JP2020145052A - Stacked battery and method for manufacturing stacked battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型電池、積層型電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a laminated battery and a method for manufacturing a laminated battery.
電池は一般に円筒形や直方体の形状であるが、個々の機器や装置に適した自由な形状の電池の要望が高い。これは主に電池の大容量化とデザインの自由度を確保するためである。電池のエネルギー密度は年々向上しているが、電池を利用する機器の電力消費量も急速に増大している。このため、少しでも容量の高い電池を利用するため、装置形状に応じた形状の電池が望まれている。又、機器の小型化により部品の搭載スペースや形状に制約があると共に装置のデザインに適した既存の電池形状とは異なる形状の電池が望まれている。そのため、電池形状の自由度を向上する様々な技術が検討されている。 Batteries are generally in the shape of a cylinder or a rectangular parallelepiped, but there is a strong demand for a battery having a free shape suitable for individual devices and devices. This is mainly to increase the capacity of the battery and ensure the degree of freedom in design. The energy density of batteries is increasing year by year, but the power consumption of devices that use batteries is also increasing rapidly. Therefore, in order to use a battery having a high capacity as much as possible, a battery having a shape corresponding to the shape of the device is desired. Further, there is a limitation on the mounting space and shape of parts due to the miniaturization of the device, and a battery having a shape different from the existing battery shape suitable for the design of the device is desired. Therefore, various techniques for improving the degree of freedom in battery shape are being studied.
電池形状の自由度を向上する技術の一例として、面積の異なる電極を積み上げることにより、積層方向の形状の自由度を向上させたラミネート型電池が挙げられる。この技術によれば、面積が異なる複数の組電極を積層することで、積層方向に段差をつけられる階段状のラミネート型電池を提供可能である(例えば、特許文献1参照)。 An example of a technique for improving the degree of freedom in the shape of a battery is a laminated battery in which the degree of freedom in the shape in the stacking direction is improved by stacking electrodes having different areas. According to this technique, it is possible to provide a stepped laminated battery in which a step can be provided in the stacking direction by laminating a plurality of assembled electrodes having different areas (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記の技術では、積層方向で電池のサイズを変更するためにサイズが異なる複数種類のセルを用意し、これを積層して複数セルを組電池として接続する必要がある。しかし、多様なサイズの空隙への配置に対応する多種類のセルの準備は困難である。又、厚いセルを階段状に積層するため、段差が大きく、無駄な空隙が残りやすいという問題があり、形状の自由度を更に向上することが求められている。 However, in the above technique, it is necessary to prepare a plurality of types of cells having different sizes in order to change the size of the battery in the stacking direction, stack the cells, and connect the plurality of cells as an assembled battery. However, it is difficult to prepare a wide variety of cells that can be placed in voids of various sizes. Further, since thick cells are laminated in a stepped manner, there is a problem that a step is large and unnecessary voids are likely to remain, and it is required to further improve the degree of freedom in shape.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、形状の自由度を向上可能な積層型電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a laminated battery capable of improving the degree of freedom in shape.
本積層型電池は、電極集電体、前記電極集電体の第1面に形成された電極活物質層、及び前記電極集電体の前記第1面の反対面である第2面に形成された電極活物質層、を有する複数の電極がイオン導電層を介して積層された積層型電池であって、前記複数の電極は、前記第1面に形成された前記電極活物質層の面積と前記第2面に形成された前記電極活物質層の面積が異なる電極を少なくとも1つ含むことを要件とする。 The laminated battery is formed on an electrode current collector, an electrode active material layer formed on the first surface of the electrode current collector, and a second surface opposite to the first surface of the electrode current collector. A laminated battery in which a plurality of electrodes having the electrode active material layer formed therein are laminated via an ion conductive layer, wherein the plurality of electrodes are the areas of the electrode active material layer formed on the first surface. It is a requirement that at least one electrode having a different area of the electrode active material layer formed on the second surface is included.
