Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102071835B1 - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102071835B1
KR102071835B1 KR1020197008174A KR20197008174A KR102071835B1 KR 102071835 B1 KR102071835 B1 KR 102071835B1 KR 1020197008174 A KR1020197008174 A KR 1020197008174A KR 20197008174 A KR20197008174 A KR 20197008174A KR 102071835 B1 KR102071835 B1 KR 102071835B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
electrode active
negative electrode
material layer
positive electrode
Prior art date
Application number
KR1020197008174A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190040295A (ko
Inventor
다카시 혼다
요시노리 나루오카
사토시 요시노
Original Assignee
가부시키가이샤 인비젼 에이이에스씨 재팬
르노 에스.아.에스.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 인비젼 에이이에스씨 재팬, 르노 에스.아.에스. filed Critical 가부시키가이샤 인비젼 에이이에스씨 재팬
Publication of KR20190040295A publication Critical patent/KR20190040295A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102071835B1 publication Critical patent/KR102071835B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H01M2/168—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

사용에 따라 부극 활물질층이 팽창하는 것에 기인하여 부극판의 외주연부에 주름이 생기는 것을 억제하고, 따라서 성능 저하·사이클 수명 저하를 방지하는 것이 가능한 이차 전지를 제공하는 것이다.
이차 전지(100)는, 제1 집전체(11) 상에 정극 활물질층(12)을 배치하여 이루어지는 정극판(10)과, 부극 활물질층(22)을, 정극 활물질층의 면적보다도 큰 면적으로 제2 집전체(21) 상에 배치하여 이루어지는 부극판(20)을, 세퍼레이터를 통하여 적층하여 이루어지는 발전 요소(110)를 갖는다. 부극판은, 정극 활물질층에 대향하고 있는 대향부(20a)와 정극 활물질층에 대향하지 않은 비대향부(20b)를 구비한다. 부극판과 세퍼레이터는, 접착층(45)을 통하여 접착되어 있고, 세퍼레이터에 대향부를 접착하는 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도, 세퍼레이터에 비대향부를 접착하는 제2 접착부(45b)의 접착 강도의 쪽이 크다.

