JP2022014065A - battery - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は電池に関する。 The present disclosure relates to batteries.
特開2012-064538号公報(特許文献1)は、活物質層が網目状構造である負極を開示している。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-064538 (Patent Document 1) discloses a negative electrode in which the active material layer has a network structure.
三次元電極構造が検討されている。例えば、正極と負極とが互いに嵌め合う構造が考えられる。より具体的には、例えば、負極がハニカムコアであり、正極がピラーである構造が考えられる。負極(ハニカムコア)には、複数の中空セル(貫通孔)が形成されている。正極(ピラー)は、中空セルに挿し通される。 A three-dimensional electrode structure is being studied. For example, a structure in which the positive electrode and the negative electrode are fitted to each other can be considered. More specifically, for example, a structure in which the negative electrode is a honeycomb core and the positive electrode is a pillar can be considered. A plurality of hollow cells (through holes) are formed in the negative electrode (honeycomb core). The positive electrode (pillar) is inserted through the hollow cell.
正極と負極とを分離するため、中空セルの内壁を被覆するセパレータが形成される。例えば、ハニカムコアの一方の端面から、絶縁材料を含むペーストが吸引される。これにより、中空セルの内壁にペーストが塗布され、セパレータが形成される。 In order to separate the positive electrode and the negative electrode, a separator covering the inner wall of the hollow cell is formed. For example, the paste containing the insulating material is sucked from one end face of the honeycomb core. As a result, the paste is applied to the inner wall of the hollow cell to form a separator.
さらに、ハニカムコアの端面を被覆するセパレータも形成される。ハニカムコアの端面にセパレータが無い場合、中空セルに正極が挿入される際に、正極と負極とが短絡する可能性がある。例えば、ディップコート法等により、ハニカムコアの端面にセパレータを形成することは困難である。セパレータを形成する際に、中空セルの開口部が閉塞されるためである。中空セルの開口部が閉塞されると、中空セル内に正極を挿入できなくなる。中空セルの開口部が閉塞しないように、位置選択的にセパレータを形成することが求められる。 Further, a separator covering the end face of the honeycomb core is also formed. If there is no separator on the end face of the honeycomb core, the positive electrode and the negative electrode may be short-circuited when the positive electrode is inserted into the hollow cell. For example, it is difficult to form a separator on the end face of the honeycomb core by a dip coating method or the like. This is because the opening of the hollow cell is closed when the separator is formed. When the opening of the hollow cell is closed, the positive electrode cannot be inserted into the hollow cell. It is required to form a regioselective separator so that the opening of the hollow cell is not blocked.
ハニカムコアの端面にセパレータを形成する方法として、電着法が考えられる。電着法によれば、ハニカムコアの端面に、位置選択的にセパレータが形成され得る。しかし、電着法によって形成されたセパレータ(電着層)は、その厚さ、密着力に改善の余地がある。 As a method of forming a separator on the end face of the honeycomb core, an electrodeposition method can be considered. According to the electrodeposition method, a separator can be regioselectively formed on the end face of the honeycomb core. However, there is room for improvement in the thickness and adhesion of the separator (electroplated layer) formed by the electrodeposition method.
本開示の目的は、ハニカムコアの端面に、所望の厚さおよび密着力を有するセパレータを形成することである。 An object of the present disclosure is to form a separator having a desired thickness and adhesion on the end face of the honeycomb core.
以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし、本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否は、特許請求の範囲を限定しない。 Hereinafter, the technical configuration and the action and effect of the present disclosure will be described. However, the mechanism of action of the present disclosure includes estimation. The correctness of the mechanism of action does not limit the scope of claims.
〔1〕 電池は、正極と負極とセパレータとを含む。
負極は、ハニカムコアを形成している。ハニカムコアは、第1面と第2面と隔壁と外周壁とを含む。第2面は、第1面と相対している。隔壁は、第1面と第2面との間に形成されている。第1面と平行な断面において、隔壁は、格子状に延びることにより、複数個の中空セルを仕切っている。第1面と平行な断面において、外周壁は、隔壁の周囲を取り囲んでいる。複数個の中空セルの各々は、第1面から第2面に向かう方向において、ハニカムコアを貫通している。
セパレータは、正極と負極とを空間的に分離している。セパレータは、第1層と第2層と第3層とを含む。第1層は、隔壁の少なくとも一部を被覆している。第2層は、第1面および第2面の少なくとも一部を被覆している。第2層は、無機粒子と樹脂粒子とを含む。第3層は、第2層を被覆している。第3層は、実質的に樹脂粒子からなる。
正極は、第1領域と第2領域とを含む。第1領域は、中空セルに充填されている。第2領域は、第1面に垂直な断面において、セパレータの第3層よりも外側に突出するように延びている。
[1] The battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator.
The negative electrode forms a honeycomb core. The honeycomb core includes a first surface, a second surface, a partition wall, and an outer peripheral wall. The second surface faces the first surface. The partition wall is formed between the first surface and the second surface. In the cross section parallel to the first surface, the partition wall extends in a grid pattern to partition a plurality of hollow cells. In a cross section parallel to the first surface, the outer wall surrounds the partition wall. Each of the plurality of hollow cells penetrates the honeycomb core in the direction from the first surface to the second surface.
The separator spatially separates the positive electrode and the negative electrode. The separator includes a first layer, a second layer and a third layer. The first layer covers at least a part of the partition wall. The second layer covers at least a part of the first surface and the second surface. The second layer contains inorganic particles and resin particles. The third layer covers the second layer. The third layer is substantially composed of resin particles.
The positive electrode includes a first region and a second region. The first region is filled in a hollow cell. The second region extends outwardly from the third layer of the separator in a cross section perpendicular to the first plane.
図7は、電着層を説明する第1説明図である。
ハニカムコア(負極20)には、複数個の貫通孔(中空セル25)が形成されている。中空セル25の内壁には、第1層31(セパレータの一部)が形成されている。第1層31は、例えば、ペーストの吸引により形成される。
FIG. 7 is a first explanatory diagram illustrating an electrodeposition layer.
