JP6995155B2 - バイポーラ型リチウムイオン電池およびバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法 - Google Patents
バイポーラ型リチウムイオン電池およびバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法 Download PDFInfo
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Description
しかし、本発明者らの検討によれば、単位セル同士を重ね合わせる方法では、複数の単位セルを積層してバイポーラ型リチウムイオン電池を作製する際に単位セル同士がズレ易く、単位セル同士のズレが生じた場合、正極層、負極層もしくは電解質層の欠落や崩壊が生じて短絡が起こり易いことが明らかになった。
また、本発明者らの検討によれば、粘着剤を介して単位セル同士を積層させることにより単位セル同士の積層性が改善されるものの、今度は単位セル間の電気的接触が悪化し、バイポーラ型リチウムイオン電池の内部抵抗が増加してしまうことが明らかになった。
バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、上記正極層と上記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
上記正極層と上記バイポーラ電極層との間および上記負極層と上記バイポーラ電極層との間に上記電解質層が設けられており、
上記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、上記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、上記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
上記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
上記第一集電体および上記第二集電体が銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス鋼箔、炭素シートおよびクラッド材から選択される少なくとも一種のシート状の材料であり、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記粘着性樹脂層を介して接着しており、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記粘着性樹脂層の上記貫通孔内で直接接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池が提供される。
また、本発明によれば、
バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、上記正極層と上記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
上記正極層と上記バイポーラ電極層との間および上記負極層と上記バイポーラ電極層との間に上記電解質層が設けられており、
上記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、上記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、上記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
上記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記粘着性樹脂層を介して接着しており、
上記バイポーラ電極集電体は上記粘着性樹脂層の上記貫通孔内に上記第一集電体および上記第二集電体とは異なる材質の導電部が挿入され、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記導電部を介して電気的に接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池が提供される。
上記のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
上記第一集電体の上記第一負極活物質層側とは反対側の面および上記第二集電体の上記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
上記第一集電体と上記第二集電体とを上記粘着性樹脂層を介して接着することにより、上記第一単位セルと上記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
上記積層体を加圧することにより、上記第一集電体と上記第二集電体とを、上記粘着性樹脂層の上記貫通孔内で直接接触させることにより、上記第一集電体と、上記粘着性樹脂層と、上記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法が提供される。
上記のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
上記第一集電体の上記第一負極活物質層側とは反対側の面および上記第二集電体の上記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有し、かつ、上記貫通孔内に導電部を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
上記第一集電体と上記第二集電体とを上記粘着性樹脂層を介して接着することにより、上記第一単位セルと上記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
上記積層体を加圧することにより、上記第一集電体と上記第二集電体とを、上記粘着性樹脂層の上記貫通孔内の上記導電部を介して電気的に接触させることにより、上記第一集電体と、上記粘着性樹脂層と、上記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法が提供される。