Description

이차 전지
본 발명은 부극 활물질층의 면적이 정극 활물질층의 면적보다도 큰 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는, 발전 요소를 갖고 이루어지며, 발전 요소는, 제1 집전체의 적어도 한쪽 면 상에 정극 활물질층을 배치하여 이루어지는 정극판과, 부극 활물질층을, 정극 활물질층의 면적보다도 큰 면적을 갖고, 제2 집전체의 적어도 한쪽 면 상에 배치하여 이루어지는 부극판을 갖는다. 정극판과 부극판은, 세퍼레이터를 사이에 두고, 정극 활물질층과 부극 활물질층이 대향한 상태로 적층하여 이루어진다(특허문헌 1 참조). 부극판은, 세퍼레이터를 사이에 두고 정극 활물질층에 대향하고 있는 대향부와, 대향부의 외주에 위치하고, 세퍼레이터를 사이에 두고 정극 활물질층에 대향하고 있지 않은 비대향부를 구비한다.
상술한 구성을 구비한 전지의 발전 용량은, 정극 활물질층과 부극 활물질층의 대향 면적에 따라서 변화된다. 정극 활물질층과 부극 활물질층의 면적이 동일한 경우, 정극 활물질층과 부극 활물질층의 대향 면적은, 적층 방향으로 교차하는 방향에 있어서 정극 활물질층과 부극 활물질층이 상대적으로 위치 어긋남으로써 변화될 수 있다. 그 때문에, 정극 활물질층과 부극 활물질층이 상대적으로 위치 어긋난 경우라도 정극 활물질층과 부극 활물질층의 대향 면적을 일정하게 유지하여 발전 용량의 변동을 억제하기 위해서, 부극 활물질층은 정극 활물질층보다도 큰 면적을 갖고 있다.
일본 특허 공개 제2013-187021호 공보
근년, 이차 전지의 소형화·고용량화를 목적으로 부극 활물질에 실리콘을 이용한 이차 전지를 고려하고 있다. 그러나, 실리콘은, 충방전에 따른 체적 변화가 크기 때문에, 부극 활물질에 실리콘을 사용한 경우, 실리콘의 체적 변화에 따라 부극 활물질층이 팽창 수축한다.
여기서, 상술한 이차 전지의 경우, 부극판의 대향부는 충방전에 의해 신축한다. 한편, 부극판의 비대향부는 대향부에 비하여 충방전에 대한 기여가 작고, 대향부에 비하여 신축 치수도 작다.
상술한 바와 같이, 부극 활물질층의 팽창 수축에 따라 부극판에 생기는 신축 치수가 부극판 전체에 걸쳐 균일하지 않기 때문에, 부극판의 외주연부에 주름이 발생한다. 부극판의 외주연부에 생긴 주름은, 충방전을 반복함으로써, 부극판의 대향부, 즉, 전극으로서 반응하는 부위를 향하여 연장되어 간다. 전극으로서 반응하는 부위에 주름이 달하면 전극간 거리가 불균일화하여 반응의 국재화를 초래하고, 전지의 성능 저하 및 사이클 수명 저하가 생기기 때문에, 부극판의 외주연부에 주름이 발생하는 것을 억제할 것이 요구되고 있다. 또한, 상술한 문제는, 부극 활물질에 실리콘을 사용한 경우에 한정되지 않고, 사용에 따라 부극 활물질층이 팽창 수축하는 한, 생길 수 있다.
그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 사용에 따라 부극 활물질층이 팽창 수축하는 것에 기인하여 부극판의 외주연부에 주름이 생기는 것을 억제하고, 따라서 성능 저하·사이클 수명 저하를 방지하는 것이 가능한 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 이차 전지는, 제1 집전체의 적어도 한쪽 면 상에 정극 활물질층을 배치하여 이루어지는 정극판과, 부극 활물질층을, 정극 활물질층의 면적보다도 큰 면적으로, 제2 집전체의 적어도 한쪽 면 상에 배치하여 이루어지는 부극판을, 전해질을 보유하는 세퍼레이터를 사이에 두고, 정극 활물질층과 부극 활물질층이 대향한 상태로 적층하여 이루어지는 발전 요소를 갖는다. 본 발명의 비수 전계질 이차 전지에 있어서, 부극판은 세퍼레이터를 사이에 두고 정극 활물질층에 대향하고 있는 대향부와, 대향부의 외주에 위치하고, 세퍼레이터를 사이에 두고 정극 활물질층에 대향하지 않은 비대향부를 구비한다. 그리고, 부극판과 세퍼레이터는, 접착층을 통하여 접착되어 있고, 접착층에 있어서, 세퍼레이터에 대향부를 접착하는 제1 접착부의 접착 강도보다도, 세퍼레이터에 비대향부를 접착하는 제2 접착부의 접착 강도의 쪽이 크다.
도 1은 실시 형태에 관한 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2선을 따르는 단면도이다.
도 3은 도 1의 3-3 선을 따르는 단면의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태에 관한 이차 전지의 발전 요소의 평면도이다.
도 5a는 제1 접착부를 형성하는 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5b는 제2 접착부를 형성하는 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 실시 형태의 기타의 개변예에 관한 이차 전지의 주요부를 나타내는 도 3에 대응하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태와 그 개변예에 대해 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 도면에 있어서의 각 부재의 크기나 비율은, 설명의 편의상 과장되어 실제의 크기나 비율과는 상이한 경우가 있다. 또한, 도면 중에 있어서, X는, 이차 전지(100)의 짧은 변 방향을 나타내고, Y는, 이차 전지(100)의 긴 변 방향을 나타내고, Z는, 발전 요소(110)의 적층 방향을 나타내고 있다.
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)를 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 이차 전지(100)로서, 비수 전해질 이차 전지, 보다 구체적으로는 리튬 이온 이차 전지를 예시하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)의 사시도이다. 도 2는, 도 1의 2-2선을 따르는 단면도이다. 도 3은, 도 1의 3-3 선을 따르는 단면의 주요부를 나타내는 단면도이다. 도 4는, 이차 전지(100)의 발전 요소(110)의 평면도이다. 도 5a는, 제1 접착부(45a)를 형성하는 상태를 나타내는 개략 단면도이며, 도 5b는, 제2 접착부(45b)를 형성하는 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)는, 개략적으로 설명하면, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b) 상에 정극 활물질층(12)을 배치하여 이루어지는 정극판(10)과, 부극 활물질층(22)을 정극 활물질층(12)의 면적보다도 큰 면적으로, 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b) 상에 배치하여 이루어지는 부극판(20)을, 전해질을 보유하는 세퍼레이터(30)를 사이에 두고, 정극 활물질층(12)과 부극 활물질층(22)이 대향한 상태로 적층하여 이루어지는 발전 요소(110)를 갖는다.
부극판(20)은, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)에 대향하고 있는 대향부(20a)와, 대향부(20a)의 외주에 위치하고, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)에 대향하지 않은 비대향부(20b)를 구비한다. 부극판(20)과 세퍼레이터(30)는, 제2 접착층(45)(접착층에 상당)을 통하여 접착되어 있고, 제2 접착층(45)에 있어서, 세퍼레이터(30)에 대향부(20a)를 접착하는 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도, 세퍼레이터(30)에 비대향부(20b)를 접착하는 제2 접착부(45b)의 접착 강도의 쪽이 크다. 이차 전지(100)는, 발전 요소(110)를 전해액과 함께 수용하는 외장 부재(120)를 더 갖는다. 이하, 본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)에 대해 상세하게 설명한다.
<발전 요소>
도 2 및 도 3을 참조하여, 발전 요소(110)는, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 후술하는 정극 활물질층(12)과 부극 활물질층(22)이 대향한 상태로, 정극판(10)과 부극판(20)을 적층하여 이루어진다.
발전 요소(110)는, 정극판(10)과 부극판(20)이 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 적층된 상태에 있어서 외장 부재(120)에 수용되어 있다.
<전해액>
전해액의 종류는 특별히 한정되지 않고 종래 공지된 것을 적절히 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 전해액으로서, 액체 전해질을 사용한 것을 사용하지만, 겔 전해질을 이용한 전해액을 사용해도 된다.
액체 전해질은, 용매에 지지염인 리튬염이 용해된 것이다. 용매의 종류는 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 디메틸카르보네이트(DMC) 등의 종래 공지된 것을 적절히 사용할 수 있다.
<외장 부재>
외장 부재(120)는, 발전 요소(110)를 전해액과 함께 수용한다.
