JP2021093339A - Battery system - Google Patents

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Abstract

To suppress a rise of battery temperature even with a simple configuration in which a through hole formation region provided on a lithium ion battery is reduced.SOLUTION: A battery system comprises: a lamination type battery module 100 which includes a plurality of laminated lithium ion unit batteries 1 and on which through holes 3a, 3b are formed; a gas supply part 31; a cooling liquid supply part 32; a temperature sensor 35; and a control part 36 for performing switching control between a normal control mode and a high temperature control mode on the basis of a signal from the temperature sensor 35. The control part 36 controls the gas supply part 31 so as to supply gas to the through holes 3a, 3b and controls the cooling liquid supply part 32 so as to stop supply of cooling liquid, at the time of the normal control mode; and controls the cooling liquid supply part 32 so as to supply cooling liquid to the through holes 3a, 3b to which gas is supplied and controls the gas supply part 31 so as to stop supply of gas, at the time of the high temperature control mode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リチウムイオン単電池が複数積層された積層型電池モジュールを有する電池システムに関するものである。 The present invention relates to a battery system having a stacked battery module in which a plurality of lithium ion cells are stacked.

従来より、例えば車載用のバッテリとして、リチウムイオン二次電池等の電池が適用されている。リチウムイオン二次電池では、充電・放電の過程において、その内部抵抗により発熱が生じ、特に大電流が通過する大型電池においては発熱量が大きい。そのため、電池の温度上昇を抑制すべく、空冷を行うための空気を流す貫通孔や、より高い冷却効果を得るための冷却水を流す貫通孔を電池内部に設ける工夫がなされている。 Conventionally, for example, a battery such as a lithium ion secondary battery has been applied as an in-vehicle battery. In a lithium ion secondary battery, heat is generated due to its internal resistance in the process of charging and discharging, and the amount of heat generated is particularly large in a large battery through which a large current passes. Therefore, in order to suppress the temperature rise of the battery, a device has been devised to provide a through hole for passing air for air cooling and a through hole for passing cooling water for obtaining a higher cooling effect inside the battery.

特開平１１−７３９８４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-73984

しかしながら、従来技術のように用途別の貫通孔がそれぞれ電池内部に設けられると、電池内部における貫通孔の形成領域の割合がその分大きくなり、電池容量の低下を招くという問題がある。また、用途別の貫通孔が設けられる場合、特許文献１に記載されているように電池の貫通孔（流路）に別部材を連結する構成とすると、部材点数が増加して構成が複雑になるという問題もある。 However, if through-holes for each application are provided inside the battery as in the prior art, there is a problem that the ratio of the through-hole forming region inside the battery is increased by that amount, which causes a decrease in battery capacity. Further, when a through hole for each application is provided, if another member is connected to the through hole (flow path) of the battery as described in Patent Document 1, the number of members increases and the configuration becomes complicated. There is also the problem of becoming.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池の温度上昇を抑制することを可能とする電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a battery system capable of suppressing an increase in battery temperature while having a simple configuration in which a region for forming through holes provided in a lithium ion battery is reduced. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記のような知見に基づいて鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。 As a result of diligent studies based on the above findings, the present inventors have come up with various aspects of the invention shown below.

［１］
樹脂集電体層を含む正極集電体及び前記正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、樹脂集電体層を含む負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に配置されるセパレータと、を備えるリチウムイオン単電池が複数積層されてなり、積層方向に貫通する貫通孔が形成された積層型電池モジュールと、
前記貫通孔に第１ガスを供給するガス供給部と、
前記貫通孔に冷却液を供給する冷却液供給部と、
前記積層型電池モジュールの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、通常制御モードと高温制御モードとを切り替え制御する制御部と、
を備えており、
前記制御部は、前記通常制御モード時には、前記貫通孔に前記第１ガスを供給するように前記ガス供給部を制御すると共に、前記冷却液の供給を停止するように前記冷却液供給部を制御し、
前記制御部は、前記高温制御モード時には、前記第１ガスが供給される前記貫通孔に前記冷却液を供給するように前記冷却液供給部を制御すると共に、前記第１ガスの供給を停止するように前記ガス供給部を制御することを特徴とする電池システム。 [1]
A positive electrode having a positive electrode current collector including a resin current collector layer and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material formed on the positive electrode current collector, a negative electrode current collector including a resin current collector layer, and the negative electrode. A lithium ion cell cell comprising a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material formed on a current collector and a separator arranged between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. A laminated battery module in which a plurality of layers are laminated to form through holes penetrating in the stacking direction, and a laminated battery module.
A gas supply unit that supplies the first gas to the through hole,
A coolant supply unit that supplies coolant to the through hole,
A temperature sensor that detects the temperature of the stacked battery module and
A control unit that switches and controls the normal control mode and the high temperature control mode based on the detection signal output from the temperature sensor.
Is equipped with
In the normal control mode, the control unit controls the gas supply unit so as to supply the first gas to the through hole, and controls the coolant supply unit so as to stop the supply of the coolant. And
In the high temperature control mode, the control unit controls the coolant supply unit so as to supply the coolant to the through hole to which the first gas is supplied, and stops the supply of the first gas. A battery system characterized by controlling the gas supply unit as described above.

［２］
前記通常制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が第１範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであり、
前記高温制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が前記第１範囲よりも高い第２範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであることを特徴とする［１］に記載の電池システム。 [2]
The normal control mode is a mode executed by the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is in the first range.
The high temperature control mode according to [1], wherein the high temperature control mode is a mode executed by the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is in the second range higher than the first range. Battery system.

［３］
前記貫通孔内の湿度を検知する湿度センサと、
前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記貫通孔内に第２ガスを供給するエアコンプレッサと、
を更に備えており、
前記制御部は、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を制御することを特徴とする［１］又［２］に記載の電池システム。 [3]
A humidity sensor that detects the humidity inside the through hole and
An air compressor that supplies a second gas into the through hole when switching from the high temperature control mode to the normal control mode.
Is further equipped with
The battery system according to [1] or [2], wherein the control unit controls the supply of the second gas from the air compressor based on a detection signal output from the humidity sensor.

［４］
前記制御部は、前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記エアコンプレッサから前記貫通孔内に前記第２ガスを供給し、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて前記貫通孔内の湿度が外気の湿度の所定範囲内に入ったと判定した場合に、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を停止することを特徴とする［３］に記載の電池システム。 [4]
When switching from the high temperature control mode to the normal control mode, the control unit supplies the second gas from the air compressor into the through hole, and the penetration is based on a detection signal output from the humidity sensor. The battery system according to [3], wherein when it is determined that the humidity in the hole is within a predetermined range of the humidity of the outside air, the supply of the second gas from the air compressor is stopped.

［５］
前記ガス供給部は前記エアコンプレッサを兼ねており、前記第１ガスと前記第２ガスとが同一のガスであることを特徴とする［３］又は［４］に記載の電池システム。 [5]
The battery system according to [3] or [4], wherein the gas supply unit also serves as the air compressor, and the first gas and the second gas are the same gas.

［６］
前記貫通孔は、前記積層型電池モジュールに形成された貫通孔であり、
前記貫通孔の内周面を覆う補強部材が設けられていることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の電池システム。 [6]
The through hole is a through hole formed in the laminated battery module.
The battery system according to any one of [1] to [5], wherein a reinforcing member covering the inner peripheral surface of the through hole is provided.

［７］
前記正極集電体及び前記負極集電体は、導電性フィラーを有する導電性樹脂組成物を含み、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材で被覆された被覆電極活物質粒子を含むことを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の電池システム。 [7]
The positive electrode current collector and the negative electrode current collector contain a conductive resin composition having a conductive filler.
The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are characterized by containing coated electrode active material particles in which at least a part of the surface of the electrode active material particles is coated with a coating material containing a polymer compound [1] to The battery system according to any one of [6].

［８］
前記積層型電池モジュールを収容する収容部と、
前記収容部内に液体を供給する液体供給部と、
を更に備えており、
前記制御部は、前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、異常制御モードに切り替え制御し、前記異常制御モード時には、前記積層型電池モジュールを水没させるように前記液体供給部からの前記液体の供給を制御することを特徴とする［１］〜［７］のいずれかに記載の電池システム。 [8]
An accommodating portion for accommodating the laminated battery module and
A liquid supply unit that supplies liquid into the storage unit and
Is further equipped with
The control unit switches and controls the abnormality control mode based on the detection signal output from the temperature sensor, and in the abnormality control mode, the liquid from the liquid supply unit so as to submerge the laminated battery module. The battery system according to any one of [1] to [7], wherein the supply of the battery system is controlled.

［９］
前記液体供給部は、前記貫通孔内に螺旋状に配された液冷管を有しており、前記液冷管内に前記液体を供給することを特徴とする［８］に記載の電池システム。 [9]
The battery system according to [8], wherein the liquid supply unit has a liquid cooling tube spirally arranged in the through hole, and supplies the liquid into the liquid cooling tube.

［１０］
前記液冷管は、前記貫通孔内の中央部位で最も配置密度が高いことを特徴とする［９］に記載の電池システム。 [10]
The battery system according to [9], wherein the liquid cooling pipe has the highest arrangement density at the central portion in the through hole.

本発明によれば、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池の温度上昇を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in the temperature of the battery while having a simple configuration in which the formation region of the through hole provided in the lithium ion battery is reduced.

