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JP2015011924A - Battery pack - Google Patents

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JP2015011924A
JP2015011924A JP2013138105A JP2013138105A JP2015011924A JP 2015011924 A JP2015011924 A JP 2015011924A JP 2013138105 A JP2013138105 A JP 2013138105A JP 2013138105 A JP2013138105 A JP 2013138105A JP 2015011924 A JP2015011924 A JP 2015011924A
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JP
Japan
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layer
separator
conductivity
battery
electrode layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013138105A
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Japanese (ja)
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正人 穂積
masato Hozumi
正人 穂積
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack capable of minimizing heat generation at the inside of a battery at the penetration of a conductive foreign substance therethrough and expansion due to internal pressure rise, while reducing the number of members.SOLUTION: A battery pack includes: a bipolar battery obtained by stacking a plurality of electric cells, in each of which a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer are stacked; and a case accommodating the bipolar battery. The separator comprises a separator layer (1) that is a porous layer having conductivity and a separator layer (2) having ion conductivity, the case has conductivity, an end part of the separator layer (1) having conductivity is electrically connected to the case, and insulation between electrodes is provided by an insulation member for covering a conductor imparting the conductivity.

Description

本発明は、組電池に関し、さらに詳しくは部材の点数を少なくしつつ導電性の異物貫通時の電池内部の発熱および内圧上昇による膨張を抑制し得る組電池に関する。   The present invention relates to an assembled battery, and more particularly, to an assembled battery capable of suppressing expansion due to heat generation inside the battery and an increase in internal pressure when the number of members is reduced and a conductive foreign object is penetrated.

近年、高電圧および高エネルギー密度を有する電池としてリチウム電池が実用化されている。リチウム電池の用途が広い分野に拡大していることおよび高性能の要求から、リチウム電池の更なる性能向上のために様々な研究が行われている。
その中で、リチウム電池のエネルギー密度の向上にとって、電極厚み方向の樹脂厚みの低減が最も効果的であり、単電池(正極層、セパレータおよび負極層が順次積層されてなるもの)が複数積層されたバイポーラ電池が提案されている。
一方、このような単電池を積層した電池においては、電池に導電性の異物が接触して貫通した場合に、短絡による短絡電流が発生するため、電池に導電性の異物が貫通した場合などバイポーラ電池の信頼性を高める対策が必要である。
In recent years, lithium batteries have been put into practical use as batteries having high voltage and high energy density. Due to the expansion of the use of lithium batteries in a wide range of fields and the demand for high performance, various studies have been conducted to further improve the performance of lithium batteries.
Among them, the reduction of the resin thickness in the electrode thickness direction is the most effective for improving the energy density of lithium batteries, and a plurality of single cells (those in which a positive electrode layer, a separator and a negative electrode layer are sequentially laminated) are laminated. Bipolar batteries have been proposed.
On the other hand, in a battery in which such single cells are stacked, a short-circuit current due to a short circuit occurs when a conductive foreign object comes into contact with the battery, so that a bipolar current occurs when a conductive foreign substance penetrates the battery. Measures to increase battery reliability are necessary.

このため、例えば、特許文献1には、集電体の一方の面に正極が、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、セパレータで保持された電解質層を挟んで複数枚直列に積層したバイポーラ電池において、電解質の染み出しを防止するために電解質層の外周部にシール用の樹脂を成型配置したバイポーラ電池が記載されている。   For this reason, for example, in Patent Document 1, a plurality of bipolar electrodes in which a positive electrode is formed on one surface of a current collector and a negative electrode is formed on the other surface are stacked in series with an electrolyte layer held by a separator in between. In such a bipolar battery, there is described a bipolar battery in which a sealing resin is molded and arranged on the outer periphery of the electrolyte layer in order to prevent the electrolyte from seeping out.