はじめに、本実施形態のバイポーラ型リチウムイオン電池100について説明する。
図1は、本実施形態のバイポーラ型リチウムイオン電池100の構造の一例を模式的に示した断面図である。図2は、本実施形態のバイポーラ電極集電体109の構造の一例を模式的に示した断面図である。図3は、本実施形態の貫通孔110を有する粘着性樹脂層109bの構造の一例を模式的に示した平面図である。
本実施形態に係るバイポーラ型リチウムイオン電池100は、正極層101と、負極層103と、正極層101と負極層103との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層105と、複数の電解質層107(107a、107b)と、を含む電池素子200を備える。
正極層101とバイポーラ電極層105との間に電解質層107aが設けられている。バイポーラ電極層105と負極層103との間に電解質層107bが設けられている。バイポーラ電極層105は、バイポーラ電極集電体109と、バイポーラ電極集電体109の一方の面に設けられた正極活物質層111bと、バイポーラ電極集電体109の他方の面に設けられた負極活物質層113aと、を含む。そして、バイポーラ電極集電体109は、第一集電体109aと、貫通孔を有する粘着性樹脂層109bと、第二集電体109cとがこの順番に積層されており、第一集電体109aと第二集電体109cとが粘着性樹脂層109bを介して接着している。
また、第一集電体109aと第二集電体109cとの電気的接触の安定性をより向上させ、電気的接触が良好なバイポーラ型リチウムイオン電池100をより安定的に得る観点から、バイポーラ電極集電体109が粘着性樹脂層109bの貫通孔110内に導電部を有し、第一集電体109aと第二集電体109cとが上記導電部を介して電気的に接触しているのが好ましい。
また、本発明者らの検討によれば、粘着剤を介して単位セル同士を積層させることにより単位セル同士の積層性が改善されるものの、今度は単位セル間の電気的接触が悪化し、バイポーラ型リチウムイオン電池の内部抵抗が増加してしまうことが明らかになった。
上記事情の元に、本発明者らは、単位セル間の電気的接触に優れ、かつ、単位セル同士のズレが抑制されたバイポーラ型リチウムイオン電池を安定的に提供するため鋭意検討した。その結果、貫通孔を有する粘着性樹脂層を介して単位セル同士を積層することにより、単位セル間の電気的接触が良好で、かつ、単位セル同士のズレが抑制されたバイポーラ型リチウムイオン電池を安定的に得ることができることを見出し、本発明に至った。
正極層101は特に限定されず、リチウムイオン電池に一般的に用いられている正極を使用することができる。正極層101は、通常、正極活物質層111aと、正極集電体115と、を含む。
正極層101は特に限定されないが、一般的に公知の方法に準じて製造することができる。例えば、正極活物質を含む正極活物質層111aを正極集電体115上に形成することにより得ることができる。
正極層101の厚みや密度は、電池の使用用途等に応じて適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
また、正極層101の厚みは、粘着性樹脂層109bの貫通孔110内での第一集電体109aと第二集電体109cとの接触をより効果的におこなう観点から、面方向における中心部近傍の厚みが、面方向における外周部近傍の厚みよりも厚いことが好ましい。
正極活物質層111a中の各種材料の配合割合は、電池の使用用途等に応じて、適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
これらの中でも、より高い放電容量密度を有し、かつ、サイクル特性により優れる観点から、硫化物系正極活物質が好ましく、Li-Mo-S化合物、Li-Ti-S化合物、Li-V-S化合物から選択される一種または二種以上がより好ましい。
また、Li-Ti-S化合物は構成元素としてLi、Ti、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるチタン硫化物と硫化リチウムをメカノケミカル処理等の混合粉砕することにより得ることができる。
Li-V-S化合物は構成元素としてLi、V、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるバナジウム硫化物と硫化リチウムをメカノケミカル処理等の混合粉砕することにより得ることができる。
本実施形態に係る微粒子状の正極活物質は特に限定されないが、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50が、好ましくは0.5μm以上20μm以下であり、より好ましくは1μm以上10μm以下である。
正極活物質の平均粒子径d50を上記範囲内とすることにより、良好なハンドリング性を維持すると共に、より一層高密度の正極を作製することができる。
その他のリチウム系無機固体電解質材料としては、例えば、LiPON、LiNbO3、LiTaO3、Li3PO4、LiPO4-xNx(xは0<x≦1)、LiN、LiI、LISICON等が挙げられる。さらに、これらの無機固体電解質の結晶を析出させて得られるガラスセラミックスも固体電解質材料として用いることができる。
ポリマー電解質としては、一般的にリチウムイオン電池に用いられるものを用いることができる。
上記固体電解質材料の平均粒子径d50を上記範囲内とすることにより、良好なハンドリング性を維持すると共に、リチウムイオン伝導性をより一層向上させることができる。
これらの中でも、粒子径が小さく、価格が安いカーボンブラック類が好ましい。
ポリマー電解質以外のバインダーとしては、リチウムイオン電池で一般的に使用されるバインダーであれば特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ヘキシル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ポリヘキサフルオロプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらのバインダーは1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