第１の実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュールを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laminated battery module applied to the battery system by 1st Embodiment. 第１の実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the battery system by 1st Embodiment. 第２の実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the battery system by 2nd Embodiment. 第３の実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール及び冷却液供給部の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of the laminated battery module and the coolant supply part applied to the battery system by 3rd Embodiment. 第３の実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the battery system by 3rd Embodiment. 積層型電池モジュールが水没した様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state that the laminated battery module was submerged.

以下、本発明の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態として、発熱したリチウムイオン電池を冷却する電池システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。この電池システムは、例えば車載用バッテリ等として用いられる。 [First Embodiment]
First, as a first embodiment, a battery system for cooling a generated lithium ion battery will be described in detail with reference to the drawings. This battery system is used, for example, as an in-vehicle battery or the like.

図１は、本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュールを示す模式図であり、（ａ）が概略斜視図、（ｂ）が（ａ）のＩ−Ｉ'に沿った概略断面図、（ｃ）がリチウムイオン単電池の貫通孔の存在しない部位における概略断面図である。
本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール１００は、リチウムイオン単電池１が複数積層されて直列に接続された組電池１０を備える。なお、図１（ｂ）では、図示の便宜上、リチウムイオン単電池１が４層積層された様子を例示するが、リチウムイオン単電池１を数十層〜数百層積層する場合がある。 1A and 1B are schematic views showing a stacked battery module applied to a battery system according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a schematic perspective view and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I'of (a). FIG. 3C is a schematic cross-sectional view of a lithium ion cell in a portion where no through hole is present.
The stacked battery module 100 applied to the battery system according to the present embodiment includes an assembled battery 10 in which a plurality of lithium ion cell 1s 1 are stacked and connected in series. In FIG. 1B, for convenience of illustration, a state in which four layers of the lithium ion cell 1 are laminated is illustrated, but the lithium ion cell 1 may be laminated in several tens to several hundred layers.

リチウムイオン単電池１は、正極電極１１及び負極電極１３がセパレータ１２を介して積層され、正極電極１１、セパレータ１２、及び負極電極１３の外周部を取り囲み封止するシール部１４が設けられ、封止された内部に電解液が封入されて構成されている。正極電極１１は、正極樹脂集電体２１及び正極活物質層２２が積層されてなる。負極電極１３は、負極樹脂集電体２３及び負極活物質層２４が積層されてなる。 The lithium ion cell 1 is sealed by stacking a positive electrode 11 and a negative electrode 13 via a separator 12 and providing a sealing portion 14 that surrounds and seals the positive electrode 11, the separator 12, and the outer peripheral portion of the negative electrode 13. It is configured by enclosing the electrolytic solution inside the stopped part. The positive electrode electrode 11 is formed by laminating a positive electrode resin current collector 21 and a positive electrode active material layer 22. The negative electrode electrode 13 is formed by laminating a negative electrode resin current collector 23 and a negative electrode active material layer 24.

（正極樹脂集電体）
正極樹脂集電体２１としては、導電性フィラーとマトリックス樹脂とを含むことが好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。 (Positive electrode resin current collector)
The positive electrode resin current collector 21 preferably contains a conductive filler and a matrix resin. Examples of the matrix resin include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), and polytetrafluoroethylene (PTFE). ), Styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethylacrylate (PMA), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resin, silicone resin, or a mixture thereof. From the viewpoint of electrical stability, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferable, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferable. (PMP).

導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。
具体的には、金属［ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。また、これらの合金又は金属酸化物を用いても良い。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、更に好ましくはカーボンである。またこれらの導電性フィラーとしては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電性フィラーの材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでも良い。 The conductive filler is selected from materials having conductivity.
Specifically, metals [nickel, aluminum, stainless steel (SUS), silver, copper, titanium, etc.], carbon [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), etc.), etc. ], And a mixture thereof, etc., but is not limited to these. These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use these alloys or metal oxides. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, copper, titanium and mixtures thereof are preferable, silver, aluminum, stainless steel and carbon are more preferable, and carbon is even more preferable. Further, as these conductive fillers, a conductive material (a metal one among the above-mentioned conductive filler materials) may be coated around a particle-based ceramic material or a resin material by plating or the like.

導電性フィラーの平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、０．０１μｍ〜１０μｍであることが好ましく、０．０２μｍ〜５μｍであることがより好ましく、０．０３μｍ〜１μｍであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。 The average particle size of the conductive filler is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm to 10 μm, more preferably 0.02 μm to 5 μm, and 0, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. It is more preferably .03 μm to 1 μm. In addition, in this specification, "particle diameter" means the maximum distance L among the distances between arbitrary two points on the contour line of a particle. The value of the "average particle size" is the average value of the particle size of the particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted.

導電性フィラーの形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であっても良く、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であっても良い。 The shape (form) of the conductive filler is not limited to the particle form, and may be a form other than the particle form, and may be a form practically used as a so-called filler-based conductive resin composition such as carbon nanotubes. good.

導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であっても良い。導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性の良い金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。導電性フィラーが導電性繊維である場合、その平均繊維径は０．１μｍ〜２０μｍであることが好ましい。 The conductive filler may be a conductive fiber whose shape is fibrous. The conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers in which a metal having good conductivity or graphite is uniformly dispersed in synthetic fibers, and a metal such as stainless steel. Examples thereof include fibrous metal fibers, conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with metal, and conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with a resin containing a conductive substance. Among these conductive fibers, carbon fibers are preferable. Further, a polypropylene resin kneaded with graphene is also preferable. When the conductive filler is a conductive fiber, its average fiber diameter is preferably 0.1 μm to 20 μm.

樹脂集電体中の導電性フィラーの重量割合は、５重量％〜９０重量％であることが好ましく、２０重量％〜８０重量％であることがより好ましい。特に、導電性フィラーがカーボンの場合、導電性フィラーの重量割合は、２０重量％〜３０重量％であることが好ましい。 The weight ratio of the conductive filler in the resin current collector is preferably 5% by weight to 90% by weight, more preferably 20% by weight to 80% by weight. In particular, when the conductive filler is carbon, the weight ratio of the conductive filler is preferably 20% by weight to 30% by weight.

樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーの他に、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいても良い。また、複数の樹脂集電体を積層して用いても良く、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いても良い。 The resin current collector may contain other components (dispersant, cross-linking accelerator, cross-linking agent, colorant, ultraviolet absorber, plasticizer, etc.) in addition to the matrix resin and the conductive filler. Further, a plurality of resin current collectors may be laminated and used, or a resin current collector and a metal foil may be laminated and used.

正極樹脂集電体２１の厚さは特に限定されないが、５μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。複数の樹脂集電体を積層して正極集電体として用いる場合には、積層後の全体の厚さが５μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。 The thickness of the positive electrode resin current collector 21 is not particularly limited, but is preferably 5 μm to 150 μm. When a plurality of resin current collectors are laminated and used as a positive electrode current collector, the total thickness after lamination is preferably 5 μm to 150 μm.

正極樹脂集電体２１は、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー及び必要により用いるフィラー用分散剤を溶融混練して得られる導電性樹脂組成物を公知の方法でフィルム状に成形することにより得ることができる。導電性樹脂組成物をフィルム状に成形する方法としては、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法及びカレンダー法等の公知のフィルム成形法が挙げられる。なお、正極樹脂集電体２１は、フィルム成形以外の成形方法によっても得ることができる。 The positive electrode resin current collector 21 can be obtained, for example, by forming a conductive resin composition obtained by melt-kneading a matrix resin, a conductive filler, and a dispersant for a filler used if necessary into a film by a known method. Can be done. Examples of the method for molding the conductive resin composition into a film include known film molding methods such as the T-die method, the inflation method, and the calendar method. The positive electrode resin current collector 21 can also be obtained by a molding method other than film molding.

（正極活物質層）
正極活物質層２２は、正極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質層中において正極活物質の位置が固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質同士及び正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。 (Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer 22 is preferably a non-bonded body of a mixture containing the positive electrode active material. Here, in the non-bonded body, the position of the positive electrode active material is not fixed in the positive electrode active material layer, and the positive electrode active materials and the positive electrode active materials and the positive electrode active material and the current collector are irreversibly. It means that it is not fixed.

正極活物質層２２が非結着体である場合、正極活物質同士は不可逆的に固定されていないため、正極活物質同士の界面を機械的に破壊することなく分離することができ、正極活物質層２２に応力がかかった場合でも正極活物質が移動することで正極活物質層２２の破壊を防止することができ好ましい。非結着体である正極活物質層２２は、正極活物質層１３を、正極活物質と電解液とを含みかつ結着剤を含まない正極活物質層２２にする等の方法で得ることができる。 When the positive electrode active material layer 22 is a non-bonded body, the positive electrode active materials are not irreversibly fixed to each other, so that the positive electrode active materials can be separated without mechanically destroying the interface between the positive electrode active materials, and the positive electrode active materials can be separated from each other without mechanically breaking. Even when stress is applied to the material layer 22, the movement of the positive electrode active material can prevent the positive electrode active material layer 22 from being destroyed, which is preferable. The positive electrode active material layer 22 which is a non-binding body can be obtained by a method such as forming the positive electrode active material layer 13 into a positive electrode active material layer 22 containing a positive electrode active material and an electrolytic solution and not containing a binder. it can.

