JP7190314B2 - 双極型二次電池 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態に係る双極型二次電池の一例として非水電解質二次電池の1種である双極型リチウムイオン二次電池について説明する。ここで、双極型リチウムイオン二次電池とは、直列接続された双極型電極を含み、正極と負極との間をリチウムイオンが移動することによって充電や放電を行う二次電池である。なお、以下の説明では、双極型リチウムイオン二次電池を単に「電池」と称する。
図2および図3に示すように、単セル20は、正極30aと、負極30bと、セパレータ40と、絶縁部材50とを備える。セパレータ40に電解質を保持することによって、電解質層が形成される。本実施形態の単セル20は、正極活物質層32aおよび負極活物質層32bが電解液を含んでいる。
図4Aに示すように、電圧検出端子70は、電池要素11の外周において、正極集電体31aの表裏両面のうち絶縁部材50に接しない側の表面と、負極集電体31bの表裏両面のうち絶縁部材50に接しない側の表面との間に配置されている。電圧検出端子70は、リード線71が接続されている。リード線71は図示しないコントローラに接続され、検出信号がコントローラに入力される。
図4Aに示すように、本実施形態の接着層80は、負極集電体31bと電圧検出端子70との間に配置され、負極集電体31bと電圧検出端子70とを接着する。
集電体31(隣接する正極集電体31aおよび負極集電体31b)は、正極活物質層32aと接する一方の面から、負極活物質層32bと接する他方の面へと電子の移動を媒介する機能を有する。集電体31を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、導電性を有する樹脂や、金属が用いられうる。
電極活物質層(正極活物質層32a、負極活物質層32b)32は、電極活物質(正極活物質または負極活物質)および電解液を含む。また、電極活物質層32は、必要に応じて、被覆剤(被覆用樹脂、導電助剤)、導電部材等を含んでもよい。さらに、電極活物質層32は、必要に応じてイオン伝導性ポリマー等を含んでもよい。
正極活物質としては、例えば、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni-Mn-Co)O2およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム-遷移金属複合酸化物、リチウム-遷移金属リン酸化合物、リチウム-遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム-遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。より好ましくはリチウムとニッケルとを含有する複合酸化物が用いられる。さらに好ましくはLi(Ni-Mn-Co)O2およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの(以下、単に「NMC複合酸化物」とも称する)、またはリチウム-ニッケル-コバルト-アルミニウム複合酸化物(以下単に、「NCA複合酸化物」とも称する)などが用いられる。NMC複合酸化物は、リチウム原子層と遷移金属(Mn、NiおよびCoが秩序正しく配置)原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を有する。そして、遷移金属1原子あたり1個のLi原子が含まれ、取り出せるLi量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の2倍、つまり供給能力が2倍になり、高い容量を持つことができる。
負極活物質としては、例えば、グラファイト(黒鉛)、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム-遷移金属複合酸化物(例えば、Li4Ti5O12)、金属材料(スズ、シリコン)、リチウム合金系負極材料(例えばリチウム-スズ合金、リチウム-シリコン合金、リチウム-アルミニウム合金、リチウム-アルミニウム-マンガン合金等)などが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料、リチウム-遷移金属複合酸化物、リチウム合金系負極材料が、負極活物質として好ましく用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。また、(メタ)アクリレート系共重合体等の被覆用樹脂は特に炭素材料に対して付着しやすいという性質を有している。したがって、構造的に安定した電極材料を提供するという観点からは、負極活物質として炭素材料を用いることが好ましい。
導電助剤は、被覆用樹脂とともに電極活物質の表面を被覆する被覆剤として用いられる。導電助剤は、被覆剤中で電子伝導パスを形成し、電極活物質層32の電子移動抵抗を低減することで、電池の高レートでの出力特性向上に寄与し得る。
導電部材は、電極活物質層32中で電子伝導パスを形成する機能を有する。特に、導電部材の少なくとも一部が、電極活物質層32の2つの主面同士を電気的に接続する導電通路を形成していることが好ましい。このような形態を有することで、電極活物質層32中の厚さ方向の電子移動抵抗がさらに低減されるため、電池の高レートでの出力特性をより一層向上しうる。なお、導電部材の少なくとも一部が、電極活物質層32の2つの主面同士を電気的に接続する導電通路を形成しているか否かは、SEMや光学顕微鏡を用いて電極活物質層32の断面を観察することにより確認することができる。
