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JP7603564B2 - Energy Storage Devices - Google Patents
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JP7603564B2 - Energy Storage Devices - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to an electricity storage device.

気候関連災害の観点から、COの排出量を削減することが求められているため、二次電池が搭載されている電気自動車への関心が高まっている。 In view of climate-related disasters, there is a need to reduce CO2 emissions, and so there is growing interest in electric vehicles equipped with secondary batteries.

特許文献1には、第1空間および第2空間を互いに離隔させると共に、第1空間と第2空間との間において金属イオンを透過させる隔壁と、第1空間の内部に配置されると共に、金属イオンを吸蔵および放出する負極と、第2空間の内部に配置されると共に、金属イオンを吸蔵および放出する正極と、を備えた、二次電池が記載されている。ここで、第1空間の内部には、金属イオンを含む第1水系電解液が収容されており、第2空間の内部には、金属イオンを含むと共に、第1水系電解液のpHよりも小さいpHを有する第2水系電解液が収容されている。 Patent Document 1 describes a secondary battery that includes a partition wall that separates the first space and the second space from each other and allows metal ions to pass between the first space and the second space, a negative electrode that is disposed inside the first space and absorbs and releases metal ions, and a positive electrode that is disposed inside the second space and absorbs and releases metal ions. Here, the first space contains a first aqueous electrolyte solution that contains metal ions, and the second space contains a second aqueous electrolyte solution that contains metal ions and has a pH lower than that of the first aqueous electrolyte solution.

国際公開第2020/218456号International Publication No. 2020/218456

しかしながら、負極が配置される第1空間および正極が配置される第2空間に、それぞれ第1水系電解液および第2水系電解液を収容する構造が複雑であるため、二次電池の製造に要する時間が長くなる。また、二次電池の製造過程で、第1水系電解液および第2水系電解液のいずれかが、他方の電解液に混入する可能性が高くなり、歩留まりが低下する。さらに、二次電池の充放電時の熱サイクル等により、隔壁が剥離して、第1空間および第2空間のいずれかに含まれる成分が他方の空間に混入する可能性が高くなり、耐久性が低下する。 However, the structure of containing the first aqueous electrolyte solution and the second aqueous electrolyte solution in the first space in which the negative electrode is disposed and the second space in which the positive electrode is disposed, respectively, is complex, which increases the time required to manufacture the secondary battery. In addition, during the secondary battery manufacturing process, there is a high possibility that either the first aqueous electrolyte solution or the second aqueous electrolyte solution will be mixed with the other electrolyte solution, which reduces the yield. Furthermore, due to the thermal cycle during charging and discharging of the secondary battery, the partition wall may peel off, which increases the possibility that components contained in either the first space or the second space will be mixed with the other space, which reduces durability.

本発明は、製造に要する時間が短くなり、歩留まりおよび耐久性を向上させることが可能な蓄電デバイスを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an electricity storage device that can be manufactured in a shorter time and with improved yield and durability.

本発明の一態様は、蓄電デバイスにおいて、正極集電体の両面に正極合材層が形成されている正極板と、負極集電体の両面に負極合材層が形成されている負極板と、前記正極板と前記負極板との間に挟持されている固体電解質層と、が外装体内に設けられており、前記正極板および前記固体電解質層と接触している第一の空間と、前記負極板および前記固体電解質層と接触している第二の空間と、を隔離するように、接合部材が前記外装体内にさらに設けられており、前記第一の空間に第一の電解質組成物が配置されており、前記第二の空間に第二の電解質組成物が配置されている。 In one aspect of the present invention, in an electricity storage device, a positive electrode plate having a positive electrode composite layer formed on both sides of a positive electrode collector, a negative electrode plate having a negative electrode composite layer formed on both sides of a negative electrode collector, and a solid electrolyte layer sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate are provided within an exterior body, a joining member is further provided within the exterior body so as to separate a first space in contact with the positive electrode plate and the solid electrolyte layer from a second space in contact with the negative electrode plate and the solid electrolyte layer, a first electrolyte composition is disposed in the first space, and a second electrolyte composition is disposed in the second space.

前記第一の電解質組成物は、前記第二の電解質組成物とは異なってもよい。 The first electrolyte composition may be different from the second electrolyte composition.

上記の蓄電デバイスは、前記正極板および前記負極板の少なくとも一方と、前記固体電解質層と、を複数有し、前記正極板が前記第二の空間と接触せず、前記負極板が前記第一の空間と接触しないように、隣接する前記固体電解質層が、前記接合部材を介して接合していてもよい。 The above-mentioned power storage device may have a plurality of the positive electrode plates and/or the negative electrode plates and the solid electrolyte layers, and adjacent solid electrolyte layers may be joined via the joining member so that the positive electrode plates do not contact the second space and the negative electrode plates do not contact the first space.