なお、本明細書において、結着剤とは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。これらの結着剤は溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで表面が粘着性を示すことなく固体化するので正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない。 In the present specification, the binder means a drug that cannot reversibly fix the positive electrode active materials to each other and the positive electrode active material to the current collector, and starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, and carboxy. Examples thereof include known solvent-drying type binders for lithium ion batteries such as methyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, polyethylene and polypropylene. These binders are used by dissolving or dispersing in a solvent, and by volatilizing and distilling off the solvent, the surface solidifies without showing adhesiveness. Cannot be fixed reversibly.

正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＡｌＭｎＯ4、ＬｉＭｎＯ2及びＬｉＭｎ2Ｏ4等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ4、ＬｉＮｉ1-xＣｏxＯ2、ＬｉＭｎ1-yＣｏyＯ2、ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ａｌ1/3Ｏ2及びＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭaＭ’bＭ”cＯ2（Ｍ、Ｍ’及びＭ”はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＭｎＰＯ4及びＬｉＮｉＰＯ4）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ2及びＶ2Ｏ5）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ2及びＴｉＳ2）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ−ｐ−フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用しても良い。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであっても良い。 Examples of the positive electrode active material include composite oxides of lithium and transition metals {composite oxides containing one type of transition metal (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiAlMnO 4 , LiMnO 2, LiMn 2 O 4, etc.) and transition metal elements. Two types of composite oxides (eg LiFeMnO 4 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiMn 1-y Co y O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Al 1/3 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2) and a composite oxide metal element is three or more [e.g. LiM a M 'b M "c O 2 (M, M' and M" are different transition metal element, respectively, satisfy a + b + c = 1 For example, LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), etc.}, lithium-containing transition metal phosphates (eg LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 and LiNiPO 4 ), transition metal oxides (eg LiNiPO 4) MnO 2 and V 2 O 5 ), transition metal sulfides (eg MoS 2 and TiS 2 ) and conductive polymers (eg polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene and poly-p-phenylene and polyvinylcarbazole) and the like. Two or more types may be used together. The lithium-containing transition metal phosphate may be one in which a part of the transition metal site is replaced with another transition metal.

正極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、０．１μｍ〜３５μｍであることがより好ましく、２μｍ〜３０μｍであることが更に好ましい。 The volume average particle size of the positive electrode active material is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.1 μm to 35 μm, and further preferably 2 μm to 30 μm from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. ..

正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であっても良い。正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。 The positive electrode active material may be a coated positive electrode active material in which at least a part of the surface thereof is coated with a coating material containing a polymer compound. When the periphery of the positive electrode active material is coated with a coating material, the volume change of the positive electrode can be alleviated and the expansion of the positive electrode can be suppressed.

被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７−０５４７０３号公報及び国際公開第２０１５−００５１１７号等に活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。 As the polymer compound constituting the coating material, those described as the active material coating resin in JP-A-2017-054703 and International Publication No. 2015-005117 can be preferably used.

被覆材には、導電剤が含まれていても良い。導電剤としては、正極樹脂集電体２１に含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。 The covering material may contain a conductive agent. As the conductive agent, the same conductive filler as that contained in the positive electrode resin current collector 21 can be preferably used.

正極活物質層２２には、粘着性樹脂が含まれていても良い。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７−０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、特開平１０−２５５８０５公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着剤として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。従って、上述した結着剤（溶液乾燥型の電極用バインダ）と粘着性樹脂とは異なる材料である。 The positive electrode active material layer 22 may contain an adhesive resin. Examples of the adhesive resin include those prepared by mixing a small amount of an organic solvent with the non-aqueous secondary battery active material coating resin described in JP-A-2017-054703 and adjusting the glass transition temperature to room temperature or lower. Further, those described as a pressure-sensitive adhesive in JP-A No. 10-255805 can be preferably used. The adhesive resin is a resin having adhesiveness (property of adhering by applying a slight pressure without using water, solvent, heat, etc.) without solidifying even if the solvent component is volatilized and dried. Means. On the other hand, a solution-drying type electrode binder used as a binder means a binder that dries and solidifies by volatilizing a solvent component to firmly bond and fix active materials to each other. Therefore, the above-mentioned binder (solution-drying type binder for electrodes) and the adhesive resin are different materials.

正極活物質層２２には、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていても良い。電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＮ（ＦＳＯ2）2及びＬｉＣｌＯ4等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2及びＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられ、ＬｉＮ（ＦＳＯ2）2（ＬｉＦＳＩともいう）が好ましい。 The positive electrode active material layer 22 may contain an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent. As the electrolyte, those used in known electrolytes can be used, for example, lithium salts of inorganic acids such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (FSO 2 ) 2 and LiClO 4. Examples thereof include lithium salts of organic acids such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , and LiN (FSO 2 ) 2 (also referred to as LiFSI). ) Is preferable.

非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。 As the non-aqueous solvent, those used in known electrolytic solutions can be used, and for example, a lactone compound, a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile can be used. Compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes and the like and mixtures thereof can be used.

ラクトン化合物としては、５員環（γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトン等）及び６員環のラクトン化合物（δ−バレロラクトン等）等を挙げることができる。 Examples of the lactone compound include a 5-membered ring (γ-butyrolactone, γ-valerolactone, etc.) and a 6-membered ring lactone compound (δ-valerolactone, etc.).

環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−ｎ−プロピルカーボネート、エチル−ｎ−プロピルカーボネート及びジ−ｎ−プロピルカーボネート等が挙げられる。 Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate, ethylene carbonate and butylene carbonate. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, di-n-propyl carbonate and the like.

鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及びプロピオン酸メチル等が挙げられる。環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン及び１，４−ジオキサン等が挙げられる。鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン及び１，２−ジメトキシエタン等が挙げられる。 Examples of the chain carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate and the like. Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like. Examples of the chain ether include dimethoxymethane and 1,2-dimethoxyethane.

リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ（トリフルオロメチル）、リン酸トリ（トリクロロメチル）、リン酸トリ（トリフルオロエチル）、リン酸トリ（トリパーフルオロエチル）、２−エトキシ−１，３，２−ジオキサホスホラン−２−オン、２−トリフルオロエトキシ−１，３，２−ジオキサホスホラン−２−オン及び２−メトキシエトキシ−１，３，２−ジオキサホスホラン−２−オン等が挙げられる。ニトリル化合物としては、アセトニトリル等が挙げられる。アミド化合物としては、ＤＭＦ等が挙げられる。スルホンとしては、ジメチルスルホン及びジエチルスルホン等が挙げられる。非水溶媒は１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。 Phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri (trifluoromethyl) phosphate, tri (trichloromethyl) phosphate, Tri (trifluoroethyl) phosphate, tri (triperfluoroethyl) phosphate, 2-ethoxy-1,3,2-dioxaphosphoran-2-one, 2-trifluoroethoxy-1,3,2- Examples thereof include dioxaphosphoran-2-one and 2-methoxyethoxy-1,3,2-dioxaphosphoran-2-one. Examples of the nitrile compound include acetonitrile and the like. Examples of the amide compound include DMF and the like. Examples of the sulfone include dimethyl sulfone and diethyl sulfone. One type of non-aqueous solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination.

非水溶媒のうち、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、更に好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、特に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。最も好ましいのはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合液である。 Among the non-aqueous solvents, lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates and phosphate esters are preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics, and lactone compounds, cyclic carbonates and chains are more preferable. A carbonic acid ester is particularly preferable, and a mixture of a cyclic carbonic acid ester and a chain carbonic acid ester is particularly preferable. The most preferable is a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC), or a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC).

正極活物質層２２には、導電助剤が含まれていても良い。導電助剤としては、正極集電体１１に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。 The positive electrode active material layer 22 may contain a conductive auxiliary agent. As the conductive auxiliary agent, a conductive material similar to the conductive filler contained in the positive electrode current collector 11 can be preferably used.

正極活物質層２２における導電助剤の重量割合は、３重量％〜１０重量％であることが好ましい。 The weight ratio of the conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer 22 is preferably 3% by weight to 10% by weight.

正極活物質層２２は、例えば、正極活物質及び電解液を含むスラリーを正極樹脂集電体２１又は基材の表面に塗布し、余分な電解液を除去する方法によって作製することができる。基材の表面に正極活物質層２２を形成した場合、転写等の方法によって正極活物質層２２を正極樹脂集電体２１と組み合わせれば良い。上記スラリーには、必要に応じて、導電助剤や粘着性樹脂が含まれていても良い。また、正極活物質は被覆正極活物質であっても良い。 The positive electrode active material layer 22 can be produced, for example, by applying a slurry containing the positive electrode active material and the electrolytic solution to the surface of the positive electrode resin current collector 21 or the base material to remove excess electrolytic solution. When the positive electrode active material layer 22 is formed on the surface of the base material, the positive electrode active material layer 22 may be combined with the positive electrode resin current collector 21 by a method such as transfer. The slurry may contain a conductive auxiliary agent or an adhesive resin, if necessary. Further, the positive electrode active material may be a coated positive electrode active material.

正極活物質層２２の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０μｍ〜６００μｍであることが好ましく、２００μｍ〜４５０μｍであることがより好ましい。 The thickness of the positive electrode active material layer 22 is not particularly limited, but is preferably 150 μm to 600 μm, and more preferably 200 μm to 450 μm from the viewpoint of battery performance.

（負極樹脂集電体）
負極樹脂集電体２３としては、正極樹脂集電体２１で記載した構成と同様のものを適宜選択して用いることができ、同様の方法により得ることができる。負極樹脂集電体２３の厚さは特に限定されないが、５μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。 (Negative electrode resin current collector)
As the negative electrode resin current collector 23, the same configuration as that described in the positive electrode resin current collector 21 can be appropriately selected and used, and can be obtained by the same method. The thickness of the negative electrode resin current collector 23 is not particularly limited, but is preferably 5 μm to 150 μm.