セパレータ40は、電解質を保持し、正極活物質層32aと負極活物質層32bとの間にあって両者が直接に接触することを防止する。本実施形態のセパレータ40に使用される電解質は、特に制限はなく、例えば、電解液またはゲルポリマー電解質などが挙げられる。これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保されうる。
集電体31(正極集電体31aおよび負極集電体31b)を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電体として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電体31の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電体31aと負極集電体31bとでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。
図2に示す本形態では、外装体12は、可撓性を備えるラミネートフィルムによって袋状に構成されているが、これに限定されず、例えば、剛性を有する材料から形成されたセルケースなどを用いてもよい。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点からは、外装体12は、ラミネートフィルムによって構成することが好ましく、アルミニウムを含むラミネートフィルムが特に好ましい。アルミニウムを含むラミネートフィルムには、例えば、ポリプロピレン(PP)、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。
図5は、変形例1に係る電池10における電圧検出端子70および接着層80を示す断面図である。
図6Aは、変形例2に係る電池10における電圧検出端子70および接着層80を示す断面図である。図6Bは、変形例2の電池10において、負極30bの膨張によって負極30bの厚みが増加した状態における断面図である。
図7は、変形例3に係る電池10における電圧検出端子70および接着層80を示す断面図である。
図8は、変形例4に係る電池10における電圧検出端子70および接着層80を示す断面図である。
11 電池要素、
12 外装体、
20 単セル、
30 電極、
30a 正極、
30b 負極、
31 集電体、
31a 正極集電体、
31b 負極集電体、
32 電極活物質層、
32a 正極活物質層、
32b 負極活物質層、
35 双極型電極、
40 セパレータ、
50 絶縁部材、
60 外周部、
70 電圧検出端子、
71 リード線、
80 接着層、
110 絶縁部材、
120 電圧検出端子。
Claims (3)
- 正極集電体に正極活物質層が形成されてなる正極と、負極集電体に負極活物質層が形成されてなる負極と、前記正極と前記負極とによって挟持されたセパレータと、前記正極集電体と前記負極集電体との間において前記正極集電体と前記セパレータとの間に前記正極活物質層を封止し前記負極集電体と前記セパレータとの間に前記負極活物質層を封止する絶縁部材とを備える単セルを積層した電池要素と、
前記電池要素の外周において、前記正極集電体の表裏両面のうち前記絶縁部材に接しない側の表面と、前記負極集電体の表裏両面のうち前記絶縁部材に接しない側の表面との間に配置され、前記単セルの電圧を検出するための電圧検出端子と、
前記正極集電体および前記負極集電体のうちのいずれか一方の集電体と前記電圧検出端子とを接着する接着層と、を有し、
前記絶縁部材は、前記単セルを積層する積層方向の断面においてT字形状を有し、前記正極活物質層および前記負極活物質層に向かい合う側である内方部位における前記積層方向に沿う厚さが、前記単セルの外方側である外方部位における前記積層方向に沿う厚さよりも厚く、前記内方部位と前記外方部位との間に角部を有し、
前記電圧検出端子は、電池が膨張していない状態において前記絶縁部材の前記角部に沿うように存在してなる、双極型二次電池。 - 前記正極集電体および前記負極集電体が樹脂集電体である、請求項1に記載の双極型二次電池。
- 前記正極活物質層および前記負極活物質層が電解液を含んでいる、請求項1または請求項2に記載の双極型二次電池。
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---|---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
JP2008108477A (ja) | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Toyota Motor Corp | 蓄電装置の製造方法 |
JP2008117626A (ja) | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型二次電池 |
JP2009140727A (ja) | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | 蓄電装置 |
JP2017016825A (ja) | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 日産自動車株式会社 | 二次電池およびその製造方法 |
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