외장 부재(120)는, 3층 구조의 라미네이트 시트로 구성된다. 1층째는, 열 융착성 수지에 상당하고, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 아이오노머 또는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 사용하여 형성되어 있다. 1층째의 재료는, 부극판(20)에 인접시키고 있다. 2층째는, 금속을 박형으로 형성한 것에 상당하고, 예를 들어 Al박 또는 Ni박을 사용하여 형성되어 있다. 3층째는, 수지성 필름에 상당하고, 예를 들어 강성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 나일론을 사용하여 형성되어 있다. 3층째의 재료는, 정극판(10)에 인접시키고 있다.
<정극>
정극판(10)은, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b) 상에 정극 활물질층(12)을 배치하여 이루어진다.
제1 집전체(11)는, 박막형의 형상을 갖는다. 제1 집전체(11)를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 알루미늄으로 할 수 있다. 제1 집전체(11)에는, 충방전용 정극 탭(13)이 접속되어 있다.
제1 집전체(11)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1 내지 100㎛ 정도이다.
정극 활물질층(12)은, 정극 활물질을 포함한다. 정극 활물질의 종류는 특별히 한정되지 않고 예를 들어, LiNiCoAlO2로 할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 정극 활물질층(12)은, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b)의 전체면에 걸쳐 배치되어 있다. 그러나, 정극 활물질층(12)의 배치 형태는, 정극판(10)과 부극판(20)이 세퍼레이터(30)를 통해서 적층된 상태에 있어서, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)과 부극 활물질층(22)이 대향할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다.
정극 활물질층(12)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1㎛ 내지 100㎛ 정도이다. 정극 활물질층(12)의 두께를 제어하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 닥터 블레이드법 등을 들 수 있다. 또한, 정극 활물질층(12)의 두께를 정량적으로 구하는 방법으로는, 다양한 방법이 생각되지만, 예를 들어 마이크로미터로 측정이나 방사선을 사용한 막 두께 측정 등에 의해 구할 수 있다.
정극판(10)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b) 상에 정극 슬러리를 도공하고 나서 건조시킴으로써 정극 활물질층(12)을 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b) 상에 형성한다. 건조시킨 정극 활물질층(12)은, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b)에 결착시키고 있는 상태에서, 제1 집전체(11)의 양측으로부터 프레스 가공하여 이루어진다.
정극 슬러리는, 정극 활물질, 도전 보조제, 바인더 및 점도 조정 용매를 포함한다. 정극 활물질로서, LiNiCoAlO2를 90wt％의 비율로 사용한다. 도전 보조제로서, 아세틸렌 블랙을, 5wt％의 비율로 사용한다. 바인더로서, PVDF를, 5wt％의 비율로 사용한다.
<부극>
부극판(20)은, 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b) 상에 부극 활물질층(22)을 배치하여 이루어진다.
제2 집전체(21)는, 박막형의 형상을 갖는다. 제2 집전체(21)를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 구리로 할 수 있다. 제2 집전체(21)에는 충방전용 부극 탭(23)이 접속되어 있다.
제2 집전체(21)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1 내지 100㎛ 정도이다.
부극 활물질층(22)의 면적은, 정극 활물질층(12)의 면적보다도 크다.
이에 의해, 정극 활물질층(12) 및 부극 활물질층(22)의 위치가 상대적으로 어긋난 경우에도 정극 활물질층(12)과 부극 활물질층(22)의 대향 면적을 일정하게 유지할 수 있다. 그 때문에, 정극 활물질층(12)과 부극 활물질층(22)의 대향 면적이 변화하는 것에 기인하여 발전 용량이 변동하는 것을 억제할 수 있다.
부극 활물질층(22)은, 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질 중 적어도 1종은, 실리콘 단체(Si), 실리콘 합금, 실리콘 산화물로 이루어지는 군에서 선택된다.
실리콘은, 단위 체적당의 리튬 이온의 흡장 능력이 흑연 등과 비교하여 높다. 그 때문에, 상술한 재료를 부극 활물질에 사용함으로써 부극 활물질층(22)을 얇게 할 수 있다. 그 결과, 부극판(20)을 소형화·고용량화할 수 있고, 나아가서는 이차 전지(100)를 소형화·고용량화할 수 있다.
부극 활물질층(22)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1㎛ 내지 100㎛ 정도이다. 부극 활물질층(22)의 두께를 제어하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 정극 활물질층(12)의 두께를 제어하는 방법과 마찬가지의 방법을 사용할 수 있다.
부극판(20)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b)에 부극 슬러리를 도공하고 나서 건조시킴으로써 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b) 상에 부극 활물질층(22)을 형성한다. 건조시킨 부극 활물질층(22)은, 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b)에 결착시키고 있는 상태로, 제2 집전체(21)의 양측으로부터 프레스 가공하여 이루어진다.
부극 슬러리는, 예를 들어 부극 활물질, 도전 보조제, 바인더 및 점도 조정 용매를 포함할 수 있다. 부극 슬러리는, 예를 들어 부극 활물질로서 80wt％의 실리콘 합금과, 도전 보조제로서 5wt％의 아세틸렌 블랙과, 바인더로서 15wt％의 폴리이미드를 혼합한 것을 사용할 수 있다. 슬러리의 점도를 조정하는 용매로서 NMP를 사용할 수 있다.
<세퍼레이터>
세퍼레이터(30)는, 전해액에 포함되는 전해질을 보유한다.
세퍼레이터(30)의 종류는, 전해액에 포함되는 전해질을 보유할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않고 종래 공지된 것을 적절히 이용할 수 있다. 세퍼레이터(30)로서, 예를 들어 전해액에 포함되는 전해질을 흡수 유지하는 중합체나 섬유를 포함하는 다공성 시트의 세퍼레이터나 부직포 세퍼레이터 등을 사용할 수 있다.
세퍼레이터(30)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1 내지 50㎛ 정도이다.
<접착층>
정극판(10)과 세퍼레이터(30)는, 제1 접착층(40)을 통하여 접착되어 있고, 부극판(20)과 세퍼레이터(30)는, 제2 접착층(45)을 통하여 접착되어 있다.
제1 접착층(40)은, 정극 활물질층(12)과 세퍼레이터(30) 사이에 배치되어, 정극 활물질층(12)과 세퍼레이터(30)를 접착함으로써 정극판(10)과 세퍼레이터(30)를 접착한다. 제2 접착층(45)은, 부극 활물질층(22)과 세퍼레이터(30) 사이에 배치되고, 부극 활물질층(22)과 세퍼레이터(30)를 접착함으로써 부극판(20)과 세퍼레이터(30)를 접착한다. 제1 접착층(40)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100nm 내지 500nm 정도이다. 마찬가지로, 제2 접착층(45)의 두께는 한정되지는 않지만, 예를 들어 100nm 내지 500nm 정도이다.
제1 접착층(40)을 구성하는 재료는, 정극 활물질층(12)과 세퍼레이터(30)를 접착할 수 있는 한, 한정되지 않는다. 제2 접착층(45)을 구성하는 재료는, 부극 활물질층(22)과 세퍼레이터(30)를 접착할 수 있는 한, 한정되지 않는다.
제1 접착층(40) 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 올레핀계 수지, 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리아미드이미드(PAI), 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리염화비닐(PVC), 스티렌·부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌·프로필렌 고무, 에틸렌·프로필렌·디엔 공중합체, 스티렌·부타디엔·스티렌 블록 공중합체 및 그의 수소 첨가물, 스티렌·이소프렌·스티렌 블록 공중합체 및 그의 수소 첨가물 등의 열 가소성 고분자, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리불화비닐리덴(카르복실기를 일부 측쇄에 갖는 것), 폴리불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌(PVdF-HFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌·테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌·클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리불화비닐(PVF) 등의 불소 수지, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-HFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-HFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-PFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFMVE-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-CTFE계 불소 고무) 등의 비닐리덴플루오라이드계 불소 고무, 에폭시 수지, 폴리메틸 아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 (메트)아크릴계 수지, 아라미드, 폴리염화비닐리덴(PVDC) 등을 사용할 수 있다.