（負極活物質層）
負極活物質層２４は、負極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。負極活物質層が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である負極活物質層２３を得る方法等は、正極活物質層２２が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である正極活物質層２２を得る方法と同様である。 (Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer 24 is preferably a non-bonded body of a mixture containing the negative electrode active material. The reason why the negative electrode active material layer is preferably a non-bonded body, and the reason why the positive electrode active material layer 22 is preferably a non-bound body in the method of obtaining the negative electrode active material layer 23 which is a non-bound body, etc. , And the method for obtaining the positive electrode active material layer 22 which is a non-bonded body.

負極活物質としては、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素−炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素−アルミニウム合金、珪素−リチウム合金、珪素−ニッケル合金、珪素−鉄合金、珪素−チタン合金、珪素−マンガン合金、珪素−銅合金及び珪素−スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。上記負極活物質のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施しても良い。 Examples of the negative electrode active material include carbon-based materials [graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, calcined resin (for example, those obtained by calcining and carbonizing phenol resin and furan resin, etc.), cokes (for example, pitch coke, needle). Coke and petroleum coke, etc.) and carbon fibers, etc.], silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composite (carbon particles whose surface is coated with silicon and / or silicon carbide, silicon particles or oxidation) Silicon particles whose surface is coated with carbon and / or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloy, silicon-lithium alloy, silicon-nickel alloy, silicon-iron alloy, silicon-titanium alloy, silicon -Manganese alloys, silicon-copper alloys, silicon-tin alloys, etc.)], conductive polymers (eg, polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, titanium, etc.), metal oxides (titanium oxide and titanium oxide, etc.) Examples thereof include (such as lithium-titanium oxide) and metal alloys (for example, lithium-tin alloys, lithium-aluminum alloys, and lithium-aluminum-manganese alloys) and mixtures of these with carbon-based materials. Among the above-mentioned negative electrode active materials, those which do not contain lithium or lithium ions inside may be pre-doped with a part or all of the negative electrode active materials containing lithium or lithium ions in advance.

これらの中でも、電池容量等の観点から、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物が好ましく、炭素系材料としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及びアモルファス炭素がさらに好ましく、珪素系材料としては、酸化珪素及び珪素−炭素複合体が更に好ましい。 Among these, carbon-based materials, silicon-based materials and mixtures thereof are preferable from the viewpoint of battery capacity and the like, graphite, non-graphitizable carbon and amorphous carbon are more preferable as carbon-based materials, and silicon-based materials are more preferable. , Silicon oxide and silicon-carbon composites are more preferred.

負極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜２０μｍであることがより好ましく、２μｍ〜１０μｍであることが更に好ましい。 The volume average particle size of the negative electrode active material is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.1 μm to 20 μm, and further preferably 2 μm to 10 μm from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery.

本明細書において、負極活物質の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装（株）製のマイクロトラック等を用いることができる。 In the present specification, the volume average particle size of the negative electrode active material means the particle size (Dv50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the microtrack method (laser diffraction / scattering method). The microtrack method is a method for obtaining a particle size distribution using scattered light obtained by irradiating particles with laser light. A microtrack or the like manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used for measuring the volume average particle size.

負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であっても良い。負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。 The negative electrode active material may be a coated negative electrode active material in which at least a part of the surface thereof is coated with a coating material containing a polymer compound. When the periphery of the negative electrode active material is coated with a coating material, the volume change of the negative electrode can be alleviated and the expansion of the negative electrode can be suppressed.

被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。 As the coating material, the same material as the coating material constituting the coated positive electrode active material can be preferably used.

負極活物質層２４は、電解質と非水溶媒を含む電解液を含有する。
電解液の組成は、正極活物質層２２に含まれる電解液と同様の電解液を好適に用いることができる。 The negative electrode active material layer 24 contains an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent.
As the composition of the electrolytic solution, an electrolytic solution similar to the electrolytic solution contained in the positive electrode active material layer 22 can be preferably used.

負極活物質層２４には、導電助剤が含まれていても良い。導電助剤としては、正極活物質層２２に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。 The negative electrode active material layer 24 may contain a conductive auxiliary agent. As the conductive auxiliary agent, a conductive material similar to the conductive filler contained in the positive electrode active material layer 22 can be preferably used.

負極活物質層２４における導電助剤の重量割合は、２重量％〜１０重量％であることが好ましい。 The weight ratio of the conductive auxiliary agent in the negative electrode active material layer 24 is preferably 2% by weight to 10% by weight.

負極活物質層２４には、粘着性樹脂が含まれていても良い。粘着性樹脂としては、正極活物質層２２の任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。 The negative electrode active material layer 24 may contain an adhesive resin. As the adhesive resin, the same adhesive resin as the adhesive resin which is an optional component of the positive electrode active material layer 22 can be preferably used.

負極活物質層２４は、例えば、負極活物質及び電解液を含むスラリーを負極樹脂集電体２３又は基材の表面に塗布し、余分な電解液を除去する方法によって作製することができる。基材の表面に負極活物質層２４を形成した場合、転写等の方法によって負極活物質層２４を負極樹脂集電体２３と組み合わせれば良い。上記スラリーには、必要に応じて、導電助剤や粘着性樹脂等が含まれていても良い。また、負極活物質は被覆負極活物質であっても良い。 The negative electrode active material layer 24 can be produced, for example, by applying a slurry containing the negative electrode active material and the electrolytic solution to the surface of the negative electrode resin current collector 23 or the base material to remove excess electrolytic solution. When the negative electrode active material layer 24 is formed on the surface of the base material, the negative electrode active material layer 24 may be combined with the negative electrode resin current collector 23 by a method such as transfer. The slurry may contain a conductive auxiliary agent, an adhesive resin, or the like, if necessary. Further, the negative electrode active material may be a coated negative electrode active material.

負極活物質層２４の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０μｍ〜６００μｍであることが好ましく、２００μｍ〜４５０μｍであることがより好ましい。 The thickness of the negative electrode active material layer 24 is not particularly limited, but is preferably 150 μm to 600 μm, and more preferably 200 μm to 450 μm from the viewpoint of battery performance.

（セパレータ）
セパレータ１２としては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、上記多孔性フィルムの積層フィルム（多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム等）、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン単電池に用いられるセパレータが挙げられる。 (Separator)
The separator 12 includes a porous film made of polyethylene or polypropylene, a laminated film of the above-mentioned porous film (laminated film of porous polyethylene film and porous polypropylene, etc.), synthetic fiber (polyester fiber, aramid fiber, etc.) or glass fiber. Examples thereof include non-woven films made of polypropylene, and separators used in known lithium-ion single cells such as those in which ceramic fine particles such as silica, alumina, and titania are adhered to their surfaces.

リチウムイオン単電池１は、正極活物質層２２及び負極活物質層２４の外周を封止することで電解液が封入された構成である。正極活物質層２２及び負極活物質層２３の外周を封止する方法としては、例えば、シール部１４を用いて封止する方法が挙げられる。シール部１４は、正極樹脂集電体２１及び負極樹脂集電体２３の間に配置されており、セパレータ１２の外周を封止する機能を有する。 The lithium ion cell 1 has a configuration in which an electrolytic solution is sealed by sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 24. Examples of the method of sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 23 include a method of sealing using the sealing portion 14. The seal portion 14 is arranged between the positive electrode resin current collector 21 and the negative electrode resin current collector 23, and has a function of sealing the outer periphery of the separator 12.

シール部１４としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。 The sealing portion 14 is not particularly limited as long as it is a material durable to the electrolytic solution, but a polymer material is preferable, and a thermosetting polymer material is more preferable. Specific examples thereof include epoxy-based resins, polyolefin-based resins, polyurethane-based resins, polyvinylidene fluoride resins, and the like, and epoxy-based resins are preferable because they have high durability and are easy to handle.

リチウムイオン単電池１の製造方法としては、例えば、正極樹脂集電体２１、正極活物質層２２、セパレータ１２、負極活物質層２３、及び負極樹脂集電体２４をこの順に重ね合わせた後、電解液を注入し、正極活物質層２２及び負極活物質層２４の外周をシール部１４で封止することで得ることができる。正極活物質層２２及び負極活物質層２４の外周をシール部１４で封止する方法としては、液状の封止材を塗布し硬化して封止する方法が挙げられる。 As a method for manufacturing the lithium ion cell 1, for example, after stacking the positive electrode resin current collector 21, the positive electrode active material layer 22, the separator 12, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode resin current collector 24 in this order, It can be obtained by injecting an electrolytic solution and sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 24 with a sealing portion 14. Examples of the method of sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 24 with the sealing portion 14 include a method of applying a liquid sealing material, curing and sealing.

また、シール部１４は、上述した電解液に対して耐久性のある高分子材料からなり、正極活物質層２２又は負極活物質層２４を収容する貫通孔を有する枠体であっても良い。シール部１４が枠体である場合には、正極樹脂集電体２１又は負極樹脂集電体２３を枠体の一方の枠面に接合して貫通孔の一端を封止し、枠体の他方の枠面上にセパレータを挿入した状態で枠体同士を接着して封止する方法でリチウムイオン単電池１を得ることができる。 Further, the sealing portion 14 may be a frame made of a polymer material durable against the above-mentioned electrolytic solution and having through holes for accommodating the positive electrode active material layer 22 or the negative electrode active material layer 24. When the sealing portion 14 is a frame body, the positive electrode resin current collector 21 or the negative electrode resin current collector 23 is joined to one frame surface of the frame body to seal one end of the through hole, and the other side of the frame body is sealed. The lithium ion cell 1 can be obtained by a method of adhering and sealing the frames with the separator inserted on the frame surface of the above.

