JP4424079B2 - Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same - Google Patents

Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP4424079B2
JP4424079B2 JP2004171550A JP2004171550A JP4424079B2 JP 4424079 B2 JP4424079 B2 JP 4424079B2 JP 2004171550 A JP2004171550 A JP 2004171550A JP 2004171550 A JP2004171550 A JP 2004171550A JP 4424079 B2 JP4424079 B2 JP 4424079B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
battery
electrode active
gas diffusion
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004171550A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005353377A (en
Inventor
賢司 保坂
英明 堀江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2004171550A priority Critical patent/JP4424079B2/en
Publication of JP2005353377A publication Critical patent/JP2005353377A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4424079B2 publication Critical patent/JP4424079B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、ポリマー電池、該ポリマー電池の製造方法、該ポリマー電池を複数接続した組電池、および、これらを搭載した車両に関する。   The present invention relates to a polymer battery, a method for producing the polymer battery, an assembled battery in which a plurality of the polymer batteries are connected, and a vehicle equipped with these.

近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できる積層型のリチウムイオン二次電池に注目が集まっている。   In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired for environmental protection. In the automobile industry, there are high expectations for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), and we are eager to develop secondary batteries for motor drives that hold the key to their practical application. Has been done. As a secondary battery, attention is focused on a stacked lithium ion secondary battery that can achieve a high energy density and a high output density.

リチウムイオン二次電池は、組み立てた後に最初の充電を行うと、電池内部で反応が起こり、多くの水素、炭化水素、炭素酸化物などのガスが発生する。このようなガスを電池内部に放置すると、電池が膨らみ、または電池内圧が上昇して、積層構造に影響を与え、電池特性低下を引き起こす可能性がある。   When a lithium ion secondary battery is charged for the first time after being assembled, a reaction occurs inside the battery, and a lot of gases such as hydrogen, hydrocarbons, and carbon oxides are generated. If such a gas is left inside the battery, the battery swells or the internal pressure of the battery increases, which may affect the laminated structure and cause a decrease in battery characteristics.

ガスは、最初の充電時に大量に発生し、その後の使用中にはほとんど発生しない。したがって、一度充電した後に、電池パッケージ内からガスを排気して、別の工程ラインに移し、再度樹脂製フィルム等で気密封止するという製造方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。   The gas is generated in large quantities during the first charge and is hardly generated during subsequent use. Therefore, a manufacturing method is proposed in which after charging once, the gas is exhausted from the battery package, transferred to another process line, and hermetically sealed again with a resin film or the like (see, for example, Patent Document 1). .

ポリマー電池の場合、電解質層に電解液が少量含まれるか、または含まれない。したがって、ガス抜きのために電池パッケージを開ける際に、電解液が漏れる危険が少なく、取り扱いが容易である。
特開平１０−１９９５６１号公報 In the case of a polymer battery, the electrolyte layer contains a small amount or no electrolyte. Therefore, when opening the battery package for degassing, there is little risk of leakage of the electrolyte, and handling is easy.
JP-A-10-199561

しかし、上記ポリマー電池では、電解質が固体または半固体となるので、最初の充電で発生したガスが、電極と電解質層との間から抜け出せなくなる。逃げ道がなくなったガスは、電極と電解質層との間の界面を押し広げる。この結果、電極と電解質層との密着性が失われ、電池の性能が著しく低下してしまうという問題がある。   However, in the polymer battery, since the electrolyte is solid or semi-solid, the gas generated by the first charge cannot escape from between the electrode and the electrolyte layer. The gas that has lost its escape path pushes the interface between the electrode and the electrolyte layer. As a result, there is a problem that the adhesion between the electrode and the electrolyte layer is lost and the performance of the battery is significantly deteriorated.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極と電解質層との境界面にガスが溜まることによる電池性能の低下を防止できるポリマー電池、該ポリマー電池の製造方法、該ポリマー電池を複数接続した組電池、および該ポリマー電池または組電池を搭載した車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a polymer battery capable of preventing deterioration in battery performance due to gas accumulation at the interface between the electrode and the electrolyte layer, a method for producing the polymer battery, and the polymer battery It is an object to provide an assembled battery in which a plurality of batteries are connected, and a vehicle equipped with the polymer battery or the assembled battery.

（１）本発明のポリマー電池は、集電体に正極活物質層が電気的に接続されてなる電極と、他の集電体に負極活物質層が電気的に接続されてなる電極とにより、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間にポリマー電解質層が挟まれて構成されるポリマー電池であって、前記集電体と前記正極活物質層との間、および前記集電体と前記負極活物質層との間の少なくとも一方に配置され、導電性を有する材料からなり、ガスを拡散するための空孔が全体の２０〜３０％を占めて形成されているガス拡散層を有する。 (1) The polymer battery of the present invention includes an electrode in which a positive electrode active material layer is electrically connected to a current collector and an electrode in which a negative electrode active material layer is electrically connected to another current collector. A polymer battery comprising a polymer electrolyte layer sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, wherein the current collector and the positive electrode active material layer, and the current collector A gas diffusion layer disposed between at least one of the anode active material layer and the negative electrode active material layer, made of a conductive material, and having 20 to 30% of pores for diffusing the gas Have.

（２）本発明のポリマー電池の製造方法は、一の集電体上に、導電性を有する材料からなりガスを拡散するための空孔が全体の２０〜３０％を占める様にガス拡散層を形成し、その上に正極活物質層を形成して、電極を構成する工程と、他の集電体上に、同様のガス拡散層を形成し、その上に負極活物質層を形成して、電極を構成する工程と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間にポリマー電解質層を挟むように、前記電極および前記ポリマー電解質を積層する工程と、を含む。
(2) In the method for producing a polymer battery of the present invention , the gas diffusion layer is formed on one current collector so that the holes for diffusing gas are made of a conductive material and occupy 20 to 30% of the whole. Forming a positive electrode active material layer thereon, forming the electrode, forming a similar gas diffusion layer on another current collector, and forming a negative electrode active material layer thereon A step of forming an electrode, and a step of laminating the electrode and the polymer electrolyte so that a polymer electrolyte layer is sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.

（３）本発明の組電池は、上記（１）記載のポリマー電池、または、上記（２）記載の製造方法により製造されたポリマー電池を複数個接続してなる。   (3) The assembled battery of the present invention is formed by connecting a plurality of polymer batteries described in (1) above or a polymer battery manufactured by the manufacturing method described in (2) above.

（４）本発明の車両は、上記（１）に記載のポリマー電池、上記（２）記載の製造方法により製造されたポリマー電池、または上記（３）記載の組電池を駆動用電源として搭載してなる。   (4) The vehicle of the present invention includes the polymer battery described in (1) above, the polymer battery manufactured by the manufacturing method described in (2) above, or the assembled battery described in (3) above as a driving power source. It becomes.

上記（１）のポリマー電池によれば、初回充電時に発生したガスが、ガス拡散層に形成された空孔を通じて、電池要素外部に排出される。したがって、発生したガスが電極と電解質層との界面を押し広げ、電池性能が低下するという事態を防止できる。初回充電を行っても、電池性能を維持できる。   According to the polymer battery of (1) above, the gas generated during the initial charge is discharged outside the battery element through the holes formed in the gas diffusion layer. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the generated gas spreads the interface between the electrode and the electrolyte layer and the battery performance is deteriorated. Battery performance can be maintained even after initial charging.

上記（２）のポリマー電池の製造方法により製造されたポリマー電池によれば、初回充電時に発生したガスが、ガス拡散層を通じて、電池要素外部に排出される。したがって、発生したガスが電極と電解質層との界面を押し広げ、電池性能が低下するという事態を防止できる。初回充電を行っても、電池性能を維持できる。   According to the polymer battery manufactured by the polymer battery manufacturing method of (2) above, the gas generated during the initial charge is discharged outside the battery element through the gas diffusion layer. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the generated gas spreads the interface between the electrode and the electrolyte layer and the battery performance is deteriorated. Battery performance can be maintained even after initial charging.

上記（３）の組電池によれば、バイポーラ電池を複数接続することによって、高容量、高出力と得ることができ、しかも一つひとつのバイポーラ電池の信頼性が高いため、組電池としての長期的信頼性を向上させることができる。   According to the assembled battery of the above (3), it is possible to obtain a high capacity and high output by connecting a plurality of bipolar batteries, and the reliability of each bipolar battery is high. Can be improved.