また、特許文献2には、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、非水電解液とを含み、少なくとも一方の電極の前記セパレータ側の表面に、電子伝導性材料を含むイオン伝導性の多孔質層が配置された非水電解液二次電池が記載されていて、電池に釘などの異物が貫通した場合、短絡電流が異物だけでなく多孔質層にも流れるため、異物貫通時の電池内部の発熱を抑制できることが示されている。   Patent Document 2 includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. On the surface of at least one of the electrodes on the separator side, A non-aqueous electrolyte secondary battery in which an ion conductive porous layer containing a conductive material is described, and when a foreign object such as a nail penetrates the battery, a short circuit current is not only a foreign object but also a porous layer Therefore, it is shown that the heat generation inside the battery can be suppressed when the foreign object penetrates.

さらに、特許文献3には、セパレータを介して積層された電極版を、合成樹脂及び金属層を有するラミネーションフィルムを外装材として用いた二次電池を複数積層した電池積層体と、ケースとを備えていて、ケースの積層方向両側面の上面及び下面は導電性部材で構成され、上面と下面とが電気的に接続された組電池が記載されている。   Furthermore, Patent Document 3 includes a battery laminate in which a plurality of secondary batteries using a laminate film having a laminate film having a synthetic resin and a metal layer as an exterior material are stacked, and a case. In addition, an assembled battery is described in which the upper surface and the lower surface of both side surfaces in the stacking direction of the case are made of a conductive member, and the upper surface and the lower surface are electrically connected.

しかし、これら公知の技術をそのまま適用してバイポーラ電池を得たのでは、釘などの異物が電池に貫通した場合、電池内部の発熱及び内圧上昇により膨張が生じる恐れがあり、また単電池ごとに封入しないバイポーラ(電極)では導電体を覆うための絶縁体を単電池毎に設けると部品点数が多くなる。このため、従来技術によれば、部材の点数を少なくしつつて導電性の異物貫通時の電池内部の発熱および内圧上昇による膨張を抑制し得る組電池を得ることは困難である。   However, when these known techniques are applied as they are to obtain a bipolar battery, if foreign matter such as a nail penetrates the battery, there is a risk of expansion due to heat generation and internal pressure increase inside the battery. In a bipolar (electrode) that is not encapsulated, the number of parts increases if an insulator for covering the conductor is provided for each unit cell. For this reason, according to the prior art, it is difficult to obtain a battery pack that can suppress expansion due to heat generation inside the battery and increase in internal pressure while reducing the number of members and penetrating conductive foreign matter.

国際公開2006/062204号公報International Publication No. 2006/062204 特開2006−179432号公報JP 2006-179432 A 特開2006−344520号公報JP 2006-344520 A

従って、本発明の目的は、部材の点数を少なくしつつ導電性の異物貫通時に電池内部の発熱および内圧上昇による膨張を抑制し得る組電池を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an assembled battery that can suppress expansion due to heat generation inside the battery and increase in internal pressure when the conductive foreign matter is penetrated while reducing the number of members.

本発明は、正極層と、負極層と、正極層と負極層との間に挟まれるセパレータとを積層した単電池を複数積層してなるバイポーラ電池と、前記バイポーラ電池を収容するケースとを備える組電池であって、前記セパレータは導電性を有する多孔質層であるセパレータ層(1)とイオン伝導性を有するセパレータ層(2)とで構成されていて、前記ケースが導電性を有していて、前記導電性を有するセパレータ層(1)の端部が前記ケースに電気的に接続されていて、前記電極間の絶縁が前記導電性を有する層を覆うための絶縁部材による、前記組電池に関する。   The present invention includes a bipolar battery formed by laminating a plurality of unit cells each including a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and a case for housing the bipolar battery. An assembled battery, wherein the separator includes a separator layer (1) that is a porous layer having conductivity and a separator layer (2) that has ion conductivity, and the case has conductivity. The assembled battery is formed of an insulating member for covering the conductive layer with an end portion of the conductive separator layer (1) electrically connected to the case. About.