つぎに、正極層101の製造方法について説明する。
正極層101は特に限定されないが、例えば、正極集電体115上に、微粒子状の上記正極活物質を付着させて正極活物質層111aを形成することにより、正極層101を作製することができる。例えば、次のような方法で製造することができる。
混合機としては、ボールミル、プラネタリーミキサー等公知のものが使用でき、特に限定されない。混合方法も特に限定されず、公知の方法に準じておこなうことができる。
また、正極集電体115上に完全に付着していない正極活物質等を除去する工程をさらにおこなってもよい。また、正極活物質等を付着させた面をプレスすることにより、正極活物質層111aの付着力を高めることで、正極活物質等の脱離を抑制したり、正極活物質等が付着した面の平滑性を向上させたりしてもよい。また、正極活物質等を付着させた面をプレスすることにより、正極活物質層111aの厚みや密度を調整してもよい。プレスの方法としては、一般的に公知の方法を用いることができる。
また、多孔体を構成する材料としては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、セルロース、アクリル樹脂等の樹脂材料;麻、木材パルプ、コットンリンター等の天然繊維;鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス等の金属材料;ガラス、カーボン等の無機材料等から選択される一種または二種以上が挙げられる。
これらの中でも、柔軟性に優れる点から、樹脂材料や天然繊維が好ましく、樹脂材料がより好ましく、ナイロンが特に好ましい。
負極層103は特に限定されず、リチウムイオン電池に一般的に用いられている負極を使用することができる。負極層103は、通常、負極活物質層113bと、負極集電体117と、を含む。
負極層103は特に限定されないが、一般的に公知の方法に準じて製造することができる。例えば、負極活物質を含む負極活物質層113bを負極集電体117上に形成することにより得ることができる。
負極層103の厚みや密度は、電池の使用用途等に応じて適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
また、負極層103の厚みは、粘着性樹脂層109bの貫通孔110内での第一集電体109aと第二集電体109cとの接触をより効果的におこなう観点から、面方向における中心部近傍の厚みが、面方向における外周部近傍の厚みよりも厚いことが好ましい。
負極活物質層113b中の各種材料の配合割合は、電池の使用用途等に応じて、適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
本実施形態に係る微粒子状の負極活物質は特に限定されないが、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50が、好ましくは1μm以上50μm以下であり、より好ましくは5μm以上30μm以下である。
負極活物質の平均粒子径d50を上記範囲内とすることにより、良好なハンドリング性を維持すると共に、より一層高密度の負極を作製することができる。
つぎに、負極層103の製造方法について説明する。
負極層103は特に限定されないが、例えば、負極集電体117上に、微粒子状の上記負極活物質を付着させて負極活物質層113bを形成することにより、負極層103を作製することができる。また、負極集電体117上に、箔状の上記負極活物質を圧着させることにより、負極活物質層113bを形成してもよい。
負極集電体117上に微粒子状の上記負極活物質を付着させて負極活物質層113bを形成することにより、負極層103を作製する方法としては、例えば、前述した正極層101の製造方法と同様の方法を挙げることができる。
バイポーラ電極層105は、バイポーラ電極集電体109と、バイポーラ電極集電体109の一方の面に設けられた正極活物質層111bと、バイポーラ電極集電体109の他方の面に設けられた負極活物質層113aと、を含む。
そして、バイポーラ電極集電体109は、第一集電体109aと、貫通孔110を有する粘着性樹脂層109bと、第二集電体109cとがこの順番に積層されており、第一集電体109aと第二集電体109cとが粘着性樹脂層109bを介して接着している。
ここで、第一集電体109aと第二集電体109cとは、例えば、粘着性樹脂層109bの貫通孔110内で直接接触している。
また、第一集電体109aと第二集電体109cとの電気的接触の安定性をより向上させ、電気的接触が良好なバイポーラ型リチウムイオン電池100をより安定的に得る観点から、バイポーラ電極集電体109が粘着性樹脂層109bの貫通孔110内に導電部を有し、第一集電体109aと第二集電体109cとが上記導電部を介して電気的に接触しているのが好ましい。
また、本実施形態に係る粘着性樹脂層109bの平均厚みは、粘着性樹脂層109bの取扱い性や、第一集電体109aと第二集電体109cとの接着性を向上させる点から、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは3μm以上である。
粘着性樹脂層109bには、その表裏を貫通する貫通孔110が形成されている。貫通孔110の平面形状は特に限定されないが、対称性の高い形状の方が粘着性樹脂層109bの面全体に均等な圧力を与えられるため好ましい。貫通孔110は、第一集電体109aと第二集電体109cとの接触を効果的におこなえる寸法に設定されていることが好ましい。
これにより、粘着性樹脂層109bの平均厚みを上記上限値以下としつつ、より一層良好な粘着性を得ることができる。
ここで、導電性微粒子としては、後述する導電性樹脂層に用いられる導電性微粒子と同様のものを挙げることができる。