上記（４）の車両によれば、上記（１）のバイポーラ電池、上記（２）により製造されたバイポーラ電池、または上記（３）の組電池のような各種特性を有し、コンパクトな車両用電源を提供できる。   According to the vehicle of the above (4), for a compact vehicle having various characteristics such as the bipolar battery of the above (1), the bipolar battery manufactured by the above (2), or the assembled battery of the above (3). Can provide power.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は本発明のポリマー電池を示す図、図２はガス拡散層を示す概念図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a polymer battery of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing a gas diffusion layer.

本発明のポリマー電池１０は、電極タブと、外装３０と、電池要素４０とを有する。   The polymer battery 10 of the present invention includes an electrode tab, an exterior 30, and a battery element 40.

電極タブは、正極タブ２１および負極タブ２２を含み、電池要素４０に接続されており、外装３０の外部に引き出されている。これにより、電池要素４０から電流が引き出される。   The electrode tab includes a positive electrode tab 21 and a negative electrode tab 22, is connected to the battery element 40, and is drawn out of the exterior 30. Thereby, current is drawn from the battery element 40.

外装３０は、２枚のラミネートシートにより形成されている。ラミネートシートは、アルミニウム層の両面が樹脂層で被覆された三層構造を有する。少なくとも一方のラミネートシートは、電池要素４０を内包する空間を設けるために、中高状に加工されている。ラミネートシートの縁は、熱融着等により接着される。これにより、外装３０内部に、電池要素４０が密閉される。   The exterior 30 is formed of two laminate sheets. The laminate sheet has a three-layer structure in which both surfaces of an aluminum layer are covered with a resin layer. At least one of the laminate sheets is processed into a medium-high shape in order to provide a space that encloses the battery element 40. The edges of the laminate sheet are bonded by heat fusion or the like. Thereby, the battery element 40 is sealed inside the exterior 30.

電池要素４０は、正極（電極）４１と、負極（電極）４６の間に、電解質層５０が挟まれてなる。電解質層５０は、ポリマー成分を有する高分子ゲル電解質か、あるいは全固体（真性）ポリマー電解質からなる。   The battery element 40 includes an electrolyte layer 50 sandwiched between a positive electrode (electrode) 41 and a negative electrode (electrode) 46. The electrolyte layer 50 is made of a polymer gel electrolyte having a polymer component or an all solid (intrinsic) polymer electrolyte.

正極４１は、正極集電体４２、正極活物質層４３、およびガス拡散層６０を含む。正極活物質層４３は、ガス拡散層６０を介して、正極集電体４２に電気的に接続されている。正極集電体４２は、アルミニウム箔により形成される。   The positive electrode 41 includes a positive electrode current collector 42, a positive electrode active material layer 43, and a gas diffusion layer 60. The positive electrode active material layer 43 is electrically connected to the positive electrode current collector 42 through the gas diffusion layer 60. The positive electrode current collector 42 is formed of an aluminum foil.

負極４６は、負極集電体４７、負極活物質層４８、およびガス拡散層６０を含む。負極活物質層４８は、ガス拡散層６０を介して、負極集電体４７に電気的に接続されている。負極集電体４７は、銅箔により形成される。   The negative electrode 46 includes a negative electrode current collector 47, a negative electrode active material layer 48, and a gas diffusion layer 60. The negative electrode active material layer 48 is electrically connected to the negative electrode current collector 47 through the gas diffusion layer 60. The negative electrode current collector 47 is formed of a copper foil.

このように、電極にガス拡散層６０を含むこと、すなわち、正極集電体４２と正極活物質層４３、および負極集電体４７と負極活物質層４８の間にガス拡散層６０が配置されていることが本発明の特徴である。ガス拡散層６０について、詳細に説明する。   As described above, the gas diffusion layer 60 is included in the electrode, that is, the gas diffusion layer 60 is disposed between the positive electrode current collector 42 and the positive electrode active material layer 43 and between the negative electrode current collector 47 and the negative electrode active material layer 48. This is a feature of the present invention. The gas diffusion layer 60 will be described in detail.

（ガス拡散層）
ガス拡散層６０は、図２に概念的に示すように、導電性微粒子がバインダーにより結着されて形成されている。導電性微粒子同士が密には接触しておらず、ガス拡散層６０には、不規則または規則的に空孔が形成されている。 (Gas diffusion layer)
As conceptually shown in FIG. 2, the gas diffusion layer 60 is formed by binding conductive fine particles with a binder. The conductive fine particles are not in close contact with each other, and pores are formed irregularly or regularly in the gas diffusion layer 60.

導電性微粒子としては、正極電位および負極電位において化学的に安定なものが好ましい。好ましくは、正極４１のガス拡散層６０には、Ａｌ金属微粒子、ＳＵＳ微粒子を用い、負極４６のガス拡散層６０には、Ａｇ微粒子、Ａｕ微粒子、Ｃｕ微粒子、Ｔｉ微粒子、ＳＵＳ微粒子を用いる。さらに好ましくは、正極４１および負極４６のガス拡散層６０には、カーボン微粒子を用いる。カーボン材料は、電位窓が非常に広く正極電位および負極電位のいずれに用いても安定しており、加えて導電性に優れているからである。   The conductive fine particles are preferably chemically stable at the positive electrode potential and the negative electrode potential. Preferably, Al metal fine particles and SUS fine particles are used for the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41, and Ag fine particles, Au fine particles, Cu fine particles, Ti fine particles, and SUS fine particles are used for the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46. More preferably, carbon fine particles are used for the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 and the negative electrode 46. This is because the carbon material has a very wide potential window and is stable regardless of whether it is used for the positive electrode potential or the negative electrode potential, and in addition, is excellent in conductivity.

ガス拡散層６０に形成される空孔は、全体の２０〜３０％を占めている。この空孔から、図２に矢印で示すように、初回充電で発生したガスが電池要素４０外部に拡散できる。   The holes formed in the gas diffusion layer 60 occupy 20 to 30% of the whole. From this hole, as shown by the arrow in FIG. 2, the gas generated by the initial charge can diffuse outside the battery element 40.

（製造方法）
次に、本発明のポリマー電池１０の製造方法について説明する。 (Production method)
Next, the manufacturing method of the polymer battery 10 of this invention is demonstrated.

図３は、電池要素を積層する様子を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which battery elements are stacked.

最初に、正極４１が形成される。正極４１は、正極集電体４２上に、導電性を有する材料からなりガスを拡散するための空孔が形成されているガス拡散層６０が形成され、その上に正極活物質層４３が形成されてなる。ガス拡散層６０は、導電性微粒子とバインダーを混合したものが、正極集電体４２上に塗布されて形成される。正極活物質層４３は、ガス拡散層６０上に、正極活物質が塗布されて形成される。   First, the positive electrode 41 is formed. In the positive electrode 41, a gas diffusion layer 60 made of a conductive material and having pores for diffusing gas is formed on the positive electrode current collector 42, and a positive electrode active material layer 43 is formed thereon. Being done. The gas diffusion layer 60 is formed by applying a mixture of conductive fine particles and a binder onto the positive electrode current collector 42. The positive electrode active material layer 43 is formed by applying a positive electrode active material on the gas diffusion layer 60.

次に、負極４６が形成される。負極４６は、負極集電体４７上に、上記と同様のガス拡散層６０が形成され、その上に負極活物質層４８が形成されてなる。ガス拡散層６０および負極活物質層４８は、正極４１と同様に塗布により形成される。   Next, the negative electrode 46 is formed. The negative electrode 46 is formed by forming a gas diffusion layer 60 similar to the above on a negative electrode current collector 47 and forming a negative electrode active material layer 48 thereon. The gas diffusion layer 60 and the negative electrode active material layer 48 are formed by coating in the same manner as the positive electrode 41.

そして、図３に示すように、正極４１上に、ポリマー電解質層５０を重ね、さらに負極４６を重ねる。これにより、ポリマー電解質層５０が、正極４１の正極活物質層４３および負極４６の負極活物質層４８の間に挟まれ、図１に示すような電池要素４０が形成される。   Then, as shown in FIG. 3, the polymer electrolyte layer 50 is stacked on the positive electrode 41, and the negative electrode 46 is further stacked. Thus, the polymer electrolyte layer 50 is sandwiched between the positive electrode active material layer 43 of the positive electrode 41 and the negative electrode active material layer 48 of the negative electrode 46, and the battery element 40 as shown in FIG. 1 is formed.