本発明によれば、部材の点数を少なくしつつ導電性の異物貫通時の電池内部の発熱および内圧上昇による膨張を抑制し得る組電池を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the assembled battery which can suppress the expansion | swelling by the heat_generation | fever inside a battery at the time of a conductive foreign material penetration and internal pressure rise, reducing the number of members can be obtained.

図1は、本発明の実施態様の組電池の断面の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a cross section of an assembled battery according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施態様の組電池に導電性を有する異物(釘など)貫通時の短絡電流の流れを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a flow of a short-circuit current when a conductive foreign object (such as a nail) passes through the assembled battery according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施態様の組電池は、正極層と、負極層と、正極層と負極層との間に挟まれるセパレータとを積層した単電池を複数積層してなるバイポーラ電池と、前記バイポーラ電池を収容するケースとを備える組電池であって、前記セパレータは導電性およびイオン伝導性を有する多孔質層であるセパレータ層(1)とイオン伝導性を有するセパレータ層(2)とで構成されていて、前記ケースが導電性を有していて、前記導電性およびイオン伝導性を有するセパレータ層(1)の端部が前記ケースに電気的に接続されていて、前記電極間の絶縁が前記導電性を有する層を覆うための絶縁部材によるので、簡単な構成で、釘などの導電性の異物が電池に貫通した場合、短絡電流が導電性を有するセパレータ層(1)を介して外部のケースに流れるため、導電性の異物貫通時に電池内部の発熱および内圧上昇による膨張を抑制することができると考えられる。   An assembled battery according to an embodiment of the present invention includes a bipolar battery formed by laminating a plurality of unit cells each including a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and the bipolar battery An assembled battery, and the separator is composed of a separator layer (1) which is a porous layer having conductivity and ion conductivity and a separator layer (2) having ion conductivity. The case has conductivity, the end of the separator layer (1) having conductivity and ion conductivity is electrically connected to the case, and the insulation between the electrodes is the conductivity. Because of the insulating member for covering the layer having a conductive layer, when a conductive foreign matter such as a nail penetrates the battery with a simple configuration, a short-circuit current is applied to the external case via the conductive separator layer (1). flow Therefore, it is considered possible to suppress the expansion due to heat generation and increase in internal pressure inside the battery when conductive foreign substance penetration.

本発明の実施態様の組電池1は、図1に示すように、正極層2と、負極層3と、正極層2と負極層3との間に挟まれるセパレータ4とを積層した単電池5を複数積層してなるバイポーラ電池10と、前記バイポーラ電池10を収容するケース11とを備える組電池であって、前記セパレータ4は導電性およびイオン伝導性を有する多孔質層であるセパレータ層(1)41とイオン伝導性を有するセパレータ層(2)42とで構成されていて、前記ケース11が導電性を有していて、前記導電性およびイオン伝導性を有するセパレータ層(1)41の端部が前記ケース11に電気的に接続されていて、前記電極間の絶縁が前記導電性を有する層を覆うための絶縁部材12によるものである。
前記の組電池1は、ケース11中に絶縁体13が配置され得る。
As shown in FIG. 1, an assembled battery 1 according to an embodiment of the present invention includes a single battery 5 in which a positive electrode layer 2, a negative electrode layer 3, and a separator 4 sandwiched between the positive electrode layer 2 and the negative electrode layer 3 are stacked. A separator battery (1) is a battery pack comprising a bipolar battery 10 formed by laminating a plurality of layers and a case 11 for housing the bipolar battery 10, wherein the separator 4 is a porous layer having conductivity and ion conductivity. ) 41 and an ion conductive separator layer (2) 42, the case 11 has conductivity, and the end of the separator layer (1) 41 having conductivity and ion conductivity. The part is electrically connected to the case 11, and the insulation between the electrodes is due to the insulating member 12 for covering the conductive layer.
In the assembled battery 1, the insulator 13 can be disposed in the case 11.