開示の技術によれば、形状の自由度を向上可能な積層型電池を提供できる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a laminated battery capable of improving the degree of freedom in shape.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
〈第1実施形態〉
図1は、第1実施形態に係る積層型蓄電池を例示する斜視図である。図2は、第1実施形態に係る積層型蓄電池を例示する断面図であり、図1のA−A線に沿う断面を示している。図3は、第1実施形態に係る積層型蓄電池の外装部材内部を例示する斜視図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view illustrating the stacked storage battery according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the laminated storage battery according to the first embodiment, and shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 3 is a perspective view illustrating the inside of the exterior member of the laminated storage battery according to the first embodiment.
図4は、第1実施形態に係る積層型蓄電池の電極活物質層の面積及び形成位置について説明する図であり、図4(a)は負極201の負極集電体21aの上面側を、図4(b)は負極201の負極集電体21aの下面側を示している。又、図4(c)は正極102の正極集電体11bの上面側を、図4(d)は正極102の正極集電体11bの下面側を示している。又、図4(e)は積層体21の下面側から視た各電極活物質層の面積の違いを模式的に示している。
Figure 4 is a diagram for explaining the area and formation position of the electrode active material layer of the multilayer storage battery according to the first embodiment, the upper surface of the negative electrode
図1〜図4を参照すると、積層型蓄電池1は、発電機能を有する積層体21と、積層体21から電力を取り出す端子3と、積層体21及び端子3を覆う外装部材5とを有している。外装部材5は、端部同士が接合された第1外装部材5aと第2外装部材5bとを含み、第1外装部材5a及び第2外装部材5bの内部には積層体21及び液体電解質が封止されている。
Referring to FIGS. 1-4, the
なお、本実施形態では、便宜上、第2外装部材5bに近い側を上側、第2外装部材5bから遠い側を下側とする。又、各部位の第2外装部材5bに近い側の面を上面、第2外装部材5bから遠い側の面を下面とする。但し、積層型蓄電池1は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置できる。又、平面視とは対象物を積層型蓄電池1の各層の積層方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を積層型蓄電池1の各層の積層方向から視た形状を指すものとする。
In the present embodiment, for convenience, the side closer to the second
積層体21は、正極101及び102と、負極201及び202と、イオン導電層301〜303とを有している。正極101は、正極集電体11aと、正極集電体11aの下面に形成された正極活物質層12aとを有している。又、正極102は、正極集電体11bと、正極集電体11bの上面に形成された正極活物質層12bと、下面に形成された正極活物質層12cとを有しており、正極活物質層12bと正極活物質層12cとは面積が異なる。具体的には、正極活物質層12cの面積は、正極活物質層12bの面積よりも小さい。
Laminate 2 1 includes a
又、負極201は、負極集電体21aと、負極集電体21aの上面に形成された負極活物質層22aと、下面に形成された負極活物質層22bとを有しており、負極活物質層22aと負極活物質層22bとは面積が異なる。具体的には、負極活物質層22bの面積は、負極活物質層22aの面積よりも小さい。又、負極202は、負極集電体21bと、負極集電体21bの上面に形成された負極活物質層22cとを有している。
Moreover, the
正極101と負極201とは、正極活物質層12aと負極活物質層22aとがイオン導電層301と密着するように、イオン導電層301を挟んで互いに対向している。正極活物質層12aと負極活物質層22aとは略同じ面積で、平面視で略重複する位置に配置されている。
The
負極201と正極102とは、負極活物質層22bと正極活物質層12bとがイオン導電層302と密着するように、イオン導電層302を挟んで互いに対向している。負極活物質層22bと正極活物質層12bとは略同じ面積で、平面視で略重複する位置に配置されている。
The
正極102と負極202とは、正極活物質層12cと負極活物質層22cとがイオン導電層303と密着するように、イオン導電層303を挟んで互いに対向している。正極活物質層12cと負極活物質層22cとは略同じ面積で、平面視で略重複する位置に配置されている。
The
なお、本願において、正極と負極とを総称して電極、正極集電体と負極集電体とを総称して電極集電体、正極活物質層と負極活物質層とを総称して電極活物質層と称する場合がある。又、電極集電体の上面及び下面の何れか一方を第1面、他方を第2面と称する場合がある。又、電極活物質層の面積とは、電極活物質層の電極集電体と接する面の面積を指すものとする。 In the present application, the positive electrode and the negative electrode are collectively referred to as an electrode, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are collectively referred to as an electrode current collector, and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are collectively referred to as electrode activity. Sometimes referred to as a material layer. Further, either one of the upper surface and the lower surface of the electrode current collector may be referred to as a first surface and the other may be referred to as a second surface. Further, the area of the electrode active material layer refers to the area of the surface of the electrode active material layer in contact with the electrode current collector.