제1 접착층(40) 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서, 폴리불화비닐리덴, 폴리이미드, 스티렌·부타디엔 고무, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드를 사용하는 것이 더 바람직하다.
제1 접착층(40)을 구성하는 재료 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 상술한 재료는, 내열성이 우수하고, 또한 산화 전위, 환원 전위 양쪽에 안정적이다.
제1 접착층(40)을 구성하는 재료 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 상술한 재료 가운데, 예를 들어 폴리불화비닐리덴(PVdF), (메트)아크릴계 수지, 올레핀계 수지 등은, 산화측, 환원측의 어느쪽 전위에도 강하기 때문에, 제1 접착층(40) 및 제2 접착층(45)의 어느 것에 대해서도 바람직하게 사용 가능하다.
제1 접착층(40)을 구성하는 재료 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 상술한 재료 중, PTFE 등은, 산화 전위에 강하기 때문에, 정극 활물질층(12)과 세퍼레이터(30)를 접착하는 제1 접착층(40)을 구성하는 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 제1 접착층(40)을 구성하는 재료 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 상술한 재료 중, SBR 등은, 환원 전위에 강하기 때문에 부극 활물질층(22)과 세퍼레이터(30)를 접착하는 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
제1 접착층(40)을 구성하는 재료 및 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 상술한 재료는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
제1 접착층(40)은, 세퍼레이터(30)에 있어서 정극 활물질층(12)을 향하는 면(30a) 중, 정극 활물질층(12)에 대향하는 부위에 배치되어 있다. 그러나, 제1 접착층(40)의 배치 형태는, 정극 활물질층(12)과 세퍼레이터(30)를 접착할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 접착층(40)은, 세퍼레이터(30)에 있어서 정극 활물질층(12)을 향하는 면(30a)의 전체면에 걸쳐 배치되어 있어도 된다.
제2 접착층(45)도 마찬가지로, 세퍼레이터(30)에 있어서 부극 활물질층(22)을 향하는 면(30b) 중, 부극 활물질층(22)에 대향하는 부위에 배치되어 있다. 그러나, 제2 접착층(45)의 배치 형태는, 부극 활물질층(22)과 세퍼레이터(30)를 접착할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 접착층(45)은, 세퍼레이터(30)에 있어서 부극 활물질층(22)을 향하는 면(30b)의 전체면에 걸쳐 배치되어 있어도 된다.
<제2 접착층과 부극판의 관계>
도 3 및 도 4를 참조하여, 부극판(20)은 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)에 대향하고 있는 대향부(20a)와, 대향부(20a)의 외주에 위치하고, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)에 대향하지 않은 비대향부(20b)를 구비한다.
제2 접착층(45)은, 세퍼레이터(30)에 대향부(20a)를 접착하는 제1 접착부(45a)와, 세퍼레이터(30)에 비대향부(20b)를 접착하는 제2 접착부(45b)를 구비한다. 제1 접착부(45a)는, 세퍼레이터(30)와 대향부(20a) 사이에 배치되어 있다. 제2 접착부(45b)는, 세퍼레이터(30)와 비대향부(20b) 사이에 배치되어 있다.
제2 접착부(45b)의 접착 강도는, 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 크다. 접착 강도의 평가 방법은, 제1 접착부(45a)의 접착 강도 및 제2 접착부(45b)의 접착 강도의 평가가 동일한 평가 방법에 의해 행해지는 한, 특별히 한정되지 않는다. 접착 강도의 평가 방법으로서, 예를 들어 JIS의 K6854-1(90도 박리 시험)이나 K6854-2(180도 박리 시험)에 기재된 방법을 사용할 수 있다.
부극 활물질층(22)은, 사용에 따라 팽창 수축한다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 부극 활물질 중 적어도 1종은 실리콘을 함유하지만, 실리콘은 충방전에 따른 체적 변화가 크다. 그 때문에, 실리콘을 함유하는 재료를 부극 활물질에 사용한 경우, 실리콘의 체적 변화에 따라 부극 활물질층(22)이 팽창 수축한다. 구체적으로는, 부극 활물질층(22)은 충전 시에는 팽창하고, 방전 시에는 수축한다.
부극 활물질층(22)이 팽창 수축되면 부극판(20)이 신축하지만, 신축 치수(신축의 크기)는 부극판(20) 전체에 걸쳐 균일해지지 않는다. 구체적으로는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 부극판(20)의 대향부(20a)는 충방전에 의한 정극판(10)의 이온의 수수에 수반하여 신축한다. 한편, 부극판(20)의 비대향부(20b)는 정극판(10)의 이온의 수수가 적고, 충방전에 대한 기여가 작은 점에서, 대향부(20a)에 비하여 신축 치수가 작다.
여기서, 충전 시의 부극판(20)의 비대향부(20b)에 있어서의 부극 활물질층(22)의 팽창은, 대향부(20a)에 있어서의 부극 활물질층(22)의 팽창보다도 작다. 그러나, 비대향부(20b)에 있어서의 부극판(20)은 대향부(20a)의 신장에 따라 장력이 부여됨으로써, 제2 집전체(21)가 잡아 늘여져 신장된다. 이 상태로부터 방전이 실시되면, 대향부(20a)에 있어서의 부극판(20)은 부극 활물질층(22)이 수축하여 축소되지만, 비대향부(20b)에 있어서의 부극판(20)은 부극 활물질층(22)의 수축이 작아서 거의 축소되지 않는다.
이와 같이, 대향부(20a)가 신축했을 때 비대향부(20b) 사이의 신축 치수의 크기에 차이가 생기고, 신축 치수의 차에 기인하여 발생되는 비대향부(20b)의 장력 변화에 의해 주름이 발생된다.
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)에 의하면, 제2 접착부(45b)의 접착력이 제1 접착부(45a)의 접착력보다도 큰 것에 의해, 대향부(20a)보다도 비대향부(20b)의 신축을 억제하여, 비대향부(20b)의 신축 치수를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 대향부(20a)와 비대향부(20b) 사이의 신축 치수의 차에 기인한 비대향부(20b)의 장력 변화를 억제할 수 있다. 그 때문에, 부극 활물질층(22)이 팽창 수축하는 것에 기인하여 부극판(20)의 외주연부에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
제2 접착부(45b)의 접착 강도는, 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 큰 한, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 제1 접착부(45a)의 접착 강도와 제2 접착부(45b)의 접착 강도의 비는, 0.02<(제1 접착부(45a)의 접착 강도/제2 접착부(45b)의 접착 강도)<0.5로 할 수 있다. 다른 표현으로 하면, 제1 접착부(45a)의 접착 강도:제2 접착부(45b)의 접착 강도의 비를, 1:2에서 1:50까지의 사이의 범위 내로 설정할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경은, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경보다도 크다. 평균 입경이란, 제2 접착층(45)을 구성하는 재료 중 접착력을 생기게 하는 재료의 평균 입경을 의미한다. 예를 들어, 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서, 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 사용한 경우에는, 폴리불화비닐리덴(PVdF)의 평균 입경을 의미한다. 또한, 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 2종류 이상의 재료를 병용한 경우에는, 그들 재료 모두에 관한 평균 입경을 의미한다.