本発明においては、負極層、正極層、およびセパレータとから単電池が構成され得る。
前記単電池として、リチウム二次電池、ナトリウム二次電池、カリウム二次電池、マグネシウム二次電池、カルシウム二次電池など、好適にはリチウム二次電池が挙げられる。
前記正極層は、正極集電体およびその少なくとも一面に設けられた正極活物質層を有し得る。
前記正極集電体は、例えば、アルミニウム、ニッケル又はステンレスなどの金属材料によって構成されている。
In the present invention, a single cell can be composed of a negative electrode layer, a positive electrode layer, and a separator.
Preferred examples of the unit cell include a lithium secondary battery, a sodium secondary battery, a potassium secondary battery, a magnesium secondary battery, and a calcium secondary battery.
The positive electrode layer may have a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer provided on at least one surface thereof.
The positive electrode current collector is made of, for example, a metal material such as aluminum, nickel, or stainless steel.

前記の正極活物質として、マンガン、コバルト、ニッケルおよびチタンから選ばれる少なくとも1種の遷移金属およびリチウムを含む金属酸化物、例えばコバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(Li1+xNi1/3Mn1/3Co1/3)、リチウムコバルト酸ニッケル(LiCo0.3Ni0.7)、マンガン酸リチウム(LiMn)、チタン酸リチウム(Li4/3Ti5/3)、リチウムマンガン酸化合物(Li1+xMn2−x−y;M=Al、Mg、Fe、Cr、Co、Ni、Zn)、チタン酸リチウム(LiTiO)、リン酸金属リチウム(LiMPO、M=Fe、Mn、Co、Ni)、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)、硫化チタン(TiS)、リチウムコバルト窒化物(LiCoN)、リチウムシリコン窒化物(LiCoN)、リチウム金属、リチウム合金(LiM、M=Sn、Si、Al、Ge、Sb、P)、リチウム貯蔵性金属間化合物(MgxM、M=Sn、Ge、Sb、あるいはXySb、X=In、Cu、Mn)やそれらの誘導体が挙げられる。 As the positive electrode active material, at least one transition metal selected from manganese, cobalt, nickel and titanium and a metal oxide containing lithium, such as lithium cobaltate (Li x CoO 2 ), lithium nickelate (Li x NiO 2). ), Lithium nickel manganese cobaltate (Li 1 + x Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), lithium nickel cobaltate (LiCo 0.3 Ni 0.7 O 2 ), lithium manganate (Li x Mn 2 O 4), lithium titanate (Li 4/3 Ti 5/3 O 4) , lithium manganese oxide compound (Li 1 + x M y Mn 2-x-y O 4; M = Al, Mg, Fe, Cr, Co , Ni, Zn), lithium titanate (Li x TiO y), phosphate metal lithium (LiMPO 4, M = Fe, n, Co, Ni), vanadium oxide (V 2 O 5), molybdenum oxide (MoO 3), titanium sulfide (TiS 2), lithium cobalt nitride (LiCoN), lithium silicon nitride (LiCoN), lithium metal, lithium Alloys (LiM, M = Sn, Si, Al, Ge, Sb, P), lithium-storable intermetallic compounds (MgxM, M = Sn, Ge, Sb, or XySb, X = In, Cu, Mn) and their Derivatives.

また、正極活物質層には、通常、バインダー、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェンスチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリレート、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)などの高分子材料や、導電剤、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン等を単独で又は2種以上を組み合わせた炭素材料が含まれ得る。   In addition, the positive electrode active material layer usually has a binder, for example, a polymer material such as polyaniline, polythiophene styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylate, polyvinylidene fluoride (PVdF), or a conductive agent such as graphite or carbon black. In addition, a carbon material in which acetylene black or ketjen black, carbon nanotube, carbon nanofiber, fullerene and the like are used alone or in combination of two or more thereof may be included.