A plurality of through holes (hollow cells 25) are formed in the honeycomb core (negative electrode 20). A first layer 31 (a part of a separator) is formed on the inner wall of the
ハニカムコアの端面(第1面21または第2面22)に、電着層が形成される。例えば、樹脂粒子により、第1電着層91(セパレータの一部)が形成され得る。第1電着層91は、実質的に樹脂粒子からなる。樹脂粒子は結着力を有する。第1電着層91は、緻密であり、かつ強い密着力を有し得る。しかし、第1電着層91を厚くしようとすると、電着時に、電気力線が中空セル25の開口部に集中し、樹脂粒子によって中空セル25の開口部が閉塞される可能性がある。中空セル25の開口部が閉塞しないように、第1電着層91の厚さを制御した場合、ハニカムコア(負極20)のエッジが、第1電着層91から露出する可能性がある。その結果、中空セル25に正極が挿入される際、正極と負極20とが短絡する可能性がある。
An electrodeposition layer is formed on the end surface (
図8は、電着層を説明する第2説明図である。
例えば、無機粒子と樹脂粒子とにより、第2電着層92が形成され得る。第2電着層92は、第1電着層91(図1)に比して、嵩高く、疎になり得る。したがって第2電着層92は、所望の厚さを有し得る。しかし、第2電着層92は、密着力が弱い傾向がある。樹脂粒子が相対的に少なく、かつ樹脂粒子の一部が無機粒子同士の結着に使用されるためと考えられる。第2電着層92の密着力が弱いことにより、第2電着層92の一部が剥離し、ハニカムコア(負極20)のエッジが、第2電着層92から露出する可能性がある。その結果、中空セル25に正極が挿入される際、正極と負極20とが短絡する可能性がある。
FIG. 8 is a second explanatory view illustrating the electrodeposition layer.
For example, the
図9は、電着層を説明する第3説明図である。
本開示の電池においては、電着層が2層構造を有する。すなわち、本開示においては、ハニカムコアの端面に、第2層32と第3層33とが積層される。第2層32は、無機粒子および樹脂粒子を含む。第2層32は、所望の厚さを有し得る。第3層33は、実質的に樹脂粒子からなる。第3層33は、緻密であり、かつ強い密着力を有し得る。第3層33が第2層32を被覆していることにより、第2層32が剥離し難いと考えられる。したがって、本開示の2層構造によれば、ハニカムコアの端面に、所望の厚さおよび密着力を有するセパレータが形成され得る。
FIG. 9 is a third explanatory diagram illustrating the electrodeposition layer.
In the battery of the present disclosure, the electrodeposition layer has a two-layer structure. That is, in the present disclosure, the
〔2〕 第2層は、例えば、20μm以上の厚さを有していてもよい。第3層は、例えば、9μm以上の厚さを有していてもよい。 [2] The second layer may have a thickness of, for example, 20 μm or more. The third layer may have a thickness of, for example, 9 μm or more.
〔3〕 第2層に含まれる樹脂粒子、および第3層に含まれる樹脂粒子は、それぞれ独立に、ポリイミドおよびポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 [3] The resin particles contained in the second layer and the resin particles contained in the third layer may independently contain at least one selected from the group consisting of polyimide and polytetrafluoroethylene.
〔4〕 第2層において、樹脂粒子の体積に対する、無機粒子の体積の比は、1.5から10.5であってもよい。 [4] In the second layer, the ratio of the volume of the inorganic particles to the volume of the resin particles may be 1.5 to 10.5.
以下、本開示の実施形態(以下「本実施形態」とも記される。)が説明される。ただし、以下の説明は、特許請求の範囲を限定しない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure (hereinafter, also referred to as “the present embodiments”) will be described. However, the following description does not limit the scope of claims.
本実施形態における幾何学的な用語(例えば「平行」、「垂直」等)は、実質的にその状態であればよいことを示している。本実施形態における幾何学的な用語は、厳密な意味に解されるべきではない。例えば「平行」は、実質的に平行である状態を示す。すなわち「平行」は、厳密な意味での「平行」状態から多少ずれていてもよい。「実質的に平行である状態」は、例えば、設計上、製造上等の公差、誤差等を当然に含み得る。 Geometric terms (eg, "parallel", "vertical", etc.) in this embodiment indicate that the state may be substantially the same. Geometric terms in this embodiment should not be understood in a strict sense. For example, "parallel" indicates a state of being substantially parallel. That is, "parallel" may deviate slightly from the "parallel" state in the strict sense. The "substantially parallel state" can naturally include, for example, design and manufacturing tolerances, errors, and the like.
本実施形態において、例えば「0.1質量部から10質量部」等の記載は、特に断りのない限り、境界値を含む範囲を示す。例えば「0.1質量部から10質量部」は、「0.1質量部以上10質量部以下」の範囲を示す。 In the present embodiment, for example, the description such as "0.1 part by mass to 10 part by mass" indicates a range including the boundary value unless otherwise specified. For example, "0.1 parts by mass to 10 parts by mass" indicates a range of "0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less".
本実施形態において、「実質的に・・・からなる」との記載は、本開示の目的を阻害しない範囲で、必須成分に加えて、追加の成分が含まれ得ることを示す。例えば、当該技術の分野において通常想定される成分(例えば不可避不純物等)は、当然含まれ得る。 In the present embodiment, the description "consisting of substantially ..." indicates that an additional component may be contained in addition to the essential component as long as the object of the present disclosure is not impaired. For example, components normally assumed in the field of the art (eg, unavoidable impurities, etc.) may naturally be included.
本実施形態において、例えば「Li2S」等の化学量論的組成式によって化合物が表現されている場合、該化学量論的組成式は、代表例に過ぎない。例えば、硫化リチウムが「Li2S」と表現されている時、硫化リチウムは「Li:S=2:1」の組成比に限定されず、任意の組成比でLiとSとを含み得る。 In the present embodiment, when the compound is represented by a stoichiometric composition formula such as "Li 2S ", the stoichiometric composition formula is only a representative example. For example, when lithium sulfide is expressed as "Li 2S", lithium sulfide is not limited to the composition ratio of "Li: S = 2 : 1" and may contain Li and S in any composition ratio.
本実施形態においては、電池の一例として「リチウムイオン電池」が説明される。ただし、電池は、任意の電池系であり得る。本実施形態の電池は、例えば、「ナトリウムイオン電池」、「ニッケル水素電池」等であってもよい。 In this embodiment, a "lithium ion battery" will be described as an example of the battery. However, the battery can be any battery system. The battery of the present embodiment may be, for example, a "sodium ion battery", a "nickel hydrogen battery" or the like.
本実施形態の電池は、任意の用途に適用され得る。本実施形態の電池は、例えば、モバイル端末、ポータブル機器、定置型電力貯蔵装置、電気自動車、ハイブリッド自動車等において使用されてもよい。 The battery of this embodiment can be applied to any application. The battery of the present embodiment may be used in, for example, a mobile terminal, a portable device, a stationary power storage device, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like.
<電池>
図1は、本実施形態における電池の一例を示す概略図である。
電池100は、電池要素50を含む。電池要素50は、三次元電極構造を有する。電池要素50は、正極10と負極20とセパレータ30とを含む。すなわち、電池100が正極10と負極20とセパレータ30とを含む。
<Battery>
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a battery in this embodiment.