端子3は、正極端子3aと、負極端子3bとを含む。正極端子3aは正極集電体11a及び11bに接続されており、負極端子3bは負極集電体21a及び21bに接続されている。正極端子3a及び負極端子3bの一部は、外装部材5から外部に露出しており、積層型蓄電池1の外部との電気的接続を可能としている。
The
なお、図4に示すように、負極201の負極活物質層22a及び22bは積層型蓄電池1の端部まで形成されており、正極102の正極活物質層12b及び12cは積層型蓄電池1の端部まで形成されている。これにより、端子3の取り出しが容易となる。
As shown in FIG. 4, the negative electrode
但し、図4では、負極201の負極活物質層22a及び22bが積層型蓄電池1の端部まで形成され、正極102の正極活物質層12b及び12cが積層型蓄電池1の端部まで形成されている例を示したが、これには限定されない。例えば、図5〜図7に示す積層体22のように、電極活物質層は積層型蓄電池1の端部まで形成されていなくても構わない。
However, in FIG. 4, the negative electrode
又、積層型蓄電池1では、積層体21の対向する2辺の一方側から正極端子3aを取り出し、他方側から負極端子3bを取り出しているが、何れか1辺側のみから正極端子3a及び負極端子3bを取り出す構造としてもよい。
Further, in the
なお、積層体21において、正極と負極の積層数は任意に決定できる。すなわち、図2では、2つの正極と2つの負極の合計4つを図示しているが、これには限定されず、更に多くの正極及び負極を積層できる。その際、正極の個数と負極の個数が同一であっても異なっていてもよい。 Incidentally, in the laminate 2 1, the number of stacked positive electrode and the negative electrode can be arbitrarily determined. That is, in FIG. 2, a total of four positive electrodes and two negative electrodes are shown, but the present invention is not limited to this, and more positive electrodes and negative electrodes can be laminated. At that time, the number of positive electrodes and the number of negative electrodes may be the same or different.
正極集電体11a及び11b、負極集電体21a及び21bの材質は、導電性材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料が挙げられる。正極集電体11a及び11b、負極集電体21a及び21bの大きさや形状は、積層型蓄電池1に使用可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
The materials of the positive electrode
正極活物質層12a、12b、及び12cは、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出できる材料であれば特に限定されないが、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の酸化物が挙げられる。
The positive electrode
負極活物質層22a、22b、及び22cは、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出できる材料であれば特に限定されないが、例えば、カーボン材料やチタン酸リチウム等が挙げられる。
The negative electrode
イオン導電層301〜303は、有機溶媒にリチウム塩を溶かした液体電解質等のリチウムイオンが通過することで導電性を実現する部材であり、微小な空孔を多数有するポリエチレン等のセパレータや繊維状物質からなり、液体電解質を含浸可能である。なお、イオン導電層301〜303は、液体電解質を含浸させたセパレータには限定されず、固体の電解質からなるイオン導電層としても構わない。
Ion
このように、積層型蓄電池1では、電極集電体、電極集電体の第1面に形成された電極活物質層、及び電極集電体の第1面の反対面である第2面に形成された電極活物質層、を有する複数の電極がイオン導電層を介して積層されている。そして、複数の電極は、第1面に形成された電極活物質層の面積と第2面に形成された電極活物質層の面積が異なる電極を少なくとも1つ含む。具体的には、積層型蓄電池1では、正極102において正極活物質層12cの面積を正極活物質層12bの面積よりも小さくし、負極201において負極活物質層22bの面積を負極活物質層22aの面積よりも小さくしている。
As described above, in the
これにより、電池形状のデザインの自由度が向上するため、積層型蓄電池1の形状に依存して発生する隙間を有効利用して積層体21の形状を決定可能となる。具体的には、傾斜を有する第1外装部材5aに合わせて積層体21の形状を容易に決定できる。その結果、積層型蓄電池1の形状に依存して発生する隙間を有効利用し、積層型蓄電池1の容量を向上できる。又、電極活物質の量を少なくできるため、積層型蓄電池1の重量エネルギー密度を向上できる。
Thus, to improve the degree of freedom in design of the battery shape, allows determining the laminate 2 1 shape by effectively utilizing the gap generated depending on the shape of the stacked
なお、積層型蓄電池1のイオン導電層を介して対向する負極活物質層及び正極活物質層において、負極活物質層の面積が正極活物質層の面積よりも大きいことが好ましい。これにより、デンドライトの発生を抑制し、積層型蓄電池1の安全性を向上できる。
In the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer facing each other via the ion conductive layer of the
〈第2実施形態〉
第2実施形態では、基材の上に積層体が配置された積層型蓄電池の例を示す。なお、第2実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a laminated storage battery in which a laminated body is arranged on a base material is shown. In the second embodiment, the description of the same components as those in the above-described embodiment may be omitted.