上記の蓄電デバイスは、正極集電体の一方の面に正極合材層が形成されており、他方の面に保持板が形成されている端部材が前記外装体内にさらに設けられており、前記端部材と、前記端部材に隣接する前記負極板との間に、前記固体電解質層が挟持されており、前記端部材を構成する前記正極集電体および前記正極合材層が前記第二の空間と接触しないように、前記端部材と、前記端部材に隣接する前記負極板との間に挟持されている固体電解質層と、前記保持板と、が前記接合部材を介して接合しており、前記保持板と、前記外装体と、が前記接合部材を介して接合していてもよい。 The above-mentioned electric storage device further includes an end member in the exterior body, the end member having a positive electrode composite layer formed on one side of the positive electrode collector and a retaining plate formed on the other side, the solid electrolyte layer is sandwiched between the end member and the negative electrode plate adjacent to the end member, the solid electrolyte layer sandwiched between the end member and the negative electrode plate adjacent to the end member and the retaining plate are joined via the joining member so that the positive electrode collector and the positive electrode composite layer constituting the end member do not come into contact with the second space, and the retaining plate and the exterior body may be joined via the joining member.

上記の蓄電デバイスは、負極集電体の一方の面に負極合材層が形成されており、他方の面に保持板が形成されている端部材が前記外装体内にさらに設けられており、前記端部材と、前記端部材に隣接する前記正極板との間に、前記固体電解質層が挟持されており、前記端部材を構成する前記負極集電体および前記負極合材層が前記第一の空間と接触しないように、前記端部材と、前記端部材に隣接する前記正極板との間に挟持されている固体電解質層と、前記保持板と、が前記接合部材を介して接合しており、前記保持板と、前記外装体と、が前記接合部材を介して接合していてもよい。 The above-mentioned electric storage device further includes an end member in the exterior body, the end member having a negative electrode composite layer formed on one side of the negative electrode collector and a retaining plate formed on the other side, the solid electrolyte layer is sandwiched between the end member and the positive electrode plate adjacent to the end member, the solid electrolyte layer sandwiched between the end member and the positive electrode plate adjacent to the end member and the retaining plate are joined via the joining member so that the negative electrode collector and the negative electrode composite layer constituting the end member do not come into contact with the first space, and the retaining plate and the exterior body may be joined via the joining member.

上記の蓄電デバイスは、前記固体電解質層の前記第一の空間および前記第二の空間と接触していない領域の少なくとも一部と、前記外装体と、が前記接合部材を介して接合していてもよい。 In the above-mentioned electricity storage device, at least a portion of the region of the solid electrolyte layer that is not in contact with the first space and the second space may be joined to the exterior body via the joining member.

上記の蓄電デバイスは、前記固体電解質層の前記正極板と前記負極板との間に挟持されていない領域に、前記接合部材が設けられていてもよい。 In the above-mentioned power storage device, the joining member may be provided in an area of the solid electrolyte layer that is not sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate.

上記の蓄電デバイスは、前記正極板、前記負極板および前記固体電解質層は、平面視略矩形であり、隣接する前記固体電解質層の前記第一の空間および前記第二の空間と接触している側の辺以外の二辺の少なくとも一部で、前記接合部材が設けられている領域が重なってもよい。 In the above-mentioned power storage device, the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the solid electrolyte layer are generally rectangular in plan view, and the areas where the joining members are provided may overlap at least part of two sides of the adjacent solid electrolyte layers other than the sides that are in contact with the first space and the second space.

本発明によれば、製造に要する時間が短くなり、歩留まりおよび耐久性を向上させることが可能な蓄電デバイスを提供することができる。 The present invention provides an energy storage device that can be manufactured in a shorter time and with improved yield and durability.

本実施形態の蓄電デバイスの一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating an example of an electricity storage device according to an embodiment of the present invention. 図1の蓄電デバイスのZ-Z’方向の断面図である。2 is a cross-sectional view of the electricity storage device of FIG. 1 in the Z-Z' direction. 図1の蓄電デバイスの製造方法の一例を示す図である。2A to 2C are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing the electricity storage device of FIG. 1 . 図1の蓄電デバイスの変形例で用いる固体電解質層を示す図である。2 is a diagram showing a solid electrolyte layer used in a modified example of the electricity storage device in FIG. 1 .

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1に、本実施形態の蓄電デバイスの一例を示す。 Figure 1 shows an example of an electricity storage device according to this embodiment.