上記基材はシート状であり、例えば、フィルム、織布、不織布、メッシュクロス、多孔性膜、エキスパンドシート、パンチングシート等が挙げられる。
まず、上記粘着性樹脂、必要に応じて、上記架橋剤、上記粘着付与樹脂、上記シランカップリング剤を適量配合した混合物を加熱溶融させる。
得られた樹脂組成物を基材の片面または両面に塗布後、常温まで放冷等によって冷却することにより、基材の片面または両面に粘着剤層を形成する。これにより、基材と、基材の片面または両面に設けられた粘着剤層とを備えた粘着性樹脂層を得ることができる。加熱溶融による混合は、例えばニーダールーダー、押出機、ミキシングロ-ル、バンバリーミキサー、その他既知の混練装置を用いて、通常100℃~250℃の温度範囲で行うことができる。
また、得られた樹脂組成物を公知の成形方法を用いてシート状あるいはフィルム上に成形することにより粘着性樹脂層を得ることもできる。
次いで、得られ粘着性樹脂層に、パンチング等によって貫通孔を形成することにより、貫通孔110を有する粘着性樹脂層109bが得られる。
本実施形態に係る正極集電体115、負極集電体117、第一集電体109a、第二集電体109c等の集電体において、活物質層が形成される面上には導電性樹脂層が設けられていることが好ましい。これにより、各集電体に対する各活物質層の密着性を高めることができる。
本実施形態に係る導電性樹脂層は特に限定されないが、例えば、粘着性樹脂および導電性微粒子を含み、導電性微粒子が粘着性樹脂中に分散している構造が好ましい。
導電性樹脂層の厚みが上記範囲内であると、活物質層と集電体との接着性と、導電性樹脂層の導電性とのバランスが優れる。
粘着性樹脂層109bの貫通孔110内に挿入する導電部としては、電子伝導性を有する材料から形成されていれば特に限定されないが、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、炭素材料等から形成されている。
金属材料としては特に限定されず、電子伝導性を有する公知の金属材料を用いることができる。例えば、銅、銅合金、ニッケル、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。金属材料としては、これらの金属からなる金属箔が好ましい。
導電性樹脂材料としては特に限定されず、電子伝導性を有する公知の導電性樹脂材料を用いることができる。例えば、樹脂および導電性微粒子を含む材料、導電性高分子等が挙げられる。ここで、導電性微粒子としては、例えば、前述した導電性樹脂層に用いられる導電性微粒子と同様のものを用いることができる。樹脂としては、例えば、公知の熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を用いることができる。導電性高分子としては、公知の導電性高分子を用いることができる。
炭素材料としては特に限定されず、電子伝導性を有する公知の炭素材料を用いることができる。例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、非晶質炭素、炭素繊維等が挙げられる。
また、上記導電部の平均厚みは、第一集電体109aと第二集電体109cとの電気的接触をより良好にする観点から、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは3μm以上である。
電解質層107は、正極活物質層111aと負極活物質層113aとの間および正極活物質層111bと負極活物質層113bとの間に介在するように配置される層である。電解質層107としては、多孔性セパレーターに非水電解液を含浸させたものや、固体電解質材料を含む固体電解質層が挙げられる。
多孔性膜としては微多孔性高分子フィルムが好適に使用され、材質としてポリオレフィン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル等が挙げられる。特に、多孔性ポリオレフィンフィルムが好ましく、具体的には多孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィルム等が挙げられる。
上記電解質としては、公知のリチウム塩がいずれも使用でき、活物質の種類に応じて選択すればよい。例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、LiB(C2H5)4、CF3SO3Li、CH3SO3Li、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N、低級脂肪酸カルボン酸リチウム等が挙げられる。
また、本実施形態の固体電解質層は、バインダーを含有していてもよい。バインダーを含有することにより、可撓性を有する固体電解質層を得ることができる。バインダーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有結着材を挙げることができる。固体電解質層の厚さは、例えば、0.1μm以上1000μm以下の範囲内、中でも、0.1μm以上300μm以下の範囲内であることが好ましい。
バイポーラ型リチウムイオン電池100において、単位セル間での短絡を抑制する観点から、粘着性樹脂層109bの片面の面積が、第一集電体109aおよび第二集電体109cの少なくとも一方の集電体の片面の面積以上であることが好ましく、第一集電体109aおよび第二集電体109cの少なくとも一方の集電体の片面の面積よりも大きいことがより好ましい。
第一集電体109aおよび第二集電体109cの少なくとも一方の集電体の片面の面積よりも大きい場合は、図4に示すように、粘着性樹脂層109bの端部が折り曲げ可能となり、単位セル間での短絡をより効果的に抑制することができる。この場合、粘着性樹脂層109bは絶縁性であることが好ましい。
バイポーラ型リチウムイオン電池100において、電池素子200を封止する封止樹脂部120をさらに備えることが好ましい。封止樹脂部120としては、例えば、樹脂製の枠体であって、その表裏を貫通する貫通孔が形成され、貫通孔内に電池素子200を収容できる構成が挙げられる。