The
電池100は、例えば、電池ケース(不図示)を含んでいてもよい。電池ケースが、電池要素50を収納していてもよい。電池ケースは、密封されていてもよい。電池ケースは、例えば、アルミニウム(Al)ラミネートフィルム製の袋等であってもよい。電池ケースは、例えば、金属製の容器等であってもよい。電池ケースは、任意の外形を有し得る。電池ケースの外形は、例えば、角形、円筒形、コイン形、扁平形、薄形(シート形)等であってもよい。
The
《負極》
図2は、本実施形態における負極の一例を示す概略図である。
負極20は、正極10に比して低い電位を有する電極である。負極20は、負極活物質を含む。負極20は、例えば、実質的に負極活物質からなっていてもよい。負極20は、ハニカムコアを形成している。ハニカムコアは、例えば、「ハニカム構造体」、「ハニカム成形体」等とも称され得る。図2のハニカムコアは、円柱状の外形を有している。ただし、ハニカムコアは、任意の外形を有し得る。ハニカムコアの外形は、例えば、円板状、角板状、角柱状等であってもよい。
《Negative electrode》
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the negative electrode in the present embodiment.
The
本実施形態のハニカムコアは、例えば、負極活物質の成形体であってもよい。ハニカムコアは、例えば、負極合材の成形体であってもよい。負極合材は、負極活物質に加えて、例えば、導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。 The honeycomb core of the present embodiment may be, for example, a molded body of a negative electrode active material. The honeycomb core may be, for example, a molded body of a negative electrode mixture. The negative electrode mixture may further contain, for example, a conductive material, a binder, or the like, in addition to the negative electrode active material.
負極活物質は、例えば、粒子であってもよい。負極活物質は、例えば、1μmから30μmのメジアン径を有していてもよい。「メジアン径」は、体積基準の粒度分布において、小粒径側からの累積粒子体積が全粒子体積の50%になる粒子径を示す。メジアン径は、レーザ回折式粒度分布測定装置によって測定され得る。 The negative electrode active material may be, for example, particles. The negative electrode active material may have, for example, a median diameter of 1 μm to 30 μm. The "median diameter" indicates a particle size in which the cumulative particle volume from the small particle size side is 50% of the total particle volume in the volume-based particle size distribution. The median diameter can be measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device.
負極活物質は、任意の成分を含み得る。負極活物質は、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、珪素、酸化珪素、錫、酸化錫、およびチタン酸リチウムからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。導電材は、任意の成分を含み得る。導電材は、例えば、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック等)、炭素繊維、金属粒子、および金属繊維からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。導電材の配合量は、100質量部の負極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。バインダは、任意の成分を含み得る。バインダは、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、およびポリアクリル酸(PAA)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。バインダの配合量は、100質量部の負極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。 The negative electrode active material may contain any component. The negative electrode active material may contain, for example, at least one selected from the group consisting of graphite, hard carbon, soft carbon, silicon, silicon oxide, tin, tin oxide, and lithium titanate. The conductive material may contain any component. The conductive material may contain, for example, at least one selected from the group consisting of carbon black (for example, acetylene black and the like), carbon fibers, metal particles, and metal fibers. The blending amount of the conductive material may be, for example, 0.1 part by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. The binder may contain any component. The binder may contain, for example, at least one selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR), and polyacrylic acid (PAA). The blending amount of the binder may be, for example, 0.1 part by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material.
負極20(ハニカムコア)は、第1面21と、第2面22と、隔壁23と、外周壁24とを含む。第2面22は、第1面21と相対している。隔壁23および外周壁24は、第1面21と第2面22との間に形成されている。隔壁23および外周壁24は、第1面21と第2面22とを接続している。
The negative electrode 20 (honeycomb core) includes a
第1面21および第2面22の各々は、例えば、平面であってもよい。第1面21および第2面22の各々は、例えば、平面でなくてもよい。第1面21および第2面22の各々は、例えば、曲面であってもよい。第1面21は、第2面22と平行であってもよい。第1面21は、第2面22と平行でなくてもよい。
Each of the
本実施形態において、ハニカムコアの高さ(h)は、第1面21と第2面22との間の距離を示す。第1面21と第2面22とが平行でない場合は、第1面21と第2面22との間の最短距離が、高さ(h)とみなされる。ハニカムコアは、例えば、3mm以上の高さ(h)を有していてもよい。ハニカムコアが3mm以上の高さ(h)を有することにより、ハニカムコアの強度が顕著に向上し得る。さらに、電池要素50における電極活物質の比率が高くなることにより、電池容量の増大が期待される。ハニカムコアの高さ(h)は、任意の上限を有し得る。ハニカムコアは、例えば、1000mm以下の高さ(h)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、500mm以下の高さ(h)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、100mm以下の高さ(h)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、10mm以下の高さ(h)を有していてもよい。
In the present embodiment, the height (h) of the honeycomb core indicates the distance between the
図2のxy平面において、ハニカムコアは径(d)を有する。径(d)は、xy平面におけるハニカムコアの最大径を示す。ハニカムコアは、任意の径(d)を有し得る。ハニカムコアは、例えば、1mmから1000mmの径(d)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、10mmから100mmの径(d)を有していてもよい。 In the xy plane of FIG. 2, the honeycomb core has a diameter (d). The diameter (d) indicates the maximum diameter of the honeycomb core in the xy plane. The honeycomb core may have any diameter (d). The honeycomb core may have a diameter (d) of, for example, 1 mm to 1000 mm. The honeycomb core may have a diameter (d) of, for example, 10 mm to 100 mm.
本実施形態において、ハニカムコアのアスペクト比(h/d)は、径(d)に対する高さ(h)の比を示す。ハニカムコアは、例えば、0.1から10のアスペクト比(h/d)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、0.1から2のアスペクト比(h/d)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、0.1から1のアスペクト比(h/d)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、0.1から0.5のアスペクト比(h/d)を有していてもよい。ハニカムコアは、例えば、0.15から0.5のアスペクト比(h/d)を有していてもよい。 In the present embodiment, the aspect ratio (h / d) of the honeycomb core indicates the ratio of the height (h) to the diameter (d). The honeycomb core may have, for example, an aspect ratio (h / d) of 0.1 to 10. The honeycomb core may have, for example, an aspect ratio (h / d) of 0.1 to 2. The honeycomb core may have, for example, an aspect ratio (h / d) of 0.1 to 1. The honeycomb core may have, for example, an aspect ratio (h / d) of 0.1 to 0.5. The honeycomb core may have, for example, an aspect ratio (h / d) of 0.15 to 0.5.
図3は、図2のxy平面と平行な断面の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、「xy平面と平行な断面」は、「第1面21(または第2面22)と平行な断面」を示す。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a cross section parallel to the xy plane of FIG. In the present embodiment, the "cross section parallel to the xy plane" indicates a "cross section parallel to the first surface 21 (or the second surface 22)".