蓄電デバイス10は、正極集電体11aの両面に正極合材層11bが形成されている正極板11と、負極集電体12aの両面に負極合材層12bが形成されている負極板12と、正極板11と負極板12との間に挟持されている固体電解質層13と、が外装体14内に設けられている。また、蓄電デバイス10は、正極板11および固体電解質層13と接触している第一の空間15Aと、負極板12および固体電解質層13と接触している第二の空間15Bと、を隔離するように、外装体14内に接合部材16がさらに設けられている。このとき、正極板11は、正極集電体11aから、第一の空間15Aの側に、正極タブリード11cが延在しており、負極板12は、負極集電体12aから、第二の空間15Bの側に、負極タブリード12cが延在している。さらに、蓄電デバイス10は、第一の電解質組成物としての、第一の電解液が第一の空間15Aに充填されており、第二の電解質組成物としての、第二の電解液が第二の空間15Bに充填されている。このため、蓄電デバイス10の製造に要する時間が短くなる。また、蓄電デバイス10の製造過程で、第一の電解液および第二の電解液のいずれかが、他方の電解液に混入する可能性が低くなり、歩留まりが向上する。さらに、蓄電デバイス10の充放電時の熱サイクル等により、接合部材16が剥離して、第一の空間15Aおよび第二の空間15Bのいずれかに含まれる成分が他方の空間に混入する可能性が低くなり、耐久性が向上する。 The electric storage device 10 includes a positive electrode plate 11 having a positive electrode composite layer 11b formed on both sides of a positive electrode collector 11a, a negative electrode plate 12 having a negative electrode composite layer 12b formed on both sides of a negative electrode collector 12a, and a solid electrolyte layer 13 sandwiched between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12, all of which are provided within an exterior body 14. In addition, the electric storage device 10 further includes a joining member 16 provided within the exterior body 14 to separate a first space 15A in contact with the positive electrode plate 11 and the solid electrolyte layer 13 from a second space 15B in contact with the negative electrode plate 12 and the solid electrolyte layer 13. At this time, the positive electrode plate 11 has a positive electrode tab lead 11c extending from the positive electrode collector 11a to the first space 15A side, and the negative electrode plate 12 has a negative electrode tab lead 12c extending from the negative electrode collector 12a to the second space 15B side. Furthermore, in the electricity storage device 10, the first space 15A is filled with a first electrolyte solution as a first electrolyte composition, and the second space 15B is filled with a second electrolyte solution as a second electrolyte composition. This shortens the time required to manufacture the electricity storage device 10. In addition, during the manufacturing process of the electricity storage device 10, the possibility that either the first electrolyte solution or the second electrolyte solution will be mixed with the other electrolyte solution is reduced, improving the yield. Furthermore, due to the thermal cycle during charging and discharging of the electricity storage device 10, the joining member 16 is less likely to peel off, and the components contained in either the first space 15A or the second space 15B are less likely to be mixed into the other space, improving durability.

外装体14としては、特に限定されないが、例えば、ラミネートフィルム等が挙げられる。 The exterior body 14 is not particularly limited, but examples thereof include a laminate film.

ラミネートフィルムを構成する材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等が挙げられる。 Examples of materials that can be used to make laminate films include aluminum and stainless steel.

外装体14の厚さは、特に限定されないが、例えば、50μm以上500μm以下である。 The thickness of the exterior body 14 is not particularly limited, but is, for example, 50 μm or more and 500 μm or less.

接合部材16を構成する材料としては、第一の空間15Aと、第二の空間15Bと、を隔離するように、対応する部材を接合することが可能であれば、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。 The material constituting the joining member 16 is not particularly limited as long as it is capable of joining corresponding members so as to isolate the first space 15A and the second space 15B, but examples include polyolefin resin, epoxy resin, polyurethane resin, acrylic resin, silicone resin, etc.

蓄電デバイス10は、負極集電体17aの一方の面に負極合材層17bが形成されており、他方の面に保持板17cが形成されている端部材17が外装体14内にさらに設けられており、端部材17と、端部材17に隣接する正極板11との間に、固体電解質層13が挟持されている。このとき、端部材17は、負極集電体17aから、第二の空間15Bの側に、負極タブリード17dが延在している。また、蓄電デバイス10は、負極集電体17aおよび負極合材層17bが第一の空間15Aと接触しないように、端部材17と、端部材17に隣接する正極板11との間に挟持されている固体電解質層13と、保持板17cと、が接合部材16を介して接合している。さらに、蓄電デバイス10は、保持板17cと、外装体14と、が接合部材16を介して接合している。 In the electric storage device 10, an end member 17 having a negative electrode composite layer 17b formed on one side of a negative electrode collector 17a and a holding plate 17c formed on the other side is further provided in the exterior body 14, and a solid electrolyte layer 13 is sandwiched between the end member 17 and a positive electrode plate 11 adjacent to the end member 17. At this time, the end member 17 has a negative electrode tab lead 17d extending from the negative electrode collector 17a to the second space 15B side. In addition, in the electric storage device 10, the solid electrolyte layer 13 sandwiched between the end member 17 and the positive electrode plate 11 adjacent to the end member 17 and the holding plate 17c are joined via a joining member 16 so that the negative electrode collector 17a and the negative electrode composite layer 17b do not come into contact with the first space 15A. In addition, in the electric storage device 10, the holding plate 17c is joined to the exterior body 14 via a joining member 16.