これにより、電池素子200が封止樹脂部120によって封止されているので、バイポーラ型リチウムイオン電池100を安定的な構造のものとすることができる。
具体的には、枠体に形成された貫通孔内に電池素子200が収容されている。これにより、電池素子200の周囲が封止樹脂部20によって封止された構造が実現されている。こうした構造により、単位セル間や単位セル内での短絡をより一層抑制することができる。
また、電池素子200が貫通孔の内周壁面に対して非接合な状態で、貫通孔内に収容されている。これにより、少なくとも電池素子200は、貫通孔の内周壁面によって強固には拘束されておらず、貫通孔内においてある程度自由に移動することができる。このため、電池素子200に不要な応力が加わってしまうことを抑制できるので、バイポーラ型リチウムイオン電池100の品質を容易に安定させることができる。
つまり、バイポーラ型リチウムイオン電池100を、生産性に優れ、かつ、品質を容易に安定させることが可能な構造のものとすることができる。
枠体には、その表裏を貫通する貫通孔が形成されている。貫通孔の平面形状は、電池素子200の平面形状と同等である。貫通孔は、電池素子200をほぼ隙間無く収容する寸法に設定されていることが好ましい。枠体の厚さは、電池素子200の厚さと同等である。
枠体の貫通孔は、例えば、パンチング等によって形成することができる。
X1とX2との差(X1-X2)を上記下限値以上とする方法は特に限定されないが、例えば、正極層101や負極層103において、面方向における中心部近傍の厚みを面方向における外周部近傍の厚みよりも厚く調整することにより(X1-X2)を上記下限値以上に調整することができる。
つぎに、本実施形態のバイポーラ型リチウムイオン電池100の製造方法について説明する。図6は、本実施形態のバイポーラ型リチウムイオン電池100の製造工程の一例を模式的に示した工程断面図である。
バイポーラ型リチウムイオン電池100の製造方法は、例えば、以下の(1)、(2)、(3A)、(4)および(5A)の5つの工程、または以下の(1)、(2)、(3B)、(4)および(5B)の5つの工程を含む。
(1)正極集電体115と、正極活物質層111a(第一正極活物質層)と、電解質層107a(第一電解質層)と、負極活物質層113a(第一負極活物質層)と、第一集電体109aがこの順番に積層された第一単位セル100aを作製する工程
(2)第二集電体109cと、正極活物質層111b(第二正極活物質層)と、電解質層107b(第二電解質層)と、負極活物質層113b(第二負極活物質層)と、負極集電体117と、がこの順番に積層された第二単位セル100bを作製する工程
(3A)第一集電体109aの負極活物質層113a(第一負極活物質層)側とは反対側の面および第二集電体109cの正極活物質層111b(第二正極活物質層)側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔110を有する粘着性樹脂層109bを形成する工程
(3B)第一集電体109aの負極活物質層113a(第一負極活物質層)側とは反対側の面および第二集電体109cの正極活物質層111b(第二正極活物質層)側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔110を有し、かつ、貫通孔110内に導電部を有する粘着性樹脂層109bを形成する工程
(4)第一集電体109aと第二集電体109cとを粘着性樹脂層109bを介して接着することにより、第一単位セル100aと第二単位セル100bとが積層された積層体150を得る工程
(5A)積層体150を加圧することにより、第一集電体109aと第二集電体109cとを、粘着性樹脂層109bの貫通孔110内で直接接触させることにより、第一集電体109aと、粘着性樹脂層109bと、第二集電体109cとがこの順番に積層されたバイポーラ電極層105を形成する工程
(5B)積層体150を加圧することにより、第一集電体109aと第二集電体109cとを、粘着性樹脂層109bの貫通孔110内の上記導電部を介して電気的に接触させることにより、第一集電体109aと、粘着性樹脂層109bと、第二集電体109cとがこの順番に積層されたバイポーラ電極層105を形成する工程
第一単位セル100aは、一般的に公知の方法に準じて製造される。例えば、正極集電体115および正極活物質層111aにより構成された正極層と、電解質層107aと、負極活物質層113aおよび第一集電体109aにより構成された負極層と、をこの順番に積層することにより得ることができる。
第二単位セル100bは、一般的に公知の方法に準じて製造される。例えば、第二集電体109cおよび正極活物質層111bにより構成された正極層と、電解質層107bと、負極活物質層113bおよび負極集電体117とにより構成された負極層と、をこの順番に積層することにより得ることができる。
あるいは、(3B)第一集電体109aの負極活物質層113a側とは反対側の面および第二集電体109cの正極活物質層111b側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔110を有し、かつ、貫通孔110内に導電部を有する粘着性樹脂層109bを形成することもできる。例えば、第一集電体109aの負極活物質層113a側とは反対側の面および第二集電体109cの正極活物質層111b側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有し、かつ、貫通孔内に導電部を有する粘着性樹脂層を貼り合わせることにより、貫通孔110を有し、かつ、貫通孔110内に導電部を有する粘着性樹脂層109b形成することができる。
あるいは、(5B)積層体150を加圧することにより、第一集電体109aと第二集電体109cとを、粘着性樹脂層109bの貫通孔110内の上記導電部を介して電気的に接触させることにより、第一集電体109aと、粘着性樹脂層109bと、第二集電体109cとがこの順番に積層されたバイポーラ電極層105を形成し、バイポーラ型リチウムイオン電池100を得ることもできる。