図3において、隔壁23は格子状に延びている。隔壁23は、複数個の中空セル25を仕切っている。隔壁23は、例えば「リブ」等と称されてもよい。外周壁24は、隔壁23の周囲を取り囲んでいる。
In FIG. 3, the
中空セル25は、いわば「貫通孔」である。複数個の中空セル25の各々は、第1面21から第2面22に向かう方向(図1から図3のz軸方向)において、ハニカムコア(負極20)を貫通している。xy平面と平行な断面においては、複数個の中空セル25が集積されている。複数個の中空セル25は、略等間隔に配置されていてもよい。中空セル25同士の間隔は、ランダムであってもよい。
The
例えば、xy平面と平行な断面において、4個から10000個の中空セル25が形成されていてもよい。例えば、xy平面と平行な断面において、10個から5000個の中空セル25が形成されていてもよい。例えば、xy平面と平行な断面において、100個から5000個の中空セル25が形成されていてもよい。例えば、xy平面と平行な断面において、500個から5000個の中空セル25が形成されていてもよい。例えば、xy平面と平行な断面において、1000個から3000個の中空セル25が形成されていてもよい。
For example, 4 to 10000
xy平面と平行な断面において、複数個の中空セル25は、例えば、1個/mm2から10個/mm2の数密度を有していてもよい。複数個の中空セル25は、例えば、2個/mm2から6個/mm2の数密度を有していてもよい。
In a cross section parallel to the xy plane, the plurality of
複数個の中空セル25の合計断面積は、ハニカムコアの断面積に対して、例えば、50%から99%の面積分率を有していてもよい。複数個の中空セル25の合計断面積は、ハニカムコアの断面積に対して、例えば、70%から90%の面積分率を有していてもよい。なお、本実施形態において、ハニカムコアの断面積は、第1面21または第2面22の面積と実質的に同値である。
The total cross-sectional area of the plurality of
xy平面と平行な断面において、複数個の中空セル25の各々は、任意の輪郭を有し得る。複数個の中空セル25の各々は、例えば、多角形(四角形、六角形、八角形等)、円形等の輪郭を有していてもよい。
In a cross section parallel to the xy plane, each of the plurality of
なお、複数個の中空セル25の輪郭は、全て同一であってもよい。複数個の中空セル25の輪郭は、互いに異なっていてもよい。
The contours of the plurality of
図4は、図3の部分拡大図である。
隔壁23は、任意の厚さ(t)を有し得る。隔壁23の厚さ(t)は、xy平面と平行な断面において、隣接する中空セル25同士の間の最短距離を示す。隔壁23は、例えば、20μmから350μmの厚さ(t)を有していてもよい。隔壁23の厚さ(t)が20μm以上であることにより、例えば、ハニカムコアの強度向上等が期待される。隔壁23の厚さ(t)が350μm以下であることにより、例えば、電池抵抗の低減等が期待される。隔壁23は、例えば、140μm以上の厚さ(t)を有していてもよい。
FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
The
xy平面と平行な断面において、複数個の中空セル25の各々は、例えば、900μm2以上の断面積を有していてもよい。中空セル25の断面積が900μm2以上であることにより、例えば、電池容量の増大等が期待される。複数個の中空セル25の各々は、例えば、67600μm2以上の断面積を有していてもよい。断面積の上限は任意である。複数個の中空セル25の各々は、例えば、900μm2から490000μm2の断面積を有していてもよい。複数個の中空セル25の各々は、例えば、900μm2から250000μm2の断面積を有していてもよい。断面積の上限が特定されることにより、例えば、電池抵抗の低減等が期待される。
In the cross section parallel to the xy plane, each of the plurality of
《セパレータ》
図5は、図1のyz平面と平行な断面の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、「yz平面と平行な断面」は、「第1面21(または第2面22)に垂直な断面」を示す。
《Separator》
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a cross section parallel to the yz plane of FIG. In the present embodiment, the "cross section parallel to the yz plane" indicates a "cross section perpendicular to the first surface 21 (or the second surface 22)".
セパレータ30は、正極10と負極20とを空間的に分離している。「空間的に分離された状態」とは、正極10と負極20とが直接接触していない状態を示す。セパレータ30は、例えば、絶縁材料を含む。セパレータ30は、正極10と負極20との間の電子伝導を実質的に遮断している。
The
セパレータ30は、第1層31と第2層32と第3層33を含む。第2層32および第3層33は、2層構造を形成している。
The
第1層31は、隔壁23の少なくとも一部を被覆している。第1層31は、実質的に、隔壁23の全面を被覆していてもよい。ただし、正極10と負極20とが空間的に分離される限り、第1層31は、隔壁23の一部を被覆していてもよい。
The
第2層32は、第1層31と接続していてもよい。第2層32および第1層31は、連続していてもよい。第2層32は、第1層31と接続していなくてもよい。第2層32は、第1層31と不連続であってもよい。例えば、第2層32と第1層31との間に隙間があってもよい。
The
第2層32は、第1面21および第2面22の少なくとも一部を被覆している。第2層32は、例えば、第1面21および第2面22の両方を被覆していてもよい。第2層32は、例えば、第1面21のみを被覆していてもよい。第2層32は、例えば、実質的に第1面21の全面を被覆していてもよい。第2層32は、例えば、第1面21の一部を被覆していてもよい。第2層32は、例えば、第2面22のみを被覆していてもよい。第2層32は、例えば、実質的に第2面22の全面を被覆していてもよい。第2層32は、例えば、第2面22の一部を被覆していてもよい。
The
第3層33は、第2層32を被覆している。第3層33は、例えば、実質的に第2層32の全面を被覆していてもよい。第3層33は、例えば、第2層32の一部を被覆していてもよい。第3層33は、第1層31の一部も被覆していてもよい。
The
(第1層)
第1層31は、中空セル25の内部において、正極10と負極20とを分離している。第1層31は、例えば、ペーストの吸引により形成され得る。第1層31は、絶縁材料を含む。第1層31は、例えば、第1無機粒子およびバインダを含んでいてもよい。第1無機粒子は、例えば、10nmから1μmのメジアン径を有していてもよい。第1無機粒子は、任意の成分を含み得る。第1無機粒子は、例えば、アルミナ、ベーマイト、チタニア、マグネシア、およびジルコニアからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。バインダは、任意の成分を含み得る。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF-HFP)、およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。バインダの配合量は、100質量部の第1無機粒子に対して、例えば、1質量部から10質量部であってもよい。
(1st layer)
The
第1層31は、例えば、キャリアイオンの伝導経路を形成していてもよい。例えば、リチウムイオン電池におけるキャリアイオンは、リチウムイオンである。第1層31は、例えば、固体電解質を含んでいてもよい。第1層31が固体電解質を含む場合、正極10および負極20も固体電解質を含んでいてもよい。固体電解質は、例えば、酸化物固体電解質を含んでいてもよい。固体電解質は、例えば、硫化物固体電解質を含んでいてもよい。硫化物固体電解質は、例えば、硫化リンリチウム(Li2S-P2S5)等を含んでいてもよい。第1層31は、例えば、ゲルポリマー電解質等を含んでいてもよい。
The
第1層31は、任意の厚さを有し得る。第1層31の厚さは、図5および図9のy軸方向の寸法を示す。第1層31は、例えば、1μmから100μmの厚さを有していてもよい。第1層31は、例えば、10μmから30μmの厚さを有していてもよい。
The
(第2層)
第2層32は、ハニカムコアの端面において、正極10と負極20とを分離している。第2層32は、電着層である。第2層32は、第2無機粒子と第2樹脂粒子とを含む。第2層32は、多孔質層であり、所望の厚さを有し得る。第2無機粒子は、例えば、10nmから1μmのメジアン径を有していてもよい。第2無機粒子は、例えば、アルミナ、ベーマイト、チタニア、マグネシア、およびジルコニアからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。第2樹脂粒子は、例えば、ポリイミド(PI)およびPTFEからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
(2nd layer)
The