ここで、負極集電体17aおよび負極合材層17bは、それぞれ負極集電体12aおよび負極合材層12bと同一であってもよいし、異なっていてもよい。 Here, the negative electrode current collector 17a and the negative electrode composite layer 17b may be the same as or different from the negative electrode current collector 12a and the negative electrode composite layer 12b, respectively.

保持板17cを構成する材料としては、蓄電デバイス10の上面および下面を保持することが可能であり、且つ、第一の電解液および第二の電解液に対して、化学的に安定な材料であれば、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、銅、ニッケル、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。 The material constituting the holding plate 17c is not particularly limited as long as it is capable of holding the upper and lower surfaces of the electricity storage device 10 and is chemically stable with respect to the first and second electrolyte solutions, but examples include stainless steel, copper, nickel, polyolefin resin, epoxy resin, polyurethane resin, acrylic resin, silicone resin, etc.

保持板17cの厚さは、特に限定されないが、例えば、100μm以上1000μm以下である。 The thickness of the retaining plate 17c is not particularly limited, but is, for example, 100 μm or more and 1000 μm or less.

なお、端部材17の代わりに、正極集電体の一方の面に正極合材層が形成されており、他方の面に保持板が形成されている端部材を用いてもよい。この場合、端部材と、端部材に隣接する負極板12との間に、固体電解質層13が挟持されており、端部材を構成する正極集電体および正極合材層が第二の空間15Bと接触しないように、端部材と、端部材に隣接する負極板12との間に挟持されている固体電解質層13と、保持板と、が接合部材16を介して接合している。 In place of the end member 17, an end member may be used in which a positive electrode composite layer is formed on one side of a positive electrode collector and a retaining plate is formed on the other side. In this case, a solid electrolyte layer 13 is sandwiched between the end member and the negative electrode plate 12 adjacent to the end member, and the solid electrolyte layer 13 sandwiched between the end member and the negative electrode plate 12 adjacent to the end member and the retaining plate are joined via a joining member 16 so that the positive electrode collector and the positive electrode composite layer constituting the end member do not come into contact with the second space 15B.

蓄電デバイス10は、正極板11が第二の空間15Bと接触せず、負極板12が第一の空間15Aと接触しないように、隣接する固体電解質層13が、接合部材16を介して接合している。このため、蓄電デバイス10の耐振動性および体積エネルギー密度が向上する。 In the energy storage device 10, adjacent solid electrolyte layers 13 are joined via joining members 16 so that the positive electrode plate 11 does not contact the second space 15B and the negative electrode plate 12 does not contact the first space 15A. This improves the vibration resistance and volumetric energy density of the energy storage device 10.

蓄電デバイス10は、図2に示すように、固体電解質層13の第一の空間15Aおよび第二の空間15Bと接触していない領域と、外装体14と、が接合部材16を介して接合している。 As shown in FIG. 2, the energy storage device 10 has an outer casing 14 and an area of the solid electrolyte layer 13 that is not in contact with the first space 15A and the second space 15B joined together via a joining member 16.

