JP6930147B2 - Rechargeable battery - Google Patents

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Description

本明細書で開示する発明である本開示は、二次電池に関する。 The present disclosure, which is the invention disclosed in the present specification, relates to a secondary battery.

従来、この種の二次電池としては、正極板及び負極板がセパレータを介して捲回又は積層された内部電極体を有し、集電用タブの総断面積を一定面積以上として充放電時に溶断しないものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この二次電池では、毛電流に対して溶断するよう集電用タブを構成し、電流ヒューズとすることにより、安全性を向上するとしている。また、二次電池としては、捲回された極板群の中心の円筒状の内部空間に、セパレータの軟化温度以下で電気的導通が遮断される温度ヒューズを接続したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この二次電池では、電池性能の低下を招かず、且つ場所をとらない安全機構を提供することができるとしている。 Conventionally, as a secondary battery of this type, a positive electrode plate and a negative electrode plate have an internal electrode body wound or laminated via a separator, and the total cross-sectional area of the current collecting tab is set to a certain area or more during charging and discharging. Those that do not melt have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this secondary battery, it is said that safety will be improved by configuring a current collecting tab so that it will blow off against the hair current and using it as a current fuse. Further, as a secondary battery, a battery in which a thermal fuse that cuts off electrical conduction below the softening temperature of the separator is connected to a cylindrical internal space at the center of the wound electrode plate group has been proposed ( For example, see Patent Document 2). It is said that this secondary battery can provide a safety mechanism that does not cause deterioration of battery performance and does not take up space.

特開平１１−３４５６３０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-345630 特開平５−４１２０６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-41206

ところで、近年、二次電池は、安全性を高めることが求められるほか、その高容量化、単位体積あたりの高エネルギー密度化が望まれている。例えば、電極を積層した二次電池の電池容量を増加させるには、活物質層の厚さを厚くする必要があるが、このように電極を高厚膜化すれば、電解液の厚さ方向の流れ道が長くなり、厚さ方向のイオンの濃度勾配を緩和しにくくなる。上述した特許文献１、２の二次電池では、安全性については考慮されているが、エネルギー密度を高めることは十分検討されておらず、エネルギー密度を高めると共に、安全性をより高めることができる新規な二次電池が求められていた。 By the way, in recent years, secondary batteries are required to have higher safety, higher capacity, and higher energy density per unit volume. For example, in order to increase the battery capacity of a secondary battery in which electrodes are laminated, it is necessary to increase the thickness of the active material layer, but if the electrodes are made thicker in this way, the thickness direction of the electrolytic solution The flow path of the battery becomes longer, and it becomes difficult to relax the concentration gradient of ions in the thickness direction. In the secondary batteries of Patent Documents 1 and 2 described above, safety is taken into consideration, but increasing the energy density has not been sufficiently studied, and the energy density can be increased and the safety can be further enhanced. There was a need for a new secondary battery.

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、エネルギー密度を高めると共に、安全性をより高めることができる新規な二次電池を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of such a problem, and an object of the present disclosure is to provide a novel secondary battery capable of increasing the energy density and the safety.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、柱状に形成した複数の電極を結束し、集電部へ接続する構造とすることにより、その接続部分をヒューズ機構に利用して、エネルギー密度を高めると共に、安全性をより高めることができることを見いだし、本明細書で開示する発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made a structure in which a plurality of electrodes formed in columns are bundled and connected to a current collector, and the connecting portion is used for a fuse mechanism. As a result, they have found that the energy density can be increased and the safety can be further enhanced, and the invention disclosed in the present specification has been completed.

即ち、本明細書で開示する二次電池は、
第１活物質を有する柱状体である第１電極と、
前記第１電極に接続される第１集電部と、
第２活物質を有する第２電極と、
前記第２電極に接続される第２集電部と、
イオン伝導性を有し前記第１電極と前記第２電極とを絶縁する分離膜と、を備え、
前記分離膜を介して前記第２電極と隣り合う状態で複数の前記第１電極が結束された構造を有し、
前記第１集電部には各々の前記第１電極に接続され短絡時に溶断する第１接続部が接続されるか、前記第２集電部には第２電極に接続され短絡時に溶断する第２接続部が接続されるかのうち少なくとも一方のヒューズ構造を有するものである。 That is, the secondary battery disclosed in this specification is
The first electrode, which is a columnar body having the first active material,
The first current collector connected to the first electrode and
A second electrode having a second active material and
A second current collector connected to the second electrode and
A separation membrane having ionic conductivity and insulating the first electrode and the second electrode is provided.
It has a structure in which a plurality of the first electrodes are bound in a state of being adjacent to the second electrode via the separation membrane.
The first current collector is connected to a first connection that is connected to each of the first electrodes and blows at the time of a short circuit, or the second current collector is connected to the second electrode and blows at the time of a short circuit. It has a fuse structure of at least one of two connected portions.

本開示は、エネルギー密度を高めると共に、安全性をより高めた二次電池を提供することができる。このような効果が得られる理由は、例えば、柱状体の電極を結束した構造を採用することによって、よりエネルギー密度を高めることができる。また、この結束した構造の電極から集電部へ電気的に接続する接続部をヒューズ機構に利用することにより、安全性をより高めることができる。 The present disclosure can provide a secondary battery having higher energy density and higher safety. The reason why such an effect can be obtained is that, for example, the energy density can be further increased by adopting a structure in which columnar electrodes are bound. Further, by using the connection portion that electrically connects the electrode of this bound structure to the current collector portion for the fuse mechanism, the safety can be further enhanced.

二次電池１０の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of a secondary battery 10. 二次電池１０のＡ−Ａ断面図。A cross-sectional view taken along the line AA of the secondary battery 10. 二次電池１０の平面図。Top view of the secondary battery 10. 二次電池１０の内部短絡時の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example at the time of an internal short circuit of a secondary battery 10. 二次電池１０Ｂ〜１０Ｅの一例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of secondary batteries 10B to 10E. 二次電池３０の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of a secondary battery 30. 二次電池３０のＡ−Ａ断面図。A cross-sectional view taken along the line AA of the secondary battery 30. 二次電池３０Ｂの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of a secondary battery 30B. 二次電池３０ＢのＡ−Ａ断面図。A cross-sectional view taken along the line AA of the secondary battery 30B. 二次電池１０Ｆの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of a secondary battery 10F. 電極の１辺の長さと、正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の８０体積％での正負極間距離との関係図。FIG. 5 is a relationship diagram between the length of one side of the electrode, the volume fraction of the positive and negative electrode mixture, the area facing the positive and negative electrodes, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrode. 柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の８０体積％での正負極間距離の関係図。FIG. 5 is a relationship diagram of the volume fraction of the positive and negative electrode mixture in the bundled structure of the columnar body and the laminated structure of the electrode foil, the area facing the positive and negative electrodes, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrodes. 柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及びセルエネルギー密度の関係図。The relationship diagram of the volume fraction of the positive and negative electrode mixture, the area facing the positive and negative electrodes, and the cell energy density in the bundling structure of the columnar body and the laminated structure of the electrode foil.

実施形態で説明する二次電池は、柱状体である第１電極と、第１集電部と、第１接続部と、第２電極と、第２集電部と、第２接続部と、分離膜とを備えている。第１接続部及び第２接続部は、ヒューズ機構を構成する。この二次電池は、第１電極が第１活物質として正極活物質を含む正極であり、第２電極が第２活物質として負極活物質を含む負極であるものとしてもよい。あるいは、この二次電池は、第１電極が負極活物質を含む負極であり、第２電極が正極活物質を含む正極であるものとしてもよい。なお、各電極には、活物質のほか導電材や結着材を含むものとしてもよい。この第１電極は、円柱体又は多角形柱体などの柱状体であるものとしてもよく、第２電極は、円柱体又は多角形柱体などの柱状体であるものとしてもよい。また、第１電極及び第２電極の少なくとも一方が柱状であればよく、他方は柱状でないものとしてもよい。また、第１電極は、集電線、集電箔及び３次元網目構造体のうち少なくとも１以上である集電部材が埋設されているものとしてもよいし、この集電部材を備えないものとしてもよい。第２電極は、集電線、集電箔及び３次元網目構造体のうち少なくとも１以上である集電部材が埋設されているものとしてもよいし、この集電部材を備えないものとしてもよい。また、ヒューズ機構は、第１接続部及び第２接続部のうち少なくとも一方を備えているものとしてもよいし、第１接続部及び第２接続部の両方を備えているものとしてもよい。ここでは、説明の便宜のため、第１電極１１が負極であり、第２電極１６が正極であり、リチウムイオンをキャリアとするリチウム二次電池をその主たる一例として以下説明する。 The secondary battery described in the embodiment includes a first electrode, a first current collector, a first connection portion, a second electrode, a second current collector, and a second connection portion, which are columnar bodies. It is equipped with a separation membrane. The first connection portion and the second connection portion form a fuse mechanism. In this secondary battery, the first electrode may be a positive electrode containing a positive electrode active material as a first active material, and the second electrode may be a negative electrode containing a negative electrode active material as a second active material. Alternatively, in this secondary battery, the first electrode may be a negative electrode containing a negative electrode active material, and the second electrode may be a positive electrode containing a positive electrode active material. In addition to the active material, each electrode may contain a conductive material or a binder. The first electrode may be a columnar body such as a cylinder or a polygonal prism, and the second electrode may be a columnar body such as a cylinder or a polygonal prism. Further, at least one of the first electrode and the second electrode may be columnar, and the other may not be columnar. Further, the first electrode may have a current collector member which is at least one or more of the current collector, the current collector foil, and the three-dimensional network structure embedded therein, or may not be provided with the current collector member. good. The second electrode may have a current collector member that is at least one or more of the current collector, the current collector foil, and the three-dimensional network structure embedded therein, or may not be provided with the current collector member. Further, the fuse mechanism may include at least one of the first connection portion and the second connection portion, or may include both the first connection portion and the second connection portion. Here, for convenience of explanation, a lithium secondary battery in which the first electrode 11 is the negative electrode, the second electrode 16 is the positive electrode, and lithium ions are carriers will be described below as a main example thereof.