第2樹脂粒子の体積に対する、第2無機粒子の体積の比(以下「無機粒子/樹脂粒子比」とも記される。)は、1.5から10.5であってもよい。無機粒子/樹脂粒子比が1.5以上であることにより、第2層32がいっそう厚くなる傾向がある。無機粒子/樹脂粒子比が10.5以下であることにより、第2層32の密着力が向上する傾向がある。無機粒子/樹脂粒子比は、例えば、1.5から6.3であってもよい。無機粒子/樹脂粒子比は、例えば、6.3から10.5であってもよい。
The ratio of the volume of the second inorganic particles to the volume of the second resin particles (hereinafter, also referred to as “inorganic particle / resin particle ratio”) may be 1.5 to 10.5. When the inorganic particle / resin particle ratio is 1.5 or more, the
第2層32は、例えば、20μm以上の厚さを有していてもよい。第2層32の厚さは、図5および図9のz軸方向の寸法を示す。第2層32が20μm以上の厚さを有することにより、ハニカムコアの端面において、負極20から正極10をいっそう遠ざけることができる。第2層32は、例えば、23μm以上の厚さを有していてもよい。第2層32は、例えば、35μm以上の厚さを有していてもよい。第2層32は、例えば、46μm以下の厚さを有していてもよい。第2層32は、例えば、36μm以下の厚さを有していてもよい。
The
(第3層)
第3層33は、第2層32を覆っている。第3層33は、第2層32を補強している。第3層33も電着層である。第3層33は、実質的に第3樹脂粒子からなる。第3層33は、緻密であり、強い密着力を有し得る。第3樹脂粒子は、例えば、PIおよびPTFEからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
(Third layer)
The
第3層33は、例えば、9μm以上の厚さを有していてもよい。第3層33の厚さは、図5および図9のz軸方向の寸法を示す。第3層33の厚さが9μm以上であることにより、第2層32がいっそう剥離し難くなる。第3層33は、例えば、10μm以上の厚さを有していてもよい。第3層33は、例えば、12μm以下の厚さを有していてもよい。第3層33は、例えば、11μm以下の厚さを有していてもよい。
The
《正極》
正極10は、負極20に比して高い電位を有する電極である。図5に示されるように、正極10は、第1領域11と第2領域12とを含む。第1領域11は、中空セル25に充填されている。第1領域11は、実質的に、中空セル25を充たしていてもよい。第1領域11は、多孔質であってもよい。例えば、第1領域11内に貫通孔等が形成されていてもよい。
《Positive electrode》
The
xy平面と平行な断面において、例えば、第1領域11は、中空セル25の輪郭と相似形を有していてもよい。例えば、中空セル25の輪郭が六角形であり、第1領域11も六角形であってもよい。第1領域11は、中空セル25の輪郭と非相似形を有していてもよい。例えば、中空セル25の輪郭が多角形であり、第1領域11が円形であってもよい。
In a cross section parallel to the xy plane, for example, the
xy平面と平行な断面において、中空セル25の断面積に対する、第1領域11の面積分率は、例えば、50%から99%であってもよい。第1領域11の面積分率は、例えば、80%から99%であってもよい。第1領域11の面積分率は、例えば、90%から99%であってもよい。
In the cross section parallel to the xy plane, the surface integral of the
図5に示されるように、第2領域12は、yz平面と平行な断面において、セパレータ30の第3層33よりも外側に突出するように延びている。すなわち、第2領域12は、第3層33よりもz軸方向に突出した部分を含む。第2領域12は、第3層33の表面を被覆していてもよい。例えば、第2領域12に正極集電部材41が接続されてもよい。第2領域12も、多孔質であってもよい。
As shown in FIG. 5, the
第1領域11は、第2領域12と同一組成を有していてもよい。第1領域11は、第2領域12と異なる組成を有していてもよい。第1領域11および第2領域12の各々は、正極活物質を含む。第1領域11および第2領域12の各々は、例えば、実質的に正極活物質からなっていてもよい。第1領域11および第2領域12の各々は、例えば、正極合材を含んでいてもよい。正極合材は、正極活物質に加えて、例えば、導電材およびバインダ等をさらに含んでいてもよい。
The
正極活物質は、例えば、粒子であってもよい。正極活物質は、例えば、1μmから30μmのメジアン径を有していてもよい。正極活物質は、任意の成分を含み得る。正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウム、およびリン酸鉄リチウムからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。導電材は、任意の成分を含み得る。導電材は、例えば、カーボンブラック、炭素繊維、金属粒子、および金属繊維からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。導電材の配合量は、100質量部の正極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。バインダは、任意の成分を含み得る。バインダは、例えば、PVDF、PVDF-HFP、PTFE、CMCおよびPAAからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。バインダの配合量は、100質量部の正極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。 The positive electrode active material may be, for example, particles. The positive electrode active material may have, for example, a median diameter of 1 μm to 30 μm. The positive electrode active material may contain any component. The positive electrode active material contains, for example, at least one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganate, lithium nickel cobalt manganate, lithium nickel cobalt aluminate, and lithium iron phosphate. May be good. The conductive material may contain any component. The conductive material may contain, for example, at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon fibers, metal particles, and metal fibers. The blending amount of the conductive material may be, for example, 0.1 part by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. The binder may contain any component. The binder may include, for example, at least one selected from the group consisting of PVDF, PVDF-HFP, PTFE, CMC and PAA. The blending amount of the binder may be, for example, 0.1 part by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.
《電解液》
電池100は、電解液をさらに含んでいてもよい。電解液は、支持電解質と溶媒とを含む。支持電解質は、溶媒に溶解している。支持電解質は、任意の成分を含み得る。支持電解質は、例えば、LiPF6、LiBF4、およびLi(FSO2)2Nからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。支持電解質の濃度は、例えば、0.5mоl/kgから2mоl/kgであってもよい。
《Electrolytic solution》
The
溶媒は、非プロトン性である。溶媒は、任意の成分を含み得る。溶媒は、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)およびジエチルカーボネート(DEC)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 The solvent is aprotic. The solvent may contain any component. The solvent is, for example, at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), ethylmethyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DEC). It may contain seeds.