蓄電デバイス10は、例えば、図3に示すように、平面視略矩形の固体電解質層13、正極板11、固体電解質層13、負極板12等を積層して得られる極群の外周と、外装体14と、を、接合部材16を介して、溶着接合した後、第一の空間15Aおよび第二の空間15Bに、それぞれ第一の電解液および第二の電解液を充填することにより、製造することができる。このとき、固体電解質層13の正極板11と負極板12との間に挟持されない領域に、接合部材16が設けられている。具体的には、正極板11が積層される固体電解質層13は、正極タブリード11cが延在している側、すなわち、第一の空間15Aと接触する側の辺以外の三辺の正極板11が積層される側に、接合部材16が設けられている。また、負極板12が積層される固体電解質層13は、負極タブリード12cが延在している側、すなわち、第二の空間15Bと接触する側の辺以外の三辺の負極板12が積層される側に、接合部材16が設けられている。このため、蓄電デバイス10は、隣接する固体電解質層13の第一の空間15Aおよび第二の空間15Bと接触している側の辺以外の二辺で、接合部材16が設けられている領域が重なる。 3, the electric storage device 10 can be manufactured by welding and joining the outer periphery of the electrode group obtained by stacking the solid electrolyte layer 13, the positive electrode plate 11, the solid electrolyte layer 13, the negative electrode plate 12, etc., which are generally rectangular in plan view, to the exterior body 14 via the joining member 16, and then filling the first space 15A and the second space 15B with the first electrolyte solution and the second electrolyte solution, respectively. At this time, the joining member 16 is provided in the area of the solid electrolyte layer 13 that is not sandwiched between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12. Specifically, the solid electrolyte layer 13 on which the positive electrode plate 11 is stacked has the joining member 16 provided on the side on which the positive electrode tab lead 11c extends, that is, on the side on which the positive electrode plate 11 is stacked on the three sides other than the side in contact with the first space 15A. In addition, the solid electrolyte layer 13 on which the negative electrode plate 12 is stacked has a joining member 16 provided on the side where the negative electrode tab lead 12c extends, i.e., on the side on which the negative electrode plate 12 is stacked on three sides other than the side in contact with the second space 15B. Therefore, in the electricity storage device 10, the areas on which the joining members 16 are provided overlap on two sides of the adjacent solid electrolyte layers 13 other than the sides in contact with the first space 15A and the second space 15B.

固体電解質層13に設けられている接合部材16の幅は、特に限定されないが、例えば、1mm以上10mm以下である。 The width of the joining member 16 provided on the solid electrolyte layer 13 is not particularly limited, but is, for example, 1 mm or more and 10 mm or less.

なお、正極板11が積層される固体電解質層13は、正極板11が積層されない側に、接合部材16が設けられていてもよいし、負極板12が積層される固体電解質層13は、負極板12が積層されない側に、接合部材16が設けられていてもよい。 The solid electrolyte layer 13 on which the positive electrode plate 11 is laminated may have a bonding member 16 on the side on which the positive electrode plate 11 is not laminated, and the solid electrolyte layer 13 on which the negative electrode plate 12 is laminated may have a bonding member 16 on the side on which the negative electrode plate 12 is not laminated.

また、蓄電デバイス10は、図4に示すように、隣接する固体電解質層13の第一の空間15Aおよび第二の空間15Bと接触している側の辺以外の二辺の一部で、接合部材16が設けられている領域が重なっていてもよい。 In addition, as shown in FIG. 4, the electric storage device 10 may have overlapping areas in which the joining members 16 are provided on parts of two sides other than the sides in contact with the first space 15A and the second space 15B of the adjacent solid electrolyte layer 13.

隣接する固体電解質層13の接合部材16が設けられている領域が重なっている長さLは、5mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがさらに好ましい。Lが5mm以上であると、蓄電デバイス10の歩留まりおよび耐久性が向上する。 The length L of the overlap between the regions where the joining members 16 of adjacent solid electrolyte layers 13 are provided is preferably 5 mm or more, and more preferably 10 mm or more. When L is 5 mm or more, the yield and durability of the electricity storage device 10 are improved.

なお、蓄電デバイス10は、2個の正極板11と、1個の負極板12と、4個の固体電解質層13と、を有するが、正極板11、負極板12および固体電解質層13の個数は、特に限定されない。 The energy storage device 10 has two positive electrode plates 11, one negative electrode plate 12, and four solid electrolyte layers 13, but the numbers of the positive electrode plates 11, negative electrode plates 12, and solid electrolyte layers 13 are not particularly limited.

また、蓄電デバイス10が正極板11、負極板12および固体電解質層13を複数有する場合、複数の正極板11、負極板12および固体電解質層13は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。 In addition, when the energy storage device 10 has multiple positive electrode plates 11, negative electrode plates 12, and solid electrolyte layers 13, the multiple positive electrode plates 11, negative electrode plates 12, and solid electrolyte layers 13 may be the same or different.

蓄電デバイス10としては、繰り返して電気エネルギーを蓄え、放出することが可能なデバイスであれば、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウム空気電池、リチウムイオンキャパシタ、レドックスフロー電池等が挙げられる。 The energy storage device 10 is not particularly limited as long as it is a device capable of repeatedly storing and releasing electrical energy, but examples include a lithium ion secondary battery, a lithium air battery, a lithium ion capacitor, a redox flow battery, etc.

以下、蓄電デバイス10がリチウムイオン二次電池である場合について説明する。 The following describes the case where the power storage device 10 is a lithium ion secondary battery.

正極集電体11aとしては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム箔等の金属箔等が挙げられる。 The positive electrode collector 11a is not particularly limited, but examples thereof include metal foil such as aluminum foil.