제2 접착층(45)을 구성하는 재료 중 접착력을 생기게 하는 재료의 평균 입경을 작게 하면 접착 강도가 증대되기 때문에, 평균 입경을 상이하게 하는 간편한 방법에 의해, 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 크게 할 수 있다.
제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경 및 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경은, 제2 접착부(45b)의 접착 강도가 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 커지는 한, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 사용한 경우, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경을 1㎛로 하고, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경을 0.1㎛로 할 수 있다.
제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경 및 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경의 산출 방법은, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경의 산출 방법과 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경의 산출 방법이 동일한 한, 한정되지 않는다. 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경 및 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경으로서, 예를 들어 레이저 회절·산란법에 의한 소 입자경 측으로부터의 50％ 적산 입자경을 사용할 수 있다.
제1 접착부(45a) 및 제2 접착부(45b)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이하의 수순에 의해 형성할 수 있다.
도 5a를 참조하여, 세퍼레이터(30)에 있어서 부극 활물질층(22)을 향하는 면(30b)의 부위 중, 정극판(10)과 부극판(20)을 세퍼레이터(30)를 통하여 적층했을 때 부극 활물질층(22)에 대향하지 않는 부위에 제1 접착부(45a)와 동일한 두께를 갖는 박리지 M을 배치한다. 그리고, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료를 30b를 향하여 도공한다. 이에 의해, 제1 접착부(45a)가 면(30b) 상에 형성된다.
다음에, 박리지 M을 박리하고, 정극판(10)과 부극판(20)을 세퍼레이터(30)를 통하여 적층했을 때 부극 활물질층(22)에 대향하지 않는 부위에 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료를 도공한다. 이에 의해, 도 5b에 나타내는 바와 같이 제2 접착부(45b)가 면(30b) 상에 형성된다.
<이차 전지의 동작>
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)는, 연료 전지차 및 하이브리드 전기 자동차 등의 차량의 모터 등의 구동용 전원이나 보조 전원으로서 충방전이 반복해서 행해진다. 충방전에 의해, 부극 활물질층(22)에 포함되는 부극 활물질의 체적이 변화하여 부극 활물질층(22)이 팽창 수축한다.
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)에서는, 부극판(20)의 비대향부(20b)를 세퍼레이터(30)에 접착하는 제2 접착부(45b)의 접착 강도는, 대향부(20a)를 세퍼레이터(30)에 접착하는 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 크다. 이에 의해, 대향부(20a)보다도 비대향부(20b)의 신축을 억제하여, 비대향부(20b)의 신축 치수를 작게할 수 있다. 그 때문에, 대향부(20a)와 비대향부(20b) 사이의 신축 치수의 차에 기인한 비대향부(20b)의 장력 변화를 억제할 수 있다. 그 때문에, 부극 활물질층(22)이 팽창 수축하는 것에 기인하여 부극판(20)의 외주연부에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
부극판(20)의 외주연부에 주름이 생기는 것을 억제함으로써, 대향부(20a), 즉, 전극으로서 반응하는 부위에 주름이 생기는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 전극으로서 반응하는 부위에 주름이 생겨 전극간 거리가 불균일해지는 것에 기인한 반응의 국재화(전류 밀도의 불균일화 등)를 억제하고, 전지의 성능 저하 및 사이클 수명 저하를 방지할 수 있다.
(작용·효과)
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)는, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b) 상에 정극 활물질층(12)을 배치하여 이루어지는 정극판(10)과, 부극 활물질층(22)을, 정극 활물질층(12)의 면적보다도 큰 면적으로, 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b) 상에 배치하여 이루어지는 부극판(20)을, 전해질을 보유하는 세퍼레이터(30)를 사이에 두고, 정극 활물질층(12)과 부극 활물질층(22)이 대향한 상태로 적층하여 이루어지는 발전 요소(110)를 갖는다. 부극판(20)은, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)에 대향하고 있는 대향부(20a)와, 대향부(20a)의 외주에 위치하고, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 정극 활물질층(12)에 대향하고 있지 않은 비대향부(20b)를 구비한다. 부극판(20)과 세퍼레이터(30)는, 제2 접착층(45)을 통하여 접착되어 있고, 제2 접착층(45)에 있어서, 세퍼레이터(30)에 대향부(20a)를 접착하는 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도, 세퍼레이터(30)에 비대향부(20b)를 접착하는 제2 접착부(45b)의 접착 강도의 쪽이 크다.
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)에 의하면, 부극판(20)의 비대향부(20b)와 세퍼레이터(30)를 접착하는 제2 접착부(45b)의 접착 강도는, 부극판(20)의 대향부(20a)와 세퍼레이터(30)를 접착하는 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 크다. 이에 의해, 대향부(20a)보다도 비대향부(20b)의 신축을 억제하여, 비대향부(20b)의 신축 치수를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 대향부(20a)와 비대향부(20b) 사이의 신축 치수의 차에 기인한 비대향부(20b)의 장력 변화를 억제할 수 있다. 그 때문에, 부극 활물질층(22)이 팽창 수축하는 것에 기인하여 부극판(20)의 외주연부에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 성능 저하·사이클 수명 저하를 방지하는 것이 가능한 이차 전지를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)는, 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경은, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 평균 입경보다도 작다.
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)에 의하면, 평균 입경을 상이하게 하는 간편한 방법에 의해, 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 높일 수 있다. 그 때문에, 이차 전지의 제조가 용이해진다.
또한, 본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)는, 리튬 이온 이차 전지이며, 부극 활물질층(22)에 포함되는 부극 활물질 중 적어도 1종은, 실리콘, 실리콘 합금 및 실리콘 산화물로 이루어지는 군에서 선택된다.
본 실시 형태에 관한 이차 전지(100)에 의하면, 부극 활물질층(22)을 얇게 할 수 있기 때문에, 부극판(20)을 소형화·고용량화할 수 있다. 그 때문에, 이차 전지(100)의 소형화·고용량화를 실현할 수 있다.
(개변예 1)