積層体150を加圧することにより、第一集電体109aと第二集電体109cとが粘着性樹脂層109bを介して接着し、さらに粘着性樹脂層109bの貫通孔110内で直接接触する、あるいは上記導電部を介して電気的に接触することでバイポーラ電極集電体109となる。こうすることで、第一単位セル100aと第二単位セル100bが電気的に接続する。
また、積層体150を加圧することにより、各層間のアンカー効果で一定の強度を有するバイポーラ型リチウムイオン電池100になる。
積層体150を加圧する圧力は、例えば、40MPa以上500MPa以下である。
積層体150を加圧する方法は特に限定されず、例えば、平板プレス、ロールプレス等を用いることができる。
積層体150を加熱する温度は、例えば、150℃以上500℃以下である。
そのため、歩留まり良く、電気的接触性に優れたバイポーラ型リチウムイオン電池100を得ることができる。すなわち、本実施形態のバイポーラ型リチウムイオン電池100の製造方法によれば、バイポーラ型リチウムイオン電池100の生産性を向上させることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
はじめに、以下の実施例、比較例における測定方法を説明する。
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(マルバーン社製、マスターサイザー3000)を用いて、レーザー回折法により、実施例および比較例で用いた材料の粒度分布を測定した。測定結果から、各材料について、重量基準の累積分布における50%累積時の粒径(d50、平均粒子径)をそれぞれ求めた。
実施例および比較例で得られたバイポーラ型リチウムイオン電池について、放電終止電圧に到達した状態で交流インピーダンス測定装置(Bio-Logic社製SP-300)を用いて、25℃の温度下で、1kHzインピーダンス(Ω)を測定した。
実施例および比較例において、アルミラミネートフィルムによる真空ラミネートの条件を変化させて、バイポーラ型リチウムイオン電池をそれぞれ10個作製し、以下の基準で積層性を評価した。
○:第一単位セルと第二単位セルとの間にズレが生じたバイポーラ型リチウムイオン電池が無かったもの
×:第一単位セルと第二単位セルとの間にズレが生じたバイポーラ型リチウムイオン電池が1個以上あったもの
なお、第一単位セルと第二単位セルとの間のズレは目視で観察し、明らかにズレがあったものを「ズレあり」とした。
実施例および比較例において、アルミラミネートフィルムによる真空ラミネートの条件を変化させて、バイポーラ型リチウムイオン電池をそれぞれ100個作製し、短絡が無い場合の初期の自然電位である2V以上が得られた電池の個数を百分率で評価した。
実施例および比較例において、1時間で作製できたバイポーラ型リチウムイオン電池の個数により、バイポーラ型リチウムイオン電池の生産性を評価した。
つぎに、以下の実施例、比較例において使用した材料について説明する。
アルゴン雰囲気下で、Al2O3製ポットに、MoS2(和光純薬工業社製、745mg、4.7mmol、平均粒子径:10μm)と、Li2S(シグマアルドリッチジャパン社製、1497mg、32.5mmol、平均粒子径:5μm)と、を秤量して加え、さらにZrO2ボールを入れ、Al2O3製ポットを密閉した。
次いで、Al2O3製ポットを、ボールミル回転台に乗せ120rpmで、4日間処理を行い、混合物を得た。
Moの含有量に対するLiの含有量のモル比(Li/Mo)は14であり、Moの含有量に対するSの含有量のモル比(S/Mo)は9であった。
硫化物系固体電解質材料であるLi11P3S12を以下の手順で作製した。
原料には、Li2S(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)、P2S5(関東化学製試薬)を使用した。Li3Nは、以下の手順で作製した。
まず、窒素雰囲気のグローブボックス中で、Li箔(本城金属社製純度99.8%、厚さ0.5mm)にステンレス製の剣山を使用しφ1mm以下の穴を多数開けた。Li箔は穴の部分から黒紫色に変化し始め、そのまま、常温で24時間放置することでLi箔すべてが黒紫色のLi3Nに変化した。Li3Nは、メノウ乳鉢で粉砕後、ステンレス製篩で篩い分けし、75μm以下の粉末を回収し無機固体電解質材料の原料とした。
つづいて、アルゴングローブボックス中で各原料をLi2S:P2S5:Li3N=67.5:22.5:10.0(モル%)になるように精秤し、これら粉末を20分間メノウ乳鉢で混合した。次いで、混合粉末2gを秤量し、φ10mmのジルコニア製ボール500gとともに、遊星ボールミル(フリッチュ社製、P-7)にて100rpmで1時間混合粉砕した。次いで、400rpmで15時間混合粉砕し、Li11P3S12組成の硫化物系固体電解質材料を得た。
導電性銅箔導電テープ(寺岡製作所製8313 0.03、外寸法:25.0mm×25.0mm、厚さ:30μm、電解銅箔:0.009mm、導電性アクリル系粘着剤層:0.021mm、粘着剤層面に黒鉛(日本黒鉛工業社製、CGC-20、8mg)を付着)、負極活物質層(インジウム箔、ニラコ社製、23.0mm×23.0mm、平均厚さ:20μm)、固体電解質層(Li11P3S12、平均厚さ:60μm)、正極活物質層(Li14MoS9:ケッチェンブラック(KB):Li11P3S12=1:0.5:1.2(質量比)、平均厚さ:30μm)、導電性銅箔導電テープ(寺岡製作所製8313 0.03、外寸法:25.0mm×25.0mm、厚さ:30μm、電解銅箔:0.009mm、導電性アクリル系粘着剤層:0.021mm、粘着剤層面に銅粉(高純度化学研究所社製、325メッシュ、30mg)を付着)をこの順で積層させた。次いで、得られた積層体を80MPaで加圧して第一単位セルを作製した。ここで、第一単位セルの作製と同様の方法で、第一単位セルと同じ構成の第二単位セルを作製した。