図8は、第2実施形態に係る積層型蓄電池を例示する斜視図である。図9は、第2実施形態に係る積層型蓄電池を例示する断面図であり、図8のB−B線に沿う断面を示している。 FIG. 8 is a perspective view illustrating the stacked storage battery according to the second embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the laminated storage battery according to the second embodiment, and shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
図8及び図9を参照すると、積層型蓄電池1Aでは、基材6の下面側に積層体21が形成されている。
8 and 9, the
又、積層型蓄電池1Aでは、絶縁物質からなる充填部材7を、各電極及び各イオン導電層と接するように積層体21の周囲に形成し、絶縁性を確保している。周囲に充填部材7が形成された積層体21は、外装カバー8により覆われている。充填部材7としては、例えば、絶縁性の樹脂を用いることができる。
Further, in the
充填部材7は、多孔質又は繊維形状であることが好ましい。これにより、充填部材7を介して積層体21への電解液の含浸が容易となる。
The filling
積層体21は、例えば、インクジェット方式を用いて形成できる。例えば、各電極集電体として金属箔を使用し、各電極集電体の上面及び/又は下面にインクジェット方式によりで電極活物質層を形成する。インクジェット方式は任意の位置や任意の形状で素材を形成可能であるため、積層型蓄電池1Aのように電極集電体の上面と下面で電極活物質層の形状や面積が異なる場合に好適である。インクジェット方式により形成した形状の異なる電極を積層していくことで、積層体21を任意の形状に形成可能である。
The laminate 2 1 can be formed by using, for example, an inkjet method. For example, a metal foil is used as each electrode current collector, and an electrode active material layer is formed on the upper surface and / or the lower surface of each electrode current collector by an inkjet method. Since the material can be formed at any position and at any shape in the inkjet method, it is suitable when the shape and area of the electrode active material layer are different between the upper surface and the lower surface of the electrode current collector as in the
なお、電極毎に電極活物質層をインクジェット方式で形成した後、各電極を積層して積層体21を形成する方法を用いてもよいし、平板形状の基材6の上に積層体21となる各層の材料をインクジェット方式で順次塗布し、基材6の上に積層体21を直接形成する方法を用いてもよい。
Note that after the electrode active material layer was formed by an ink jet method for each electrode, may be used a method of forming a laminate 2 1 by stacking the electrodes, the laminate on the
基材6の上に積層体21を直接形成する場合、電極活物質層の形成に用いるインクジェットヘッドとインクジェット組成物(インク)によっては、インクジェットヘッドと基材6との距離を相当程度離すことが可能である。そのため、基材6は3次元曲面を備えていてもよいし、柔軟な素材であってもよい。
If directly form a laminate 2 1 on the
なお、図8及び図9では、外装部材5(図1及び図2参照)を用いていないが、充填部材7の代わりに外装部材5を用いてもよい。或いは、充填部材7と外装部材5を併用してもよい。例えば、積層体21の形状を整えるために外装部材5の内部において充填部材7を用いることができる。
Although the exterior member 5 (see FIGS. 1 and 2) is not used in FIGS. 8 and 9, the
ここで、インクジェット方式についてより具体的に説明する。図10は、インクジェット方式を用いた積層型蓄電池の製造方法を例示する図である。 Here, the inkjet method will be described more specifically. FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing a laminated storage battery using an inkjet method.