電解液は、支持電解質および溶媒に加えて、各種の添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤は、例えば、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、1,3-プロパンサルトン(PS)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)、tert-アミルベンゼン(TAB)およびリチウムビスオキサレートボラート(LiBOB)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 The electrolytic solution may further contain various additives in addition to the supporting electrolyte and the solvent. Additives include, for example, vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), 1,3-propanesalton (PS), cyclohexylbenzene (CHB), tert-amylbenzene (TAB) and lithium bisoxalate boronate. It may contain at least one selected from the group consisting of (LiBOB).
《集電構造》
図5に示されるように、電池100は、例えば、正極集電部材41と負極集電部材42とをさらに含んでいてもよい。正極集電部材41は、正極10と外部端子(不図示)とを電気的に接続している。正極集電部材41自体が外部端子を兼ねていてもよい。正極集電部材41は、例えば、金属メッシュ、金属箔、金属線等を含んでいてもよい。正極集電部材41は、例えば、Al、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(SUS)等を含んでいてもよい。
《Current collector structure》
As shown in FIG. 5, the
負極集電部材42は、負極20と外部端子とを電気的に接続している。負極集電部材42自体が外部端子を兼ねていてもよい。負極集電部材42は、例えば、金属メッシュ、金属箔、金属線等を含んでいてもよい。負極集電部材42は、例えば、Ni、銅(Cu)等を含んでいてもよい。
The negative electrode
図6は、集電構造の一例を示す概略図である。
正極集電部材41は、ハニカムコアの高さ方向(z軸方向)において、ハニカムコアの両側に配置されていてもよい。図5に示されるように、正極集電部材41は、正極10の第2領域12に接続している。例えば、正極集電部材41は、第2領域12に接着されていてもよい。例えば、正極集電部材41は、第2領域12に圧着されていてもよい。例えば、正極集電部材41は、第2領域12に溶着されていてもよい。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a current collector structure.
The positive electrode current collecting
負極集電部材42は、ハニカムコア(負極20)の外周壁24に接続していてもよい。負極集電部材42は、外周壁24の全周にわたって延びていてもよい。例えば、負極集電部材42は、ハニカムコアに接着されていてもよい。例えば、負極集電部材42は、ハニカムコアに圧着されていてもよい。例えば、負極集電部材42は、ハニカムコアに溶着されていてもよい。例えば、負極集電部材42は、ハニカムコアに溶接されていてもよい。
The negative electrode
図6の集電構造においては、正極10の集電面積が大きくなり得る。これにより、正極由来の抵抗成分が低減することが期待される。
In the current collecting structure of FIG. 6, the current collecting area of the
以下、本開示の実施例(以下「本実施例」とも記される。)が説明される。ただし、以下の説明は、特許請求の範囲を限定しない。 Hereinafter, examples of the present disclosure (hereinafter, also referred to as “the present examples”) will be described. However, the following description does not limit the scope of claims.
<電池要素の製造>
下記手順により、No.1からNo.13に係る電池要素が製造された。
<Manufacturing of battery elements>
Follow the procedure below to No. 1 to No. The battery element according to 13 was manufactured.
《No.1》
(1.ハニカムコアの成形)
下記材料が準備された。
負極活物質:黒鉛(メジアン径 15μm)
バインダ:CMC
分散媒:イオン交換水
<< No. 1 >>
(1. Molding of honeycomb core)
The following materials were prepared.
Negative electrode active material: Graphite (median diameter 15 μm)
Binder: CMC
Dispersion medium: Ion-exchanged water
100質量部の負極活物質と、10質量部のバインダと、60質量部の分散媒とが混合されることにより、負極ペーストが調製された。 A negative electrode paste was prepared by mixing 100 parts by mass of the negative electrode active material, 10 parts by mass of the binder, and 60 parts by mass of the dispersion medium.
ハニカムコア成形用の金型が準備された。負極ペーストが圧縮され、金型から押し出されることにより、湿潤成形体が形成された。湿潤成形体が乾燥されることにより、ハニカムコア(負極20)が形成された。乾燥温度は120℃であった。乾燥時間は3時間であった。 A mold for forming the honeycomb core was prepared. The negative electrode paste was compressed and extruded from the mold to form a wet molded body. The honeycomb core (negative electrode 20) was formed by drying the wet molded product. The drying temperature was 120 ° C. The drying time was 3 hours.
ハニカムコアの寸法等は下記のとおりである。中空セル25は、略等間隔で配置されていた。
高さ(h):10mm
直径(d):20mm
隔壁23の厚さ(t):150μm
中空セル25の輪郭:正方形(一辺の長さ 250μm)
The dimensions of the honeycomb core are as follows. The
Height (h): 10 mm
Diameter (d): 20 mm
Thickness (t) of partition wall 23: 150 μm
Contour of hollow cell 25: Square (length of one side 250 μm)
(2.セパレータ 第1層の形成)
下記材料が準備された。
第1無機粒子:ベーマイト(メジアン径 100nm)
バインダ:PVDF(製品名「KFポリマー」、グレード「♯8500」、クレハ社製)
分散媒:NMP
(2. Formation of separator 1st layer)
The following materials were prepared.
First inorganic particles: boehmite (
Binder: PVDF (product name "KF polymer", grade "# 8500", manufactured by Kureha Corporation)
Dispersion medium: NMP
45質量部の第1無機粒子と、4質量部のバインダと、40質量部の分散媒とが混合されることにより、セパレータペーストが調製された。4gから5g程度のセパレータペーストがハニカムコアの第1面21に載せられた。真空ポンプにより、第2面22側からセパレータペーストがハニカムコア内に吸引された。これにより、隔壁23にセパレータペーストが塗布された。吸引後、セパレータペーストが乾燥された。これにより、第1層31が形成された。乾燥温度は120℃であった。乾燥時間は15分であった。第1層31の厚さの狙い値は、20μmであった。
A separator paste was prepared by mixing 45 parts by mass of the first inorganic particles, 4 parts by mass of a binder, and 40 parts by mass of a dispersion medium. About 4 g to 5 g of a separator paste was placed on the
(3.セパレータ 第2層の形成)
下記材料が準備された。
電着塗料:製品名「エレコートPI」、シミズ社製
第2無機粒子:ベーマイト(メジアン径 100nm)
分散媒:イオン交換水
(3. Formation of the second layer of the separator)
The following materials were prepared.
Electrodeposition paint: Product name "Elecoat PI", manufactured by Shimizu Co., Ltd. Second inorganic particles: Boehmite (
Dispersion medium: Ion-exchanged water
上記電着塗料は、分散質と、分散媒とを含んでいた。分散質は、第2樹脂粒子(PI)を含んでいた。25質量部の電着塗料と、30質量部の第2無機粒子と、90質量部の分散媒とが混合され、全体が均一になるまで攪拌された。これにより、第2層用の電着処理液が調製された。 The electrodeposition coating material contained a dispersoid and a dispersion medium. The dispersoid contained second resin particles (PI). 25 parts by mass of the electrodeposition coating material, 30 parts by mass of the second inorganic particles, and 90 parts by mass of the dispersion medium were mixed and stirred until the whole became uniform. As a result, an electrodeposition treatment liquid for the second layer was prepared.