前記負極層は、負極集電体とその少なくとも一面に設けられた負極活物質を含む負極活物質層とを有し得る。
前記負極集電体としては、銅、または銅を主成分とする合金が挙げられる。車両搭載用高出力電源として用いられる場合、負極層の集電体としては、厚さが5〜100μm程度の銅箔が好適に用いられる。
The negative electrode layer may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer including a negative electrode active material provided on at least one surface thereof.
Examples of the negative electrode current collector include copper or an alloy containing copper as a main component. When used as a vehicle-mounted high-output power source, a copper foil having a thickness of about 5 to 100 μm is suitably used as the current collector for the negative electrode layer.

また、前記負極活物質層には、電荷担体となるイオン、例えばリチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極活物質が含まれ得る。
前記負極活物質としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の一種または二種以上が挙げられる。例えば、カーボン粒子が挙げられる。少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が挙げられる。いわゆる黒鉛質のもの(グラファイト)、難黒鉛化炭素質のもの(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質のもの(ソフトカーボン)、これらを組み合わせた構造を有するもののいずれの炭素材料も好適に挙げられる。中でも特に、黒鉛粒子を好適に挙げられる。黒鉛粒子(例えばグラファイト)は、電荷担体としてのリチウムイオンを好適に吸蔵することができるため導電性に優れる。また、粒径が小さく単位体積当たりの表面積が大きいことからよりハイレートのパルス充放電に適した負極活物質となり得る。
The negative electrode active material layer may include a negative electrode active material capable of occluding and releasing ions serving as charge carriers, such as lithium ions.
Examples of the negative electrode active material include one or more of materials conventionally used in lithium ion secondary batteries. An example is carbon particles. Particulate carbon materials (carbon particles) including a graphite structure (layered structure) at least partially may be mentioned. Any carbon material of a so-called graphitic material (graphite), a non-graphitizable carbonaceous material (hard carbon), a graphitizable carbonaceous material (soft carbon), or a combination of these materials can be suitably exemplified. . Of these, graphite particles are particularly preferred. Graphite particles (eg, graphite) are excellent in conductivity because they can suitably occlude lithium ions as charge carriers. Further, since the particle size is small and the surface area per unit volume is large, it can be a negative electrode active material suitable for high-rate pulse charge / discharge.

また、前記負極活物質層は、典型的には、その構成成分として、上記負極活物質の他に、バインダー、溶剤等の任意成分を必要に応じて含有し得る。前記バインダーとしては、一般的なリチウムイオン二次電池の負極に使用されるバインダーと同様のものであり得て、前記の正極の構成要素におけるバインダーとして機能し得る各種のポリマー材料を好適に挙げられる。
前記導電剤としては、炭素材料、リチウムと合金化し難い金属、導電性高分子材料等が挙げられ、炭素材料が好適である。前記炭素材料としては、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン等を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Moreover, the said negative electrode active material layer typically may contain arbitrary components, such as a binder and a solvent, as needed in addition to the said negative electrode active material as the structural component. The binder may be the same as the binder used in the negative electrode of a general lithium ion secondary battery, and various polymer materials that can function as a binder in the positive electrode component are preferably exemplified. .
Examples of the conductive agent include carbon materials, metals that are difficult to alloy with lithium, conductive polymer materials, and the like, and carbon materials are preferred. As the carbon material, graphite, carbon black, carbon nanotube, carbon nanofiber, fullerene and the like can be used alone or in combination of two or more.

本発明の実施態様において、前記セパレータは、導電性およびイオン伝導性を有する多孔質層であるセパレータ(1)層とイオン伝導性を有するセパレータ層(2)とで構成されていることが必要である。
前記セパレータ層(2)の基材としては、通常、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのポリオレフィン製の多孔質膜、セラミック製の多孔質膜に電解液を浸み込ませたものが挙げられる。特に、ポリオレフィン製の多層構造膜、例えばPE/PP/PEの3層構造のポリオレフィン製の多孔質膜が好適に用いられる。
In an embodiment of the present invention, the separator needs to be composed of a separator (1) layer which is a porous layer having conductivity and ion conductivity and a separator layer (2) having ion conductivity. is there.
Examples of the base material of the separator layer (2) include a porous film made of polyolefin such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), and a ceramic porous film soaked with an electrolyte. It is done. In particular, a multilayer structure film made of polyolefin, for example, a porous film made of polyolefin having a three-layer structure of PE / PP / PE is preferably used.