本実施形態に係る積層型蓄電池の製造方法は、電極活物質層をインクジェット方式で形成する工程を含む。具体的には、電極活物質層となるインクジェット組成物を、インクジェット方式を用いて、電極集電体上に吐出する工程を含む。ここでは、正極集電体11a上に正極活物質層12aを形成する場合の例について説明する。
The method for manufacturing a laminated storage battery according to the present embodiment includes a step of forming an electrode active material layer by an inkjet method. Specifically, it includes a step of ejecting an inkjet composition to be an electrode active material layer onto an electrode current collector using an inkjet method. Here, an example in which the positive electrode
まず、アルミニウムや銅等の金属箔からなる細長状の正極集電体11aを準備する。そして、正極集電体11aを筒状の芯に巻き付け、正極活物質層12aを形成するべき側が上側になるように、送り出しローラ304と巻き取りローラ305にセットする。ここで、送り出しローラ304と巻き取りローラ305は、反時計回りに回転し、正極集電体11aは、右から左の方向に搬送される。
First, an elongated positive electrode
又、分散媒と、負極材料と、バインダとを含み、必要に応じて、導電助剤、活物質分散剤を加えてスラリー状とした正極活物質層12a用のインクジェット組成物120を作製する。そして、インクジェット組成物120をタンク307に貯蔵し、タンク307からチューブ308を経由して液体吐出機構306に供給可能とする。なお、液体吐出機構306は、送り出しローラ304と巻き取りローラ305の間の正極集電体11aの上部に設置されている。
Further, an
次に、液体吐出機構306から、搬送される正極集電体11a上にインクジェット組成物120の液滴を吐出する。インクジェット組成物120の液滴は、正極集電体11aの少なくとも一部を覆うように吐出される。なお、液体吐出機構306は、正極集電体11aの搬送方向に対して、略平行な方向又は略垂直な方向に、複数設置されてもよい。
Next, the
次に、インクジェット組成物120で部分的に覆われた正極集電体11aは、送り出しローラ304と巻き取りローラ305によって、乾燥機構309に搬送される。その結果、正極集電体11a上のインクジェット組成物120が乾燥して正極活物質層12aとなり、正極集電体11a上に正極活物質層12aが結着する。以上の工程を必要に応じ繰り返してもよい。
Next, the positive electrode
乾燥機構309としては、インクジェット組成物120に直接接触しない機構であれば、特に制限はなく、適宜選択できる。例えば、抵抗加熱ヒータ、赤外線ヒータ、ファンヒータ等が挙げられる。なお、乾燥機構309は、正極集電体11aの上下の何れか一方に設置されてもよい。又、乾燥機構309は、複数設置されてもよい。
The
インクジェット方式は、下層の狙ったところに対象物を塗布ができる点で好適である。又、インクジェット方式は、正極集電体11aと正極活物質層12aの上下に接する面同士を結着できる点で好適である。又、インクジェット方式は、正極活物質層12aの膜厚を均一にできる点で好適である。
The inkjet method is suitable in that the object can be applied to the target portion of the lower layer. Further, the inkjet method is suitable in that the surfaces of the positive electrode
なお、インクジェット組成物中の電極活物質の含有量は10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。インクジェット組成物中の電極活物質の含有量が10質量%以上であると、所定の目付量の電極活物質層を形成するために必要な印刷回数が少なくなる。 The content of the electrode active material in the inkjet composition is preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. When the content of the electrode active material in the inkjet composition is 10% by mass or more, the number of printings required to form the electrode active material layer having a predetermined basis weight is reduced.