（第１実施形態）
次に、本実施形態で開示する二次電池について図面を用いて説明する。図１は、二次電池１０の一例を示す模式図である。図２は、図１の二次電池１０のＡ−Ａ断面図である。図３は、二次電池１０の平面図である。この二次電池１０は、図１〜３に示すように、第１電極１１と、第１集電部１２と、集電線１３と、第１接続部１４と、第２電極１６と、第２集電部１７と、集電線１８と、第２接続部１９と、分離膜２１とを備えている。第１接続部１４及び第２接続部１９は、ヒューズ機構２０を構成する。 (First Embodiment)
Next, the secondary battery disclosed in the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an example of the secondary battery 10. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the secondary battery 10 of FIG. FIG. 3 is a plan view of the secondary battery 10. As shown in FIGS. 1 to 3, the secondary battery 10 includes a first electrode 11, a first current collector 12, a current collector 13, a first connection 14, a second electrode 16, and a second battery. It includes a current collector 17, a current collector 18, a second connection 19, and a separation membrane 21. The first connection portion 14 and the second connection portion 19 form a fuse mechanism 20.

第１電極１１は、第１活物質を有する柱状体である。第１電極１１は、断面が矩形状の四角柱である。この二次電池１０では、５０本以上の第１電極１１が結束された構造を有しているものとしてもよい。例えば、第１電極１１は、セル容量の１／ｎの容量を有し、ｎ個が第１集電部１２に並列接続されているものとしてもよい。第１電極１１は、端面以外の外周が分離膜２１を介して第２電極１６に対向している。この第１電極１１は、長手方向に直交する方向の１辺の長さが１００μｍ以上３００μｍ以下の柱状体であることが好ましい。この範囲では、単位体積あたりのエネルギー密度をより高めることができる。あるいは、この範囲では、キャリアのイオンの移動距離をより短くすることができ、より大きな電流で充放電を行うことができる。 The first electrode 11 is a columnar body having the first active material. The first electrode 11 is a square column having a rectangular cross section. The secondary battery 10 may have a structure in which 50 or more first electrodes 11 are bundled. For example, the first electrode 11 may have a capacity of 1 / n of the cell capacity, and n of them may be connected in parallel to the first current collector 12. The outer circumference of the first electrode 11 other than the end face faces the second electrode 16 via the separation membrane 21. The first electrode 11 is preferably a columnar body having a side length of 100 μm or more and 300 μm or less in the direction orthogonal to the longitudinal direction. In this range, the energy density per unit volume can be further increased. Alternatively, in this range, the moving distance of the carrier ions can be shortened, and charging / discharging can be performed with a larger current.

第１電極１１は、第１活物質を含んでいるが、第１活物質が導電性を有さない場合は、例えば導電性を有する導電材と混合して成形したものとしてもよい。この第１電極１１は、例えば、第１活物質と、必要に応じて導電材と、結着剤とを混合し成形したものとしてもよい。第１活物質は、例えば、キャリアであるリチウムを吸蔵放出可能な材料が挙げられる。第１活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金、スズ化合物などの無機化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料、複数の元素を含む複合酸化物、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素質材料は、例えば、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。このうち、人造黒鉛、天然黒鉛などのグラファイト類が好ましい。複合酸化物としては、例えば、リチウムチタン複合酸化物やリチウムバナジウム複合酸化物などが挙げられる。導電材は、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛（鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛）や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属（銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など）などの１種又は２種以上を混合したものを用いることができる。結着材は、第１活物質粒子や導電材粒子を繋ぎ止めて所定の形状を保つ役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スルホン化ＥＰＤＭゴム、天然ブチルゴム（ＮＢＲ）等を単独で、あるいは２種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）の水分散体等を用いることもできる。 The first electrode 11 contains the first active material, but when the first active material does not have conductivity, it may be molded by mixing with, for example, a conductive material having conductivity. The first electrode 11 may be formed by mixing, for example, a first active material, a conductive material, and a binder, if necessary. Examples of the first active material include a material capable of occluding and releasing lithium as a carrier. Examples of the first active material include inorganic compounds such as lithium metals, lithium alloys, and tin compounds, carbonaceous materials capable of occluding and releasing lithium ions, composite oxides containing a plurality of elements, and conductive polymers. .. Examples of the carbonaceous material include cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, carbon fibers and the like. Of these, graphites such as artificial graphite and natural graphite are preferable. Examples of the composite oxide include a lithium titanium composite oxide and a lithium vanadium composite oxide. The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance. For example, graphite such as natural graphite (scaly graphite, scaly graphite) or artificial graphite, acetylene black, carbon black, or Ketjen. One or a mixture of two or more of black, carbon whisker, needle coke, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) can be used. The binder serves to hold the primary active material particles and the conductive material particles together to maintain a predetermined shape. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluororubber, etc. Fluororesin, or thermoplastic resin such as polypropylene and polyethylene, ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR) and the like can be used alone or as a mixture of two or more kinds. .. Further, an aqueous dispersion of cellulose-based binder or styrene-butadiene rubber (SBR), which is an aqueous binder, can also be used.

第１電極１１において、第１活物質の含有量は、より多いことが好ましく、第１電極１１の体積全体に対して７０体積％以上であることが好ましく、８０体積％以上であることがより好ましい。導電材の含有量は、第１活物質を含む電極合材の全体の体積に対して０体積％以上２０体積％以下の範囲であることが好ましく、０体積％以上１５体積％以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲では、電池容量の低下を抑制し、導電性を十分に付与することができる。また、結着材の含有量は、第１電極１１の体積全体に対して０．１体積％以上５体積％以下の範囲であることが好ましく、０．２体積％以上１体積％以下の範囲であることがより好ましい。 In the first electrode 11, the content of the first active material is preferably higher, preferably 70% by volume or more, and more preferably 80% by volume or more, based on the total volume of the first electrode 11. preferable. The content of the conductive material is preferably in the range of 0% by volume or more and 20% by volume or less, and in the range of 0% by volume or more and 15% by volume or less with respect to the total volume of the electrode mixture containing the first active material. More preferably. In such a range, it is possible to suppress a decrease in battery capacity and sufficiently impart conductivity. The content of the binder is preferably in the range of 0.1% by volume or more and 5% by volume or less, and in the range of 0.2% by volume or more and 1% by volume or less with respect to the entire volume of the first electrode 11. Is more preferable.

第１電極１１の内部には、断面が円形状の集電線１３が埋設されている。この集電線１３は、導電性を有する材質、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、白金などの金属で形成されることが好ましい。この集電線１３は、外部に引き出されて第１接続部１４を構成する。集電線１３の径方向の長さ（太さ）は第１接続部１４と同じとしてもよいし、異なるものとしてもよい。集電線１３の径方向の長さは、例えば、５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが更に好ましい。集電線１３は、導電性を確保した上でできるだけ細いことが、単位体積あたりのエネルギー密度をより向上でき、好ましい。集電線１３の径方向の長さは、例えば、１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが更に好ましい。集電線１３は、導電性を確保する観点からは、より太いことが好ましい。 Inside the first electrode 11, a collecting electric wire 13 having a circular cross section is embedded. The collector wire 13 is preferably made of a conductive material, for example, a metal such as aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, or platinum. The collecting electric wire 13 is pulled out to the outside to form the first connecting portion 14. The radial length (thickness) of the collector wire 13 may be the same as or different from that of the first connection portion 14. The radial length of the collector wire 13 is, for example, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and further preferably 30 μm or less. It is preferable that the collector wire 13 is as thin as possible while ensuring conductivity, because the energy density per unit volume can be further improved. The radial length of the collector wire 13 is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, and further preferably 10 μm or more. The collector wire 13 is preferably thicker from the viewpoint of ensuring conductivity.