상술한 실시 형태에서는, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료보다도 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 평균 입경을 작게 함으로써, 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 크게 했다. 그러나, 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 제2 접착부(45b)의 접착 강도보다도 크게 하는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 단위 면적당 도포량을, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 단위 면적당 도포량보다도 크게 해도 된다. 여기서, 본 명세서에 있어서, 「단위 면적당 도포량」이란, 제2 접착층(45)을 구성하는 재료 중 접착력을 생기게 하는 재료의 제2 접착층(45)의 단위 면적당의 질량을 의미한다.
제2 접착층(45)은, 단위 면적당 도포량이 증가함으로써 접착 강도가 커진다. 즉, 본 개변예에 관한 이차 전지에 의하면, 단위 면적당 도포량을 상이하게 하는 간편한 방법에 의해 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 크게 할 수 있다. 그 때문에, 이차 전지(100)의 제조가 용이해진다.
제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 단위 면적당 도포량은, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료의 단위 면적당 도포량보다도 큰 한, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 접착층(45)을 구성하는 재료로서 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 사용한 경우, 제1 접착부(45a)의 단위 면적당 도포량을 5mg/㎠로 하고, 제2 접착부(45b)의 단위 면적당 도포량을 20mg/㎠로 할 수 있다.
제1 접착부(45a)의 단위 면적당 도포량과 제2 접착부(45b)의 단위 면적당 도포량을 상이하게 하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 세퍼레이터(30)에 있어서 부극 활물질층(22)을 향하는 면(30a)에 제2 접착층(45)을 구성하는 재료를 도공할 때에 재료를 도포하는 시간을 조정함으로써 단위 면적당 도포량을 상이하게 할 수 있다. 즉, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료를 도포하는 시간과 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료를 도포하는 시간을 상이하게 함으로써 단위 면적당 도포량을 상이하게 할 수 있다. 도포하는 시간이 길수록, 단위 면적당 도포량은 커진다.
본 개변예에 관한 이차 전지에 의하면, 단위 면적당 도포량을 상이하게 하는 간편한 방법에 의해, 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 높일 수 있다. 그 때문에, 이차 전지의 제조가 용이해진다.
(개변예 2)
또한, 제2 접착부(45b)는, 비이온 투과성을 가져도 된다.
이에 의해, 부극판(20)의 비대향부(20b)의 부극 활물질층(22)이 비이온 투과성을 갖는 부재에 의해 피복되기 때문에, 전극으로서 기능하지 않는 비대향부(20b)의 부극 활물질층(22)과 전해액이 접촉하여 전해액이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전해액을 효과적으로 이용할 수 있기 때문에 이차 전지(100)에 충전하는 전해액의 양을 줄인다. 그 때문에, 이차 전지(100)를 더욱 소형화할 수 있음과 함께 제조 비용을 삭감할 수 있다.
제2 접착부(45b)에 비이온 투과성을 갖게 하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 제2 접착부(45b)의 공공률을 작게 함으로써 제2 접착부(45b)에 비이온 투과성을 갖게 할 수 있다. 공공률의 조정은, 예를 들어 폴리불화비닐리덴(PVdF) 등의 디스퍼젼 용액을 세퍼레이터(30)에 도공한 후에, 건조 조건(건조 온도나 건조 시간 등)을 변경함으로써 가능하고, 건조 시간이 길수록, 또한 건조 온도가 높을수록, 공공률이 작아진다.
(개변예 3)
또한, 상술한 실시 형태 그리고 개변예 1 및 개변예 2에서는, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료와 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료는 동일했다. 그러나, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료와 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료는 상이해도 된다.
이에 의해, 재료를 상이하게 하는 간편한 방법에 의해, 제2 접착부(45b)의 접착 강도를 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 크게 할 수 있다. 그 때문에, 이차 전지의 제조가 용이해진다.
제1 접착부(45a)를 구성하는 재료와 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료의 조합은, 제1 접착부(45a)의 접착 강도보다도 제2 접착부(45b)의 접착 강도가 커지는 한, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 접착부(45a)를 구성하는 재료로서 폴리불화비닐리덴(PVdF) 디스퍼젼 용액을 사용하고, 제2 접착부(45b)를 구성하는 재료로서 세라믹 입자 및 아크릴 바인더를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 분산시킨 것을 사용할 수 있다.
(기타의 개변예)
또한, 상술한 실시 형태 및 개변예에서는, 제1 집전체(11)의 양면(11a, 11b)에 정극 활물질층(12)이 배치됨과 함께, 제2 집전체(21)의 양면(21a, 21b)에 부극 활물질층(22)이 배치된, 소위 비쌍곡형 이차 전지를 예로 설명하였다.
그러나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 집전체(11)(제2 집전체(21))의 한쪽 면(11a)(21a) 상에 정극 활물질층(12)이 배치됨과 함께 한쪽 면(11a)(21a)에 대향하는 다른 쪽 면(11b, 21b) 상에 부극 활물질층(22)이 배치된, 소위 쌍곡형 이차 전지에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
본 개변예에서는, 제1 집전체(11) 및 제2 집전체(21)는 동일한 구조를 구비해도 된다. 제1 집전체(11)를 구성하는 재료 및 제2 집전체(21)를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않고 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 제1 집전체(11)를 구성하는 재료 및 제2 집전체(21)를 구성하는 재료는, 예를 들어 알루미늄박, 스테인리스(SUS)박, 니켈과 알루미늄의 클래드재, 구리와 알루미늄의 클래드재, SUS와 알루미늄의 클래드재 또는 이들 금속의 조합 도금재여도 된다. 또한, 금속 표면에, 알루미늄을 피복시킨 집전체여도 된다. 또한, 2개 이상의 금속박을 맞붙인, 소위 복합 집전체를 사용해도 된다.
본 개변예에 관한 이차 전지에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태의 개변예에 있어서 설명한 구성을 본 개변예에 관한 이차 전지에 적용하는 것이 가능하고, 그것에 의하여, 상술한 실시 형태의 개변예에 관한 이차 전지와 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
이상, 실시 형태 및 그 개변예를 통하여 이차 전지를 설명했지만, 본 발명은 실시 형태와 그의 개변예에 있어서 설명한 구성에만 한정되지 않고, 특허 청구 범위의 기재에 기초하여 적절히 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 본 발명은 사용에 따라 부극 활물질층이 팽창 수축하는 이차 전지인 한, 이차 전지의 종류나 활물질의 종류, 전해질의 종류 등에 구애되지 않고 적용 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태 및 그의 개변예에서는, 이차 전지(100)의 하나의 변으로부터 정극 탭(13) 및 부극 탭(23)이 취출되어 있는 타입의 이차 전지를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이차 전지의 하나의 변으로부터 정극 탭이 취출됨과 함께, 다른 변으로부터 부극 탭이 취출되는 타입의 이차 전지에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태 및 그의 개변예에서는, 적층형 이차 전지를 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 권회형 이차 전지에도 적용 가능하다.
본 출원은, 2016년 9월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2016-191862호에 기초하고 있으며, 그 개시 내용은 참조되어 전체로서, 도입되어 있다.
10: 정극판
11: 제1 집전체
11a, 21a: 면(한쪽 면)
11b, 21b: 면
12: 정극 활물질층
20: 부극판
20a: 대향부
20b: 비대향부
21: 제2 집전체
22: 부극 활물질층
30: 세퍼레이터
40: 제1 접착층
45: 제2 접착층(접착층)
45a: 제1 접착부
45b: 제2 접착부
100: 2차 전지
110: 발전 요소
120: 외장 부재
M: 박리지