前記の導電性およびイオン伝導性を有する多孔質層であるセパレータ(1)層として導電性多孔体にイオン伝導性材料(電解液、固体電解質)を浸み込ませたものが挙げられる。導電性多孔体としては、NiやAlなどの発泡金属や導電性カーボンを含有した樹脂などが挙げられる。
前記導電性カーボン粒子として、例えば、電気抵抗が低く、コストも低いことから、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、例えば、電気化学工業(株)製のデンカブラック、ケッチェンブラック、例えば、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、例えば、キャボット(CABOT)社製のバルカンXC72などかが挙げられる。
Examples of the separator (1) layer, which is a porous layer having conductivity and ionic conductivity, include those obtained by immersing an ion conductive material (electrolytic solution, solid electrolyte) in a conductive porous body. Examples of the conductive porous body include foamed metals such as Ni and Al, and resins containing conductive carbon.
As the conductive carbon particles, for example, carbon black is preferable because of its low electrical resistance and low cost. Examples of the carbon black include acetylene black such as Denka Black and Ketjen Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., such as Ketjen Black and furnace black, such as Vulcan XC72 manufactured by CABOT. Can be mentioned.

前記熱硬化性樹脂としては、カーボンブラックを結着させるバインダーとしての機能を有するものであればよく、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。
本発明の実施態様における導電性を有する多孔質層であるセパレータ(1)層は、前記多孔質基材に導電性カーボン粒子と熱硬化性樹脂を主成分とする導電性インクを、必要に応じて含浸等しながら、塗工した後、熱処理を行い分散媒ないし溶媒の除去、熱硬化性樹脂の硬化することにより得ることができる。
The thermosetting resin may have any function as a binder for binding carbon black. For example, phenol resin, epoxy resin, melanin resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, polyurethane resin Is mentioned.
In the embodiment of the present invention, the separator (1) layer, which is a conductive porous layer, is provided with a conductive ink containing conductive carbon particles and a thermosetting resin as main components on the porous substrate, if necessary. It is possible to obtain the film by applying heat treatment, removing the dispersion medium or solvent, and curing the thermosetting resin.

前記のイオン伝導性を有するセパレータ層として、例えばイオン伝導性を与える基および重合性の基を有するイオン性液体を前記セパレータの基材に含浸させた後、重合させたイオン伝導性ポリマーあるいはオリゴマーを含有するセパレータが挙げられる。
前記のイオン伝導性を与える基としては、アミノ酸をアニオンとするもの、アミノ酸由来のアニオン部分とイミダゾリウム、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウムが挙げられる。
また、前記の重合性の基として、二重結合含有基が挙げられる。
As the separator layer having ion conductivity, for example, an ion conductive polymer or oligomer polymerized after impregnating a base material of the separator with an ionic liquid having a group imparting ion conductivity and a polymerizable group. The separator to contain is mentioned.
Examples of the group imparting ion conductivity include an amino acid as an anion, an anion portion derived from an amino acid, imidazolium, quaternary ammonium, and quaternary phosphonium.
Moreover, a double bond containing group is mentioned as said polymeric group.

前記のセパレータ層には電解質としては電解液、ゲル状あるいは固体の電解質、好適には電解液をさらに含有し得る。電解液は溶剤と電解質塩とを含んでいて、溶剤としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート(EMC)が好適に挙げられる。その中でも、エチレンカーボネートあるいはプロピレンカーボネートなどの高粘度溶剤とジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの低粘度溶剤の少なくとも1種又は2種以上とを混合した混合溶剤が好適である。   The separator layer may further contain an electrolytic solution, a gel-like or solid electrolyte, preferably an electrolytic solution as the electrolyte. The electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt, and preferred examples of the solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate (EMC). Among them, a mixed solvent obtained by mixing a high-viscosity solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate and at least one or two or more low-viscosity solvents such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, or ethyl methyl carbonate is preferable. .