電池要素４０の正極４１に上述の正極タブ２１が、負極４６に負極タブ２２がそれぞれ接続され、該電極タブ２１、２２が引き出されるように、上述の外装３０により電池要素４０が密閉される。以上のようにして、ポリマー電池１０が製造される。   The positive electrode tab 21 is connected to the positive electrode 41 of the battery element 40, the negative electrode tab 22 is connected to the negative electrode 46, and the battery element 40 is hermetically sealed by the outer packaging 30 so that the electrode tabs 21 and 22 are pulled out. The polymer battery 10 is manufactured as described above.

なお、ガス拡散層６０は、正極４１、負極４６のいずれか一方にだけ形成することもできる。   The gas diffusion layer 60 can be formed only on one of the positive electrode 41 and the negative electrode 46.

また、ガス拡散層６０、正極活物質層４３および負極活物質層４８を形成するための材料の塗布は、インクジェット方式により材料を噴射して行うことができる。インクジェット方式では、厚み方向に層が変化するような塗布がしやすく、容易にガス拡散層６０、正極活物質層４３および負極活物質層４８を形成できる。インクジェット方式により、塗布の精度を大幅に向上できる。   The material for forming the gas diffusion layer 60, the positive electrode active material layer 43, and the negative electrode active material layer 48 can be applied by jetting the material by an ink jet method. In the inkjet method, it is easy to apply such that the layer changes in the thickness direction, and the gas diffusion layer 60, the positive electrode active material layer 43, and the negative electrode active material layer 48 can be easily formed. Application accuracy can be greatly improved by the ink jet method.

（作用）
次に、本発明のポリマー電池１０の作用について説明する。 (Function)
Next, the operation of the polymer battery 10 of the present invention will be described.

上記のように、本発明のポリマー電池１０は、正極４１および負極４６にガス拡散層６０が設けられている。このポリマー電池１０に最初の充電をすると、多くの水素、炭化水素、炭素酸化物などのガスが発生する。   As described above, in the polymer battery 10 of the present invention, the gas diffusion layer 60 is provided on the positive electrode 41 and the negative electrode 46. When the polymer battery 10 is charged for the first time, many gases such as hydrogen, hydrocarbons, and carbon oxides are generated.

ガスは、ガス拡散層６０の空孔を通って、電極内部から、電池要素４０外部に排出される。   The gas passes through the holes of the gas diffusion layer 60 and is discharged from the inside of the electrode to the outside of the battery element 40.

ガスは、電池要素４０外部で外装３０内に溜まっている。作業者等は、一度、外装３０に穴を開けるなどして、外装３０内からガスを排出する。そして、作業者等は、外装３０に開けた穴を樹脂等で塞ぐ。   The gas is accumulated in the exterior 30 outside the battery element 40. An operator or the like once evacuates gas from the exterior 30 by opening a hole in the exterior 30 or the like. Then, the operator or the like closes the hole opened in the exterior 30 with resin or the like.

以上のように、本発明のポリマー電池１０では、初回充電時に発生したガスが、ガス拡散層６０を通じて、電池要素４０外部に排出される。したがって、発生したガスが電極と電解質層５０との界面を押し広げ、電池性能が低下するという事態を防止できる。初回充電を行っても、電池性能を維持できる。   As described above, in the polymer battery 10 of the present invention, the gas generated during the initial charge is discharged outside the battery element 40 through the gas diffusion layer 60. Therefore, it is possible to prevent the generated gas from spreading the interface between the electrode and the electrolyte layer 50 and deteriorating the battery performance. Battery performance can be maintained even after initial charging.

また、ガス拡散層６０において、空孔が占める割合は２０〜３０％である。空孔の割合が高いほどガスの拡散経路が多くなる一方、導電率が低下する。逆に、空孔の割合が低ければ導電率は高くなるもののガスの拡散経路が少なくなる。このバランスは、空孔の割合が２０〜３０％のときに最もよいことが実験的にわかっている。空孔の割合を２０〜３０％の範囲とすることで、導電性は維持できつつ、ガスの拡散を妨げないガス拡散層６０を提供できる。この点については、後述の（実施例）においても説明する。   Moreover, in the gas diffusion layer 60, the ratio of the voids is 20 to 30%. The higher the percentage of vacancies, the more gas diffusion paths, while the conductivity decreases. On the other hand, if the ratio of vacancies is low, the electrical conductivity increases, but the gas diffusion path decreases. This balance has been experimentally found to be best when the vacancy rate is 20-30%. By setting the ratio of the pores in the range of 20 to 30%, it is possible to provide the gas diffusion layer 60 that can maintain the conductivity and does not hinder the diffusion of the gas. This point will also be described in (Examples) described later.

なお、上記実施形態では、電極として正極４１と負極４６を用意し、該正極４１と負極４６の間にポリマー電解質層５０を設けて、ポリマー電池１０を構成していた。しかし、本発明のガス拡散層６０は、上記のような電池以外にも適用できる。たとえば、バイポーラ電極を含むバイポーラ電池にも適用できる。   In the above embodiment, the polymer battery 10 is configured by preparing the positive electrode 41 and the negative electrode 46 as electrodes and providing the polymer electrolyte layer 50 between the positive electrode 41 and the negative electrode 46. However, the gas diffusion layer 60 of the present invention can be applied to a battery other than the battery as described above. For example, it can be applied to a bipolar battery including a bipolar electrode.

図４はバイポーラ電池の電池要素を組み立てる様子を示す図、図５はバイポーラ電池の電池要素を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing how the battery elements of the bipolar battery are assembled, and FIG. 5 is a diagram showing the battery elements of the bipolar battery.

バイポーラ電池を構成する場合、まず、図４に示すように、バイポーラ電極７０を形成する。バイポーラ電極７０の形成には、集電体７１の一方の面にガス拡散層６０を介して正極活物質層４３を設け、他方の面にガス拡散層６０を介して負極活物質層４８を設ける。   When configuring a bipolar battery, first, a bipolar electrode 70 is formed as shown in FIG. In forming the bipolar electrode 70, the positive electrode active material layer 43 is provided on one surface of the current collector 71 via the gas diffusion layer 60, and the negative electrode active material layer 48 is provided on the other surface via the gas diffusion layer 60. .

そして、バイポーラ電極７０間にポリマー電解質を挟む。このようにして、図５に示す電池要素４０を形成する。積層の端部に配置される電極は、上述の正極４１および負極４６と同様に、片面にガス拡散層６０を介して正極活物質層４３または負極活物質層４８が形成されている。   Then, a polymer electrolyte is sandwiched between the bipolar electrodes 70. In this way, the battery element 40 shown in FIG. 5 is formed. As in the case of the positive electrode 41 and the negative electrode 46 described above, the positive electrode active material layer 43 or the negative electrode active material layer 48 is formed on one side of the electrode disposed at the end of the stack via the gas diffusion layer 60.

図５に示すように形成された電池要素に電極タブを接続し、外装により密閉することによって、バイポーラ電池を構成できる。   A bipolar battery can be constructed by connecting an electrode tab to the battery element formed as shown in FIG.

本発明をバイポーラ電池に適用することによって、体積当りのエネルギー密度および出力密度が高い電池が得られる。   By applying the present invention to a bipolar battery, a battery having a high energy density per volume and a high power density can be obtained.

なお、本発明のポリマー電池の構成は、特に説明したものを除き、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられている公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。以下に、このポリマー電池に使用することのできる集電体４２、４７、正極活物質層４３、負極活物質層４８、電解質等について参考までに説明する。   In addition, the structure of the polymer battery of this invention should just use the well-known material used for the general lithium ion secondary battery except what was demonstrated especially, and is not specifically limited. The current collectors 42 and 47, the positive electrode active material layer 43, the negative electrode active material layer 48, the electrolyte, and the like that can be used in the polymer battery will be described below for reference.