負極集電部材42として、Ni平線(厚さ 50μm、幅 3mm)が準備された。負極集電部材42がハニカムコアの外周壁24に1周にわたって巻き付けられた。抵抗溶接により、負極集電部材42が外周壁24に溶接された。負極集電部材42が電源に接続された。ハニカムコアが電着処理液に浸漬された。ハニカムコアが陰極となるように、15Vの電圧が印加された。これにより、第1面21および第2面22に、第2無機粒子および第2樹脂粒子が電着され、第2層32が形成された。電着時間は2分間であった。電着後、水によってハニカムコアが軽く洗浄されることにより、余分な電着処理液が実質的に除去された。洗浄後、ハニカムコアに熱処理が施された。熱処理温度は180℃であった。熱処理時間は1時間であった。熱処理後、第2層32の厚さは、36μmであった。
A Ni flat wire (
(4.セパレータ 第3層の形成)
第2層32の形成後、ハニカムコアが電着塗料(原液)に浸漬された。ハニカムコアが陰極となるように、60Vの電圧が印加された。これにより、第2層32の表面に、第3樹脂粒子(PI)が電着され、第3層33が形成された。電着時間は30秒であった。電着後、水によってハニカムコアが軽く洗浄されることにより、余分な電着塗料が実質的に除去された。洗浄後、ハニカムコアに熱処理が施された。熱処理温度は180℃であった。熱処理時間は1時間であった。熱処理後、第3層33の厚さは、12μmであった。
(4. Formation of the third layer of the separator)
After the formation of the
(5.正極の挿入)
下記材料が準備された。
正極活物質:コバルト酸リチウム(メジアン径 10μm)
導電材:アセチレンブラック
バインダ:PVDF(製品名「KFポリマー」、グレード「♯1300」、クレハ社製)
分散媒:NMP
(5. Insertion of positive electrode)
The following materials were prepared.
Positive electrode active material: Lithium cobalt oxide (
Conductive material: Acetylene black binder: PVDF (Product name "KF polymer", Grade "# 1300", manufactured by Kureha Corporation)
Dispersion medium: NMP
64質量部の正極活物質と、4質量部の導電材と、2質量部のバインダと、30質量部の分散媒とが混合されることにより、正極ペーストが調製された。プラスチック製のシリンジが準備された。シリンジのバレル内に、ハニカムコアが固定された。バレル内において、ハニカムコアとプランジャとの間に、約3.5gの正極ペーストが配置された。プランジャにより、正極ペーストがハニカムコア内に押し込まれた。すなわち、正極ペーストが中空セル25に充填された。押し込み側と反対側の開口部から、正極ペーストが吐出した時点で、プランジャの押し込みが停止された。正極ペーストの充填後、ハニカムコアがバレルから取り出された。ハニカムコアが乾燥された。乾燥温度は120℃であった。乾燥時間は30分であった。以上より、No.1に係る電池要素50が製造された。
A positive electrode paste was prepared by mixing 64 parts by mass of the positive electrode active material, 4 parts by mass of the conductive material, 2 parts by mass of the binder, and 30 parts by mass of the dispersion medium. A plastic syringe was prepared. A honeycomb core was fixed in the barrel of the syringe. In the barrel, about 3.5 g of positive electrode paste was placed between the honeycomb core and the plunger. The plunger pushed the positive electrode paste into the honeycomb core. That is, the positive electrode paste was filled in the
《No.2》
第2層32が形成される際の電着時間が1分10秒に変更されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 2 >>
Except that the electrodeposition time when the
《No.3》
第3層33が形成される際の電着時間が20秒に変更されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 3 >>
No. 3 except that the electrodeposition time when the
《No.4》
第2層32が形成される際の電着時間が1分10秒に変更され、かつ第3層33が形成される際の電着時間が20秒に変更されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 4 >>
No, except that the electrodeposition time when the
《No.5》
下記手順により第2層32が形成されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 5 >>
No. 2 except that the
下記材料が準備された。
電着塗料:製品名「エレコートナイスロン」、シミズ社製
第2無機粒子:ベーマイト(メジアン径 200nm)
分散媒:イオン交換水
The following materials were prepared.
Electrodeposition paint: Product name "Elecoat Nicelon", manufactured by Shimizu Co., Ltd. Second inorganic particles: Boehmite (
Dispersion medium: Ion-exchanged water
上記電着塗料は、分散質と、分散媒とを含んでいた。分散質は、第2樹脂粒子(PTFE)を含んでいた。25質量部の電着塗料と、30質量部の第2無機粒子と、90質量部の分散媒とが混合され、全体が均一になるまで攪拌された。これにより第2層用の電着処理液が調製された。 The electrodeposition coating material contained a dispersoid and a dispersion medium. The dispersoid contained second resin particles (PTFE). 25 parts by mass of the electrodeposition coating material, 30 parts by mass of the second inorganic particles, and 90 parts by mass of the dispersion medium were mixed and stirred until the whole became uniform. As a result, an electrodeposition treatment liquid for the second layer was prepared.