Claims (6)

  1. 제1 집전체의 적어도 한쪽 면 상에 정극 활물질층을 배치하여 이루어지는 정극판과, 부극 활물질층을, 상기 정극 활물질층의 면적보다도 큰 면적으로, 제2 집전체의 적어도 한쪽 면 상에 배치하여 이루어지는 부극판을, 전해질을 보유하는 세퍼레이터를 사이에 두고, 상기 정극 활물질층과 상기 부극 활물질층이 대향한 상태로 적층하여 이루어지는 발전 요소를 갖고,
    상기 부극판은, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극 활물질층에 대향하고 있는 대향부와, 상기 대향부의 외주에 위치하고, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극 활물질층에 대향하고 있지 않은 비대향부를 구비하고,
    상기 부극판과 상기 세퍼레이터는 접착층을 통하여 접착되어 있고,
    상기 접착층에 있어서, 상기 세퍼레이터에 상기 대향부를 접착하는 제1 접착부의 접착 강도보다도, 상기 세퍼레이터에 상기 비대향부를 접착하는 제2 접착부의 접착 강도의 쪽이 큰 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 접착부를 구성하는 재료의 평균 입경은, 상기 제1 접착부를 구성하는 재료의 평균 입경보다도 작은 이차 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 접착부를 구성하는 재료의 단위 면적당 도포량은, 상기 제1 접착부를 구성하는 재료의 단위 면적당 도포량보다도 큰 이차 전지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 접착부를 구성하는 재료와 상기 제2 접착부를 구성하는 재료는 상이한 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 접착부는 비이온 투과성을 갖는 이차 전지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 리튬 이온 이차 전지이며,
    상기 부극 활물질층에 포함되는 부극 활물질 중 적어도 1종은, 실리콘, 실리콘 합금 및 실리콘 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 이차 전지.
KR1020197008174A 2016-09-29 2017-09-28 이차 전지 KR102071835B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016191862 2016-09-29
JPJP-P-2016-191862 2016-09-29
PCT/IB2017/001380 WO2018060773A1 (ja) 2016-09-29 2017-09-28 二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190040295A KR20190040295A (ko) 2019-04-17
KR102071835B1 true KR102071835B1 (ko) 2020-01-30