インクジェット組成物の25℃における粘度は30mPa・s以下が好ましい。インクジェット組成物の25℃における粘度が30mPa・s以下であると、インクジェット組成物の貯蔵安定性及び吐出安定性を確保できる。 The viscosity of the inkjet composition at 25 ° C. is preferably 30 mPa · s or less. When the viscosity of the inkjet composition at 25 ° C. is 30 mPa · s or less, the storage stability and ejection stability of the inkjet composition can be ensured.
電極活物質は、平均粒子径が3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。電極活物質の平均粒子径が3μm以下であると、インクジェット組成物の吐出安定性及び耐沈降性が向上する。電極活物質の平均粒子径は、レーザ回折法を利用した粒度分布計により測定できる。 The electrode active material preferably has an average particle size of 3 μm or less, and more preferably 1 μm or less. When the average particle size of the electrode active material is 3 μm or less, the ejection stability and sediment resistance of the inkjet composition are improved. The average particle size of the electrode active material can be measured by a particle size distribution meter using a laser diffraction method.
電極活物質のメジアン径(d10)は、0.1μm以上であることが好ましく、0.15μm以上であることがより好ましい。電極活物質のメジアン径(d10)が0.1μm以上であると、インクジェット組成物の貯蔵安定性が向上する。電極活物質のメジアン径は、レーザ回折法を利用した粒度分布計により測定できる。 The median diameter (d10) of the electrode active material is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.15 μm or more. When the median diameter (d10) of the electrode active material is 0.1 μm or more, the storage stability of the inkjet composition is improved. The median diameter of the electrode active material can be measured by a particle size distribution meter using a laser diffraction method.
図11は、第2実施形態の変形例1に係る積層型蓄電池を例示する斜視図である。図12は、第2実施形態の変形例1に係る積層型蓄電池の外装部材内部を例示する断面図であり、図11のC−C線に沿う断面を示している。なお、図11及び図12では充填部材の図示を省略している。 FIG. 11 is a perspective view illustrating the laminated storage battery according to the first modification of the second embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the inside of the exterior member of the laminated storage battery according to the first modification of the second embodiment, and shows a cross section taken along the line CC of FIG. In addition, in FIGS. 11 and 12, the illustration of the filling member is omitted.
図11及び図12を参照すると、積層型蓄電池1Bでは、図8及び図9に示した基材6の代わりに、半導体素子や受動部品(抵抗、コンデンサ等)を含む電子部品9が実装された基材6Bを用いている。そして、基材6Bの上の電子部品9が実装されていない領域に、積層体23が形成されている。
With reference to FIGS. 11 and 12, in the
積層体23は、積層体21と同一層構成であるが、電極合材層の形成されている位置が積層体21とは異なっており、積層型蓄電池1Bの外装カバー8Bの形状に合わせて最適化されている。これにより、外装カバー8Bの内部空間を有効に利用して積層型蓄電池1Bの体積を増やすことができる。
Laminate 2 3 is a laminate 2 1 and the same layer structure, the position which is formed of the electrode mixture layer is different from the laminate 2 1, the shape of the
なお、積層体23は、複数の電極が端面の位置を合わせて積層された部分を有し、複数の電極と接続される端子3を、同一位置にある端面の側に設けている。これにより、端子3を取り出すことが容易になると共に、積層型蓄電池1Bの内部での短絡を防止できる。
Note that the laminate 2 3 has a plurality of electrodes are stacked by aligning the end face portion, a
図13は、第2実施形態の変形例2に係る積層型蓄電池の外装部材内部を例示する断面図であり、図12に対応する断面を示している。 FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the inside of the exterior member of the laminated storage battery according to the second embodiment, and shows a cross section corresponding to FIG.