［集電体］
集電体は、正極に用いる正極集電体と、負極に用いる負極集電体とがある。正極集電体は、アルミニウムにより形成されている。負極集電体は、銅により形成されている。集電体は、製法上、スプレーコートなどの薄膜製造技術により、いかような形状を有するものにも製膜積層して形成し得る必要上、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などの金属粉末を主成分として、これにバインダー（樹脂）、溶剤を含む集電体金属ペーストを加熱して成形してなるものである。また、これら金属粉末を１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよいし、さらに、製法上の特徴を生かして金属粉末の種類の異なるものを多層に積層したものであってもよい。 [Current collector]
The current collector includes a positive electrode current collector used for the positive electrode and a negative electrode current collector used for the negative electrode. The positive electrode current collector is made of aluminum. The negative electrode current collector is made of copper. The current collector needs to be formed by laminating and stacking whatever shape it has, such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (for example, by a thin film manufacturing technique such as spray coating). SUS), a metal powder such as an alloy thereof as a main component, and a current collector metal paste containing a binder (resin) and a solvent is heated and molded. In addition, these metal powders may be used alone or in combination of two or more, and moreover, different types of metal powders are laminated in multiple layers taking advantage of the characteristics of the manufacturing method. It may be a thing.

上記バインダーとしては、特に制限されるべきものではなく、たとえば、エポキシ樹脂など、従来公知の樹脂バインダー材料を用いることができるほか、導電性高分子材料を用いても良い。   The binder is not particularly limited. For example, a conventionally known resin binder material such as an epoxy resin can be used, and a conductive polymer material may be used.

集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は１〜１００μｍ程度である。
［正極活物質層］
正極活物質層は、正極活物質、バインダー、導電助剤を含む。 Although the thickness of a collector is not specifically limited, Usually, it is about 1-100 micrometers.
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material, a binder, and a conductive additive.

正極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用できる。具体的には、ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ２などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。この他、ＬｉＦｅＰＯ４などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＭｏＯ３などの遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどが挙げられる。正極活物質層活物質としてリチウム一遷移金属複合酸化物を用いることにより、積層型電池の反応性、サイクル耐久性を向上させ、低コストにすることができる。 As the positive electrode active material, a composite oxide of lithium and a transition metal, which is also used in a solution-type lithium ion battery, can be used. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Examples thereof include Fe-based composite oxides. In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfate compounds such as LiFePO 4 ; transition metal oxides and sulfides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 ; PbO 2 , AgO, NiOOH etc. are mentioned. By using a lithium-transition metal composite oxide as the positive electrode active material layer active material, the reactivity and cycle durability of the stacked battery can be improved and the cost can be reduced.

正極活物質の粒径は、ポリマー電池の電極抵抗を低減するために、電解質が固体でない溶液タイプのリチウムイオン電池で一般に用いられる粒径よりも小さいものを使用するとよい。具体的には、正極活物質の平均粒径が０．１〜５μｍであるとよい。   In order to reduce the electrode resistance of the polymer battery, the positive electrode active material may have a particle size smaller than that generally used in a solution type lithium ion battery in which the electrolyte is not solid. Specifically, the average particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.1 to 5 μm.

導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。   Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, and graphite. However, it is not necessarily limited to these.

正極活物質層における、正極活物質、バインダー、導電助剤の配合量は、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。   The blending amount of the positive electrode active material, the binder, and the conductive auxiliary in the positive electrode active material layer should be determined in consideration of the intended use of the battery (output importance, energy importance, etc.) and ion conductivity.

正極活物質層の厚さは、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは５〜５００μｍ程度である。   The thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and should be determined in consideration of the intended use of the battery (such as emphasis on output and energy) and ion conductivity, as described for the blending amount. The thickness of a general positive electrode active material layer is about 5 to 500 μm.

［負極活物質層］
負極活物質層は、負極活物質、バインダーを含む。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極活物質」の項で記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。 [Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a binder. Except for the type of the negative electrode active material, the contents are basically the same as those described in the section “Positive electrode active material”, and thus the description thereof is omitted here.

負極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。ただし、本発明のポリマー電池は固体高分子電解質が用いられるため、固体高分子電解質での反応性を考慮すると、カーボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物が好ましい。より好ましくは、負極活物質はカーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸化物またはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。   As the negative electrode active material, a negative electrode active material that is also used in a solution-type lithium ion battery can be used. However, since the polymer battery of the present invention uses a solid polymer electrolyte, in consideration of the reactivity with the solid polymer electrolyte, a composite oxide of carbon or lithium and a metal oxide or metal is preferable. More preferably, the negative electrode active material is a composite oxide of carbon or lithium and a transition metal. More preferably, the transition metal is titanium. That is, the negative electrode active material is more preferably titanium oxide or a composite oxide of titanium and lithium.

負極活物質層活物質としてカーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物を用いることにより、積層型電池の反応性、サイクル耐久性を向上させ、低コストにすることができる。   By using a composite oxide of carbon or lithium and a transition metal as the negative electrode active material layer active material, the reactivity and cycle durability of the stacked battery can be improved and the cost can be reduced.

［電解質層］
イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。本発明では、真性ポリマー電解質または高分子ゲル電解質を用いる。 [Electrolyte layer]
The material is not limited as long as it is a layer composed of a polymer having ion conductivity and exhibits ion conductivity. In the present invention, an intrinsic polymer electrolyte or a polymer gel electrolyte is used.

真性ポリマー電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質層中には、イオン伝導性を確保するために支持塩（リチウム塩）が含まれる。支持塩としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。ＰＥＯ、ＰＰＯのようなポリアルキレンオキシド系高分子は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２などのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。 Examples of the intrinsic polymer electrolyte include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte layer contains a supporting salt (lithium salt) in order to ensure ionic conductivity. As the supporting salt, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these. A polyalkylene oxide polymer such as PEO and PPO can dissolve lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 well. Moreover, excellent mechanical strength is exhibited by forming a crosslinked structure.

また、高分子ゲル電解質は、一般的に、イオン伝導性を有する全固体高分子電解質に、電解液を保持させたものをいう。高分子ゲル電解質により電解質層を形成する場合、電解液を０重量％より多く、かつ９８重量％以下保持する。電解液（電解質塩および可塑剤）としては、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類または２種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の可塑剤（有機溶媒）を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 The polymer gel electrolyte generally refers to an electrolyte solution held in an all-solid polymer electrolyte having ion conductivity. When the electrolyte layer is formed from the polymer gel electrolyte, the electrolytic solution is held in an amount of more than 0% by weight and 98% by weight or less. The electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer) is not particularly limited, and various conventionally known electrolytic solutions can be appropriately used. For example, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N or more selected from organic acid anion salts, including at least one lithium salt (electrolyte salt), cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; dimethyl carbonate, Chain carbonates such as methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate; ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; γ-butyrolactone, etc. Lactones; Nitriles such as acetonitrile Esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; plasticizers such as aprotic solvents (organic solvents) mixed with at least one selected from methyl acetate and methyl formate ) Can be used. However, it is not necessarily limited to these.

なお、本願では、リチウムイオン伝導性を有しない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも、前記高分子ゲル電解質に含まれるものとする。用いられる電解液（電解質塩および可塑剤）の種類等は特に制限されない。   In the present application, a polymer electrolyte having a similar electrolyte solution held in a polymer skeleton having no lithium ion conductivity is also included in the polymer gel electrolyte. The type of electrolyte solution (electrolyte salt and plasticizer) used is not particularly limited.

イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。   Examples of the solid polymer electrolyte having ion conductivity include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、ＰＡＮ、ＰＭＭＡなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。   For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. are used as the polymer having no lithium ion conductivity used for the polymer gel electrolyte. it can. However, it is not necessarily limited to these. Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and therefore can be a polymer having the above ionic conductivity, but here, they are used for a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

また、電解質層が高分子ゲル電解質からなる場合、前記電解質層は、高分子ゲル原料溶液を不織布などのセパレータに含浸させた後、上記の種々の方法を用いて重合することにより形成されたものであってもよい。セパレータを用いることにより、電解液の充填量を高めることができるとともに、電池内部の熱伝導性が確保される。   When the electrolyte layer is made of a polymer gel electrolyte, the electrolyte layer is formed by impregnating a separator such as a nonwoven fabric with a polymer gel raw material solution and then polymerizing using the above-described various methods. It may be. By using the separator, the filling amount of the electrolytic solution can be increased, and the thermal conductivity inside the battery is ensured.

［ラミネートシート］
ラミネートシートは電池の外装３０材として用いられる。一般には、熱融着性樹脂フィルム、金属箔、剛性を有する樹脂フィルムがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。 [Laminate sheet]
The laminate sheet is used as a battery exterior 30 material. In general, a polymer metal composite film in which a heat-fusible resin film, a metal foil, and a resin film having rigidity are laminated in this order is used.