Family

ID=61760179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197008174A KR102071835B1 (ko) 2016-09-29 2017-09-28 이차 전지

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10651448B2 (ko)
EP (1) EP3522263B1 (ko)
JP (1) JP6757415B2 (ko)
KR (1) KR102071835B1 (ko)
CN (1) CN109792089B (ko)
MY (1) MY175433A (ko)
WO (1) WO2018060773A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022250306A1 (ko) * 2021-05-24 2022-12-01 주식회사 엘지에너지솔루션 단위 셀 및 이를 포함하는 전지 셀
US11799173B2 (en) 2020-11-18 2023-10-24 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary battery and manufacturing method thereof

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3471187T3 (pl) * 2016-08-12 2021-06-14 Lg Chem, Ltd. Zespół elektrod, w którym elektroda i warstewka rozdzielająca są częściowo związane
KR102111105B1 (ko) * 2016-10-10 2020-05-14 주식회사 엘지화학 젖음성이 향상된 이차전지용 단위 셀 및 그 제조방법
EP3852179A4 (en) * 2018-09-12 2022-06-08 Zeon Corporation LAMINATED BODY FOR SECONDARY BATTERIES AND SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
KR20210062004A (ko) 2018-09-28 2021-05-28 니폰 제온 가부시키가이샤 이차 전지 및 그 제조 방법
CN111146396B (zh) * 2019-12-30 2022-11-04 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及包含所述电化学装置的电子装置
KR20210135861A (ko) * 2020-05-06 2021-11-16 주식회사 엘지에너지솔루션 저항이 개선된 이차전지 제조방법
JP7186747B2 (ja) 2020-07-27 2022-12-09 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 二次電池およびその製造方法
JP7158449B2 (ja) * 2020-10-09 2022-10-21 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解液二次電池
JP7245212B2 (ja) * 2020-10-09 2023-03-23 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解液二次電池
JP7304369B2 (ja) * 2021-01-05 2023-07-06 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解液二次電池
CN114447406B (zh) * 2022-01-28 2023-05-05 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 全固态电芯及其制备方法和全固态电池
KR20240160355A (ko) * 2023-05-02 2024-11-11 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010176901A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 Sony Corp 二次電池
JP2014120456A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Nissan Motor Co Ltd 二次電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999040644A1 (fr) 1998-02-05 1999-08-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Procede de fabrication de batteries a ions lithium
US6468693B1 (en) * 1999-07-29 2002-10-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100913176B1 (ko) 2007-11-28 2009-08-19 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP4659861B2 (ja) 2008-07-09 2011-03-30 シャープ株式会社 扁平型二次電池およびその製造方法
JP2013187021A (ja) * 2012-03-07 2013-09-19 Nissan Motor Co Ltd 二次電池
JP2014127272A (ja) 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp 全固体電池用電極体の製造方法
KR101584752B1 (ko) 2013-03-19 2016-01-12 주식회사 엘지화학 전기화학소자
JP2018018760A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 トヨタ自動車株式会社 二次電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010176901A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 Sony Corp 二次電池
JP2014120456A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Nissan Motor Co Ltd 二次電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11799173B2 (en) 2020-11-18 2023-10-24 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary battery and manufacturing method thereof
WO2022250306A1 (ko) * 2021-05-24 2022-12-01 주식회사 엘지에너지솔루션 단위 셀 및 이를 포함하는 전지 셀

Also Published As

Publication number Publication date
EP3522263B1 (en) 2020-08-26
CN109792089B (zh) 2020-07-14
US10651448B2 (en) 2020-05-12
WO2018060773A1 (ja) 2018-04-05
US20190221808A1 (en) 2019-07-18
EP3522263A1 (en) 2019-08-07
JPWO2018060773A1 (ja) 2019-08-22
KR20190040295A (ko) 2019-04-17
JP6757415B2 (ja) 2020-09-16
MY175433A (en) 2020-06-25
CN109792089A (zh) 2019-05-21
EP3522263A4 (en) 2019-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102071835B1 (ko) 이차 전지
US11901500B2 (en) Sandwich electrodes
JP6494596B2 (ja) シート積層型リチウムイオン二次電池及びシート積層型リチウムイオン二次電池の製造方法
JP7301268B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP2019192610A (ja) 全固体電池
KR20130086259A (ko) 비수 전해질 2차 전지
JP7163647B2 (ja) 電池
US9847518B2 (en) Separator with heat-resistant insulation layer
US10804560B2 (en) Unit cell for secondary battery with improved wettability and method for manufacturing the same
KR102303703B1 (ko) 전고체전지 및 그 제조 방법
US10886537B2 (en) Electrochemical devices and methods for making same
JP7108052B2 (ja) 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
JP6004088B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP6829974B2 (ja) 二次電池
KR20140029799A (ko) 분리막의 제조공정 및 그 제조장치, 상기 분리막을 포함하는 전기화학소자
JP2011233354A (ja) セパレータ
JP2012253000A (ja) 電極
JP7033436B2 (ja) 双極型二次電池
CN114447262A (zh) 极片、涂布装置、电芯、电池包和电芯的制作方法
WO2020021683A1 (ja) 電池パック
KR20190056851A (ko) 전극, 전극 조립체 및 그의 제조 방법
US20240079601A1 (en) Resin current collector and laminated battery
JP6691856B2 (ja) 二次電池
JP2021082413A (ja) ラミネート電池の金属異物検知方法
JP2020027788A (ja) 電池パック

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

Patent event date: 20190321

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
A302 Request for accelerated examination
PA0302 Request for accelerated examination

Patent event date: 20190424

Patent event code: PA03022R01D

Comment text: Request for Accelerated Examination

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190902

Patent event code: PE09021S01D

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20191007

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20200106

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200122

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20200122

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231218

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241216

Start annual number: 6

End annual number: 6