正極集電体11aの厚さは、特に限定されないが、例えば、5μm以上15μm以下である。 The thickness of the positive electrode collector 11a is not particularly limited, but is, for example, 5 μm or more and 15 μm or less.

正極合材層11bは、正極活物質を含み、必要に応じて、固体電解質、導電助剤、結着剤等をさらに含んでいてもよい。 The positive electrode composite layer 11b contains a positive electrode active material, and may further contain a solid electrolyte, a conductive additive, a binder, etc., as necessary.

正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能であれば、特に限定されないが、例えば、LiCoO、Li(Ni5/10Co2/10Mn3/10)O2、Li(Ni6/10Co2/10Mn2/10)O2、Li(Ni8/10Co1/10Mn1/10)O2、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、Li(Ni1/6Co4/6Mn1/6)O2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePO、硫化リチウム、硫黄等が挙げられる。これらの正極活物質は、単独で使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is capable of absorbing and releasing lithium ions, and examples thereof include LiCoO2 , Li(Ni5 /10Co2 / 10Mn3 / 10 ) O2, Li(Ni6/10Co2/ 10Mn2 / 10 )O2 , Li(Ni8/10Co1/ 10Mn1 / 10 )O2 , Li( Ni0.8Co0.15Al0.05 ) O2 , Li( Ni1 / 6Co4 / 6Mn1 / 6 ) O2 , Li (Ni1/ 3Co1 /3Mn1 / 3 ) O2 , LiCoO4, and LiMn2O4 . , LiNiO 2 , LiFePO 4 , lithium sulfide, sulfur, etc. These positive electrode active materials may be used alone or in combination.

正極合材層11b中の正極活物質の含有量は、特に限定されないが、例えば、75質量%以上95質量%以下である。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode composite layer 11b is not particularly limited, but is, for example, 75% by mass or more and 95% by mass or less.

正極合材層11bの厚さは、特に限定されないが、例えば、20μm以上1000μm以下である。 The thickness of the positive electrode composite layer 11b is not particularly limited, but is, for example, 20 μm or more and 1000 μm or less.

負極集電体12aとしては、特に限定されないが、例えば、銅箔等の金属箔等が挙げられる。 The negative electrode current collector 12a is not particularly limited, but examples thereof include metal foil such as copper foil.

負極集電体12aの厚さは、特に限定されないが、例えば、5μm以上15μm以下である。 The thickness of the negative electrode collector 12a is not particularly limited, but is, for example, 5 μm or more and 15 μm or less.

負極合材層12bは、負極活物質を含み、必要に応じて、固体電解質、導電助剤、結着剤等をさらに含んでいてもよい。 The negative electrode composite layer 12b contains a negative electrode active material, and may further contain a solid electrolyte, a conductive additive, a binder, etc., as necessary.

負極合材層12b中の負極活物質の含有量は、特に限定されないが、例えば、60質量%以上95質量%以下である。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode composite layer 12b is not particularly limited, but is, for example, 60% by mass or more and 95% by mass or less.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能であれば、特に限定されないが、例えば、金属リチウム、リチウム合金、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、Si、SiO、炭素材料等が挙げられる。これらの負極活物質は、単独で使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is capable of absorbing and releasing lithium ions, but examples include metallic lithium, lithium alloys, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, Si, SiO, carbon materials, etc. These negative electrode active materials may be used alone or in combination.

炭素材料としては、例えば、人工黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等が挙げられる。 Examples of carbon materials include artificial graphite, natural graphite, hard carbon, soft carbon, etc.

負極合材層12bの厚さは、特に限定されないが、例えば、10μm以上500μm以下である。 The thickness of the negative electrode composite layer 12b is not particularly limited, but is, for example, 10 μm or more and 500 μm or less.

固体電解質層13を構成する固体電解質としては、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン伝導性酸化物、リチウムイオン伝導性硫化物等が挙げられる。 The solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer 13 is not particularly limited, but examples thereof include lithium ion conductive oxides and lithium ion conductive sulfides.

固体電解質層13の厚さは、特に限定されないが、例えば、20μm以上150μm以下である。 The thickness of the solid electrolyte layer 13 is not particularly limited, but is, for example, 20 μm or more and 150 μm or less.

第一の電解液および第二の電解液は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The first electrolyte and the second electrolyte may be the same or different.

第一の電解液および第二の電解液が異なる場合は、第一の電解液および第二の電解液として、それぞれ水系電解液および非水系電解液(有機系電解液)を用いることができる。 When the first electrolyte solution and the second electrolyte solution are different, an aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte solution (organic electrolyte solution) can be used as the first electrolyte solution and the second electrolyte solution, respectively.