熱融着性樹脂としては、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等を用いることができる。金属箔としては、たとえばＡｌ箔、Ｎｉ箔を用いることができる。剛性を有する樹脂としては、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルやポリアミド（ナイロン（登録商標））など、ポリアミド系合成繊維等を用いることができる。具体的には、シール面側から外面に向けて積層したＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム；ＰＥ／Ａｌ箔／ナイロン（登録商標）の積層フィルム；アイオノマー／Ｎｉ箔／ＰＥＴの積層フィルム；ＥＶＡ／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム；アイオノマー／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム等を用いることができる。熱融着性樹脂フィルムは、電池要素４０を内部に収納する際のシール層として作用する。金属箔や剛性を有する樹脂フィルムは、湿性、耐通気性、耐薬品性を外装３０材に付与する。ラミネートシートは、ヒートシール、インパルスシール、超音波融着、高周波融着等の熱融着を用いて、容易かつ確実に接合させることができる。   As the heat-fusible resin, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), modified polyethylene, modified polypropylene, ionomer, ethylene vinyl acetate (EVA) and the like can be used. As the metal foil, for example, Al foil or Ni foil can be used. As the resin having rigidity, polyamide synthetic fibers such as polyester such as polyethylene terephthalate (PET) and polyamide (nylon (registered trademark)) can be used. Specifically, a PE / Al foil / PET laminated film laminated from the sealing surface side toward the outer surface; a PE / Al foil / nylon (registered trademark) laminated film; an ionomer / Ni foil / PET laminated film; EVA / Al foil / PET laminated film; ionomer / Al foil / PET laminated film and the like can be used. The heat-fusible resin film acts as a seal layer when the battery element 40 is housed inside. The metal foil or the resin film having rigidity imparts moisture, breath resistance, and chemical resistance to the exterior 30 material. The laminate sheet can be easily and reliably bonded using heat sealing such as heat sealing, impulse sealing, ultrasonic welding, and high frequency welding.

（実施例）
次に、実際に本発明を適用した上記ポリマー電池１０を製作して評価を行った実施例について説明する。 (Example)
Next, an example in which the polymer battery 10 to which the present invention is actually applied was manufactured and evaluated will be described.

＜サンプル作製＞
実施例として、仕様が異なる実施例１〜５、実施例８のポリマー電池を作成した。また、参考例として、参考例１、参考例２のポリマー電池を作成した。 <Sample preparation>
As examples, polymer batteries of Examples 1 to 5 and Example 8 having different specifications were prepared. Moreover, the polymer battery of the reference example 1 and the reference example 2 was created as a reference example.

作成したポリマー電池の共通する構成は、次の通りである。   The common structure of the produced polymer battery is as follows.

（ガス拡散層）
導電性微粒子を塗布してガス拡散層６０を形成するために、２種類のスラリーを用意した。金属微粒子スラリーおよびカーボン微粒子スラリーである。 (Gas diffusion layer)
In order to form the gas diffusion layer 60 by applying conductive fine particles, two types of slurries were prepared. Metal fine particle slurry and carbon fine particle slurry.

金属微粒子スラリーとは、導電性微粒子として平均粒径２０μｍの金（Ａｕ）と銀（Ａｇ）微粒子の混合物（９０重量％）、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（１０重量％）、スラリー調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量混合して調整される材料である。   The metal fine particle slurry is a mixture (90% by weight) of gold (Au) and silver (Ag) fine particles having an average particle diameter of 20 μm as conductive fine particles, polyvinylidene fluoride (PVDF) (10% by weight) as a binder, slurry adjusting solvent As a material prepared by mixing an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).

また、カーボン微粒子スラリーとは、導電性微粒子として平均粒径０．８μｍのグラファイト（９０重量％）と、バインダーとしてＰＶＤＦ（１０重量％）、スラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰを適量混合して調整される材料である。   The carbon fine particle slurry is prepared by mixing graphite (90 wt%) having an average particle diameter of 0.8 μm as conductive fine particles, PVDF (10 wt%) as a binder, and NMP as a slurry viscosity adjusting solvent. Material.

金属微粒子スラリーおよびカーボン微粒子スラリーに加えるＮＭＰの量を調整することにより、出来上がるガス拡散層６０の空孔の割合を調整できる。たとえば、ＮＭＰの量を多くすれば、該スラリーにより形成されるガス拡散層６０の空孔を多くできる。   By adjusting the amount of NMP added to the metal fine particle slurry and the carbon fine particle slurry, it is possible to adjust the ratio of vacancies in the completed gas diffusion layer 60. For example, if the amount of NMP is increased, the number of holes in the gas diffusion layer 60 formed by the slurry can be increased.

（正極）
正極集電体４２には、厚さ２０μｍのアルミニウム箔を用いた。 (Positive electrode)
An aluminum foil having a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 42.

ＬｉＭｎ２Ｏ４（８５重量％）に、導電助剤としてアセチレンブラック（５重量％）、バインダーとしてＰＶＤＦ（１０重量％）、および、スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（適量）を混合して、正極スラリーを作製した。 LiMn 2 O 4 (85% by weight), acetylene black (5% by weight) as a conductive assistant, PVDF (10% by weight) as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (as a slurry viscosity adjusting solvent) An appropriate amount) was mixed to prepare a positive electrode slurry.

正極集電体４２に、金属微粒子スラリーまたはカーボン微粒子スラリーを塗布し乾燥させて、ガス拡散層６０を形成し、厚さ３０μｍとなるようにプレスした。その上に、正極スラリーを塗布し乾燥させて正極活物質層を形成して、正極４１を形成した。８０×８０ｍｍに切り取り電流を取り出すタブをつけた。   A metal fine particle slurry or a carbon fine particle slurry was applied to the positive electrode current collector 42 and dried to form a gas diffusion layer 60, which was pressed to a thickness of 30 μm. A positive electrode slurry was applied thereon and dried to form a positive electrode active material layer, whereby a positive electrode 41 was formed. A tab was cut out at 80 × 80 mm and the current was taken out.

（負極）
負極集電体４７には、厚さ２０μｍの銅箔を用いた。 (Negative electrode)
A copper foil having a thickness of 20 μm was used for the negative electrode current collector 47.

ハードカーボン（９０重量％）に、バインダーとしてＰＶＤＦ（１０重量％）、および、スラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰ（適量）を混合して、負極スラリーを作製した。   Hard carbon (90 wt%) was mixed with PVDF (10 wt%) as a binder and NMP (appropriate amount) as a slurry viscosity adjusting solvent to prepare a negative electrode slurry.

負極集電体４７に、導電性微粒子を塗布し乾燥させてガス拡散層６０を形成し、厚さ３０μｍとなるようにプレスした。その上に、負極スラリーを塗布し乾燥させて負極活物質層４８を形成して、負極４６を形成した。８０×８０ｍｍに切り取り電流を取り出すタブをつけた。   Conductive fine particles were applied to the negative electrode current collector 47 and dried to form a gas diffusion layer 60, which was pressed to a thickness of 30 μm. A negative electrode slurry was applied thereon and dried to form a negative electrode active material layer 48, thereby forming a negative electrode 46. A tab was cut out at 80 × 80 mm and the current was taken out.

ガス拡散層６０を形成せずに、負極集電体４７上に直接負極活物質層４８を形成した負極４６も作製した。   A negative electrode 46 in which the negative electrode active material layer 48 was directly formed on the negative electrode current collector 47 without forming the gas diffusion layer 60 was also produced.

実施例および参考例のポリマー電池１０には、ガス拡散層６０を有する負極４６またはガス拡散層６０を有さない負極４６を用いた。
In the polymer battery 10 of Examples and Reference Examples, the negative electrode 46 having the gas diffusion layer 60 or the negative electrode 46 not having the gas diffusion layer 60 was used.