本実施形態において、図１に示すように、組電池１０には、リチウムイオン二次単電池１の積層方向と平行に貫通する貫通孔が並んで形成されている。なお、リチウムイオン二次単電池１の積層方向は、組電池１０の上面（又は下面）と直交する方向でなくとも良い。また、貫通孔は、積層方向と平行に形成されていなくても良い。図１では２つの貫通孔を例示しているが、貫通孔は１つのみ又は３つ以上形成される場合もある。貫通孔の内周面を覆うように、組電池１０の全面に防水性の絶縁膜２が形成されている。貫通孔及び絶縁膜２により、貫通孔３ａ，３ｂが構成されている。貫通孔３ａ，３ｂは、組電池１０の冷却時に空気等のガス（第１ガス）又は水等の冷却液が供給されるものである。貫通孔３ａ，３ｂは、いずれも第１ガス又は冷却液の供給を兼ねた第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。貫通孔が３つ以上設けられる場合でも、同様に第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the assembled battery 10 is formed side by side with through holes penetrating in parallel with the stacking direction of the lithium ion secondary battery 1. The stacking direction of the lithium ion secondary battery 1 does not have to be orthogonal to the upper surface (or lower surface) of the assembled battery 10. Further, the through hole does not have to be formed parallel to the stacking direction. Although two through holes are illustrated in FIG. 1, only one or three or more through holes may be formed. A waterproof insulating film 2 is formed on the entire surface of the assembled battery 10 so as to cover the inner peripheral surface of the through hole. Through holes 3a and 3b are formed by the through holes and the insulating film 2. The through holes 3a and 3b are supplied with a gas such as air (first gas) or a cooling liquid such as water when the assembled battery 10 is cooled. The through holes 3a and 3b are both used as common through holes for the first gas and the coolant that also supply the first gas or the coolant. Even when three or more through holes are provided, they are similarly used as common through holes for the first gas and the coolant.

なお、組電池１０の表面の少なくとも一部、ここでは組電池１０の貫通孔３の出入り口を除く全面を覆うように、外装フィルムを設けても良い。外装フィルムは、可撓性を有する絶縁材料からなり、電池に用いられている公知の材質を用いることが可能であり、好ましくはラミネートフィルムである。ラミネートフィルムとしては、外側にナイロンフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した３層ラミネートフィルムを好ましく用いることができる。 An exterior film may be provided so as to cover at least a part of the surface of the assembled battery 10, here, the entire surface excluding the entrance / exit of the through hole 3 of the assembled battery 10. The exterior film is made of a flexible insulating material, and a known material used for a battery can be used, and a laminated film is preferable. As the laminated film, a three-layer laminated film having an adhesive layer such as a nylon film on the outside, an aluminum foil in the center, and a modified polypropylene on the inside can be preferably used.

ここで、貫通孔３ａ，３ｂ内で絶縁膜２及び両縁部を覆う補強部材を形成するようにしても良い。補強部材は、例えば絶縁性材料又は防水層等からなるものである。貫通孔３ａ，３ｂに補強部材を設けることにより、例えばケーブル等を挿通させる場合に、ケーブル等が貫通孔３ａ，３ｂの壁面に当接することによる貫通孔３ａ，３ｂの破損や絶縁膜２の剥離等の発生を防止することができる。 Here, the insulating film 2 and the reinforcing member covering both edges may be formed in the through holes 3a and 3b. The reinforcing member is made of, for example, an insulating material or a waterproof layer. By providing a reinforcing member in the through holes 3a and 3b, for example, when a cable or the like is inserted, the through holes 3a and 3b are damaged or the insulating film 2 is peeled off due to the cable or the like coming into contact with the wall surface of the through holes 3a and 3b. Etc. can be prevented.

本実施形態による電池システムは、上記のように構成された積層型電池モジュール１００を備えて、以下のように構成される。図２は、本実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。 The battery system according to the present embodiment includes the stacked battery module 100 configured as described above, and is configured as follows. FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the present embodiment.

この電池システムは、積層型電池モジュール１００、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、及び制御部３６を有している。制御部３６は、温度センサ３５により測定された積層型電池モジュール１００の温度に応じて、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、及びバルブ３３，３４の動作を制御する。 This battery system includes a laminated battery module 100, a gas supply unit 31, a coolant supply unit 32, valves 33 and 34, a temperature sensor 35, and a control unit 36. The control unit 36 controls the operations of the gas supply unit 31, the coolant supply unit 32, and the valves 33 and 34 according to the temperature of the laminated battery module 100 measured by the temperature sensor 35.

ガス供給部３１は、積層型電池モジュール１００の組電池１０の発熱時に組電池１０を冷却すべく、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂに空気等のガス（第１ガス）を供給するものである。冷却液供給部３２は、積層型電池モジュール１００の組電池１０の発熱時に組電池１０を冷却すべく、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂに水等の冷却液を供給するものである。 The gas supply unit 31 supplies gas (first gas) such as air to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 in order to cool the assembled battery 10 when the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 generates heat. It is a thing. The coolant supply unit 32 supplies a coolant such as water to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 in order to cool the assembled battery 10 when the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 generates heat. ..

バルブ３３は、その開閉により、ガス供給部３１による積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂへの第１ガスの供給又は停止を行うものである。バルブ３４は、その開閉により、冷却液供給部３２による積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂへの冷却液の供給又は停止を行うものである。貫通孔３ａ，３ｂは、第１ガスの供給及び冷却液の共用供給路とされており、貫通孔３ａ，３ｂと接続されたパイプ３７ａ，３７ｂは、バルブ３３，３４の両方と連通しており、ガス供給部３１が用いられる際には貫通孔３ａ，３ｂの全てに第１ガスが供給され、冷却液供給部３２が用いられる際には貫通孔３ａ，３ｂの全てに冷却液が供給される。 The valve 33 supplies or stops the first gas to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 by the gas supply unit 31 by opening and closing the valve 33. The valve 34 is opened and closed to supply or stop the coolant to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 by the coolant supply unit 32. The through holes 3a and 3b are used as a common supply path for the supply of the first gas and the coolant, and the pipes 37a and 37b connected to the through holes 3a and 3b communicate with both the valves 33 and 34. When the gas supply unit 31 is used, the first gas is supplied to all of the through holes 3a and 3b, and when the coolant supply unit 32 is used, the coolant is supplied to all of the through holes 3a and 3b. To.

温度センサ３５は、積層型電池モジュール１００の組電池１０の温度を測定する温度計である。 The temperature sensor 35 is a thermometer that measures the temperature of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100.

本実施形態による電池システムは、温度センサ３５により検知された温度が第１範囲、例えば常温〜５０℃未満の範囲内である場合を通常制御モード、温度センサ３５により検知された温度が第２範囲、例えば５０〜１００℃未満の範囲内である場合を高温制御モードとして、制御部３６の制御により以下のように駆動する。 In the battery system according to the present embodiment, the temperature detected by the temperature sensor 35 is in the first range, for example, the normal control mode is when the temperature is in the range of room temperature to less than 50 ° C., and the temperature detected by the temperature sensor 35 is in the second range. For example, when the temperature is in the range of 50 to less than 100 ° C., the high temperature control mode is set, and the control unit 36 controls the drive as follows.

制御部３６は、温度センサ３５から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の組電池１０の温度測定値が第１範囲内の通常温度であると判断した場合には、通常制御モードを実行してバルブ３３を開けると同時にバルブ３４を閉じる。これにより、積層型電池モジュール１００の組電池１０の貫通孔３ａ，３ｂにはガス供給部３１から空気が供給され、組電池１０が冷却される。一方、制御部３６は、温度センサ３５から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の組電池１０の温度測定値が第２範囲内の高温であると判断した場合には、高温制御モードを実行してバルブ３４を開けると同時にバルブ３３を閉じる。これにより、積層型電池モジュール１００の組電池１０の貫通孔３ａ，３ｂには冷却液供給部３２から冷却液が供給され、組電池１０が冷却される。 When the control unit 36 determines that the temperature measurement value of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 is a normal temperature within the first range based on the detection signal output from the temperature sensor 35, the control unit 36 performs normal control. The mode is executed to open the valve 33 and at the same time close the valve 34. As a result, air is supplied from the gas supply unit 31 to the through holes 3a and 3b of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100, and the assembled battery 10 is cooled. On the other hand, when the control unit 36 determines that the temperature measurement value of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 is a high temperature within the second range based on the detection signal output from the temperature sensor 35, the temperature is high. The control mode is executed to open the valve 34 and at the same time close the valve 33. As a result, the coolant is supplied from the coolant supply unit 32 to the through holes 3a and 3b of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100, and the assembled battery 10 is cooled.