図13を参照すると、積層型蓄電池1Cでは、基材6Bの上に形成された電子部品9の一部を覆うように、表面を平坦にした充填部材7Bを形成している。そして、充填部材7Bの表面にインクジェット方式等により各電極を積層して積層体23を形成し、更に積層体23を充填部材7で封止している。積層型蓄電池1Cでは、基材6Bの面積をより広く使用可能となる。充填部材7Bとしては、例えば、絶縁性の樹脂を用いることができる。
Referring to FIG. 13, in the laminated storage battery 1C, a filling
なお、充填部材7Bを発熱量の少ない部品の上に形成することや、充填部材7Bと接するように薄いアルミニウム等からなる熱伝導層を一層形成することが、積層型蓄電池1Cの各部材の長期的な耐久性向上の面で望ましい。又、イオン導電層を介して対向する負極活物質層の面積が正極活物質層の面積よりも大きいことが望ましい。
It should be noted that forming the filling
このように、積層型蓄電池1A、1B、及び1Cでは、電極集電体、電極集電体の第1面に形成された電極活物質層、及び電極集電体の第1面の反対面である第2面に形成された電極活物質層、を有する複数の電極がイオン導電層を介して積層されている。そして、複数の電極は、第1面に形成された電極活物質層の面積と第2面に形成された電極活物質層の面積が異なる電極を少なくとも1つ含む。
As described above, in the
これにより、電池形状のデザインの自由度が向上するため、積層型蓄電池1A、1B、及び1Cの形状に依存して発生する隙間を有効利用して積層体21や積層体23の形状を決定可能となり、その結果、積層型蓄電池1A、1B、及び1Cの容量を向上できる。又、電極活物質の量を少なくできるため、積層型蓄電池1A、1B、及び1Cの重量エネルギー密度を向上できる。
As a result, the degree of freedom in designing the battery shape is improved, so that the shapes of the laminated body 2 1 and the laminated body 2 3 can be effectively utilized by effectively utilizing the gaps generated depending on the shapes of the
又、絶縁物質からなる充填部材7を積層体21や積層体23の周囲に形成することで、段差の少ない積層体21や積層体23の外形形状を得ることができる。又、絶縁物質からなる充填部材7を積層体21や積層体23の周囲に形成することで、積層型蓄電池1A、1B、及び1Cの内部の意図しない領域での短絡を防止できる。
Also, the filling
又、積層体21や積層体23をインクジェット方式を用いて形成することで、電極集電体の第1面に形成された電極活物質層の面積と第2面に形成された電極活物質層の面積を容易に変えることができる。 Further, by forming the laminated body 2 1 and the laminated body 2 3 by using an inkjet method, the area of the electrode active material layer formed on the first surface of the electrode current collector and the electrode activity formed on the second surface. The area of the material layer can be easily changed.
〈第3実施形態〉
第3実施形態では、積層体の少なくとも一部の電極の電極活物質層が複数の領域に存在している積層型蓄電池の例を示す。なお、第3実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example of a laminated storage battery in which the electrode active material layer of at least a part of the electrodes of the laminated body is present in a plurality of regions is shown. In the third embodiment, the description of the same components as those in the above-described embodiment may be omitted.
図14は、第3実施形態に係る積層型蓄電池を例示する断面図である。図15は、第3実施形態に係る積層型蓄電池の電極活物質層の面積及び形成位置について説明する図であり、図15(a)は負極201の負極集電体21aの上面側を、図15(b)は負極201の負極集電体21aの下面側を示している。又、図15(c)は正極102の正極集電体11bの上面側を、図15(d)は正極102の正極集電体11bの下面側を示している。又、図15(e)は積層体24の上面側から視た各電極活物質層の面積の違いを模式的に示している。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the stacked storage battery according to the third embodiment. Figure 15 is a diagram for explaining the area and formation position of the third electrode active material layer of the multilayer storage battery according to the embodiment, the upper surface of the negative electrode
図14及び図15を参照すると、積層型蓄電池1Dでは、積層体24の少なくとも一部の電極の電極活物質層が複数の領域に存在している。具体的には、正極102の正極集電体11bの上面の2つの領域に正極活物質層12bが形成されている。又、負極201の負極集電体21aの下面の2つの領域に負極活物質層22bが形成されている。
Referring to FIGS. 14 and 15, in the
このように、積層型蓄電池1Dでは、複数の電極は、電極集電体の同一の面の複数の領域に電極活物質層が形成された電極を少なくとも1つ含む。これにより、インクジェット方式等で積層型蓄電池1Dを形成する際に、積層型蓄電池1Dの形状の自由度をより向上でき、より複雑な形状の積層型蓄電池1Dを形成可能となる。
As described above, in the
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments and the like have been described in detail above, they are not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications and substitutions are made to the above-mentioned embodiments and the like without departing from the scope described in the claims. Can be added.