（ポリマー電解質層）
ポリマー電解質層５０は、厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）不識布に、イオン伝導性高分子マトリックスの前駆体である平均分子量７５００〜９０００のモノマー溶液（ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体）１０重量％、電解液として混合比１：１のプロピレンカーボネート（ＰＣ）＋エチレンカーボネート（ＥＣ）に１．０ｍｏｌ／ｌのＬｉＢＦ４を溶解させたもの９０重量％、および重合開始剤（ＢＤＫ）からなるプレゲル溶液を浸透させて、石英ガラス基板に挟み込み紫外線を１５分照射して前駆体を架橋させて、ゲルポリマー電解質層５０を得た。 (Polymer electrolyte layer)
The polymer electrolyte layer 50 is a polypropylene (PP) mysterious cloth having a thickness of 50 μm, a monomer solution (copolymer of polyethylene oxide and polypropylene oxide) 10 having an average molecular weight of 7500 to 9000, which is a precursor of an ion conductive polymer matrix. % By weight, 90% by weight of 1.0 mol / l LiBF 4 dissolved in propylene carbonate (PC) + ethylene carbonate (EC) at a mixing ratio of 1: 1 as an electrolyte, and a polymerization initiator (BDK) The pregel solution was infiltrated, sandwiched between quartz glass substrates, irradiated with ultraviolet rays for 15 minutes to crosslink the precursor, and the gel polymer electrolyte layer 50 was obtained.

（製造）
上記作製した正極４１と負極４６を、ゲルポリマー電解質層５０を挟み込むように貼り合わせ、外装３０であるアルミラミネートで熱融着により真空密閉し単電池を形成した。 (Manufacturing)
The positive electrode 41 and the negative electrode 46 produced above were bonded together so as to sandwich the gel polymer electrolyte layer 50, and vacuum sealed with an aluminum laminate as the exterior 30 by heat fusion to form a single cell.

実施例１〜５、実施例８、および参考例１、参考例２では、ガス拡散層６０の有無、ガス拡散層６０を金属微粒子スラリーおよびカーボン微粒子スラリーのいずれで形成したか、および、ガス拡散層６０の空孔の割合が異なる。 In Examples 1 to 5, Example 8, and Reference Examples 1 and 2 , the presence or absence of the gas diffusion layer 60, whether the gas diffusion layer 60 was formed of a metal fine particle slurry or a carbon fine particle slurry, and gas diffusion The ratio of the holes in the layer 60 is different.

（実施例１）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、２５％とした。負極４６にはガス拡散層６０を形成しなかった。 Example 1
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 25%. The gas diffusion layer 60 was not formed on the negative electrode 46.

（実施例２）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、２５％とした。負極４６には金属微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、２５％とした。 (Example 2)
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 25%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a metal fine particle slurry. The ratio of pores in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 25%.

（実施例３）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、２５％とした。負極４６にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、２５％とした。 (Example 3)
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 25%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a carbon fine particle slurry. The ratio of pores in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 25%.

（実施例４）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、３０％とした。負極４６にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、３０％とした。 Example 4
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 30%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 30%.

（実施例５）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、２０％とした。負極４６にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、２０％とした。 (Example 5)
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of vacancies in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 20%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a carbon fine particle slurry. The ratio of pores in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 20%.

（参考例１）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、１８％とした。負極４６にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、１８％とした。 ( Reference Example 1 )
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of vacancies in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 18%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 18%.

（参考例２）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、３２％とした。負極４６にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、３２％とした。
( Reference Example 2 )
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 32%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a carbon fine particle slurry. The ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 32%.

（実施例８）
正極４１にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。正極４１のガス拡散層６０の空孔の割合は、２０％とした。負極４６にはカーボン微粒子スラリーによりガス拡散層６０を形成した。負極４６のガス拡散層６０の空孔の割合は、２０％とした。 (Example 8)
A gas diffusion layer 60 was formed on the positive electrode 41 using a carbon fine particle slurry. The ratio of vacancies in the gas diffusion layer 60 of the positive electrode 41 was 20%. A gas diffusion layer 60 was formed on the negative electrode 46 using a carbon fine particle slurry. The ratio of pores in the gas diffusion layer 60 of the negative electrode 46 was 20%.

特に実施例８では、インクジェット方式により、精度よくカーボン微粒子スラリーを塗布した。   In particular, in Example 8, the carbon fine particle slurry was applied with high accuracy by an inkjet method.

（比較例）
比較例として、ガス拡散層６０を形成しないこと以外は、実施例１〜５、実施例８、および参考例１、参考例２と同様のポリマー電池１０を作製した。 (Comparative example)
As a comparative example, a polymer battery 10 similar to that of Examples 1 to 5, Example 8, and Reference Examples 1 and 2 was prepared except that the gas diffusion layer 60 was not formed.

＜充放電試験＞
以上のように作製した各実施形態１〜８および比較例１のポリマー電池について、充放電試験を行った。 <Charge / discharge test>
A charge / discharge test was performed on the polymer batteries of Embodiments 1 to 8 and Comparative Example 1 manufactured as described above.

ポリマー電池を０．５Ｃの電流で４．２Ｖまで定電流（ＣＣ）充電し、その後、定電圧（ＣＶ）充電し、あわせて５時間充電した。そして、一度アルミラミネートを開封してガス抜きを行い、再び真空密閉した。このときの各電池の質量を測った。この結果は、図６に示すようになった。   The polymer battery was charged at a constant current (CC) up to 4.2 V at a current of 0.5 C, and then charged at a constant voltage (CV) for a total of 5 hours. The aluminum laminate was once opened, degassed, and vacuum sealed again. The mass of each battery at this time was measured. The result is shown in FIG.

さらに、０．５Ｃ程度の小電流で２．５Ｖまで放電を行い、それぞれの電池の容量を測定し、再び、０．５Ｃの電流で４．２ＶまでＣＣ充電およびＣＶ充電を行った。   Furthermore, the battery was discharged to 2.5 V with a small current of about 0.5 C, the capacity of each battery was measured, and CC charge and CV charge were again performed to 4.2 V with a current of 0.5 C.

次に、それぞれの電池を、５０Ｃの比較的大電流で２．５Ｖまで放電を行って、それぞれの電池の容量を測定した。０．５Ｃの放電で測定された放電容量を１００％としたときに、５０Ｃの放電で測定された放電容量がどのくらいかを調べた。この結果は、図７に示す。   Next, each battery was discharged to 2.5 V with a relatively large current of 50 C, and the capacity of each battery was measured. When the discharge capacity measured at a discharge of 0.5 C was taken as 100%, the discharge capacity measured at a discharge of 50 C was examined. The result is shown in FIG.

＜評価＞
図６は０．５Ｃ充電後の各電池の質量を示す図、図７は０．５Ｃ放電時の放電容量に対する５０Ｃ放電時の放電容量の割合を示す図である。 <Evaluation>
FIG. 6 is a diagram showing the mass of each battery after 0.5 C charge, and FIG. 7 is a diagram showing the ratio of the discharge capacity at 50 C discharge to the discharge capacity at 0.5 C discharge.

図７に示すように、実施例１〜５、実施例８、および参考例１、参考例２の放電要領と比較例との放電容量とを比べると、明らかに、比較例の放電容量が減少しているのがわかる。これは、ガス拡散層６０を設けた本発明では、初回の充電時に電極内に発生したガスが、ガス拡散層６０から拡散され、電極内に残らないからであると考えられる。一方、比較例の電池では、ガス拡散層６０がないため、電極で発生したガスが抜けず、集電体と活物質層の界面が押し広げられ、電池性能が低下しているからである。 As shown in FIG. 7, when the discharge procedures of Examples 1 to 5, Example 8, and Reference Examples 1 and 2 are compared with the discharge capacity of the comparative example, the discharge capacity of the comparative example is clearly reduced. You can see that This is considered to be because, in the present invention in which the gas diffusion layer 60 is provided, the gas generated in the electrode during the first charge is diffused from the gas diffusion layer 60 and does not remain in the electrode. On the other hand, in the battery of the comparative example, since there is no gas diffusion layer 60, the gas generated in the electrode cannot escape, the interface between the current collector and the active material layer is expanded, and the battery performance is degraded.

また、図７を見ると、実施例１では、正極４１にしかガス拡散層６０を設けていないが、これだけでも効果があることがわかる。   FIG. 7 shows that the gas diffusion layer 60 is provided only on the positive electrode 41 in Example 1, but this alone is effective.

図７の実施例２および実施例３を比較すると、ほとんど放電容量に変化がない。一方、図６において質量の差を見ると、実施例３の方が質量が小さいことがわかる。質量が軽いほうが電池の出力密度、容量密度が向上する。したがって、ガス拡散層６０を構成する微粒子には、カーボン材料を用いることがより好ましいことがわかる。   When Example 2 and Example 3 of FIG. 7 are compared, there is almost no change in the discharge capacity. On the other hand, looking at the difference in mass in FIG. 6, it can be seen that Example 3 has a smaller mass. The lighter the mass, the better the output density and capacity density of the battery. Therefore, it is understood that it is more preferable to use a carbon material for the fine particles constituting the gas diffusion layer 60.