第１集電部１２は、導電性を有する部材であり、第１電極１１に電気的に接続されている。第１集電部１２には、５０本以上の第１電極が集電線１３を介して並列接続されている。この第１集電部１２は、例えば、カーボンペーパー、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、白金、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化（還元）性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタン、銀、白金、金などで処理したものも用いることができる。第１集電部１２の形状は、複数の集電線１３が接続できるものであれば特に限定されず、例えば、板状、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。 The first current collector 12 is a conductive member and is electrically connected to the first electrode 11. More than 50 first electrodes are connected in parallel to the first current collector 12 via the current collector 13. The first current collecting unit 12 includes, for example, carbon paper, aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, platinum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, etc., as well as adhesiveness, conductivity, and For the purpose of improving oxidation resistance (reduction), those whose surfaces such as aluminum and copper are treated with carbon, nickel, titanium, silver, platinum, gold and the like can also be used. The shape of the first current collector 12 is not particularly limited as long as a plurality of current collectors 13 can be connected, and for example, a plate shape, a foil shape, a film shape, a sheet shape, a net shape, a punched or expanded shape. , Lath body, porous body, foam body, fiber group forming body and the like.

第２電極１６は、第２活物質を有する柱状体である。第２電極１６は、断面が矩形状の四角柱である。この二次電池１０では、５０本以上の第２電極１６が結束された構造を有しているものとしてもよい。例えば、第２電極１６は、セル容量の１／ｎの容量を有し、ｎ個が第２集電部１７に並列接続されているものとしてもよい。第２電極１６は、端面以外の外周が分離膜２１を介して第１電極１１に対向している。この第２電極１６は、長手方向に直交する方向の１辺の長さが１００μｍ以上３００μｍ以下の柱状体であることが好ましい。この範囲では、単位体積あたりのエネルギー密度をより高めることができる。あるいは、この範囲では、キャリアのイオンの移動距離をより短くすることができ、より大きな電流で充放電を行うことができる。 The second electrode 16 is a columnar body having a second active material. The second electrode 16 is a square column having a rectangular cross section. The secondary battery 10 may have a structure in which 50 or more second electrodes 16 are bundled. For example, the second electrode 16 may have a capacity of 1 / n of the cell capacity, and n of them may be connected in parallel to the second current collector 17. The outer circumference of the second electrode 16 other than the end face faces the first electrode 11 via the separation membrane 21. The second electrode 16 is preferably a columnar body having a side length of 100 μm or more and 300 μm or less in the direction orthogonal to the longitudinal direction. In this range, the energy density per unit volume can be further increased. Alternatively, in this range, the moving distance of the carrier ions can be shortened, and charging / discharging can be performed with a larger current.

第２電極１６は、第２活物質を含んでいるが、第２活物質が導電性を有さない場合は、例えば導電性を有する導電材と混合して成形したものとしてもよい。この第２電極１６は、例えば、第２活物質と、必要に応じて導電材と、結着剤とを混合し成形したものとしてもよい。第２活物質は、例えば、キャリアであるリチウムを吸蔵放出可能な材料が挙げられる。第２活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属とを有する化合物、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。具体的には、基本組成式をＬｉ(1-x)ＭｎＯ2（０＜ｘ＜１など、以下同じ）やＬｉ(1-x)Ｍｎ2Ｏ4などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をＬｉ(1-x)ＣｏＯ2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をＬｉ(1-x)ＮｉＯ2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をＬｉ(1-x)ＣｏaＮｉbＭｎcＯ2（ａ＞０、ｂ＞０、ｃ＞０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）などとするリチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、基本組成式をＬｉＶ2Ｏ3などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をＶ2Ｏ5などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。また、基本組成式をＬｉＦｅＰＯ4とするリン酸鉄リチウム化合物などを正極活物質として用いることができる。これらのうち、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、例えば、ＬｉＣｏ1/3Ｎｉ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2やＬｉＮｉ0.4Ｃｏ0.3Ｍｎ0.3Ｏ2などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素、例えば、ＡｌやＭｇなどの成分を含んでもよい趣旨である。 The second electrode 16 contains the second active material, but when the second active material does not have conductivity, it may be molded by mixing with, for example, a conductive material having conductivity. The second electrode 16 may be formed by mixing, for example, a second active material, a conductive material, and a binder, if necessary. Examples of the second active material include a material capable of occluding and releasing lithium as a carrier. Examples of the second active material include compounds having lithium and a transition metal, for example, an oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphoric acid compound containing lithium and a transition metal element. Specifically, a lithium manganese composite oxide having a basic composition formula of Li (1-x) MnO 2 (0 <x <1, etc., the same applies hereinafter) or Li (1-x) Mn 2 O 4, etc., basic composition Lithium-cobalt composite oxide whose formula is Li (1-x) CoO 2, etc., Lithium-nickel composite oxide whose basic composition formula is Li (1-x) NiO 2, etc., basic composition formula is Li (1-x) Co a Ni b Mn c O 2 (a> 0, b> 0, c> 0, a + b + c = 1) lithium-cobalt-nickel-manganese composite oxide, and the like, lithium vanadium composite to the basic formula, such as LiV 2 O 3 Oxides, transition metal oxides having a basic composition formula of V 2 O 5 or the like can be used. Further, a lithium iron phosphate compound having a basic composition formula of LiFePO 4 or the like can be used as the positive electrode active material. Of these, lithium cobalt nickel-manganese composite oxides such as LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 and LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.3 O 2 are preferable. The "basic composition formula" is intended to include other elements such as components such as Al and Mg.

第２電極１６において、第２活物質の含有量は、より多いことが好ましく、第２電極１６の体積全体に対して７０体積％以上であることが好ましく、８０体積％以上であることがより好ましい。導電材の含有量は、第２電極１６の全体の体積に対して０体積％以上２０体積％以下の範囲であることが好ましく、０体積％以上１５体積％以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲では、電池容量の低下を抑制し、導電性を十分に付与することができる。また、結着材の含有量は、第２電極１６の体積全体に対して０．１体積％以上５体積％以下の範囲であることが好ましく、０．２体積％以上１体積％以下の範囲であることがより好ましい。 In the second electrode 16, the content of the second active material is preferably higher, preferably 70% by volume or more, and more preferably 80% by volume or more, based on the total volume of the second electrode 16. preferable. The content of the conductive material is preferably in the range of 0% by volume or more and 20% by volume or less, and more preferably in the range of 0% by volume or more and 15% by volume or less with respect to the total volume of the second electrode 16. .. In such a range, it is possible to suppress a decrease in battery capacity and sufficiently impart conductivity. The content of the binder is preferably in the range of 0.1% by volume or more and 5% by volume or less, and in the range of 0.2% by volume or more and 1% by volume or less with respect to the entire volume of the second electrode 16. Is more preferable.

第２電極１６の内部には、断面が円形状の集電線１８が埋設されている。この集電線１８は、導電性を有する材質、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、白金などの金属で形成されることが好ましい。この集電線１８は、外部に引き出されて第２接続部１９を構成する。集電線１８の径方向の長さ（太さ）は、集電線１３と同様である。 Inside the second electrode 16, a collecting electric wire 18 having a circular cross section is embedded. The collector wire 18 is preferably made of a conductive material, for example, a metal such as aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, or platinum. The collecting electric wire 18 is pulled out to the outside to form a second connecting portion 19. The radial length (thickness) of the collector wire 18 is the same as that of the collector wire 13.

第２集電部１７は、導電性を有する部材であり、第２電極１６に電気的に接続されている。第２集電部１７には、５０本以上の第２電極１６が集電線１８を介して並列接続されている。この第２集電部１７は、第１集電部１２と同様の部材とするものとしてもよい。 The second current collector 17 is a conductive member and is electrically connected to the second electrode 16. More than 50 second electrodes 16 are connected in parallel to the second current collector 17 via the current collector 18. The second current collector 17 may be the same member as the first current collector 12.