次いで、中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層(日東電工社製、極薄両面テープNo.5600、層構成:アクリル系粘着剤層/PETフィルム基材/アクリル系粘着剤層、総厚み:5μm、外寸法:25.0mm×25.0mm)を介して、得られた第一単位セルと第二単位セルを積層して積層体を作製し、得られた積層体を80MPaで加圧した。次いで、得られた積層体をアルミラミネートフィルムで真空ラミネートし、バイポーラ型リチウムイオン電池を得た。このバイポーラ型リチウムイオン電池について交流インピーダンス測定、積層性評価、短絡防止性評価および生産性評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層の外寸法を表1に示す寸法に変えた以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池をそれぞれ作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。なお、実施例2に関しては図4に示すように粘着性樹脂層の端部を折り曲げた。得られた結果を表1に示す。
中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層の外寸法を表1に示す寸法に変え、さらに図5に示すような封止樹脂部120(PETフィルムにより構成された樹脂枠)を設けた以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池をそれぞれ作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。なお、実施例4および6に関しては図4に示すように粘着性樹脂層の端部を折り曲げた。得られた結果を表1に示す。
中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層として、日東電工社製の透明粘着シート(CS9621T、アクリル系粘着剤層のみで基材なし、厚み:25μm、外寸法:25.0mm×25.0mm)を用いた以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池を作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層として、日東電工社製の基材レス両面接着テープ(GA5903、アクリル系粘着剤層のみで基材なし、厚み:30μm、外寸法:25.0mm×25.0mm)を用いた以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池を作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
第一単位セルと第二単位セルとの間に粘着性樹脂層を設けなかった以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池を作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層の代わりに、貫通孔がまったく形成されていない粘着性樹脂層(日東電工社製、極薄両面テープNo.5600、層構成:アクリル系粘着剤層/PETフィルム基材/アクリル系粘着剤層、総厚み:5μm、外寸法:25.0mm×25.0mm)を用いた以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池を作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層の代わりに、貫通孔がまったく形成されていない導電性樹脂層(寺岡製作所製、7741、総厚み:50μm、層構成:導電性アクリル系粘着剤層/導電性不織布/導電性アクリル系粘着剤層、外寸法:25.0mm×25.0mm)を用いた以外は実施例1と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池を作製し、実施例1と同様の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
さらに、貫通孔を形成した粘着性樹脂層を用いた実施例のバイポーラ型リチウムイオン電池は、貫通孔をまったく有しない樹脂層を用いた比較例2および3のバイポーラ型リチウムイオン電池に比べて、1kHzインピーダンスが低く、内部抵抗が低かった。すなわち、実施例のバイポーラ型リチウムイオン電池は、単位セル間の電気的接触に優れていることが分かった。
以上から、本実施形態によれば、単位セル同士の積層性および単位セル間の電気的接触に優れたバイポーラ型リチウムイオン電池を実現できることが確認できた。
粘着性樹脂層の貫通孔内に導電部として銅箔(直径10mm、厚み10μm)を挿入した以外は実施例4と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン電池を得た。このバイポーラ型リチウムイオン電池を60個作製し、それぞれ充放電曲線を測定した。次いで、充放電曲線に不規則な電圧変動がない正常な電池の割合を求めた。得られた結果を表2に示す。なお、比較として実施例4の電池についてもバイポーラ型リチウムイオン電池を60個作製し、充放電曲線に不規則な電圧変動がない正常な電池の割合を求めた。
粘着性樹脂層の貫通孔内に挿入する導電部を銅箔(直径14mm、厚み10μm)に変えた以外は実施例10と同様にバイポーラ型リチウムイオン電池を60個作製し、同様の評価をおこなった。得られた結果を表2に示す。
粘着性樹脂層の貫通孔内に挿入する導電部を銅箔(直径10mm、厚み2μm)に変えた以外は実施例10と同様にバイポーラ型リチウムイオン電池を60個作製し、同様の評価をおこなった。得られた結果を表2に示す。
粘着性樹脂層の貫通孔内に挿入する導電部をステンレス箔(直径10mm、厚み8μm)に変えた以外は実施例10と同様にバイポーラ型リチウムイオン電池を60個作製し、同様の評価をおこなった。得られた結果を表2に示す。
粘着性樹脂層の貫通孔内に挿入する導電部をアルミニウム箔(直径14mm、厚み20μm)に変えた以外は実施例10と同様にバイポーラ型リチウムイオン電池を60個作製し、同様の評価をおこなった。得られた結果を表2に示す。
以下、参考形態の例を付記する。
1.
バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
前記正極層と前記バイポーラ電極層との間および前記負極層と前記バイポーラ電極層との間に前記電解質層が設けられており、
前記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、前記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、前記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
前記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層を介して接着しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
2.
1.に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
3.
2.に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における中心部近傍の厚みをX 1 とし、前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における外周部近傍の厚みをX 2 としたとき、X 1 とX 2 との差(X 1 -X 2 )が3μm以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
4.
1.に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記バイポーラ電極集電体は前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内に導電部をさらに有し、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記導電部を介して電気的に接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
5.
4.に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記導電部が金属材料、導電性樹脂材料および炭素材料から選択される少なくとも一層を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
6.
1.乃至5.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の片面の面積が、前記第一集電体および前記第二集電体の少なくとも一方の集電体の片面の面積以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
7.
1.乃至6.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の平均厚みが50μm以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
8.
1.乃至7.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の全体を100質量%としたとき、導電性微粒子の含有量が0.5質量%以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
9.
1.乃至8.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層が、基材と、基材の片面または両面に設けられた粘着剤層と、を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
10.
1.乃至9.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記電池素子を封止する封止樹脂部をさらに備え、
前記封止樹脂部は、樹脂製の枠体であって、その表裏を貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔内に前記電池素子を収容しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
11.
1.乃至10.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記電解質層が固体電解質材料により構成された固体電解質層であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
12.
1.乃至11.いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
全固体型リチウムイオン電池であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
13.
1.に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。
14.
1.に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有し、かつ、前記貫通孔内に導電部を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内の前記導電部を介して電気的に接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。
100a 第一単位セル
100b 第二単位セル
101 正極層
103 負極層
105 バイポーラ電極層
107 電解質層
107a 電解質層
107b 電解質層
109 バイポーラ電極集電体
109a 第一集電体
109b 粘着性樹脂層
109c 第二集電体
110 貫通孔
111a 正極活物質層
111b 正極活物質層
113a 負極活物質層
113b 負極活物質層
115 正極集電体
117 負極集電体
120 封止樹脂部
150 積層体
200 電池素子
Claims (15)
- バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
前記正極層と前記バイポーラ電極層との間および前記負極層と前記バイポーラ電極層との間に前記電解質層が設けられており、
前記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、前記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、前記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
前記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
前記第一集電体および前記第二集電体が銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス鋼箔、炭素シートおよびクラッド材から選択される少なくとも一種のシート状の材料であり、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層を介して接着しており、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における中心部の厚みをX1とし、前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における外周部の厚みをX2としたとき、X1とX2との差(X1-X2)が3μm以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。 - バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
前記正極層と前記バイポーラ電極層との間および前記負極層と前記バイポーラ電極層との間に前記電解質層が設けられており、
前記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、前記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、前記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
前記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層を介して接着しており、
前記バイポーラ電極集電体は前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内に前記第一集電体および前記第二集電体とは異なる材質の導電部が挿入され、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記導電部を介して電気的に接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項3に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記導電部が金属材料、導電性樹脂材料および炭素材料から選択される少なくとも一層を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至4いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層に含まれる粘着性樹脂が(メタ)アクリル系熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルエーテルおよびゴムから選択される少なくとも一種を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至5いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層は前記貫通孔を一つ有するバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至6いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の片面の面積が、前記第一集電体および前記第二集電体の少なくとも一方の集電体の片面の面積以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至7いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の平均厚みが50μm以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至8いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の全体を100質量%としたとき、導電性微粒子の含有量が0.5質量%以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至9いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層が、基材と、基材の片面または両面に設けられた粘着剤層と、を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至10いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記電池素子を封止する封止樹脂部をさらに備え、
前記封止樹脂部は、樹脂製の枠体であって、その表裏を貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔内に前記電池素子を収容しているバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至11いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記電解質層が固体電解質材料により構成された固体電解質層であるバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1乃至12いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
全固体型リチウムイオン電池であるバイポーラ型リチウムイオン電池。 - 請求項1に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。 - 請求項3に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有し、かつ、前記貫通孔内に導電部を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内の前記導電部を介して電気的に接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。
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US20180309163A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-10-25 | Korea Institute Of Industrial Technology | Bipolar all solid-state battery |
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005317468A (ja) | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電極、バイポーラ電極の製造方法、バイポーラ電池、組電池、およびこれらを搭載した車両 |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005317468A (ja) | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電極、バイポーラ電極の製造方法、バイポーラ電池、組電池、およびこれらを搭載した車両 |
JP2010073500A (ja) | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Nissan Motor Co Ltd | 有機構造体を含む双極型リチウムイオン二次電池用集電体 |
JP2010277862A (ja) | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型電池用集電体 |
JP2010287549A (ja) | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型二次電池用の集電体、双極型二次電池、組電池、車両、双極型二次電池の制御装置、および双極型二次電池の制御方法 |
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