積層型電池モジュール１００は通常、図１のように、その使用時には貫通孔３ａ，３ｂが鉛直方向となるように配置されるが、貫通孔３ａ，３ｂが水平方向となるように配置される場合もある。このとき、使用後に貫通孔３ａ，３ｂ内に冷却液が残存しやすくなる。そこで、貫通孔３ａ，３ｂの途中に冷却液の排出路を形成し、残存した冷却液を排出するようにしても良い。 Normally, as shown in FIG. 1, the laminated battery module 100 is arranged so that the through holes 3a and 3b are arranged in the vertical direction when used, but the through holes 3a and 3b are arranged so as to be in the horizontal direction. There is also. At this time, the coolant tends to remain in the through holes 3a and 3b after use. Therefore, a cooling liquid discharge path may be formed in the middle of the through holes 3a and 3b to discharge the remaining cooling liquid.

以上説明したように、本実施形態の電池システムによれば、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂがそれぞれ第１ガスの供給及び冷却液の共用供給路とされるため、電池内部における貫通孔の形成領域の割合を可及的に小さく抑えることができ、部材点数を減少させることが可能となる。このように、本実施形態の電池システムは、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池内部の温度上昇を確実に抑制することができる。 As described above, according to the battery system of the present embodiment, the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 are used as shared supply paths for the first gas and the coolant, respectively, and thus penetrate inside the battery. The ratio of the hole forming region can be suppressed as small as possible, and the number of member points can be reduced. As described above, the battery system of the present embodiment has a simple configuration in which the region for forming through holes provided in the lithium ion battery is reduced, but the temperature rise inside the battery can be reliably suppressed.

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、積層型電池モジュール１００を備えた電池システムを開示する。図３は、本実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。第１の実施形態の電池システムと同様の構成部材については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described. The present embodiment discloses a battery system including the stacked battery module 100, as in the first embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the present embodiment. The same components as those of the battery system of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

この電池システムは、積層型電池モジュール１００、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、及び制御部３６に加えて、湿度センサ４１及びエアコンプレッサ４２を有している。 This battery system includes a humidity sensor 41 and an air compressor 42 in addition to a laminated battery module 100, a gas supply unit 31, a coolant supply unit 32, valves 33, 34, a temperature sensor 35, and a control unit 36. There is.

湿度センサ４１は、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度を測定する湿度計である。エアコンプレッサ４２は、上述した高温制御モードから通常制御モードに切り替える際に、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内に空気等のガス（第２ガス）を供給するものである。 The humidity sensor 41 is a hygrometer that measures the humidity in the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100. The air compressor 42 supplies a gas (second gas) such as air into the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 when switching from the high temperature control mode described above to the normal control mode.

電池システムにおいて、高温制御モードが実行されて積層型電池モジュール１００の組電池１０が冷却され、温度センサ３５による組電池１０の温度測定値が第２範囲内の値から第１範囲内の値となったときには、制御部３６は高温制御モードから通常制御モードに切り替える。高温制御モードの終了時には、高温制御モードの実行により積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内には冷却液の水分が若干残存していることがある。この場合、残存した水分に起因して、貫通孔３ａ，３ｂでは外気よりも湿度が高い状態となっている。 In the battery system, the high temperature control mode is executed to cool the assembled battery 10 of the laminated battery module 100, and the temperature measurement value of the assembled battery 10 by the temperature sensor 35 changes from the value in the second range to the value in the first range. When this happens, the control unit 36 switches from the high temperature control mode to the normal control mode. At the end of the high temperature control mode, a small amount of water in the coolant may remain in the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 due to the execution of the high temperature control mode. In this case, due to the remaining moisture, the through holes 3a and 3b have a higher humidity than the outside air.

本実施形態では、高温制御モードを終了した後、通常制御モードを開始する前に、エアコンプレッサ４２により貫通孔３ａ，３ｂ内に残存する冷却液の水分を除去する。
具体的に、制御部３６は、高温制御モードを終了して貫通孔３ａ，３ｂへの冷却液の供給を停止した際に、湿度センサ４１から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度よりも高いと判断した場合には、エアコンプレッサ４２を駆動して貫通孔３ａ，３ｂ内に空気等のガス（第２ガス）を供給する。制御部３６は、エアコンプレッサ４２の駆動により貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度が低下し、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度の所定範囲内に入った、或いは、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値と外気の湿度とが同一となったと判断した場合には、エアコンプレッサ４２の駆動を終了して第２ガスの供給を停止し、通常制御モードを実行してガス供給部３１を駆動し、貫通孔３ａ，３ｂ内に第１ガスを供給する。 In the present embodiment, after the high temperature control mode is finished and before the normal control mode is started, the water content of the coolant remaining in the through holes 3a and 3b is removed by the air compressor 42.
Specifically, the control unit 36 is a stacked battery module based on the detection signal output from the humidity sensor 41 when the high temperature control mode is terminated and the supply of the coolant to the through holes 3a and 3b is stopped. When it is determined that the humidity measurement value in the through holes 3a and 3b of 100 is higher than the humidity of the outside air, the air compressor 42 is driven to blow a gas (second gas) such as air into the through holes 3a and 3b. Supply. The control unit 36 reduces the humidity in the through holes 3a and 3b by driving the air compressor 42, and the humidity measurement value in the through holes 3a and 3b falls within a predetermined range of the humidity of the outside air, or the through hole 3a , When it is determined that the humidity measurement value in 3b and the humidity of the outside air are the same, the operation of the air compressor 42 is terminated, the supply of the second gas is stopped, and the normal control mode is executed to supply the gas. The unit 31 is driven to supply the first gas into the through holes 3a and 3b.

本実施形態の電池システムによれば、第１の実施形態において奏される上述の諸効果に加え、高温制御モードから通常制御モードに切り替える際に、エアコンプレッサ４２の駆動により積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内に残存する冷却液の水分を速やかに除去し、通常制御モードによる空冷を確実に行うことができる。 According to the battery system of the present embodiment, in addition to the above-mentioned effects performed in the first embodiment, when switching from the high temperature control mode to the normal control mode, the stacked battery module 100 is driven by the air compressor 42. Moisture in the coolant remaining in the through holes 3a and 3b can be quickly removed, and air cooling in the normal control mode can be reliably performed.

［変形例］
本実施形態では、エアコンプレッサ４２を備えた電池システムを例示したが、エアコンプレッサ４２を用いることなくガス供給部３１がエアコンプレッサ４２の機能を兼ねるようにしても良い。この場合、例えば、ガス供給部３１は、積層型電池モジュール１００の組電池１０を空冷するための通常のガス供給速度（風量）とする上述の通常制御モードと、貫通孔３ａ，３ｂ内に残存する水分を除去するための第１供給モードよりも大きいガス供給速度（風量）とする高圧供給モードとを切り替えて実行することができる。 [Modification example]
In the present embodiment, the battery system including the air compressor 42 is illustrated, but the gas supply unit 31 may also function as the air compressor 42 without using the air compressor 42. In this case, for example, the gas supply unit 31 remains in the through holes 3a and 3b in the above-mentioned normal control mode in which the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 is set to the normal gas supply speed (air volume) for air cooling. It is possible to switch between the high-pressure supply mode and the gas supply speed (air volume) higher than the first supply mode for removing the moisture.

変形例において、制御部３６は、高温制御モードを終了して貫通孔３ａ，３ｂへの冷却液の供給を停止した際に、湿度センサ４１から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度よりも高いと判断した場合には、ガス供給部３１を高圧供給モードに設定して駆動し、貫通孔３ａ，３ｂ内に第１ガスを供給する。制御部３６は、高圧供給モードの実行により貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度が低下し、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度の所定範囲内に入った、或いは、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値と外気の湿度とが同一となったと判断した場合には、ガス供給部３１を高圧供給モードから通常制御モードに切り替え、ガス供給部３１を通常制御モードで実行して、貫通孔３ａ，３ｂ内に第１ガスを供給する。 In the modified example, the control unit 36 is a stacked battery module based on the detection signal output from the humidity sensor 41 when the high temperature control mode is terminated and the supply of the cooling liquid to the through holes 3a and 3b is stopped. When it is determined that the humidity measurement values in the through holes 3a and 3b of 100 are higher than the humidity of the outside air, the gas supply unit 31 is set to the high pressure supply mode and driven, and the first through holes 3a and 3b are driven. Supply gas. In the control unit 36, the humidity in the through holes 3a and 3b is lowered by executing the high pressure supply mode, and the humidity measurement value in the through holes 3a and 3b is within a predetermined range of the humidity of the outside air, or the through hole 3a When it is determined that the humidity measurement value in 3b and the humidity of the outside air are the same, the gas supply unit 31 is switched from the high pressure supply mode to the normal control mode, and the gas supply unit 31 is executed in the normal control mode. , The first gas is supplied into the through holes 3a and 3b.

変形例の電池システムによれば、電池システムを構成する部品点数を低減させることができるも、本実施形態において奏される上述の諸効果を得ることが可能となる。 According to the modified example battery system, the number of parts constituting the battery system can be reduced, but the above-mentioned effects exhibited in the present embodiment can be obtained.

[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態では、積層型電池モジュールを備えた電池システムを開示する。この電池システムは、例えば大型蓄電所等に適用されるものであり、本実施形態の積層型電池モジュールは第１及び第２の実施形態の積層型電池モジュールよりも大型（例えば１０００ｋＷｈ程度の蓄電池）である。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, a battery system including a stacked battery module is disclosed. This battery system is applied to, for example, a large power storage station, and the laminated battery module of the present embodiment is larger than the laminated battery modules of the first and second embodiments (for example, a storage battery of about 1000 kWh). Is.