水系電解液は、電解質および水を含む。 Aqueous electrolytes contain an electrolyte and water.

水系電解液に含まれる電解質としては、例えば、塩化リチウム、硫酸リチウム、酢酸リチウム、過塩素酸リチウム等が挙げられる。これらの電解質は、単独で使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。 Examples of electrolytes contained in the aqueous electrolyte include lithium chloride, lithium sulfate, lithium acetate, and lithium perchlorate. These electrolytes may be used alone or in combination.

非水系電解液は、電解質および有機溶媒を含む。 The non-aqueous electrolyte contains an electrolyte and an organic solvent.

非水系電解液に含まれる電解質としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、リチウムビスフルオロスルホニルイミド、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド等が挙げられる。これらの電解質は、単独で使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。 Examples of electrolytes contained in the non-aqueous electrolyte include lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, lithium bisfluorosulfonylimide, and lithium bistrifluoromethanesulfonylimide. These electrolytes may be used alone or in combination.

非水系電解液に含まれる有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。 Examples of organic solvents contained in the non-aqueous electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethylene glycol dimethyl ether. These organic solvents may be used alone or in combination.

なお、第一の電解液および第二の電解液の少なくとも一方に高分子ゲル化剤を添加して高分子ゲル電解質としてもよい。すなわち、第一の電解液および第二の電解液の少なくとも一方を、高分子ゲル化剤をマトリクスとする高分子ゲル電解質としてもよい。 In addition, a polymer gel electrolyte may be prepared by adding a polymer gelling agent to at least one of the first electrolytic solution and the second electrolytic solution. In other words, at least one of the first electrolytic solution and the second electrolytic solution may be prepared as a polymer gel electrolyte having a polymer gelling agent as a matrix.

また、第一の空間15Aに第一の電解液を充填する代わりに、第一の電解液と同様の機能を有する固体電解質を配置してもよいし、第二の空間15Bに第二の電解液を充填する代わりに、第二の電解液と同様の機能を有する固体電解質を配置してもよい。これらの固体電解質は、第一の空間15Aまたは第二の空間15Bに配置してもよいし、第一の空間15Aおよび第二の空間15Bに配置してもよい。 In addition, instead of filling the first space 15A with a first electrolytic solution, a solid electrolyte having a similar function to the first electrolytic solution may be placed, and instead of filling the second space 15B with a second electrolytic solution, a solid electrolyte having a similar function to the second electrolytic solution may be placed. These solid electrolytes may be placed in the first space 15A or the second space 15B, or may be placed in the first space 15A and the second space 15B.

固体電解質としては、特に限定されないが、リチウムイオン伝導性酸化物、リチウムイオン伝導性硫化物等が挙げられる。 The solid electrolyte is not particularly limited, but examples thereof include lithium ion conductive oxides and lithium ion conductive sulfides.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨の範囲内で、上記の実施形態を適宜変更してもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and the above embodiments may be modified as appropriate within the scope of the spirit of the present invention.

10 蓄電デバイス
11 正極板
11a 正極集電体
11b 正極合材層
11c 正極タブリード
12 負極板
12a 負極集電体
12b 負極合材層
12c 負極タブリード
13 固体電解質層
14 外装体
15A 第一の空間
15B 第二の空間
16 接合部材
17 端部材
17a 負極集電体
17b 負極合材層
17c 保持板
17d 負極タブリード
REFERENCE SIGNS LIST 10 Electricity storage device 11 Positive electrode plate 11a Positive electrode current collector 11b Positive electrode composite layer 11c Positive electrode tab lead 12 Negative electrode plate 12a Negative electrode current collector 12b Negative electrode composite layer 12c Negative electrode tab lead 13 Solid electrolyte layer 14 Exterior body 15A First space 15B Second space 16 Joining member 17 End member 17a Negative electrode current collector 17b Negative electrode composite layer 17c Holding plate 17d Negative electrode tab lead

Claims (8)