例えば、上記の各実施形態では、本発明をリチウムイオン二次電池等の積層型蓄電池に適用する例を示したが、これには限定されず、本発明は、リチウムイオン二次電池以外の全固体電池を含む二次電池(積層型蓄電池)、及び一次電池(積層型電池)にも適用可能である。なお、単に積層型電池と記載した場合には、積層型電池と積層型蓄電池の両方を含むものとする。 For example, in each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a stacked storage battery such as a lithium ion secondary battery is shown, but the present invention is not limited to this, and the present invention is the whole except for the lithium ion secondary battery. It can also be applied to a secondary battery (stacked storage battery) including a solid-state battery and a primary battery (stacked battery). In addition, when it is simply described as a laminated battery, it shall include both a laminated battery and a laminated storage battery.
1、1A、1B、1C、1D 積層型蓄電池
21、22、23、24 積層体
3 端子
3a 正極端子
3b 負極端子
5 外装部材
5a 第1外装部材
5b 第2外装部材
6、6B 基材
7 充填部材
8、8B 外装カバー
9 電子部品
101、102 正極
11a、11b 正極集電体
12a、12b、12c 正極活物質層
201、202 負極
21a、21b 負極集電体
22a、22b、22c 負極活物質層
301、302、303 イオン導電層
120 インクジェット組成物
1, 1A, 1B, 1C, 1D Laminated storage battery 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4
Claims (8)
前記複数の電極は、前記第1面に形成された前記電極活物質層の面積と前記第2面に形成された前記電極活物質層の面積が異なる電極を少なくとも1つ含むことを特徴とする積層型電池。 The electrode current collector, the electrode active material layer formed on the first surface of the electrode current collector, and the electrode active material layer formed on the second surface opposite to the first surface of the electrode current collector. A laminated battery in which a plurality of electrodes having, are laminated via an ion conductive layer.
The plurality of electrodes are characterized by including at least one electrode having a different area of the electrode active material layer formed on the first surface and the area of the electrode active material layer formed on the second surface. Stacked battery.
前記複数の電極と接続される端子を前記端面の側に設けたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の積層型電池。 It has a portion in which the plurality of electrodes are laminated with their end faces aligned with each other.
The laminated battery according to any one of claims 1 to 4, wherein terminals connected to the plurality of electrodes are provided on the end face side.
正極集電体、前記正極集電体の第1面に形成された正極活物質層、及び前記正極集電体の前記第1面の反対面である第2面に形成された正極活物質層、を有する正極と、
負極集電体、前記負極集電体の第1面に形成された負極活物質層、及び前記負極集電体の前記第1面の反対面である第2面に形成された負極活物質層、を有する負極と、を有し、
前記正極と前記負極が前記イオン導電層を介して積層されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の積層型電池。 The plurality of electrodes
A positive electrode current collector, a positive electrode active material layer formed on the first surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode active material layer formed on the second surface opposite to the first surface of the positive electrode current collector. With a positive electrode,
The negative electrode current collector, the negative electrode active material layer formed on the first surface of the negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer formed on the second surface opposite to the first surface of the negative electrode current collector. With a negative electrode, and
The laminated battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the positive electrode and the negative electrode are laminated via the ion conductive layer.
前記電極活物質層をインクジェット方式で形成する工程を含み、
前記複数の電極は、前記第1面に形成された前記電極活物質層の面積と前記第2面に形成された前記電極活物質層の面積が異なる電極を少なくとも1つ含むことを特徴とする積層型電池の製造方法。 The electrode current collector, the electrode active material layer formed on the first surface of the electrode current collector, and the electrode active material layer formed on the second surface opposite to the first surface of the electrode current collector. A method for manufacturing a laminated battery in which a plurality of electrodes having the above are laminated via an ion conductive layer.
Including the step of forming the electrode active material layer by an inkjet method.
The plurality of electrodes are characterized by including at least one electrode having a different area of the electrode active material layer formed on the first surface and the area of the electrode active material layer formed on the second surface. A method for manufacturing a laminated battery.
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