前記電解液としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(C25 SO22 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO22 )、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド(LiC(CF3 SO23 )、塩化リチウム(LiCl)あるいは臭化リチウム(LiBr)など、好適には六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )が挙げられる。 Examples of the electrolyte include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), Bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidolithium (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide (LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ), lithium chloride (LiCl) or lithium bromide (LiBr), preferably lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) Can be mentioned.

前記ゲル状の電解質は、例えば正極層および負極層を作製し、これらに溶剤と電解質塩とを含む電解液を塗布した後に溶剤を揮発させて形成し得る。
また、前記固体電解質としては、例えばリチウム二次電池の固体電解質材料として用いられ得る材料の粉末であれば限定されず、例えばLiO−B−P、LiO−SiO、LiO−B、LiO−B−ZnOなどの固体酸化物系非晶質電解質粉末、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、liI−liS−P、LiI−LiS−B、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P、LiPS、LiS−Pなどの固体硫化物系非晶質電解質粉末が挙げられる。
The gel electrolyte can be formed, for example, by preparing a positive electrode layer and a negative electrode layer, applying an electrolytic solution containing a solvent and an electrolyte salt thereto, and then volatilizing the solvent.
As examples of the solid electrolyte, for example, is not limited as long as the powder material that may be used as a solid electrolyte material of a lithium secondary battery, for example, Li 2 O-B 2 O 3 -P 2 O 5, Li 2 O- SiO 2, Li 2 O-B 2 O 3, Li 2 O-B 2 O 3 solid oxide-based amorphous electrolyte powder such as -ZnO, Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2, liI-li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-B 2 S 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S-Si 2 S, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, LiPO 4 - Solid sulfide amorphous such as Li 2 S—SiS, LiI—Li 2 S—P 2 O 5 , LiI—Li 3 PO 4 —P 2 S 5 , Li 3 PS 4 , Li 2 S—P 2 S 5 Electrolyte electrolyte powder.

また、前記固体電解質として、LiI、LiI−Al、LiN、LiN−LiI−LiOH、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO、Li1+x+yTi2−xSi3−y12(A=Al又はGa、0≦x≦0.4、0<y≦0.6)、[(B1/2Li1/21−z]TiO(B=La、Pr、Nd、Sm、C=Sr又はBa、0≦x≦0.5)、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(w<1)、Li3.6Si0.60.4などの結晶質酸化物粉末や酸窒化物粉末など、好適には固体硫化物電解質粉末が挙げられる。 Further, as the solid electrolyte, LiI, LiI-Al 2 O 3, Li 3 N, Li 3 N-LiI-LiOH, Li 1.3 Al 0.3 Ti 0.7 (PO 4) 3, Li 1 + x + y A x Ti 2-x Si y P 3-y O 12 (A = Al or Ga, 0 ≦ x ≦ 0.4, 0 <y ≦ 0.6), [(B 1/2 Li 1/2 ) 1-z C z] TiO 3 (B = La, Pr, Nd, Sm, C = Sr or Ba, 0 ≦ x ≦ 0.5) , Li 5 La 3 Ta 2 O 12, Li 7 La 3 Zr 2 O 12, Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w <1), Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 and other crystalline oxide powders and oxynitrides Preferably, a solid sulfide electrolyte powder is used.