図４は、本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール及び冷却液供給部の一部を示す模式図であり、（ａ）が一部切り欠いて断面を部分的に示した概略斜視図、（ｂ）が（ａ）を側面からみた概略断面図である。図５は、本実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。図４及び図５では、第１及び第２の実施形態の電池システムと同様の構成部材については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic view showing a part of the laminated battery module and the coolant supply unit applied to the battery system according to the present embodiment, and FIG. 4A is a schematic view in which a part is cut out and a cross section is partially shown. A perspective view, (b) is a schematic cross-sectional view of (a) as viewed from the side. FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the present embodiment. In FIGS. 4 and 5, the same components as those of the battery systems of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール２００は、第１の実施形態の積層型電池モジュール１００と同様に、リチウムイオン単電池１が複数積層されて直列に接続された組電池１０を備える。なお、図４（ｂ）では、図示の便宜上、リチウムイオン単電池１が４層積層された様子を例示するが、リチウムイオン単電池１を数十層〜数百層積層する場合がある。 The laminated battery module 200 applied to the battery system according to the present embodiment is the assembled battery 10 in which a plurality of lithium ion cell 1s are stacked and connected in series, similarly to the laminated battery module 100 of the first embodiment. To be equipped. In FIG. 4B, for convenience of illustration, a state in which four layers of the lithium ion cell 1 are laminated is illustrated, but the lithium ion cell 1 may be laminated in several tens to several hundred layers.

リチウムイオン単電池１は、正極電極１１及び負極電極１３がセパレータ１２を介して積層され、正極電極１１、セパレータ１２、及び負極電極１３の外周部を取り囲み封止するシール部１４が設けられ、電解液が封入されて構成されている。正極電極１１は、正極樹脂集電体２１及び正極活物質層２２が積層されてなる。負極電極１３は、負極樹脂集電体２３及び負極活物質層２４が積層されてなる。 The lithium ion cell 1 has a positive electrode 11 and a negative electrode 13 laminated via a separator 12, and is provided with a seal portion 14 that surrounds and seals the positive electrode 11, the separator 12, and the outer peripheral portion of the negative electrode 13, and is electrolyzed. It is composed of a liquid sealed therein. The positive electrode electrode 11 is formed by laminating a positive electrode resin current collector 21 and a positive electrode active material layer 22. The negative electrode electrode 13 is formed by laminating a negative electrode resin current collector 23 and a negative electrode active material layer 24.

本実施形態において、組電池１０には、リチウムイオン二次単電池１の積層方向と平行に貫通孔が形成されている。図４では１つの貫通孔を例示しているが、貫通孔は２つ以上形成される場合もある。貫通孔の内周面を覆うように、組電池１０の全面に防水性の絶縁膜２が形成されている。貫通孔及び絶縁膜２により、貫通孔３Ａが構成されている。貫通孔３Ａは、組電池１０の冷却時に空気等のガス（第１ガス）又は水等の冷却液が供給されるものである。貫通孔３Ａは、第１ガス又は冷却液の供給を兼ねた第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。貫通孔が２つ以上設けられる場合でも、同様に第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。
なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、貫通孔３Ａ内で絶縁膜２及び両縁部を覆う補強部材を形成するようにしても良い。 In the present embodiment, the assembled battery 10 is formed with a through hole parallel to the stacking direction of the lithium ion secondary battery 1. Although one through hole is illustrated in FIG. 4, two or more through holes may be formed. A waterproof insulating film 2 is formed on the entire surface of the assembled battery 10 so as to cover the inner peripheral surface of the through hole. The through hole 3A is formed by the through hole and the insulating film 2. The through hole 3A is provided with a gas such as air (first gas) or a cooling liquid such as water when the assembled battery 10 is cooled. The through hole 3A is used as a common through hole for the first gas and the coolant that also supplies the first gas or the coolant. Even when two or more through holes are provided, they are similarly used as common through holes for the first gas and the coolant.
In this embodiment as well, as in the first embodiment, the insulating film 2 and the reinforcing member covering both edges may be formed in the through hole 3A.

この電池システムは、図５に示すように、積層型電池モジュール２００、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、湿度センサ４１、エアコンプレッサ４２、収容部５１、液体供給部５２、及び制御部３６を有している。 As shown in FIG. 5, this battery system includes a laminated battery module 200, a gas supply unit 31, a coolant supply unit 32, valves 33, 34, a temperature sensor 35, a humidity sensor 41, an air compressor 42, and a housing unit 51. It has a liquid supply unit 52 and a control unit 36.

収容部５１は、積層型電池モジュール２００を収容する液槽であり、積層型電池モジュール２００の通常使用時には、積層型電池モジュール２００を単に収容している。液体供給部５２は、制御部３６の制御により、積層型電池モジュール２００が収容された収容部５１内に水等の液体を供給するものである。 The accommodating portion 51 is a liquid tank that accommodates the laminated battery module 200, and simply accommodates the laminated battery module 200 during normal use of the laminated battery module 200. The liquid supply unit 52 supplies a liquid such as water into the storage unit 51 in which the laminated battery module 200 is housed under the control of the control unit 36.

本実施形態においては、積層型電池モジュール２００が大型であり、積層型電池モジュール２００の貫通孔３Ａも大径に形成されている。そのため、第１の実施形態の積層型電池モジュール１００のように貫通孔３ａ，３ｂに対して直接的に冷却液を供給する態様には適さない場合がある。 In the present embodiment, the laminated battery module 200 is large, and the through hole 3A of the laminated battery module 200 is also formed to have a large diameter. Therefore, it may not be suitable for the mode in which the coolant is directly supplied to the through holes 3a and 3b as in the laminated battery module 100 of the first embodiment.

本実施形態では、図４（ａ）に示すように、冷却液供給部３２が液冷管５３を有しており、この液冷管５３が積層型電池モジュール２００の貫通孔３Ａの内周面に当接するように貫通孔３Ａ内に螺旋状に配されている。冷却液供給部３２から液冷管５３を通じて冷却液が供給されることにより、液冷管５３が当接する貫通孔３Ａの内周面から組電池１０が冷却される。貫通孔３Ａ内に液冷管５３を配する場合、ガス供給部３１としては、例えば貫通孔３Ａの入口に位置整合するように空冷ファンを設ける構成等が適用できる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the coolant supply unit 32 has a liquid cooling pipe 53, and the liquid cooling pipe 53 is the inner peripheral surface of the through hole 3A of the laminated battery module 200. It is spirally arranged in the through hole 3A so as to come into contact with the through hole 3A. By supplying the coolant from the coolant supply unit 32 through the liquid cooling pipe 53, the assembled battery 10 is cooled from the inner peripheral surface of the through hole 3A with which the liquid cooling pipe 53 abuts. When the liquid cooling pipe 53 is arranged in the through hole 3A, for example, a configuration in which an air cooling fan is provided so as to align the position with the inlet of the through hole 3A can be applied as the gas supply unit 31.

積層型電池モジュール２００では、その使用時において組電池１の中央部位が最も高温となる。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、液冷管５３は、貫通孔３Ａ内の中心部位で最も配置密度が高くなるように貫通孔３Ａ内に配置される。この構成により、組電池１の中央部位が最も冷却効果が高くなり、組電池１の全体を効率良く冷却することができる。 In the laminated battery module 200, the central portion of the assembled battery 1 has the highest temperature when it is used. In the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the liquid cooling pipe 53 is arranged in the through hole 3A so that the arrangement density is highest at the central portion in the through hole 3A. With this configuration, the central portion of the assembled battery 1 has the highest cooling effect, and the entire assembled battery 1 can be efficiently cooled.

積層型電池モジュールにおいては、充放電時に誤作動が発生すると、リチウムイオン電池に高電圧が印加されたり大電流が通電されたりすることにより、電池の容量を大きく超えた充放電がなされることがある。また、電池のセパレータ等に不具合がある場合、内部短絡が生じて大電流が流れることがある。このような場合、電池の温度が異常に上昇し、発煙や発火が生じる危険性がある。本実施形態では、このような不測の事態にも安全に対処すべく、電池システムが以下のように作動する。 In a stacked battery module, if a malfunction occurs during charging / discharging, a high voltage is applied to the lithium-ion battery or a large current is applied to the lithium-ion battery, so that charging / discharging that greatly exceeds the capacity of the battery may be performed. is there. Further, if there is a problem with the battery separator or the like, an internal short circuit may occur and a large current may flow. In such a case, the temperature of the battery rises abnormally, and there is a risk of smoking or ignition. In the present embodiment, the battery system operates as follows in order to safely deal with such an unexpected situation.

本実施形態において、制御部３６は、温度センサ３５から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール２００の温度が所定値、例えば１００℃に達したと判断した場合には、異常制御モードに切り替え制御する。異常制御モードでは、制御部３６は、液体供給部５２を駆動して、積層型電池モジュール２００が収容された収容部５１内に水等の液体を供給する。これにより、図６に示すように、積層型電池モジュール２００は収容部５１内で水没し、発煙や発火の発生が防止される。 In the present embodiment, when the control unit 36 determines that the temperature of the stacked battery module 200 has reached a predetermined value, for example, 100 ° C., based on the detection signal output from the temperature sensor 35, the abnormality control mode Switch to control. In the abnormality control mode, the control unit 36 drives the liquid supply unit 52 to supply a liquid such as water into the storage unit 51 in which the laminated battery module 200 is housed. As a result, as shown in FIG. 6, the laminated battery module 200 is submerged in the accommodating portion 51, and smoke generation and ignition are prevented.