正極集電体の両面に正極合材層が形成されている正極板と、負極集電体の両面に負極合材層が形成されている負極板と、前記正極板と前記負極板との間に挟持されている固体電解質層と、が外装体内に設けられており、
前記正極板および前記固体電解質層と接触している第一の空間と、前記負極板および前記固体電解質層と接触している第二の空間と、を隔離するように、接合部材が前記外装体内にさらに設けられており、
前記第一の空間に第一の電解質組成物が配置されており、
前記第二の空間に第二の電解質組成物が配置されている、蓄電デバイス。
a positive electrode plate having a positive electrode mixture layer formed on both sides of a positive electrode current collector, a negative electrode plate having a negative electrode mixture layer formed on both sides of a negative electrode current collector, and a solid electrolyte layer sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate,
a bonding member is further provided in the exterior body so as to separate a first space in contact with the positive electrode plate and the solid electrolyte layer from a second space in contact with the negative electrode plate and the solid electrolyte layer;
a first electrolyte composition is disposed in the first space;
A second electrolyte composition is disposed in the second space.
前記第一の電解質組成物は、前記第二の電解質組成物とは異なる、請求項1に記載の蓄電デバイス。 The power storage device according to claim 1, wherein the first electrolyte composition is different from the second electrolyte composition. 前記正極板および前記負極板の少なくとも一方と、前記固体電解質層と、を複数有し、
前記正極板が前記第二の空間と接触せず、前記負極板が前記第一の空間と接触しないように、隣接する前記固体電解質層が、前記接合部材を介して接合している、請求項1または2に記載の蓄電デバイス。
The battery includes a plurality of positive and negative electrode plates and a plurality of solid electrolyte layers,
3. The electricity storage device according to claim 1, wherein adjacent solid electrolyte layers are joined via the joining member such that the positive electrode plate does not contact the second space and the negative electrode plate does not contact the first space.
正極集電体の一方の面に正極合材層が形成されており、他方の面に保持板が形成されている端部材が前記外装体内にさらに設けられており、
前記端部材と、前記端部材に隣接する前記負極板との間に、前記固体電解質層が挟持されており、
前記端部材を構成する前記正極集電体および前記正極合材層が前記第二の空間と接触しないように、前記端部材と、前記端部材に隣接する前記負極板との間に挟持されている固体電解質層と、前記保持板と、が前記接合部材を介して接合しており、
前記保持板と、前記外装体と、が前記接合部材を介して接合している、請求項3に記載の蓄電デバイス。
an end member having a positive electrode mixture layer formed on one surface of a positive electrode current collector and a holding plate formed on the other surface of the end member is further provided within the exterior body;
the solid electrolyte layer is sandwiched between the end member and the negative electrode plate adjacent to the end member,
a solid electrolyte layer sandwiched between the end member and the negative electrode plate adjacent to the end member and the retaining plate are joined via the joining member so that the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer constituting the end member do not come into contact with the second space,
The power storage device according to claim 3 , wherein the holding plate and the exterior body are joined via the joining member.
負極集電体の一方の面に負極合材層が形成されており、他方の面に保持板が形成されている端部材が前記外装体内にさらに設けられており、
前記端部材と、前記端部材に隣接する前記正極板との間に、前記固体電解質層が挟持されており、
前記端部材を構成する前記負極集電体および前記負極合材層が前記第一の空間と接触しないように、前記端部材と、前記端部材に隣接する前記正極板との間に挟持されている固体電解質層と、前記保持板と、が前記接合部材を介して接合しており、
前記保持板と、前記外装体と、が前記接合部材を介して接合している、請求項3に記載の蓄電デバイス。
an end member having a negative electrode mixture layer formed on one surface of a negative electrode current collector and a holding plate formed on the other surface of the end member is further provided within the exterior body;
the solid electrolyte layer is sandwiched between the end member and the positive electrode plate adjacent to the end member,
a solid electrolyte layer sandwiched between the end member and the positive electrode plate adjacent to the end member and the retaining plate are joined via the joining member so that the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer constituting the end member do not come into contact with the first space,
The power storage device according to claim 3 , wherein the holding plate and the exterior body are joined via the joining member.
前記固体電解質層の前記第一の空間および前記第二の空間と接触していない領域の少なくとも一部と、前記外装体と、が前記接合部材を介して接合している、請求項3から5のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。 The electric storage device according to any one of claims 3 to 5, wherein at least a portion of the region of the solid electrolyte layer that is not in contact with the first space and the second space is joined to the exterior body via the joining member. 前記固体電解質層の前記正極板と前記負極板との間に挟持されていない領域に、前記接合部材が設けられている、請求項3から6のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。 The electric storage device according to any one of claims 3 to 6, wherein the joining member is provided in an area of the solid electrolyte layer that is not sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate. 前記正極板、前記負極板および前記固体電解質層は、平面視略矩形であり、
隣接する前記固体電解質層の前記第一の空間および前記第二の空間と接触している側の辺以外の二辺の少なくとも一部で、前記接合部材が設けられている領域が重なる、請求項7に記載の蓄電デバイス。
the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the solid electrolyte layer are generally rectangular in plan view,
8. The power storage device according to claim 7, wherein adjacent two sides of the solid electrolyte layer other than the sides in contact with the first space and the second space have overlapping regions in which the joining members are provided.
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