本発明の実施態様におけるバイポーラ電池は、前記の正極層と、負極層と、正極層と負極層との間に挟まれ、導電性およびイオン伝導性を有する多孔質層であるセパレータ層(1)とイオン伝導性を有するセパレータ層(2)とで構成されるセパレータとを積層した単電池を複数、例えば4〜10積層してなる。
そして、本発明の実施態様における組電池は、前記バイポーラ電池を収容するケースにバイボーラ電池を収容し、前記導電性を有するセパレータ層(1)の端部が前記ケースに電気的に接続されていて、前記電極間の絶縁が前記導電性を与える導電体を覆うための絶縁部材によるものである。
A bipolar battery according to an embodiment of the present invention includes a separator layer (1) that is a porous layer sandwiched between the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the positive electrode layer and the negative electrode layer and having conductivity and ion conductivity. And a plurality of unit cells, for example, 4 to 10 layers, each having a separator composed of a separator layer (2) having ion conductivity.
In the assembled battery according to the embodiment of the present invention, a bipolar battery is accommodated in a case accommodating the bipolar battery, and an end portion of the conductive separator layer (1) is electrically connected to the case. Insulation between the electrodes is due to an insulating member for covering the conductor giving the conductivity.

前記の導電性およびイオン伝導性を有するセパレータ層(1)の端部と前記ケースとの電気的接続は、導電性を有するセパレータ層(1)の端部をケースに機械的接合あるいは熱的融着、あるいは導電性接着剤を用いた融着などによって実施し得る。   The electrical connection between the end of the separator layer (1) having conductivity and the ionic conductivity and the case is performed by mechanically joining or thermally melting the end of the separator layer (1) having conductivity to the case. It can be carried out by adhesion or fusion using a conductive adhesive.

前記のケースとしては、導電性粉末、例えば金属粉あるいは炭素粉末を含有させた合成樹脂製ケースであり得る。
前記のケースには、絶縁部材が配置され得る。前記の絶縁部材として多孔質層であるポリオレフィン製であり得る。
The case may be a synthetic resin case containing conductive powder, for example, metal powder or carbon powder.
An insulating member may be disposed in the case. The insulating member may be made of a polyolefin that is a porous layer.

本発明によれば、部材の点数を少なくしつつ導電性の異物貫通時に電池内部の発熱および内圧上昇による膨張を抑制し得る組電池を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the assembled battery which can suppress the expansion | swelling by the heat_generation | fever inside a battery and internal pressure rise at the time of electroconductive foreign material penetration can be obtained, reducing the number of members.

1 組電池
2 正極層
3 負極層
4 セパレータ
5 単電池
10 バイポーラ電池
11 ケース
12 絶縁部材
41 導電性およびイオン伝導性を有する多孔質層であるセパレータ層(1)
42 イオン伝導性を有するセパレータ層(2)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 assembled battery 2 positive electrode layer 3 negative electrode layer 4 separator 5 single cell 10 bipolar battery 11 case 12 insulating member 41 Separator layer (1) which is a porous layer which has electroconductivity and ion conductivity
42 Separator layer having ion conductivity (2)

Claims (1)

正極層と、負極層と、正極層と負極層との間に挟まれるセパレータとを積層した単電池を複数積層してなるバイポーラ電池と、前記バイポーラ電池を収容するケースとを備える組電池であって、前記セパレータは導電性を有する多孔質層であるセパレータ層(1)とイオン伝導性を有するセパレータ層(2)とで構成されていて、前記ケースが導電性を有していて、前記導電性を有するセパレータ層(1)の端部が前記ケースに電気的に接続されていて、前記電極間の絶縁が前記導電性を与える導電体を覆うための絶縁部材による、前記組電池。   An assembled battery comprising a bipolar battery formed by laminating a plurality of unit cells each including a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a separator sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and a case for housing the bipolar battery. The separator is composed of a separator layer (1) which is a porous layer having conductivity and a separator layer (2) having ion conductivity, and the case has conductivity, The assembled battery is formed of an insulating member for covering an electric conductor in which an end portion of the separator layer (1) having electrical properties is electrically connected to the case and insulation between the electrodes gives the conductivity.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016146263A (en) * 2015-02-06 2016-08-12 株式会社日本触媒 Separator and battery including the same

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