本実施形態の電池システムによれば、第１及び第２の実施形態において奏される上述の諸効果に加え、積層型電池モジュール２００に異常な温度上昇が生じても、積層型電池モジュール２００の発煙や発火等を未然に確実に防止することができる。 According to the battery system of the present embodiment, in addition to the above-mentioned effects performed in the first and second embodiments, even if an abnormal temperature rise occurs in the laminated battery module 200, the laminated battery module 200 It is possible to reliably prevent smoke and fire.

なお、第１及び第２の実施形態では、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂに対して直接的に冷却液を供給する態様を開示したが、積層型電池モジュール１００でも本実施形態と同様に、液冷管を貫通孔３ａ，３ｂ内に配する態様としても良い。 In the first and second embodiments, the embodiment in which the cooling liquid is directly supplied to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 is disclosed, but the laminated battery module 100 also has the same as the present embodiment. Similarly, the liquid cooling pipe may be arranged in the through holes 3a and 3b.

第１〜第３の実施形態による電池システムにおいて、制御部３６としては、例えば、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＨＤＤ等の記憶媒体と、表示部と、操作部とを有するコンピュータが適用される。当然ながら、制御部３６はこの形態に限定されず、ＰＤＡ、タブレットＰＣ、携帯電話等の情報端末等でも良い。制御部３６の表示部としては、例えば、液晶表示装置等の各種表示デバイスが適用される。制御部３６の操作部としては、キーボードやタッチパネル等の各種入力装置が適用される。ＲＯＭ又は記憶媒体には、電池システムを制御するためのコンピュータプログラムが格納される。このコンピュータプログラムは、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、湿度センサ４１、エアコンプレッサ４２、及び液体供給部５２の駆動を実現するためのプログラムである。そして、制御部３６のＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶媒体からコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域として用いて実行する。これにより、制御部３６は、電池システムの各部を制御する。 In the battery system according to the first to third embodiments, as the control unit 36, for example, a computer having a CPU, a RAM, a ROM, a storage medium such as an HDD, a display unit, and an operation unit is applied. To. As a matter of course, the control unit 36 is not limited to this form, and may be an information terminal such as a PDA, a tablet PC, or a mobile phone. As the display unit of the control unit 36, for example, various display devices such as a liquid crystal display device are applied. Various input devices such as a keyboard and a touch panel are applied as the operation unit of the control unit 36. A computer program for controlling the battery system is stored in the ROM or the storage medium. This computer program is a program for driving the gas supply unit 31, the coolant supply unit 32, the valves 33 and 34, the temperature sensor 35, the humidity sensor 41, the air compressor 42, and the liquid supply unit 52. Then, the CPU of the control unit 36 reads a computer program from the ROM or the storage medium, and executes the computer program using the RAM as a work area. As a result, the control unit 36 controls each unit of the battery system.

１ リチウムイオン単電池
３ａ，３ｂ，３Ａ 貫通孔
２ 絶縁膜
１０ 組電池
１１ 正極電極
１２ セパレータ
１３ 負極電極
１４ シール部
２１ 正極樹脂集電体
２２ 正極活物質層
２３ 負極樹脂集電体
２４ 負極活物質層
３１ ガス供給部
３２ 冷却液供給部
３３，３４ バルブ
３５ 温度センサ
３６ 制御部
３７ａ，３７ｂ パイプ
４１ 湿度センサ
４２ エアコンプレッサ
５１ 収容部
５２ 液体供給部
５３ 液冷管
１００，２００ 積層型電池モジュール 1 Lithium ion cell 3a, 3b, 3A Through hole 2 Insulation film 10 assembly Battery 11 Positive electrode 12 Separator 13 Negative electrode 14 Sealed part 21 Positive resin current collector 22 Positive positive active material layer 23 Negative resin current collector 24 Negative negative active material Layer 31 Gas supply unit 32 Coolant supply unit 33, 34 Valve 35 Temperature sensor 36 Control unit 37a, 37b Pipe 41 Humidity sensor 42 Air compressor 51 Storage unit 52 Liquid supply unit 53 Liquid cooling pipe 100, 200 Stacked battery module

Claims (10)

樹脂集電体層を含む正極集電体及び前記正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、樹脂集電体層を含む負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に配置されるセパレータと、を備えるリチウムイオン単電池が複数積層されてなり、積層方向に貫通する貫通孔が形成された積層型電池モジュールと、
前記貫通孔に第１ガスを供給するガス供給部と、
前記貫通孔に冷却液を供給する冷却液供給部と、
前記積層型電池モジュールの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、通常制御モードと高温制御モードとを切り替え制御する制御部と、
を備えており、
前記制御部は、前記通常制御モード時には、前記貫通孔に前記第１ガスを供給するように前記ガス供給部を制御すると共に、前記冷却液の供給を停止するように前記冷却液供給部を制御し、
前記制御部は、前記高温制御モード時には、前記第１ガスが供給される前記貫通孔に前記冷却液を供給するように前記冷却液供給部を制御すると共に、前記第１ガスの供給を停止するように前記ガス供給部を制御することを特徴とする電池システム。 A positive electrode having a positive electrode current collector including a resin current collector layer and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material formed on the positive electrode current collector, a negative electrode current collector including a resin current collector layer, and the negative electrode. A lithium ion cell cell comprising a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material formed on a current collector and a separator arranged between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. A laminated battery module in which a plurality of layers are laminated to form through holes penetrating in the stacking direction, and a laminated battery module.
A gas supply unit that supplies the first gas to the through hole,
A coolant supply unit that supplies coolant to the through hole,
A temperature sensor that detects the temperature of the stacked battery module and
A control unit that switches and controls the normal control mode and the high temperature control mode based on the detection signal output from the temperature sensor.
Is equipped with
In the normal control mode, the control unit controls the gas supply unit so as to supply the first gas to the through hole, and controls the coolant supply unit so as to stop the supply of the coolant. And
In the high temperature control mode, the control unit controls the coolant supply unit so as to supply the coolant to the through hole to which the first gas is supplied, and stops the supply of the first gas. A battery system characterized by controlling the gas supply unit as described above. 前記通常制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が第１範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであり、
前記高温制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が前記第１範囲よりも高い第２範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。 The normal control mode is a mode executed by the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is in the first range.
The first aspect of the present invention, wherein the high temperature control mode is a mode executed by the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is in the second range higher than the first range. Battery system. 前記貫通孔内の湿度を検知する湿度センサと、
前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記貫通孔内に第２ガスを供給するエアコンプレッサと、
を更に備えており、
前記制御部は、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池システム。 A humidity sensor that detects the humidity inside the through hole and
An air compressor that supplies a second gas into the through hole when switching from the high temperature control mode to the normal control mode.
Is further equipped with
The battery system according to claim 1 or 2, wherein the control unit controls the supply of the second gas from the air compressor based on a detection signal output from the humidity sensor. 前記制御部は、前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記エアコンプレッサから前記貫通孔内に前記第２ガスを供給し、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて前記貫通孔内の湿度が外気の湿度の所定範囲内に入ったと判定した場合に、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を停止することを特徴とする請求項３に記載の電池システム。 When switching from the high temperature control mode to the normal control mode, the control unit supplies the second gas from the air compressor into the through hole, and the penetration is based on a detection signal output from the humidity sensor. The battery system according to claim 3, wherein when it is determined that the humidity in the hole is within a predetermined range of the humidity of the outside air, the supply of the second gas from the air compressor is stopped. 前記ガス供給部は前記エアコンプレッサを兼ねており、前記第１ガスと前記第２ガスとが同一のガスであることを特徴とする請求項３又は４に記載の電池システム。 The battery system according to claim 3 or 4, wherein the gas supply unit also serves as the air compressor, and the first gas and the second gas are the same gas. 前記貫通孔の内周面を覆う補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池システム。 The battery system according to any one of claims 1 to 5, wherein a reinforcing member covering the inner peripheral surface of the through hole is provided. 前記正極集電体及び前記負極集電体は、導電性フィラーを有する導電性樹脂組成物を含み、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材で被覆された被覆電極活物質粒子を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池システム。 The positive electrode current collector and the negative electrode current collector contain a conductive resin composition having a conductive filler.
The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer include coated electrode active material particles in which at least a part of the surface of the electrode active material particles is coated with a coating material containing a polymer compound. The battery system according to any one of 6. 前記積層型電池モジュールを収容する収容部と、
前記収容部内に液体を供給する液体供給部と、
を更に備えており、
前記制御部は、前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、異常制御モードに切り替え制御し、前記異常制御モード時には、前記積層型電池モジュールを水没させるように前記液体供給部からの前記液体の供給を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池システム。 An accommodating portion for accommodating the laminated battery module and
A liquid supply unit that supplies liquid into the storage unit and
Is further equipped with
The control unit switches and controls the abnormality control mode based on the detection signal output from the temperature sensor, and in the abnormality control mode, the liquid from the liquid supply unit so as to submerge the laminated battery module. The battery system according to any one of claims 1 to 7, wherein the supply of the battery system is controlled. 前記液体供給部は、前記貫通孔内に螺旋状に配された液冷管を有しており、前記液冷管内に前記液体を供給することを特徴とする請求項８に記載の電池システム。 The battery system according to claim 8, wherein the liquid supply unit has a liquid cooling tube spirally arranged in the through hole, and supplies the liquid into the liquid cooling tube. 前記液冷管は、前記貫通孔内の中央部位で最も配置密度が高いことを特徴とする請求項９に記載の電池システム。 The battery system according to claim 9, wherein the liquid cooling pipe has the highest arrangement density at a central portion in the through hole.
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