負極集電部材42として、Ni平線(厚さ 50μm、幅 3mm)が準備された。負極集電部材42がハニカムコアの外周壁24に1周にわたって巻き付けられた。抵抗溶接により、負極集電部材42が外周壁24に溶接された。負極集電部材42が電源に接続された。ハニカムコアが電着処理液に浸漬された。ハニカムコアが陽極となるように、18Vの電圧が印加された。これにより、第1面21および第2面22に、第2無機粒子および第2樹脂粒子が電着され、第2層32が形成された。電着時間は2分間であった。電着後、水によってハニカムコアが軽く洗浄されることにより、余分な電着処理液が実質的に除去された。洗浄後、ハニカムコアに熱処理が施された。熱処理温度は180℃であった。熱処理時間は1時間であった。熱処理後、第2層32の厚さは、35μmであった。
A Ni flat wire (
《No.6》
25質量部の電着塗料と、50質量部の第2無機粒子と、90質量部の分散媒とが混合されることにより、第2層用の電着処理液が調製されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 6 >>
Except that the electrodeposition treatment liquid for the second layer is prepared by mixing 25 parts by mass of the electrodeposition coating material, 50 parts by mass of the second inorganic particles, and 90 parts by mass of the dispersion medium. Is No. Similar to No. 1, the
《No.7》
25質量部の電着塗料と、7.5質量部の第2無機粒子と、90質量部の分散媒とが混合されることにより、第2層用の電着処理液が調製されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 7 >>
By mixing 25 parts by mass of the electrodeposition coating material, 7.5 parts by mass of the second inorganic particles, and 90 parts by mass of the dispersion medium, an electrodeposition treatment liquid for the second layer is prepared. Except for No. Similar to No. 1, the
《No.8》
第3層33が形成されないことを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 8 >>
No. 3 except that the
《No.9》
第2層32が形成されないことを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 9 >>
No. 2 except that the
《No.10》
第2層32が形成される際の電着時間が45秒に変更されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 10 >>
Except that the electrodeposition time when the
《No.11》
第3層33が形成される際の電着時間が10秒に変更されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 11 >>
No. 3 except that the electrodeposition time when the
《No.12》
25質量部の電着塗料と、58質量部の第2無機粒子と、90質量部の分散媒とが混合されることにより、第2層用の電着処理液が調製されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 12 >>
Except that the electrodeposition treatment liquid for the second layer is prepared by mixing 25 parts by mass of the electrodeposition coating material, 58 parts by mass of the second inorganic particles, and 90 parts by mass of the dispersion medium. Is No. Similar to No. 1, the
《No.13》
25質量部の電着塗料と、5質量部の第2無機粒子と、90質量部の分散媒とが混合されることにより、第2層用の電着処理液が調製されることを除いては、No.1と同様に、電池要素50が製造された。
<< No. 13 >>
Except that the electrodeposition treatment liquid for the second layer is prepared by mixing 25 parts by mass of the electrodeposition coating material, 5 parts by mass of the second inorganic particles, and 90 parts by mass of the dispersion medium. Is No. Similar to No. 1, the
<絶縁試験>
直流抵抗テスターにより、正極10(端面)と負極20(外周壁)との間の抵抗が測定された。下記表1において「P(pass)」は、抵抗が1MΩ以上であったことを示す。「F(fail)」は、抵抗が1MΩ未満であったことを示す。
<Insulation test>
The resistance between the positive electrode 10 (end face) and the negative electrode 20 (outer peripheral wall) was measured by a DC resistance tester. In Table 1 below, "P (pass)" indicates that the resistance was 1 MΩ or more. "F (file)" indicates that the resistance was less than 1 MΩ.
<結果>
上記表1中、ハニカムコアの端面において、セパレータ30が2層構造(第2層32および第3層33)を含む時、絶縁試験において良好な結果が得られる傾向がみられる。
<Result>
In Table 1 above, when the
第2層32が20μm以上の厚さを有する時、絶縁試験において良好な結果が得られる傾向がみられる。
When the
第3層33が9μm以上の厚さを有する時、絶縁試験において良好な結果が得られる傾向がみられる。
When the
第2層32における無機粒子/樹脂粒子比が1.5から10.5である時、絶縁試験において良好な結果が得られる傾向がみられる。
When the inorganic particle / resin particle ratio in the
本実施形態および本実施例は、全ての点で例示である。本実施形態および本実施例は、制限的なものではない。例えば、本実施形態および本実施例から、任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。 The present embodiment and the present embodiment are exemplary in all respects. The present embodiment and the present embodiment are not limiting. For example, it is planned from the beginning that arbitrary configurations are extracted from the present embodiment and the present embodiment and they are arbitrarily combined.
特許請求の範囲の記載に基づいて定められる技術的範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味における全ての変更を包含する。さらに、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる技術的範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の範囲内における全ての変更も包含する。 The technical scope defined based on the description of the scope of claims includes all changes in the sense equivalent to the description of the scope of claims. Furthermore, the technical scope defined based on the description of the scope of claims also includes all changes within the scope equivalent to the description of the scope of claims.
10 正極、11 第1領域、12 第2領域、20 負極、21 第1面、22 第2面、23 隔壁、24 外周壁、25 中空セル、30 セパレータ、31 第1層、32 第2層、33 第3層、41 正極集電部材、42 負極集電部材、50 電池要素、91 第1電着層、92 第2電着層、100 電池。 10 Positive electrode, 11 1st region, 12 2nd region, 20 Negative electrode, 21 1st surface, 22 2nd surface, 23 partition wall, 24 outer wall, 25 hollow cell, 30 separator, 31 1st layer, 32 2nd layer, 33 Third layer, 41 Positive electrode current collector member, 42 Negative electrode current collector member, 50 Battery element, 91 First electrodeposition layer, 92 Second electrodeposition layer, 100 battery.
Claims (1)
負極と、
セパレータと、
を含み、
前記負極は、ハニカムコアを形成しており、
前記ハニカムコアは、第1面と第2面と隔壁と外周壁とを含み、
前記第2面は、前記第1面と相対しており、
前記隔壁は、前記第1面と前記第2面との間に形成されており、
前記第1面と平行な断面において、前記隔壁は、格子状に延びることにより、複数個の中空セルを仕切っており、
前記第1面と平行な前記断面において、前記外周壁は、前記隔壁の周囲を取り囲んでおり、
複数個の前記中空セルの各々は、前記第1面から前記第2面に向かう方向において、前記ハニカムコアを貫通しており、
前記セパレータは、前記正極と前記負極とを空間的に分離しており、
前記セパレータは、第1層と第2層と第3層とを含み、
前記第1層は、前記隔壁の少なくとも一部を被覆しており、
前記第2層は、前記第1面および前記第2面の少なくとも一部を被覆しており、
前記第2層は、無機粒子と樹脂粒子とを含み、
前記第3層は、前記第2層を被覆しており、
前記第3層は、実質的に樹脂粒子からなり、
前記正極は、第1領域と第2領域とを含み、
前記第1領域は、前記中空セルに充填されており、
前記第2領域は、前記第1面に垂直な断面において、前記セパレータの前記第3層よりも外側に突出するように延びている、
電池。 With the positive electrode
With the negative electrode
Separator and
Including
The negative electrode forms a honeycomb core and has a honeycomb core.
The honeycomb core includes a first surface, a second surface, a partition wall, and an outer peripheral wall.
The second surface faces the first surface and is opposed to the first surface.
The partition wall is formed between the first surface and the second surface.
In the cross section parallel to the first surface, the partition wall extends in a grid pattern to partition a plurality of hollow cells.
In the cross section parallel to the first surface, the outer peripheral wall surrounds the partition wall.
Each of the plurality of hollow cells penetrates the honeycomb core in the direction from the first surface to the second surface.
The separator spatially separates the positive electrode and the negative electrode.
The separator comprises a first layer, a second layer and a third layer.
The first layer covers at least a part of the partition wall, and the first layer covers at least a part of the partition wall.
The second layer covers at least a part of the first surface and the second surface.
The second layer contains inorganic particles and resin particles, and contains.
The third layer covers the second layer.
The third layer is substantially composed of resin particles.
The positive electrode includes a first region and a second region.
The first region is filled in the hollow cell, and the first region is filled.
The second region extends so as to project outward from the third layer of the separator in a cross section perpendicular to the first surface.
battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020116212A JP2022014065A (en) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | battery |
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2020
- 2020-07-06 JP JP2020116212A patent/JP2022014065A/en active Pending
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