分離膜２１は、キャリアであるイオン（例えばリチウムイオン）のイオン伝導性を有し第１電極１１と第２電極１６とを絶縁するものである。分離膜２１は、第２電極１６と対向する第１電極１１の外周面の全体、及び第１電極１１と対向する第２電極１６の外周面の全体に形成されており、第１電極１１と第２電極１６との短絡を防止している。分離膜２１は、イオン伝導性と絶縁性とを有するポリマーが好適である。この分離膜２１は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体や、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、及びＰＭＭＡとアクリルポリマーとの共重合体などが挙げられる。例えば、ＰＶｄＦとＨＦＰとの共重合体では、電解液の一部がこの膜を膨潤ゲル化し、イオン伝導膜となる。この分離膜２１の厚さｔは、例えば、０．５μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であるものとしてもよい。厚さｔが０．５μｍ以上では、絶縁性を確保する上で好ましい。また、分離膜２１の厚さｔは、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。厚さｔが２０μｍ以下では、イオン伝導性の低下を抑制できる点で好ましい。厚さｔが０．５〜２０μｍの範囲では、イオン伝導性及び絶縁性が好適である。この分離膜２１は、例えば、原料を含む溶液へ第１電極１１や第２電極１６を浸漬させてその表面にコートすることにより形成されるものとしてもよい。 The separation membrane 21 has ionic conductivity of carriers (for example, lithium ions) and insulates the first electrode 11 and the second electrode 16. The separation membrane 21 is formed on the entire outer peripheral surface of the first electrode 11 facing the second electrode 16 and the entire outer peripheral surface of the second electrode 16 facing the first electrode 11, and is formed on the entire outer peripheral surface of the first electrode 11. A short circuit with the second electrode 16 is prevented. The separation membrane 21 is preferably a polymer having ionic conductivity and insulating properties. Examples of the separation film 21 include a copolymer of polyvinylidene fluoride (PVdF) and hexafluoropropylene (HFP), polymethyl methacrylate (PMMA), and a copolymer of PMMA and an acrylic polymer. .. For example, in a copolymer of PVdF and HFP, a part of the electrolytic solution swells and gels this membrane to become an ionic conduction membrane. The thickness t of the separation membrane 21 is, for example, preferably 0.5 μm or more, more preferably 2 μm or more, and may be 5 μm or more. A thickness t of 0.5 μm or more is preferable for ensuring insulation. The thickness t of the separation membrane 21 is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less. A thickness t of 20 μm or less is preferable because a decrease in ionic conductivity can be suppressed. In the range of thickness t in the range of 0.5 to 20 μm, ionic conductivity and insulating property are suitable. The separation membrane 21 may be formed, for example, by immersing the first electrode 11 or the second electrode 16 in a solution containing a raw material and coating the surface thereof.

分離膜２１は、キャリアであるイオンを伝導するイオン伝導媒体を含むものとしてもよい。このイオン伝導媒体は、例えば、支持塩を溶媒に溶解した電解液などが挙げられる。電解液の溶媒としては、例えば、非水電解液の溶媒などが挙げられる。この溶媒としては、例えば、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、フラン類、スルホラン類及びジオキソラン類などが挙げられ、これらを単独又は混合して用いることができる。具体的には、カーボネート類としてエチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチル−ｎ−ブチルカーボネート、メチル−ｔ−ブチルカーボネート、ジ−ｉ−プロピルカーボネート、ｔ−ブチル−ｉ−プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル類、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル類、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどのエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、などのフラン類、スルホラン、テトラメチルスルホランなどのスルホラン類、１，３−ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン類などが挙げられる。支持塩は、例えば、二次電池１０のキャリアであるイオンを含む。この支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＡｌＦ4、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＡｌＣｌ4などが挙げられる。このうち、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4などの無機塩、及びＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3などの有機塩からなる群より選ばれる１種又は２種以上の塩を組み合わせて用いることが電気特性の点から見て好ましい。この支持塩は、電解液中の濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上２ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。 The separation membrane 21 may include an ion conduction medium that conducts ions as carriers. Examples of this ion conduction medium include an electrolytic solution in which a supporting salt is dissolved in a solvent. Examples of the solvent of the electrolytic solution include a solvent of a non-aqueous electrolytic solution. Examples of this solvent include carbonates, esters, ethers, nitriles, furans, sulfolanes, dioxolanes and the like, and these can be used alone or in combination. Specifically, as carbonates, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, and chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate, and ethyl. Chain carbonates such as -n-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, t-butyl-i-propyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyl lactone and γ-valerolactone, Chain esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate and methyl butyrate, ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane and diethoxyethane, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, furan such as tetrahydrofuran and methyl tetrahydrofuran, etc. Classes, sulfolanes such as sulfolane and tetramethylsulfolane, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane and methyldioxolane. The supporting salt contains, for example, ions that are carriers of the secondary battery 10. Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiSbF 6 , LiSiF 6 , LiAlF 4 , and LiSCN. , LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlCl 4 and the like. Of these, 1 is selected from the group consisting of inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 4 , and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiC (CF 3 SO 2 ) 3. It is preferable to use a seed or a combination of two or more kinds of salts from the viewpoint of electrical characteristics. The concentration of this supporting salt in the electrolytic solution is preferably 0.1 mol / L or more and 5 mol / L or less, and more preferably 0.5 mol / L or more and 2 mol / L or less.

ヒューズ機構２０は、第１接続部１４と、第２接続部１９とを有する。第１接続部１４は、一端が第１電極１１に接続され他端が第１集電部１２に接続され、二次電池１０の内部での短絡時に溶断する部材である。第１接続部１４は、多数ある第１電極１１の各々に電気的に接続されている。第２接続部１９は、一端が第２電極１６に接続され他端が第２集電部１７に接続され、二次電池１０の内部での短絡時に溶断する部材である。第２接続部１９は、多数ある第２電極１６の各々に電気的に接続されている。第１接続部１４は、第１電極１１の太さよりも細く形成されており、第２接続部１９は、第２電極１６の太さよりも細く形成されている。このヒューズ機構２０は、同極電極内を介する電子抵抗が第１接続部１４及び第２接続部１９の電子抵抗よりも２倍以上大きい第１接続部１４及び第２接続部１９を有するものとしてもよい。第１接続部１４や第２接続部１９の電子抵抗がより低ければ、内部短絡時に電気が流れやすくなり、溶断しやすくなるため、ヒューズ機構として機能しやすい。この第１接続部１４の径方向の長さ（太さ）は、例えば、５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが更に好ましい。第１接続部１４は、導電性を確保した上でできるだけ細いことが好ましい。また、第１接続部１４の径方向の長さは、例えば、１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが更に好ましい。第１接続部１４は、導電性を確保する観点からは、より太いことが好ましい。
第１接続部１４の径方向の長さは、例えば、通常時の電流の流通性と内部短絡時の溶断のしやすさに基づいて経験的に定めるものとすればよい。なお、第２接続部１９も第１接続部１４と同様である。 The fuse mechanism 20 has a first connection portion 14 and a second connection portion 19. The first connection portion 14 is a member in which one end is connected to the first electrode 11 and the other end is connected to the first current collector portion 12, and the first connection portion 14 is blown when a short circuit occurs inside the secondary battery 10. The first connecting portion 14 is electrically connected to each of a large number of first electrodes 11. The second connection portion 19 is a member in which one end is connected to the second electrode 16 and the other end is connected to the second current collector portion 17, and the second connection portion 19 is blown when a short circuit occurs inside the secondary battery 10. The second connecting portion 19 is electrically connected to each of a large number of second electrodes 16. The first connecting portion 14 is formed to be thinner than the thickness of the first electrode 11, and the second connecting portion 19 is formed to be thinner than the thickness of the second electrode 16. The fuse mechanism 20 has a first connection portion 14 and a second connection portion 19 in which the electronic resistance via the same electrode is twice as large as the electronic resistance of the first connection portion 14 and the second connection portion 19. May be good. If the electronic resistance of the first connection portion 14 and the second connection portion 19 is lower, electricity is likely to flow at the time of an internal short circuit, and the fuse is easily blown, so that it can easily function as a fuse mechanism. The radial length (thickness) of the first connecting portion 14 is, for example, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and further preferably 30 μm or less. The first connecting portion 14 is preferably as thin as possible while ensuring conductivity. The radial length of the first connecting portion 14 is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, and further preferably 10 μm or more. The first connecting portion 14 is preferably thicker from the viewpoint of ensuring conductivity.
The radial length of the first connecting portion 14 may be determined empirically, for example, based on the current flowability during normal operation and the ease of fusing during an internal short circuit. The second connection portion 19 is the same as the first connection portion 14.

