的に同様の構成及び効果を有する任意の方法により行われ得る。   The following method is mentioned as one aspect | mode of the assembly method of the metal air battery using the manufacturing method of the metal air battery which concerns on this invention. However, it is not limited to this, and can be performed by any method having substantially the same configuration and effect.

第１の実施態様、第２の実施態様、または本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し同様な作用効果を奏する態様にしたがって、ラミネートに正極集電体を固定して複数の貫通孔を形成することができる。   In accordance with the first embodiment, the second embodiment, or the aspect that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and has the same function and effect, the laminate has a positive electrode. The current collector can be fixed to form a plurality of through holes.

貫通孔を形成したラミネートに固定した正極集電体上に、正極層、電解質層、負極層、負極集電体をサンドイッチ状に含む電極体を配置し、正極集電体側に配置したラミネートと負極集電体側に配置したラミネート内に電極体を入れて、ラミネートの周辺部において熱融着または接着剤を用いた接着によって封口シールすることができる。また電解質として液体電解質を用いる場合、電解質層の代わりにセパレータを配置して、電極体を包むようにラミネートを袋状に熱融着または接着して、ラミネートの開口部から液体電解質を注入することができる。ラミネートを封口シールする際には、正極集電体から導出される正極端子及び負極集電体から導出される負極端子を、封口シール部から延出するように配置し、金属空気電池を形成することができる。   An electrode body including a positive electrode layer, an electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector in a sandwich shape is disposed on a positive electrode current collector fixed to a laminate having a through hole, and the laminate and the negative electrode disposed on the positive electrode current collector side An electrode body can be put in a laminate disposed on the current collector side, and sealed at the periphery of the laminate by heat fusion or adhesion using an adhesive. When a liquid electrolyte is used as the electrolyte, a separator may be disposed instead of the electrolyte layer, and the laminate may be heat-sealed or bonded in a bag shape so as to wrap the electrode body, and the liquid electrolyte may be injected from the opening of the laminate. it can. When sealing and sealing the laminate, the positive electrode terminal led out from the positive electrode current collector and the negative electrode terminal led out from the negative electrode current collector are arranged so as to extend from the seal seal part to form a metal-air battery. be able to.

本発明に係る製造方法により得られる金属空気電池の形状は、ラミネート及び正極集電体に複数の貫通孔を有することができる形状であれば特に限定されず、円筒型、角型、ボタン型、コイン型、または扁平型等、所望の形状をとることができる。   The shape of the metal-air battery obtained by the production method according to the present invention is not particularly limited as long as it can have a plurality of through-holes in the laminate and the positive electrode current collector. Cylindrical shape, square shape, button shape, A desired shape such as a coin shape or a flat shape can be taken.

本発明に係る製造方法により得られる金属空気電池は、二次電池として使用することができるものであるが、一次電池として使用してもよい。   The metal-air battery obtained by the production method according to the present invention can be used as a secondary battery, but may be used as a primary battery.

１ ラミネート
２ 正極集電体
３ 熱融着材
４ 貫通孔
５ 切れ込み DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminate 2 Positive electrode collector 3 Heat sealing material 4 Through-hole 5 Notch

Claims (5)

ラミネートを外装材として用いる金属空気電池の製造方法であって、
ラミネート及び正極集電体を準備する工程、
前記ラミネート及び前記正極集電体を固定する工程、並びに
前記固定したラミネート及び正極集電体に貫通孔を設ける工程、
を含む、ラミネート型金属空気電池の製造方法。 A method for producing a metal-air battery using a laminate as an exterior material,
Preparing a laminate and a positive electrode current collector;
A step of fixing the laminate and the positive electrode current collector, and a step of providing a through hole in the fixed laminate and the positive electrode current collector,
A method for producing a laminated metal-air battery. 前記ラミネート及び前記正極集電体を固定する工程が、熱融着材を用いて前記ラミネート及び前記正極集電体を固定する工程を含む、請求項１に記載のラミネート型金属空気電池の製造方法。   The method for manufacturing a laminate-type metal-air battery according to claim 1, wherein the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector includes a step of fixing the laminate and the positive electrode current collector using a heat sealing material. . 前記ラミネート及び前記正極集電体を固定する工程が、接着剤を用いて前記ラミネート及び前記正極集電体を固定する工程を含む、請求項１に記載のラミネート型金属空気電池の製造方法。   The method for producing a laminated metal-air battery according to claim 1, wherein the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector includes a step of fixing the laminate and the positive electrode current collector using an adhesive. 前記ラミネートが切れ込みを備えており、
前記ラミネート及び前記正極集電体を固定する工程が、前記ラミネートに備えられた切れ込みに前記正極集電体を差し込んで固定する工程を含む、請求項１に記載のラミネート型金属空気電池の製造方法。 The laminate has a notch,
The method for producing a laminated metal-air battery according to claim 1, wherein the step of fixing the laminate and the positive electrode current collector includes a step of inserting and fixing the positive electrode current collector into a notch provided in the laminate. . 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法によって製造されたラミネート型金属空気電池。   A laminated metal-air battery manufactured by the method according to any one of claims 1 to 4.
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