図８は、実施例３〜５、参考例１，参考例２についてガス拡散層６０の空孔の割合と図７の放電容量の関係について示す図である。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ratio of the holes in the gas diffusion layer 60 and the discharge capacity in FIG. 7 for Examples 3 to 5, Reference Example 1 and Reference Example 2 .

図８を参照すると、図中左から、参考例１、実施例５、実施例３、実施例４、参考例２の順に結果が示される。この結果を見ると、空孔の割合が２０〜３０％の実施例３〜５では、比較的放電容量が高く、電池性能が高いことがわかる。一方、空孔の割合が１８％の参考例１、空孔の割合が３２％の参考例２では、放電容量が低い。これは、空孔の割合が２０％より小さくなると、ガスが抜けにくくなり、空孔の割合が３０％より大きくなると、今度は導電パスが減少し電池容量が低下するからであると考えられる。したがって、空孔の割合は、２０〜３０％程度が好ましい。 Referring to FIG. 8, the results are shown in the order of Reference Example 1 , Example 5, Example 3, Example 4, and Reference Example 2 from the left in the figure. From this result, it can be seen that in Examples 3 to 5 in which the ratio of the holes is 20 to 30%, the discharge capacity is relatively high and the battery performance is high. On the other hand, reference examples proportion of 18% of the pore 1, the proportion of pores in 32% Reference Example 2, the discharge capacity is low. This is presumably because gas becomes difficult to escape when the proportion of vacancies is smaller than 20%, and when the proportion of vacancies is larger than 30%, the conductive path is decreased and the battery capacity is decreased. Therefore, the ratio of holes is preferably about 20 to 30%.

図７の実施例５と実施例８を比較すると、実施例８の方が電池性能が高いことがわかる。これは、実施例８では、ガス拡散層６０の形成にインクジェットを用いることにより、カーボン微粒子を粒子単位で規則正しく配列でき、ガス拡散の経路が多くなり、ガス拡散の性能が向上したからであると考えられる。したがって、ガス拡散層６０の形成に、インクジェットを用いると、性能が上がることがわかる。   When Example 5 and Example 8 in FIG. 7 are compared, it can be seen that Example 8 has higher battery performance. This is because, in Example 8, by using inkjet for forming the gas diffusion layer 60, the carbon fine particles can be regularly arranged in units of particles, the number of gas diffusion paths is increased, and the gas diffusion performance is improved. Conceivable. Therefore, it can be seen that the performance is improved when an ink jet is used to form the gas diffusion layer 60.

以上のように、実施例１〜５、実施例８、および参考例１、参考例２では、いずれも、ガス拡散層６０を設けることによって、初回の充電で発生するガスを拡散でき、従来よりも電池性能が向上することがわかった。また、ガス拡散層６０を構成する微粒子にカーボン材料を用い、また、空孔の割合を２０〜３０％程度にすることが好ましいことがわかった。
As described above, in each of Examples 1 to 5, Example 8, Reference Example 1 and Reference Example 2 , by providing the gas diffusion layer 60, it is possible to diffuse the gas generated in the first charge, compared with the prior art. It was also found that the battery performance was improved. Moreover, it turned out that it is preferable to use a carbon material for the microparticles | fine-particles which comprise the gas diffusion layer 60, and to make the ratio of a void | hole into about 20-30%.

（第２実施形態）
第２実施形態では、上記第１実施形態のポリマー電池１０を複数個、並列および／または直列に接続して、組電池を構成する。 (Second Embodiment)
In 2nd Embodiment, the polymer battery 10 of the said 1st Embodiment is connected in parallel and / or in series, and an assembled battery is comprised.

図９は第２実施形態に係る組電池の斜視図であり、図１０は内部構成を上方から見た図面である。   FIG. 9 is a perspective view of the assembled battery according to the second embodiment, and FIG. 10 is a view of the internal configuration as viewed from above.

図９および図１０に示すように組電池１００は、上述した第１実施形態によるポリマー電池１０を複数個接続したものである。電池同士は、導電バー１０３により各電池の電極２１および２２が接続されている。この組電池１００には電極ターミナル１０１および１０２が、電極として一側面に設けられている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the assembled battery 100 is obtained by connecting a plurality of polymer batteries 10 according to the first embodiment described above. Between the batteries, the electrodes 21 and 22 of each battery are connected by a conductive bar 103. In this assembled battery 100, electrode terminals 101 and 102 are provided on one side as electrodes.

この組電池１００においては、電池１０を複数個接続する際の接続方法として、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接、リベット、かしめ、電子ビームなどを用いることができる。このような接続方法をとることで、長期的信頼性のある組電池１００を製造することができる。   In this assembled battery 100, ultrasonic welding, heat welding, laser welding, rivets, caulking, electron beam, or the like can be used as a connection method when a plurality of batteries 10 are connected. By adopting such a connection method, the assembled battery 100 having long-term reliability can be manufactured.

組電池１００によれば、前述した第１実施形態〜第４実施形態に係るポリマー電池１０を用いて組電池化することで、高容量、高出力と得ることができ、しかも一つひとつの電池の信頼性が高いため、組電池としての長期的信頼性を向上させることができる。   According to the assembled battery 100, it is possible to obtain high capacity and high output by using the polymer battery 10 according to the first to fourth embodiments described above, and to obtain the reliability of each battery. Therefore, long-term reliability as an assembled battery can be improved.

なお、組電池としてのポリマー電池１０の接続は、複数個全て並列に接続してもよいし、また、ポリマー電池１０を複数個全て直列に接続してもよく、さらに、直列接続と並列接続とを組み合わせても良い。   In addition, the connection of the polymer battery 10 as an assembled battery may be all connected in parallel, or all the polymer batteries 10 may be connected in series. May be combined.

（第３実施形態）
第３実施形態では、上記第１実施形態のポリマー電池１０または第２実施形態の組電池１００を駆動用電源として搭載して、車両を構成する。ポリマー電池１０または組電池をモータ用電源として用いる車両としては、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動している自動車である。 (Third embodiment)
In the third embodiment, the vehicle is configured by mounting the polymer battery 10 of the first embodiment or the assembled battery 100 of the second embodiment as a driving power source. A vehicle using the polymer battery 10 or the assembled battery as a power source for a motor is an automobile in which wheels are driven by a motor, such as an electric vehicle and a hybrid vehicle.

参考までに、図１１に、組電池１００を搭載する自動車１１０の概略図を示す。自動車に搭載される組電池１００は、上記説明した特性を有する。このため、組電池１００を搭載してなる自動車は高い耐久性を有し、長期間に渡って使用した後であっても充分な出力を提供しうる。   For reference, FIG. 11 shows a schematic diagram of an automobile 110 on which the assembled battery 100 is mounted. The assembled battery 100 mounted on the automobile has the characteristics described above. For this reason, the automobile on which the assembled battery 100 is mounted has high durability, and can provide sufficient output even after being used for a long period of time.

本発明のポリマー電池を示す図である。It is a figure which shows the polymer battery of this invention. ガス拡散層を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a gas diffusion layer. 電池要素を積層する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a battery element is laminated | stacked. バイポーラ電池の電池要素を組み立てる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the battery element of a bipolar battery is assembled. バイポーラ電池の電池要素を示す図である。It is a figure which shows the battery element of a bipolar battery. ０．５Ｃ充電後の各電池の質量を示す図である。It is a figure which shows the mass of each battery after 0.5 C charge. ０．５Ｃ放電時の放電容量に対する５０Ｃ放電時の放電容量の割合を示す図である。It is a figure which shows the ratio of the discharge capacity at the time of 50 C discharge with respect to the discharge capacity at the time of 0.5 C discharge. 実施例３〜５、参考例１，参考例２についてガス拡散層の空孔の割合と図７の放電容量の関係について示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ratio of vacancies in the gas diffusion layer and the discharge capacity of FIG. 7 for Examples 3 to 5 and Reference Examples 1 and 2 . 第２実施形態に係る組電池の斜視図である。It is a perspective view of the assembled battery which concerns on 2nd Embodiment. 内部構成を上方から見た図面である。It is drawing which looked at the internal structure from the upper part. 組電池を搭載する自動車の概略図である。It is the schematic of the motor vehicle carrying an assembled battery.