この二次電池１０では、図１〜３に示すように、柱状体である第１電極１１と第２電極１６とが分離膜２１を介して交互に配設されて結束された構造を有する。この二次電池１０では、電極を微小柱状化にすることにより、各電極は、全周からキャリアのイオンを吸蔵放出することができる（図２参照）。この電極構造体では、全周からキャリアのイオンを吸蔵放出するため、正負極対向面積の増加による反応促進に加えて、深部（奥側）にいくほど対向面積当たりの活物質量が減少する（深部の活物質ほど反応しにくい）ことによる平均反応速度の向上（正／負極活物質間の平均距離低下）効果が期待できる。また、この二次電池１０において、柱状電極の１辺の長さは、１００μｍ〜３００μｍであることがより好ましい。この範囲では、高エネルギー密度を確保しやすい。 As shown in FIGS. 1 to 3, the secondary battery 10 has a structure in which the first electrode 11 and the second electrode 16 which are columnar bodies are alternately arranged and bound via a separation membrane 21. In the secondary battery 10, by making the electrodes microcolumnar, each electrode can occlude and release carrier ions from the entire circumference (see FIG. 2). In this electrode structure, carrier ions are occluded and released from the entire circumference, so that in addition to promoting the reaction by increasing the area facing the positive and negative electrodes, the amount of active material per facing area decreases toward the deeper part (back side) ( The effect of improving the average reaction rate (decreasing the average distance between the positive and negative electrode active materials) can be expected by (the deeper the active material is, the less likely it is to react). Further, in the secondary battery 10, the length of one side of the columnar electrode is more preferably 100 μm to 300 μm. In this range, it is easy to secure a high energy density.

次に、この二次電池１０に内部短絡が起きた場合について説明する。図４は、二次電池１０の内部短絡時の一例を示す模式図である。二次電池１０では、何らかの原因で、図４に示すように、短絡部位２２が生じた場合には（図４左図参照）、短絡部の電極の接続部に電流が集中する。このため、電流が集中した第１接続部１４や第２接続部１９はより高温に発熱して溶断される（図４右図参照）。このように、二次電池１０では、電極内および並列接続されるまでの集電線１３，１８を分割することにより、内部短絡が発生した場合の電流集中により第１接続部１４，第２接続部１９を溶断させ、ヒューズ機構として作用させることができる。また、二次電池１０では、内部短絡部位を電子的に切り離し、二次電池１０の発熱を停止させることができ、外部からの制御が不可能な内部短絡が生じた場合においても、安全性をより高めることができる。通常充放電時ではヒューズ機構２０が溶断せず、短絡時に溶断するためにはおおよそ電極を５０以上に分割することが望ましい。 Next, a case where an internal short circuit occurs in the secondary battery 10 will be described. FIG. 4 is a schematic view showing an example when the secondary battery 10 is internally short-circuited. In the secondary battery 10, when a short-circuit portion 22 occurs (see the left figure of FIG. 4) for some reason, as shown in FIG. 4, the current concentrates on the connection portion of the electrodes of the short-circuit portion. Therefore, the first connection portion 14 and the second connection portion 19 in which the current is concentrated generate heat at a higher temperature and are blown (see the right figure of FIG. 4). In this way, in the secondary battery 10, by dividing the collector wires 13 and 18 in the electrodes and until they are connected in parallel, the first connection portion 14 and the second connection portion are concentrated due to the current concentration when an internal short circuit occurs. 19 can be blown and acted as a fuse mechanism. Further, in the secondary battery 10, the internal short-circuit portion can be electronically separated to stop the heat generation of the secondary battery 10, and even if an internal short-circuit that cannot be controlled from the outside occurs, safety is improved. Can be enhanced. Normally, the fuse mechanism 20 does not blow at the time of charging / discharging, and it is desirable to divide the electrode into about 50 or more in order to blow at the time of a short circuit.

以上詳述した二次電池１０では、エネルギー密度を高めると共に、安全性をより高めた二次電池を提供することができる。このような効果が得られる理由は、例えば、柱状体の電極を結束した構造を採用することによって、よりエネルギー密度を高めることができる。また、この結束した構造の電極から集電部へ電気的に接続する接続部をヒューズ機構に利用することにより、安全性をより高めることができる。 In the secondary battery 10 described in detail above, it is possible to provide a secondary battery having higher energy density and higher safety. The reason why such an effect can be obtained is that, for example, the energy density can be further increased by adopting a structure in which columnar electrodes are bound. Further, by using the connection portion that electrically connects the electrode of this bound structure to the current collector portion for the fuse mechanism, the safety can be further enhanced.

上述した二次電池１０では、集電線１３、集電線１８は、断面が円形状として説明したが、特にこれに限定されない。図５は、二次電池１０Ｂ〜１０Ｅの一例を示す断面図である。例えば、二次電池１０Ｂは、各電極の断面において対角に配置された集電箔１３Ｂ，１８Ｂを備えている。なお、この二次電池１０Ｂは、集電箔１３Ｂ，１８Ｂを接続部とするヒューズ機構を備える。また、二次電池１０Ｃは、各電極の断面において水平に配置された集電箔１３Ｃ，１８Ｃを備えている。なお、この二次電池１０Ｃは、集電箔１３Ｃ，１８Ｃを接続部とするヒューズ機構を備える。また、二次電池１０Ｄは、各電極の断面において垂直に配置された集電箔１３Ｄ，１８Ｄを備えている。なお、この二次電池１０Ｄは、集電箔１３Ｄ，１８Ｄを接続部とするヒューズ機構を備える。また、二次電池１０Ｅは、各電極の内部に３次元網目構造体である集電部材１３Ｅ，１８Ｅを備えている。なお、この二次電池１０Ｅは、集電部材１３Ｅ，１８Ｅを接続部とするヒューズ機構を備える。このような、二次電池１０Ｂ〜１０Ｅにおいても、柱状体の電極を結束した構造を採用することによって、よりエネルギー密度を高めることができ、接続部をヒューズ機構に利用することにより、安全性をより高めることができる。 In the secondary battery 10 described above, the collector wire 13 and the collector wire 18 have been described as having a circular cross section, but the present invention is not particularly limited thereto. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the secondary batteries 10B to 10E. For example, the secondary battery 10B includes current collector foils 13B and 18B arranged diagonally in the cross section of each electrode. The secondary battery 10B includes a fuse mechanism having current collector foils 13B and 18B as connecting portions. Further, the secondary battery 10C includes current collector foils 13C and 18C arranged horizontally in the cross section of each electrode. The secondary battery 10C includes a fuse mechanism having current collector foils 13C and 18C as connecting portions. Further, the secondary battery 10D includes current collector foils 13D and 18D arranged vertically in the cross section of each electrode. The secondary battery 10D includes a fuse mechanism having current collector foils 13D and 18D as connecting portions. Further, the secondary battery 10E includes current collecting members 13E and 18E, which are three-dimensional network structures, inside each electrode. The secondary battery 10E includes a fuse mechanism having current collector members 13E and 18E as connecting portions. Even in such secondary batteries 10B to 10E, the energy density can be further increased by adopting a structure in which columnar electrodes are bundled, and safety can be improved by using the connection portion for the fuse mechanism. Can be enhanced.

（第２実施形態）
次に、二次電池３０について説明する。図６は、二次電池３０の一例を示す模式図である。図７は、図６の二次電池３０のＡ−Ａ断面図である。この二次電池３０は、図６，７に示すように、第１電極３１と、第１集電部３２と、集電線３３と、第１接続部３４と、第２電極３６と、第２集電部３７と、分離膜４１とを備えている。第１接続部３４は、ヒューズ機構４０を構成する。この二次電池３０は、断面が円形状の円柱体である第１電極３１と、第１電極３１の周りに形成された第２活物質を含む活物質層により形成された第２電極３６とを備えている。即ち、二次電池３０は、第２電極３６が柱状体ではない構造を有する。なお、二次電池３０において、各構成物を構成する材質などは、二次電池１０と同様であるものとしてその説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, the secondary battery 30 will be described. FIG. 6 is a schematic view showing an example of the secondary battery 30. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of the secondary battery 30 of FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, the secondary battery 30 includes a first electrode 31, a first current collector 32, a current collector 33, a first connection portion 34, a second electrode 36, and a second electrode. It includes a current collector 37 and a separation membrane 41. The first connection portion 34 constitutes a fuse mechanism 40. The secondary battery 30 includes a first electrode 31 which is a cylindrical body having a circular cross section, and a second electrode 36 formed by an active material layer containing a second active material formed around the first electrode 31. It has. That is, the secondary battery 30 has a structure in which the second electrode 36 is not a columnar body. In the secondary battery 30, the materials and the like constituting each component are assumed to be the same as those of the secondary battery 10, and the description thereof will be omitted.

第１電極３１は、第１活物質を有する断面が円形状の円柱体である。この二次電池３０では、５０本以上の第１電極３１が結束された構造を有しているものとしてもよい。第１電極３１は、端面以外の外周が分離膜２１を介して第２電極３６に対向している。この第１電極３１は、径方向の長さ（太さ）が１５μｍ以上３００μｍ以下の円柱体であることが好ましい。この範囲では、単位体積あたりのエネルギー密度をより高めることができる。あるいは、この範囲では、キャリアのイオンの移動距離をより短くすることができ、より大きな電流で充放電を行うことができる。この第１電極３１の内部には、断面が円形状の集電線３３が埋設されている。この集電線３３は、外部に引き出されて第１接続部３４を構成する。集電線３３の径方向の長さ（太さ）は第１接続部３４と同じとしてもよいし、異なるものとしてもよい。集電線３３の径方向の長さは、例えば、５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが更に好ましい。集電線３３は、導電性を確保した上で、できるだけ細いことが、単位体積あたりのエネルギー密度をより向上でき、好ましい。集電線３３の径方向の長さは、例えば、１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが更に好ましい。集電線３３は、導電性を確保する観点からは、より太いことが好ましい。 The first electrode 31 is a cylindrical body having a first active material and having a circular cross section. The secondary battery 30 may have a structure in which 50 or more first electrodes 31 are bundled. The outer circumference of the first electrode 31 other than the end face faces the second electrode 36 via the separation membrane 21. The first electrode 31 is preferably a cylinder having a radial length (thickness) of 15 μm or more and 300 μm or less. In this range, the energy density per unit volume can be further increased. Alternatively, in this range, the moving distance of the carrier ions can be shortened, and charging / discharging can be performed with a larger current. Inside the first electrode 31, a collecting electric wire 33 having a circular cross section is embedded. The collecting electric wire 33 is pulled out to the outside to form the first connecting portion 34. The radial length (thickness) of the collector wire 33 may be the same as or different from that of the first connection portion 34. The radial length of the collector wire 33 is, for example, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and further preferably 30 μm or less. It is preferable that the collector wire 33 is as thin as possible while ensuring conductivity, because the energy density per unit volume can be further improved. The radial length of the collector wire 33 is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, and further preferably 10 μm or more. The collector wire 33 is preferably thicker from the viewpoint of ensuring conductivity.

第２電極３６は、第２活物質を有し、第１電極３１の外周に分離膜４１を介して形成されている。第２電極３６は、断面の外形が六角形状であり、円柱状の第１電極３１を内包している。なお、第２電極３６は、第１電極３１の間に充填されるものとすればよく、外形六角形状には特に限定されない。第２電極３６は、それ自体に導電性を有しており、集電部材は省略されている。第２電極３６の端面が第２集電部３７に直接接続されている。この第２電極３６は、例えば、第１電極３１の外周に分離膜４１を形成したのち、その外周に第２電極３６の原料を塗布して形成されたものとしてもよい。 The second electrode 36 has a second active material and is formed on the outer periphery of the first electrode 31 via a separation membrane 41. The second electrode 36 has a hexagonal outer shape in cross section and includes a columnar first electrode 31. The second electrode 36 may be filled between the first electrodes 31, and is not particularly limited to the hexagonal outer shape. The second electrode 36 has conductivity in itself, and the current collecting member is omitted. The end face of the second electrode 36 is directly connected to the second current collector 37. The second electrode 36 may be formed, for example, by forming a separation film 41 on the outer periphery of the first electrode 31, and then applying the raw material of the second electrode 36 to the outer periphery thereof.

分離膜４１は、キャリアであるイオン（例えばリチウムイオン）のイオン伝導性を有し第１電極３１と第２電極３６とを絶縁するものである。分離膜４１は、第２電極３６と対向する第１電極３１の外周面の全体に形成されており、第１電極３１と第２電極３６との短絡を防止している。 The separation membrane 41 has ionic conductivity of carrier ions (for example, lithium ions) and insulates the first electrode 31 and the second electrode 36. The separation film 41 is formed on the entire outer peripheral surface of the first electrode 31 facing the second electrode 36, and prevents a short circuit between the first electrode 31 and the second electrode 36.

ヒューズ機構４０は、第１接続部３４を有する。第１接続部３４は、一端が第１電極３１（集電線３３）に接続され他端が第１集電部３２に接続され、二次電池１０の内部での短絡時に溶断する部材である。第１接続部３４は、多数ある第１電極３１（集電線３３）の各々に電気的に接続されている。 The fuse mechanism 40 has a first connection portion 34. The first connection portion 34 is a member having one end connected to the first electrode 31 (collecting electric wire 33) and the other end connected to the first current collecting portion 32, and is a member that melts when a short circuit occurs inside the secondary battery 10. The first connecting portion 34 is electrically connected to each of a large number of first electrodes 31 (collecting electric wires 33).

この二次電池３０は、二次電池１０と同様に、内部短絡が生じた場合には、短絡部の電極の第１接続部３４に電流が集中する。このため、電流が集中した第１接続部３４はより高温に発熱して溶断される。このように、二次電池３０においても、内部短絡部位を電子的に切り離し、二次電池１０の発熱を停止させ、外部からの制御が不可能な内部短絡が生じた場合においても、安全性をより高めることができる。また、二次電池３０では、円柱状の第１電極３１を結束した構造を有するため、各電極は、全周からキャリアのイオンを吸蔵放出することができる。このため、二次電池３０では、正負極対向面積の増加による反応促進に加えて、深部（奥側）にいくほど対向面積当たりの活物質量が減少することによる平均反応速度の向上効果が期待できる。 Similar to the secondary battery 10, the secondary battery 30 concentrates current on the first connection portion 34 of the electrode of the short-circuit portion when an internal short circuit occurs. Therefore, the first connection portion 34 in which the current is concentrated generates heat at a higher temperature and is melted. In this way, even in the secondary battery 30, the internal short-circuit portion is electronically separated to stop the heat generation of the secondary battery 10, and even when an internal short-circuit that cannot be controlled from the outside occurs, safety is maintained. Can be enhanced. Further, since the secondary battery 30 has a structure in which the columnar first electrode 31 is bound, each electrode can occlude and release carrier ions from the entire circumference. Therefore, in the secondary battery 30, in addition to promoting the reaction by increasing the area facing the positive and negative electrodes, the effect of improving the average reaction rate is expected by decreasing the amount of active material per facing area toward the deeper part (back side). can.

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments as long as it belongs to the technical scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態では、二次電池３０において、第１電極３１は集電線３３を有するものとして説明したが、特にこれに限定されず、各電極は、集電線３３を省略してもよい。図８は、二次電池３０Ｂの一例を示す模式図である。図９は、図８の二次電池３０ＢのＡ−Ａ断面図である。この二次電池３０Ｂでは、第１電極３１は、それ自体が導電性を有するものとして集電線３３が省略されている。第１電極３１は、第２電極３６から引き出されて第１集電部３２に電気的に接続されている。ヒューズ機構４０Ｂは、第１電極３１からなる第１接続部３４Ｂを有する。この二次電池３０Ｂにおいても、内部短絡などがあった際に、第１接続部３４Ｂもしくは第１接続部３４Ｂに接続された第１集電部３２が溶断されるものとして上述した二次電池３０などと同様の効果が得られる。この二次電池３０Ｂにおいて、第１電極３１は、例えば、炭素繊維で形成されているものとしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, in the secondary battery 30, the first electrode 31 has been described as having the collecting wire 33, but the present invention is not particularly limited to this, and each electrode may omit the collecting wire 33. .. FIG. 8 is a schematic view showing an example of the secondary battery 30B. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of the secondary battery 30B of FIG. In the secondary battery 30B, the collecting wire 33 is omitted because the first electrode 31 itself has conductivity. The first electrode 31 is drawn out from the second electrode 36 and is electrically connected to the first current collector 32. The fuse mechanism 40B has a first connection portion 34B including a first electrode 31. Also in this secondary battery 30B, the secondary battery 30 described above is assumed to have the first current collector 32 connected to the first connection portion 34B or the first connection portion 34B blown when there is an internal short circuit or the like. The same effect as such can be obtained. In the secondary battery 30B, the first electrode 31 may be made of, for example, carbon fibers.

同様に、二次電池１０において、第１電極１１は集電線１３を有し、第２電極１６は集電線１８を有するものとして説明したが、特にこれに限定されず、各電極は、集電線を省略してもよい。図１０は、二次電池１０Ｆの一例を示す模式図である。この二次電池１０Ｆでは、第１電極１１は、それ自体が導電性を有するものとして集電線１３が省略されている。第１電極１１は、第１集電部１２に直接、電気的に接続されている。また、第２電極１６は、それ自体が導電性を有するものとして集電線１８が省略されている。第２電極１６は、第２集電部１７に直接、電気的に接続されている。ヒューズ機構２０Ｆは、第１電極１１からなる第１接続部１４Ｆ、第２電極１６からなる第２接続部１９Ｆを有する。この二次電池１０Ｆにおいても、内部短絡などがあった際に、第１接続部１４Ｆ、第２接続部１９Ｆ、あるいはその近傍の第１集電部１２や第２集電部１７の一部が溶断されるものとして上述した二次電池１０などと同様の効果が得られる。 Similarly, in the secondary battery 10, the first electrode 11 has the collecting wire 13 and the second electrode 16 has the collecting wire 18, but the present invention is not particularly limited to this, and each electrode is a collecting wire. May be omitted. FIG. 10 is a schematic view showing an example of the secondary battery 10F. In the secondary battery 10F, the collecting wire 13 is omitted because the first electrode 11 itself has conductivity. The first electrode 11 is directly and electrically connected to the first current collector 12. Further, the second electrode 16 has a conductive wire itself, and the collector wire 18 is omitted. The second electrode 16 is directly and electrically connected to the second current collector 17. The fuse mechanism 20F has a first connection portion 14F composed of the first electrode 11 and a second connection portion 19F composed of the second electrode 16. Even in this secondary battery 10F, when there is an internal short circuit or the like, a part of the first current collector 12 and the second current collector 17 in the first connection portion 14F, the second connection portion 19F, or the vicinity thereof is formed. As a thing to be blown, the same effect as that of the above-mentioned secondary battery 10 and the like can be obtained.

上述した二次電池１０では、第１電極１１を負極とし、第２電極１６を正極としたが、特にこれに限定されず、第１電極を正極とし、第２電極を負極としてもよい。また、上述した実施形態では、二次電池のキャリアをリチウムイオンとしたが、特にこれに限定されず、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどのアルカリイオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの２族元素イオンとしてもよい。また、電解液を非水系電解液としたが、水溶液系電解液としてもよい。更に、分離膜と電解液部分を固体電解質としたいわゆる全固体電池としてもよい。 In the above-mentioned secondary battery 10, the first electrode 11 is a negative electrode and the second electrode 16 is a positive electrode, but the present invention is not particularly limited, and the first electrode may be a positive electrode and the second electrode may be a negative electrode. Further, in the above-described embodiment, the carrier of the secondary battery is lithium ion, but the carrier is not particularly limited to this, and may be an alkali ion such as sodium ion or potassium ion, or a group 2 element ion such as calcium ion or magnesium ion. good. Further, although the electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution, it may be an aqueous electrolytic solution. Further, a so-called all-solid-state battery in which the separation membrane and the electrolytic solution portion are used as a solid electrolyte may be used.

以下には、上述した二次電池を具体的に作製した例を実施例として説明する。 Hereinafter, an example in which the above-mentioned secondary battery is specifically manufactured will be described as an example.

［実施例１］
図１に示した構造の二次電池１０を作製した。まず、１辺が２００μｍで内部に直径５０μｍの金属製集電ワイヤを配置した長さ３０ｍｍの四角柱電極を正極および負極として作製した。作製は押出成型にて行った。正極は、正極活物質としてＬｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ2と、導電材としてのアセチレンブラックと、結着材としてのＰＶｄＦとを質量比で９０／７／３で混合したものを成形して作製した。負極は、負極活物質として黒鉛と、結着材としてＰＶｄＦとを質量比で９７／３で混合したものを成形して作製した。これらの電極の外周にＰＶｄＦ−ＨＦＰ膜をディップコートで１０μｍの厚さになるよう塗布した。次に、５０組の正／負極を格子状に配置して結束し、ワイヤ状の集電線を集電板に並列接続した電極構造体とした。このときワイヤを３ｍｍ残し接続部（ヒューズ）とした。この電極構造体をＡＬラミネート袋に入れて、電解液（１Ｍ−ＬｉＰＦ6／ＥＣ＋ＥＭＣ＋ＤＭＣ）を含浸後、封止し、得られた二次電池を実施例１とした。 [Example 1]
A secondary battery 10 having the structure shown in FIG. 1 was produced. First, a square column electrode having a length of 30 mm in which a metal current collecting wire having a side of 200 μm and a diameter of 50 μm was arranged was produced as a positive electrode and a negative electrode. The production was carried out by extrusion molding. The positive electrode is formed by mixing Li (Ni, Co, Mn) O 2 as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive material, and PVdF as the binder at a mass ratio of 90/7/3. Made. The negative electrode was produced by molding a mixture of graphite as a negative electrode active material and PVdF as a binder at a mass ratio of 97/3. A PVdF-HFP film was applied to the outer periphery of these electrodes by dip coating to a thickness of 10 μm. Next, 50 sets of positive / negative electrodes were arranged in a grid pattern and bound to form an electrode structure in which wire-shaped current collectors were connected in parallel to a current collector plate. At this time, the wire was left as a connection portion (fuse) with 3 mm left. This electrode structure was placed in an AL laminate bag, impregnated with an electrolytic solution (1M-LiPF 6 / EC + EMC + DMC), sealed, and the obtained secondary battery was designated as Example 1.

図１１は、図１に示した二次電池１０における、電極の１辺の長さと、正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の８０体積％での正負極間距離とを計算により求めた関係図である。図１１では、分離膜の厚さを５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍとして計算した。図１１に示すように、電極の１辺の長さが１００〜３００μｍの範囲では、体積分率が８５％を超え、対向面積が５０ｃｍ2を超え、正負間距離が１５０μｍを下回り、高エネルギー密度と高出力とを両立することができる範囲であることがわかった。 FIG. 11 shows the length of one side of the electrode in the secondary battery 10 shown in FIG. 1, the body integration ratio of the positive / negative mixture, the area facing the positive / negative, and the distance between the positive / negative in 80% by volume of the electrode. It is a relational diagram obtained by calculation. In FIG. 11, the thickness of the separation membrane was calculated as 5 μm, 10 μm, 15 μm, and 20 μm. As shown in FIG. 11, when the length of one side of the electrode is in the range of 100 to 300 μm, the volume fraction exceeds 85%, the facing area exceeds 50 cm 2 , the distance between positive and negative is less than 150 μm, and the high energy density. It was found that it is within the range where both high output and high output can be achieved.

図１２は、柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の８０体積％での正負極間距離を計算により求めた関係図である。図１２に示した正極及び負極の辺の長さ、分離膜の厚さ、集電線の直径などを用いて実施例２〜４を計算した。なお、比較例１は、積層構造の従来電極であり、比較例２は、従来電極の電極合材を厚膜化した高エネルギー型の電極をモデルとした。図１２の表に示すように、実施例２〜４では、電極中における正負極合材の体積分率が８５％を超え、厚膜化した比較例２の８８．４％とほぼ同等（エネルギー密度が高い）の値を示した。また、実施例２〜４では、正負極の対向面積は、比較例２の４７．３ｃｍ2を超え、高出力、急速充電に有利であることがわかった。更に、実施例２〜４では、８０体積％を占める活物質の正負極間距離が１２０μｍ以下（イオンの移動距離がより短い）であり、急速充電に有利であることがわかった。これらの効果は柱状電極の１辺が１００μｍ程度まで小さくなると更に大きくなることがわかった。また、実施例２〜４では、内部短絡が発生した時に短絡部電極の集電部に電流が集中し、溶断することでヒューズ機能を発揮することができるものと推察された。なお、電池の安全性を担保する中で、内部短絡は外部から制御しきれないため電池内部のヒューズ機構は極めて効果の大きい安全対策となる。ちなみに、過充電などは、電池外部から抑制することが可能である。 FIG. 12 is a relationship diagram obtained by calculation of the volume fraction of the positive and negative electrode mixture in the bundled structure of the columnar body and the laminated structure of the electrode foil, the area facing the positive and negative electrodes, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrodes. .. Examples 2 to 4 were calculated using the lengths of the sides of the positive electrode and the negative electrode shown in FIG. 12, the thickness of the separation film, the diameter of the collecting wire, and the like. In addition, Comparative Example 1 was a conventional electrode having a laminated structure, and Comparative Example 2 was modeled on a high-energy type electrode in which the electrode mixture of the conventional electrode was thickened. As shown in the table of FIG. 12, in Examples 2 to 4, the volume fraction of the positive and negative electrode mixture in the electrodes exceeded 85%, which was almost the same as 88.4% of the thickened Comparative Example 2 (energy). The value of (high density) was shown. Further, in Examples 2 to 4, the facing area of the positive and negative electrodes exceeded 47.3 cm 2 of Comparative Example 2, and it was found to be advantageous for high output and quick charging. Further, in Examples 2 to 4, it was found that the distance between the positive electrode and the negative electrode of the active material accounting for 80% by volume was 120 μm or less (the moving distance of ions was shorter), which was advantageous for quick charging. It was found that these effects became even greater when one side of the columnar electrode was reduced to about 100 μm. Further, in Examples 2 to 4, it was presumed that when an internal short circuit occurred, the current was concentrated on the current collecting portion of the short-circuited electrode and the fuse function could be exhibited by fusing. While ensuring the safety of the battery, the internal short circuit cannot be controlled from the outside, so the fuse mechanism inside the battery is an extremely effective safety measure. By the way, overcharging can be suppressed from the outside of the battery.

図１３は、二次電池３０における、柱状体の結束構造及び電極箔の積層構造における正負極合材の体積分率、正負極対向面積及び電極の８０体積％での正負極間距離を計算によって求めた関係図である。なお、参考例１は、正負極の容量を従来よりも高めた場合について考察したものである。図１３に示すように、二次電池３０の構造を採用した場合、負極の径を２０〜５０μｍとし、正極の厚さを５〜１５μｍとすると、セルエネルギー密度を６５０Ｗｈ／Ｌ以上とし、正負極の対向面積を３００ｃｍ2以上とすることができることがわかった。また、実施例５〜６では、内部短絡が発生した時に短絡部電極の集電部に電流が集中し、溶断することでヒューズ機能を発揮することができるものと推察された。 FIG. 13 shows the volume fraction of the positive and negative electrode mixture in the binding structure of the columnar body and the laminated structure of the electrode foil, the area facing the positive and negative electrodes, and the distance between the positive and negative electrodes at 80% by volume of the electrode in the secondary battery 30 by calculation. It is a obtained relationship diagram. In addition, Reference Example 1 considers the case where the capacity of the positive electrode and the negative electrode is increased as compared with the conventional case. As shown in FIG. 13, when the structure of the secondary battery 30 is adopted, the diameter of the negative electrode is 20 to 50 μm, the thickness of the positive electrode is 5 to 15 μm, the cell energy density is 650 Wh / L or more, and the positive and negative electrodes are positive and negative. It was found that the facing area of the above can be set to 300 cm 2 or more. Further, in Examples 5 to 6, it was presumed that when an internal short circuit occurred, the current was concentrated on the current collecting portion of the short-circuited electrode and the fuse function could be exhibited by fusing.

以上のように、実施例の電極構造は、Ｌｉ電池用に使用されている正極活物質、負極活物質、有機電解液を使用して、エネルギー密度をＥＶ車に適した６００Ｗｈ／Ｌ（電極合材の体積分率が８８％程度）まで向上しつつ、高出力、急速充電性、高安全性を達成することができる。 As described above, the electrode structure of the embodiment uses the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the organic electrolytic solution used for the Li battery, and the energy density is 600 Wh / L (electrode combination) suitable for EV vehicles. It is possible to achieve high output, quick chargeability, and high safety while improving the body integration rate of the material to about 88%).

なお、本開示は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described examples, and it goes without saying that the present disclosure can be carried out in various aspects as long as it belongs to the technical scope of the present disclosure.

例えば、各電極は作製プロセスを問わず、形状も四角柱のみでなく、円や六角でもよい。集電部材も集電線でなく発泡金属などでもよい。電極を被覆する分離膜は、ポリマー電解質でなくとも、固体電解質（酸化物、硫化物）でも、ゲルポリマー電解質、真性ポリマー電解質（ＰＥＯ等）でもよい。電解液はＬｉ電池に用いられているＬｉＰＦ6系電解液でなくてもよく、水系電解液でも、濃厚系有機電解液でも、溶媒に不燃性溶媒を用いた不燃有機電解液でも、さらには固体電解質（全固体電池）でもよい。 For example, each electrode may have a shape of not only a quadrangular prism but also a circle or a hexagon regardless of the manufacturing process. The current collecting member may be a foamed metal or the like instead of the current collecting wire. The separation film covering the electrodes is not limited to the polymer electrolyte, but may be a solid electrolyte (oxide, sulfide), a gel polymer electrolyte, or an intrinsic polymer electrolyte (PEO or the like). The electrolyte does not have to be the LiPF6 electrolyte used in Li batteries, and it may be an aqueous electrolyte, a concentrated organic electrolyte, a non-combustible organic electrolyte using a nonflammable solvent as a solvent, or a solid electrolyte. (All-solid-state battery) may be used.

１０，１０Ｂ〜Ｆ，３０，３０Ｂ 二次電池、１１，３１ 第１電極、１２，３２ 第１集電部、１３，３３ 集電線、１３Ｂ〜１３Ｄ 集電箔、１３Ｅ 集電部材、１４，１４Ｆ，３４ 第１接続部、１６，３６ 第２電極、１７，３７ 第２集電部、１８ 集電線、１８Ｂ〜１８Ｄ 集電箔、１８Ｅ 集電部材、１９，１９Ｆ 第２接続部、２０，４０，４０Ｂ ヒューズ機構、２１，４１ 分離膜、２２ 短絡部位。 10,10B to F, 30,30B secondary battery, 11,31 first electrode, 12,32 first current collector, 13,33 current collector, 13B to 13D current collector foil, 13E current collector, 14,14F , 34 1st connection, 16, 36 2nd electrode, 17, 37 2nd current collector, 18 current collector, 18B-18D current collector foil, 18E current collector, 19, 19F 2nd connection, 20, 40 , 40B fuse mechanism, 21,41 separation membrane, 22 short-circuited part.

Claims (6)

第１活物質を有する１辺の長さ又は径方向の長さが１５μｍ以上３００μｍ以下の円柱体又は多角形柱体の柱状体である第１電極と、
前記第１電極に接続される第１集電部と、
第２活物質を有する第２電極と、
前記第２電極に接続される第２集電部と、
イオン伝導性を有し前記第１電極と前記第２電極とを絶縁する分離膜と、を備え、
前記分離膜を介して前記第２電極と隣り合う状態で複数の前記第１電極が結束された構造を有し、
前記第２電極は、前記第１電極の周りに形成された前記第２活物質を含む活物質層により形成されており、
前記第１電極は、端面以外の外周が前記分離膜を介して前記第２電極に対向しており、
前記第１集電部には、５０本以上の前記第１電極が並列接続されており、
前記第１集電部には各々の前記第１電極に接続され短絡時に溶断する第１接続部が接続されるか、前記第２集電部には第２電極に接続され短絡時に溶断する第２接続部が接続されるかのうち少なくとも一方のヒューズ構造を有する、二次電池。 The first electrode, which is a columnar body having a first active material and having a side length or a radial length of 15 μm or more and 300 μm or less, or a polygonal prismatic body,
The first current collector connected to the first electrode and
A second electrode having a second active material and
A second current collector connected to the second electrode and
A separation membrane having ionic conductivity and insulating the first electrode and the second electrode is provided.
It has a structure in which a plurality of the first electrodes are bound in a state of being adjacent to the second electrode via the separation membrane.
The second electrode is formed by an active material layer containing the second active material formed around the first electrode.
The outer circumference of the first electrode other than the end face faces the second electrode via the separation membrane.
More than 50 of the first electrodes are connected in parallel to the first current collector.
The first current collector is connected to a first connection that is connected to each of the first electrodes and blows at the time of a short circuit, or the second current collector is connected to the second electrode and blows at the time of a short circuit. A secondary battery having a fuse structure of at least one of two connections. 前記ヒューズ構造は、前記第１電極に埋設され該第１電極から引き出された集電線、集電箔及び３次元網目構造体のうち少なくとも１以上である前記第１接続部か、前記第２電極に埋設され該第２電極から引き出された集電線、集電箔及び３次元網目構造体のうち少なくとも１以上である前記第２接続部か、のうち少なくとも一方を有する、請求項１に記載の二次電池。 The fuse structure is the first connection portion, which is at least one of a collector wire, a current collector foil, and a three-dimensional network structure embedded in the first electrode and drawn out from the first electrode, or the second electrode. The first aspect of the present invention, which has at least one of the second connection portion, which is at least one of the collector wire, the current collector foil, and the three-dimensional network structure embedded in the second electrode and drawn out from the second electrode. Secondary battery. 前記ヒューズ構造は、前記第１電極の太さよりも細く形成された前記第１接続部か、前記第２電極の太さよりも細く形成された前記第２接続部か、のうち少なくとも一方を有する、請求項１又は２に記載の二次電池。 The fuse structure has at least one of the first connection portion formed thinner than the thickness of the first electrode and the second connection portion formed thinner than the thickness of the second electrode. The secondary battery according to claim 1 or 2. 前記ヒューズ構造は、同極電極内を介する電子抵抗が前記第１接続部及び前記第２接続部の電子抵抗よりも２倍以上大きい該第１接続部及び該第２接続部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。 The fuse structure has the first connection portion and the second connection portion whose electronic resistance via the same electrode is twice or more larger than the electronic resistance of the first connection portion and the second connection portion. The secondary battery according to any one of 1 to 3. 前記ヒューズ構造は、前記第１接続部及び第２接続部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuse structure has the first connection portion and the second connection portion. 前記分離膜は、０．５μｍ以上２０μｍ以下の厚さｔで形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the separation membrane is formed with a thickness t of 0.5 μm or more and 20 μm or less.
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