符号の説明Explanation of symbols

１０…ポリマー電池、
２１…正極タブ、
２２…負極タブ、
３０…外装、
４０…電池要素、
４１…正極、
４２…正極集電体、
４３…正極活物質層、
４６…負極、
４７…負極集電体、
４８…負極活物質層、
５０…ポリマー電解質層、
６０…ガス拡散層、
７０…バイポーラ電極、
７１…集電体、
１００…組電池、
１０１、１０２…電極ターミナル、
１０３…導電バー、
１１０…自動車。 10 ... polymer battery,
21 ... Positive electrode tab,
22 ... negative electrode tab,
30 ... Exterior,
40 ... Battery element,
41 ... positive electrode,
42 ... positive electrode current collector,
43 ... positive electrode active material layer,
46 ... negative electrode,
47. Negative electrode current collector,
48 ... negative electrode active material layer,
50 ... polymer electrolyte layer,
60 ... Gas diffusion layer,
70: Bipolar electrode,
71 ... current collector,
100 ... assembled battery,
101, 102 ... electrode terminals,
103 ... conductive bar,
110: Car.

Claims (7)

集電体に正極活物質層が電気的に接続されてなる電極と、他の集電体に負極活物質層が
電気的に接続されてなる電極とにより、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に
ポリマー電解質層が挟まれて構成されるポリマー電池であって、
前記集電体と前記正極活物質層との間、および前記集電体と前記負極活物質層との間の
少なくとも一方に配置され、導電性を有する材料からなり、ガスを拡散するための空孔が
全体の２０〜３０％を占めて形成されているガス拡散層を有するポリマー電池。 The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are composed of an electrode in which a positive electrode active material layer is electrically connected to a current collector and an electrode in which a negative electrode active material layer is electrically connected to another current collector. A polymer battery comprising a polymer electrolyte layer sandwiched between material layers,
An empty space for diffusing gas, which is disposed between at least one of the current collector and the positive electrode active material layer and at least one of the current collector and the negative electrode active material layer and is made of a conductive material. A polymer battery having a gas diffusion layer in which pores occupy 20 to 30% of the whole. 前記ガス拡散層は、導電性微粒子および、該導電性微粒子同士を結着するバインダーと
から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のポリマー電池。 The polymer battery according to claim 1, wherein the gas diffusion layer is composed of conductive fine particles and a binder that binds the conductive fine particles. 前記導電性微粒子は、カーボン微粒子であることを特徴とする請求項２に記載のポリマ
ー電池。 The polymer battery according to claim 2, wherein the conductive fine particles are carbon fine particles. 前記電極は、集電体の一方の面に前記ガス拡散層を介して前記正極活物質層が設けられ
、他方の面に前記ガス拡散層を介して前記負極活物質層が設けられてなるバイポーラ電極
であり、
前記バイポーラ電極間に、前記ポリマー電解質層が挟まれてなることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー電池。 The bipolar is formed by providing the positive electrode active material layer on one surface of the current collector via the gas diffusion layer and providing the negative electrode active material layer on the other surface via the gas diffusion layer. Electrodes,
The polymer battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer electrolyte layer is sandwiched between the bipolar electrodes. 前記正極活物質層には、リチウムと遷移金属との複合酸化物が含まれ、
前記負極活物質層には、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物が含まれ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリマー電池。 The positive electrode active material layer includes a composite oxide of lithium and a transition metal,
The polymer battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the negative electrode active material layer contains a composite oxide of carbon or lithium and a transition metal. 一の集電体上に、導電性を有する材料からなりガスを拡散するための空孔が全体の２０〜３０％を占める様にガス拡散層を形成し、その上に正極活物質層を形成して、電極を構成する工程と、
他の集電体上に、同様のガス拡散層を形成し、その上に負極活物質層を形成して、電極
を構成する工程と、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の間にポリマー電解質層を挟むように、前記
電極および前記ポリマー電解質を積層する工程と、
を含むポリマー電池の製造方法。 A gas diffusion layer is formed on one current collector so that the holes for diffusing gas are made of a conductive material and occupy 20 to 30% of the whole, and a positive electrode active material layer is formed thereon. And a step of forming an electrode;
Forming a similar gas diffusion layer on another current collector, forming a negative electrode active material layer thereon, and forming an electrode;
Laminating the electrode and the polymer electrolyte so as to sandwich a polymer electrolyte layer between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer;
A method for producing a polymer battery comprising: 前記ガス拡散層、前記正極活物質層および前記負極活物質層は、インクジェット方式に
より形成されることを特徴とする請求項６に記載のポリマー電池の製造方法。
The method for producing a polymer battery according to claim 6, wherein the gas diffusion layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer are formed by an inkjet method.
JP2004171550A 2004-06-09 2004-06-09 Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same Expired - Fee Related JP4424079B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004171550A JP4424079B2 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004171550A JP4424079B2 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005353377A JP2005353377A (en) 2005-12-22
JP4424079B2 true JP4424079B2 (en) 2010-03-03

Family

ID=35587673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004171550A Expired - Fee Related JP4424079B2 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4424079B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012164642A1 (en) * 2011-05-27 2012-12-06 トヨタ自動車株式会社 Bipolar all-solid-state battery
KR101271991B1 (en) * 2011-07-06 2013-06-05 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery
JP6998993B2 (en) * 2020-06-24 2022-02-10 古河機械金属株式会社 Electrodes for all-solid-state lithium-ion batteries and all-solid-state lithium-ion batteries
TWI824619B (en) 2022-07-14 2023-12-01 台灣奈米碳素股份有限公司 A method of producing a vapor-permeable and liquid-impermeable porous structure electrode
JP2024042310A (en) * 2022-09-15 2024-03-28 トヨタ自動車株式会社 Bipolar electrode, bipolar battery, and method for manufacturing bipolar electrode

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0433249A (en) * 1990-05-29 1992-02-04 Toshiba Battery Co Ltd Nonaqueous solvent secondary battery
JP3524988B2 (en) * 1995-07-14 2004-05-10 東芝電池株式会社 Polymer electrolyte secondary battery
JPH0997625A (en) * 1995-09-29 1997-04-08 Seiko Instr Inc Nonaqueous electrolytic secondary battery and manufacture thereof
JP3281819B2 (en) * 1996-09-30 2002-05-13 三洋電機株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2000149924A (en) * 1998-11-06 2000-05-30 Japan Storage Battery Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2001351612A (en) * 2000-06-06 2001-12-21 Matsushita Battery Industrial Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP3982221B2 (en) * 2001-02-01 2007-09-26 三菱マテリアル株式会社 Lithium ion polymer secondary battery and method for synthesizing binder used for adhesion layer of battery
JP3729112B2 (en) * 2001-09-20 2005-12-21 ソニー株式会社 Solid electrolyte battery
JP2004071405A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005353377A (en) 2005-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5526481B2 (en) Secondary battery and manufacturing method thereof
US8415049B2 (en) Bipolar battery
JP5167703B2 (en) Battery electrode
KR101304870B1 (en) Method for Manufacturing Battery Cell and Battery Cell Manufactured Thereby
JP2010160984A (en) Anode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery
JP2004253168A (en) Bipolar battery
JP2007109636A (en) Electrode for battery
JP2005149891A (en) Bipolar battery and packed battery using the same
JP2006202680A (en) Polymer battery
JP5098180B2 (en) Secondary battery manufacturing method
JP2010160982A (en) Anode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery
JP5631537B2 (en) Bipolar secondary battery
JP2009211949A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4042613B2 (en) Bipolar battery
JP4670275B2 (en) Bipolar battery and battery pack
JP2005174691A (en) Bipolar battery
JP2010135265A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4529413B2 (en) Ultra-thin high-power battery electrode and high-power battery using the same
JP2011049079A (en) Secondary battery
JP5376036B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2006172995A (en) Electrode ink and battery
JP4424079B2 (en) Polymer battery, polymer battery manufacturing method, battery pack, and vehicle equipped with the same
JP2005317468A (en) Bipolar electrode, method of manufacturing bipolar electrode, bipolar battery, battery pack and vehicle with these mounted thereon
JP2005310667A (en) Bipolar battery, manufacturing method of bipolar battery, battery pack, and vehicle loading these
JP4635599B2 (en) Lithium polymer battery manufacture and battery obtained thereby

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090302

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091117

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4424079

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees