JP2009032398A - 電池用電極体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立することができる電池用電極体を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とする電池用電極体を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立することができる電池用電極体、その電池用電極体を用いたリチウムイオン電池、および電池用電極体の製造方法に関する。

リチウムイオン電池等に用いられる電極体は、通常、金属箔からなる集電体と、その集電体上に形成され、活物質を含有する電極層（正極層または負極層）とを備えた構造を有している。従来、電池の高エネルギー密度化のために、電極層の膜厚を厚くし、エネルギー密度向上に寄与しない集電体およびセパレータの割合を相対的に減らす試みがなされている。その一方で、電極層の膜厚を厚くすると、内部抵抗が増加し、ハイレート特性が低下するという問題がある。このように、エネルギー密度とハイレート特性とはトレードオフの関係にあり、両立させることは困難であった。

また従来、集電体に関する種々の研究がなされている。例えば特許文献１においては、金属箔に多数の穴をパンチング加工したリチウムイオン電池用集電体が開示されている。これは、貫通孔を有する集電体を用いることで、活物質の脱落を防止しサイクル性向上を図り、また貫通孔内部にも活物質を充填できることでエネルギー密度向上を図るものであった。しかしながら、貫通孔に充填できる活物質の量は限られていることから、エネルギー密度の大幅な向上は期待できず、さらに、電極層の膜厚を厚くすることによりエネルギー密度向上を図る場合には、従来と同様に、内部抵抗の増加を引き起こすといった問題があった。

なお、特許文献２においては、集電体を発泡金属とすることにより、内部抵抗低減やサイクル性向上を図った非水電解液系二次電池が開示されている。また、特許文献３〜５においては、貫通孔を有する集電体、およびそれを用いたリチウム二次電池等が開示されている。
特開平１１−６７２２２号公報 特開平９−２１３３０７号公報 特開平１１−８６８６９号公報 特開平１１−９７０３５号公報 特開２００５−３８６１２号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立することができる電池用電極体を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とする電池用電極体を提供する。

本発明によれば、電極層内部に内部集電体層を設けることにより、電極層の膜厚が厚くなっても、レート特性が低下することを防止することができる。これにより、エネルギー密度向上およびレート特性向上を両立することができる。

上記発明においては、上記内部集電体層が、上記電極層内部に、所定の間隔を空けて２層以上配置されていることが好ましい。集電効率がさらに優れた電池用電極体を得ることができるからである。

上記発明においては、上記基準集電体層の両面に、上記電極層が形成されていることが好ましい。例えば捲回型電池等に用いることができるからである。

上記発明においては、上記基準集電体層が、金属イオンが透過可能な集電体層であることが好ましい。集電効率が優れた電池用電極体を得ることができるからである。

また本発明においては、正極層および正極集電体を有する正極と、負極層および負極集電体を有する負極と、上記正極層および上記負極層の間に配置されたセパレータと、を有するリチウムイオン電池であって、上記正極および上記負極の少なくとも一方が、上述した電池用電極体であることを特徴とするリチウムイオン電池を提供する。

本発明によれば、正極および負極の少なくとも一方に、上述した電池用電極体を用いることにより、エネルギー密度およびハイレート特性の両方に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。

また本発明においては、基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程と、金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、上記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程と、上記基準集電体層−電極層複合体および上記内部集電体層−電極層複合体を、上記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程と、上記基準集電体層および上記内部集電体層を電気的に接合する接合工程と、を有することを特徴とする電池用電極体の製造方法を提供する。

本発明によれば、エネルギー密度およびレート特性に優れた電池用電極体を得ることができる。

本発明においては、たとえ電極層の膜厚が厚くなったとしてもハイレート特性が低下せず、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立できるという効果を奏する。

以下、本発明の電池用電極体、リチウムイオン電池、および電池用電極体の製造方法について説明する。

Ａ．電池用電極体
まず、本発明の電池用電極体について説明する。本発明の電池用電極体は、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、電極層内部に内部集電体層を設けることにより、電極層の膜厚が厚くなっても、レート特性が低下することを防止することができる。これにより、エネルギー密度向上およびレート特性向上を両立することができる。その結果、例えば本発明の電池用電極体をリチウム二次電池に用いることで、急速充電に適し、高出力化可能な電池とすることができる。さらに、本発明においては、基準集電体層および内部集電体層で集電を行い、それぞれを外部接合したものであるため、集電体の端面のみから集電する方法に比べて、より効率良く集電を行うことができるという利点を有する。

図１は、本発明の電池用電極体の一例を示す概略断面図である。図１に示される電池用電極体は、基準集電体層１と、基準集電体層１の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層２と、電極層２の内部に配置され、金属イオンが透過可能な貫通部を有する内部集電体層３と、基準集電体層１および内部集電体層２を、電極層２の外部で電気的に接合する電気接合部４と、を有するものである。

１．電池用電極体の材料
本発明の電池用電極体の材料について、基準集電体層、電極層および内部集電体層に分けて説明する。

（１）基準集電体層
本発明に用いられる基準集電体層は、少なくとも一方の表面に、後述する電極層を担持するものである。上記基準集電体層の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なリチウムイオン電池等に用いられる集電体の材料と同様のものを用いることができる。具体的には、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、鉄およびチタン等を挙げることができる。例えば、本発明の電池用電極体がリチウムイオン電池の正極として用いられる場合は、基準集電体層の材料がアルミニウムであることが好ましい。一方、本発明の電池用電極体がリチウムイオン電池の負極として用いられる場合は、基準集電体層の材料が銅であることが好ましい。

上記基準集電体層は、箔状の集電体層であっても良く、金属イオンが透過可能な集電体層であっても良い。金属イオンが透過可能な集電体層については、後述する「（３）内部集電体層」で詳細に説明する。

上記基準集電体層の膜厚としては、所望の電子伝導性を確保することができれば特に限定されるものではないが、通常５μｍ〜２０μｍの範囲内であり、中でも１０μｍ〜１５μｍの範囲内であることが好ましい。

（２）電極層
次に、本発明に用いられる電極層について説明する。本発明に用いられる電極層は、上記基準集電体層の少なくとも一方の表面に形成され、活物質を含有する層である。用いられる活物質の種類は、本発明の電池用電極体が使用される電池の種類に応じて適宜選択される。

例えば、本発明の電池用電極体がリチウム二次電池の正極として用いられる場合は、電極層（正極層）は、通常、正極活物質、導電化材および結着材を含有する。上記正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＣｏＯ_４、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４等を挙げることができ、中でもＬｉＣｏＯ_２が好ましい。上記導電化材としては、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック等を挙げることができる。上記結着材としては、例えばポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができる。

本発明においては、電極層内部に、後述する内部集電体層を配置する。内部集電体層を配置することにより、電極層の膜厚を厚くしてもレート特性の向上を図ることができ、レート特性向上およびエネルギー密度向上の両立を図ることができる。上記電極層の全体の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えば５０μｍ〜２００μｍの範囲内、中でも１００μｍ〜１５０μｍの範囲内であることが好ましい。

（３）内部集電体層
次に、本発明に用いられる内部集電体層について説明する。本発明に用いられる内部集電体層は、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な集電体層である。本発明において、「電極層内部に配置される」とは、内部集電体層の少なくとも一部が、電極層の内部に存在することをいう。従って、例えば、内部集電体層が完全に電極層内部に埋没していても良く、内部集電体層の表面が電極層から露出していても良い。

上記内部集電体層の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なリチウムイオン電池等に用いられる集電体の材料と同様のものを用いることができる。具体例については、上記「（１）基準集電体層」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。本発明においては、上記内部集電体層および上記基準集電体層が同じ材料から形成されたものであっても良く、異なる材料から形成されたものであっても良い。

本発明において、内部集電体層は、金属イオンが透過可能な集電体層である。なお、ここでいう金属イオンとは、電池内部で電極間を移動する金属イオンをいう。具体的には、Ｌｉイオン、Ｎａイオン、Ａｌイオン、ＭｇイオンおよびＣｓイオン等を挙げることができる。金属イオンを透過可能な集電体層の具体例としては、貫通部を有するもの等を挙げることができる。このような貫通部を有する内部集電体層としては、具体的には、図２に示すように、円状の貫通部を有するもの（図２（ａ））、スリット状の貫通部を有するもの（図２（ｂ））、メッシュ状の貫通部を有するもの（図２（ｃ））、および櫛状の貫通部を有するもの（図２（ｄ））等を挙げることができる。

上記貫通部の大きさとしては、金属イオンが充分に透過できれば特に限定されるものではない。例えば、貫通部が円状である場合は、貫通部の直径が、１００μｍ〜１ｍｍの範囲内であることが好ましく、３００μｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることがより好ましい。

上記内部集電体層の膜厚としては、所望の電子伝導性を確保することができれば特に限定されるものではないが、通常１０μｍ〜４０μｍの範囲内であり、中でも２０μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。

２．電池用電極体の構成
次に、本発明の電池用電極体の構成について説明する。本発明の電池用電極体は、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成された電極層と、上記電極層内部に配置された内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合された構成を有している。

なお、電気的な接合を行う方法は、特に限定されるものではなく、基準集電体層および内部集電体層を直接接合する方法であっても良く、基準集電体層および内部集電体層を接合リード等で接合する方法であっても良い。接合方法としては、具体的には、溶接による方法等を挙げることができる。

本発明においては、上記内部集電体層が、上記電極層内部に、所定の間隔を空けて２層以上配置されていることが好ましい。集電効率がさらに優れた電池用電極体を得ることができるからである。具体的には、図３（ａ）に示すように、電極層２の内部に、所定の間隔を空けて２つの内部集電体３ａ、３ｂを有する電池用電極体を挙げることができる。なお、図３（ａ）において、図１と重複する一部の符号については記載を省略する（後述する図３（ｂ）〜（ｄ）においても同様である。）。

上記のような電池用電極体において、基準集電体層と、上記基準集電体層に最も近い内部集電体層との距離は、特に限定されるものではないが、例えば２５μｍ〜１００μｍの範囲内、中でも５０μｍ〜７５μｍの範囲内であることが好ましい。なお、隣接する内部集電体層間の距離についても、上記範囲と同様であることが好ましい。また、電極層内部に配置される内部集電体層の数は、少なくとも１層以上であり、中でも２層以上であることが好ましく、特に２層または３層であることが好ましい。

本発明においては、上記基準集電体層の両面に、上記電極層が形成されていることが好ましい。例えば捲回型電池等に用いることができるからである。具体的には、図３（ｂ）に示すように、基準集電体層１と、基準集電体層１の一方の表面に形成され、内部集電体層３が配置された電極層２ａと、基準集電体層１の他方の表面に形成された電極層２ｂと、を有する電池用電極体を挙げることができる。

さらに、本発明においては、上記基準集電体層の両面に形成された電極層の内部に、それぞれ内部集電体層が配置されていることが好ましい。集電効率がさらに優れた電池用電極体を得ることができるからである。具体的には、図３（ｃ）に示すように、基準集電体層１の両面に形成された電極層２ａ、２ｂの内部に、それぞれ内部集電体層３ａ、３ｂが配置されている電池用電極体を挙げることができる。電極層２ａ、２ｂ内部には、それぞれ所定の間隔を空けて２層以上の内部集電体層が配置されていても良い。

本発明においては、上記基準集電体層が、金属イオンが透過可能な集電体層であっても良い。具体的には、図３（ｄ）に示すように、金属イオンが透過可能な集電体層である基準集電体層１と、基準集電体層１の一方の表面に形成され、内部集電体層３が配置された電極層２ａと、基準集電体層１の他方の表面に形成された電極層２ｂと、を有する電池用電極体を挙げることができる。

本発明の電池用電極体の形状は、平板型であっても良く、捲回型であっても良い。さらに、本発明の電池用電極体は、電解液を使用する電池に用いても良く、電解液を使用しない電池に用いても良い。電解液を使用する電池としては、具体的には、水溶媒系電池および非水溶媒系電池を挙げることができる。電解液を使用しない電池としては、具体的には、全固体型電池等を挙げることができる。また、本発明の電池用電極体は、一次電池に用いても良く、二次電池に用いても良い。特に、本発明の電池用電極体は、リチウムイオン電池（リチウム一次電池およびリチウム二次電池）に用いることが好ましい。

Ｂ．リチウムイオン電池
次に、本発明のリチウムイオン電池について説明する。本発明のリチウムイオン電池は、正極層および正極集電体を有する正極と、負極層および負極集電体を有する負極と、上記正極層および上記負極層の間に配置されたセパレータと、を有するリチウムイオン電池であって、上記正極および上記負極の少なくとも一方が、上述した電池用電極体であることを特徴とするものである。

本発明によれば、正極および負極の少なくとも一方に、上述した電池用電極体を用いることにより、エネルギー密度およびハイレート特性の両方に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。さらに、上記電池用電極体は電子伝導性に優れていることから、急速充電に適し、高出力化可能なリチウム二次電池を得ることができるという利点を有する。

図４は、本発明のリチウムイオン電池の一例を示す概略断面図である。図４に示されるリチウムイオン電池は、基準集電体層１と、基準集電体層１の一方の表面に形成され、負極活物質を含有する電極層（負極層）２と、電極層２の内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層３と、基準集電体層１および内部集電体層３を、電極層２の外部で電気的に接合する電気接合部４と、を有する電池用電極体１０を用いたものであり、より具体的には、電池用電極体１０と、正極層１１および正極集電体１２を有する正極と、電極層２および正極層１１の間に配置されたセパレータ１３と、を有するものである。

本発明に用いられる電池用電極体、およびリチウムイオン電池を構成するその他の部材については、上記「Ａ．電池用電極体」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、用いられる電解液等についても一般的なリチウムイオン電池と同様であるので、ここでの説明は省略する。本発明においては、上記正極および上記負極の少なくとも一方が、上述した電池用電極体であれば良いが、中でも、上記正極および上記負極の両方が、上述した電池用電極体であることが好ましい。

また、本発明のリチウムイオン電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良い。さらに、本発明のリチウムイオン電池の形状は、特に限定されるものではなく、円筒型、角型、ラミネート型およびコイン型等を挙げることができる。

Ｃ．電池用電極体の製造方法
次に、本発明の電池用電極体の製造方法について説明する。本発明の電池用電極体の製造方法は、基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程と、金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、上記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程と、上記基準集電体層−電極層複合体および上記内部集電体層−電極層複合体を、上記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程と、上記基準集電体層および上記内部集電体層を電気的に接合する接合工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、エネルギー密度およびレート特性に優れた電池用電極体を得ることができる。さらに、例えば１つの基準集電体層−電極層複合体に対して、複数の内部集電体層−電極層複合体を用いて、同時にラミネートすることにより、エネルギー密度およびレート特性に優れた電池用電極体を、任意の膜厚で製造することができる。

図５は、本発明の電池用電極体の製造方法の一例を示す概略断面図である。図５に示される電池用電極体の製造方法は、基準集電体層１の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより電極層２を形成し、基準集電体層−電極層複合体２１を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程（図５（ａ））と、金属イオンが透過可能な内部集電体３の表面に、電極層形成用ペーストを塗布することにより電極層２を形成し、内部集電体層−電極層複合体２２を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程（図５（ａ））と、基準集電体層−電極層複合体２１および内部集電体層−電極層複合体２２を、内部集電体層３が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程（図５（ｃ））と、ラミネート工程後に、基準集電体層１および内部集電体層３を電気的に接合し、電気接合部４を形成する接合工程（図５（ｄ））と、を有するものである。
以下、本発明の電池用電極層の製造方法について、工程ごとに説明する。なお、本発明に用いられる各部材については、上記「Ａ．電池用電極体」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。

１．基準集電体層−電極層複合体形成工程
本発明における基準集電体層−電極層複合体形成工程は、基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する工程である。

電極層形成用ペーストは、活物質を少なくも含有するものであり、必要に応じて、導電化材および結着材等を含有していても良い。電極層形成用ペーストに用いられる溶媒は、一般的なリチウムイオン電池等の電極層を形成するために用いられる溶媒と同様のものを用いることができる。

本発明においては、基準集電体層の少なくとも一方の表面に、電極層形成用ペーストを塗布する。目的とする電池用電極体の構成に応じて、基準集電体層の両面に、電極層形成用ペーストを塗布しても良い。電極層形成用ペーストを塗布する方法としては、所望の電極層を得ることができる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、スプレー法、浸漬法、ディスペンス法およびブレードコート法等を挙げることができる。本発明においては、電極層形成用ペーストを塗布した後に、電極層を乾燥する乾燥処理、および電極密度を向上させるプレス処理を行うことが好ましい。

本工程により得られる基準集電体層−電極層複合体において、基準集電体層上に形成される電極層の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば２５μｍ〜１００μｍの範囲内、中でも５０μｍ〜７５μｍの範囲内であることが好ましい。

２．内部集電体層−電極層複合体形成工程
本発明における内部集電体層−電極層複合体形成工程は、金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、上記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する工程である。

本発明においては、内部集電体層の少なくとも一方の表面に、電極層形成用ペーストを塗布する。必要に応じて、内部集電体層の両面に、電極層形成用ペーストを塗布しても良い。電極層形成用ペーストを塗布する方法、乾燥処理およびプレス処理については、上述した基準集電体層−電極層複合体形成工程と同様であるので、ここでの説明は省略する。

本工程により得られる内部集電体層−電極層複合体において、基準集電体層上に形成される電極層の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば２５μｍ〜１００μｍの範囲内、中でも５０μｍ〜７５μｍの範囲内であることが好ましい。

３．ラミネート工程
本発明におけるラミネート工程は、上記基準集電体層−電極層複合体および上記内部集電体層−電極層複合体を、上記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねる工程である。

本発明において、基準集電体層−電極層複合体および内部集電体層−電極層複合体をラミネートする際の加熱温度としては、特に限定されるものではないが、通常１００℃〜２５０℃の範囲内であり、中でも１５０℃〜２００℃の範囲内であることが好ましい。さらに、ラミネートする際に印加する圧力としては、特に限定されるものではないが、通常０．１ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲内であり、中でも０．３ＭＰａ〜０．７ＭＰａの範囲内であることが好ましい。なお、ラミネート時間は特に限定されるものではなく、上記の複合体が所望の接着強度を有する程度に接着されるまで行うことが好ましい。

本発明においては、１つの基準集電体層−電極層複合体に対して、複数の内部集電体層−電極層複合体を用いて、同時にラミネートすることが好ましい。これにより、内部集電体層が所定の間隔を空けて２層以上配置された電極層を得ることができるからである。具体的には、図６（ａ）に示すように、１つの基準集電体層−電極層複合体２１に対して、２つの内部集電体層−電極層複合体２２を用い、内部集電体層３が電極層２の内部に配置されるようにラミネートする。これにより、図６（ｂ）に示すように、内部集電体層３が所定の間隔を空けて２層配置された電極層２を得ることができる。

４．接合工程
本発明における接合工程は、上記基準集電体層および上記内部集電体層を電気的に接合する工程である。本発明における接合工程は、通常、上記ラミネート工程に行われる。

電気的な接合を行う方法は、特に限定されるものではなく、基準集電体層および内部集電体層を直接接合する方法であっても良く、基準集電体層および内部集電体層を接合リード等で接合する方法であっても良い。接合方法としては、具体的には、溶接による方法等を挙げることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１］
ｎ−メチルピロリドン溶液５重量部に、結着材であるポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を５重量部添加し、３分間プロペラ撹拌を行った。次に、導電化材であるアセチレンブラックを２重量部添加し、１０分間プロペラ撹拌を行った。次に、メソポーラスシリカを８重量部添加し、１０分間プロペラ撹拌を行った。次に、正極活物質であるＬｉＮｉＯ_２粉末を８５重量部添加し、１０分間プロペラ撹拌を行った。これにより、正極層形成用ペーストを得た。

次に、正極層形成用ペーストを、厚さ１５μｍのＡｌ集電体上にドクターブレードにより塗布し、８０℃で３０分間乾燥させた。次に、ロールプレス機にてプレスを行った。最後に電極面積３ｃｍ^２となるように打ち抜き、基準集電体層−電極層複合体（電極Ａ）を得た。

次に、正極層形成用ペーストを、厚さ１５μｍのＡｌパンチングメタルの集電体上にドクターブレードにより塗布し、８０℃で３０分間乾燥させた。次に、ロールプレス機にてプレスを行った。最後に電極面積２ｃｍ^２となるように打ち抜き、内部集電体層−電極層複合体（電極Ｂ）を得た。

次に、得られた電極Ａを用い、中央に電極面積２ｃｍ^２分だけ残し、周りの電極層を剥離した。このようにして得られた電極Ａと上記の電極Ｂとを、図５（ｃ）のように重ねてラミネートした。最後に、電極Ａの基準集電体層と、電極Ｂの内部集電体層とを超音波溶接にて接合することにより、本発明の電池用電極体（正極）を得た。

得られた正極と、負極として用意したＬｉ金属と、市販のセル（日本トムセル社製）とを用いて測定用セルを得た。なお、セパレータには、厚さ２５μｍのポリエチレン（ＰＥ）製微多孔膜を用いた。電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を体積比率３：７で混合した混合溶媒に、支持塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を濃度１ｍｏｌ／Ｌで溶解したものを用いた。

［比較例１〜３］
正極層形成用ペーストの組成および目付量を表１のように変化させたこと、ならびに電極Ｂを用いず電極Ａのみを用いたこと以外は、実施例１と同様にして測定用セルを得た。

［評価］
実施例１および比較例１〜３で得られた測定用セルのエネルギー密度および容量維持率を評価した。まず、以下のＳＯＣ(state of charge)調整を行い、次にエネルギー密度および容量維持率を測定した。

（１）ＳＯＣ調整
ＳＯＣ調整の条件を以下に示す。
（ａ）充電：電流（活物質１ｇに対して１５ｍＡ）、電圧４．３Ｖ、ＣＣモード
（ｂ）休止：５分
（ｃ）放電：電流（活物質１ｇに対して１５ｍＡ）、電圧３．０Ｖ、ＣＣモード
（ｄ）休止：５分
この（ａ）〜（ｄ）を３サイクル行った。その後、エネルギー密度および容量維持率を評価するために、それぞれ下記の条件で充放電（サイクル１およびサイクル２）を行った。

（２）エネルギー密度
サイクル１
（ｅ）充電：電流（活物質１ｇに対して１５ｍＡ）、電圧４．３Ｖ、ＣＣＣＶモード、２４時間
（ｆ）休止：２時間
（ｇ）放電：電流（活物質１ｇに対して１５ｍＡ）、電圧３．０Ｖ、ＣＣモード
（ｈ）休止：５分
このサイクル１の充放電カーブよりエネルギー量を算出し、下記式により、エネルギー密度（ｍＷｈ／ｃｃ）を求めた。

（２）容量維持率
サイクル２
（ｅ）充電：電流（活物質１ｇに対して１５ｍＡ）、電圧４．３Ｖ、ＣＣＣＶモード、２４時間
（ｆ）休止：２時間
（ｇ）放電：電流（活物質１ｇに対して１５００ｍＡ）、電圧３．０Ｖ、ＣＣモード
（ｈ）休止：５分
このサイクル２の放電容量と、上述したサイクル１の放電容量とを用いて、下記式により、容量維持率（％）を求めた。得られた結果を表１に示す。

実施例１は、エネルギー密度および容量維持率（レート特性）の両方が優れていた。比較例１および比較例２は、容量維持率が低い結果となった。比較例３では、エネルギー密度が小さい結果となった。これより、実施例１においては、容量維持率を低下させずに、エネルギー密度を向上でき、これらを両立できることが明らかになった。

本発明の電池用電極体の一例を示す概略断面図である。 本発明に用いられる内部集電体層を説明する説明図である。 本発明の電池用電極体の他の例を示す概略断面図である。 本発明のリチウムイオン電池の一例を示す概略断面図である。 本発明の電池用電極体の製造方法の一例を示す概略断面図である。 本発明の電池用電極体の製造方法の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ … 基準集電体層
２ … 電極層
３ … 内部集電体層
４ … 電気接合部
１０ … 電池用電極体
１１ … 正極層
１２ … 正極集電体
１３ … セパレータ

Claims (6)

1. 基準集電体層と、前記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、前記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、
   前記基準集電体層および前記内部集電体層が、前記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とする電池用電極体。
2. 前記内部集電体層が、前記電極層内部に、所定の間隔を空けて２層以上配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電池用電極体。
3. 前記基準集電体層の両面に、前記電極層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池用電極体。
4. 前記基準集電体層が、金属イオンが透過可能な集電体層であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の電池用電極体。
5. 正極層および正極集電体を有する正極と、負極層および負極集電体を有する負極と、前記正極層および前記負極層の間に配置されたセパレータと、を有するリチウムイオン電池であって、
   前記正極および前記負極の少なくとも一方が、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の電池用電極体であることを特徴とするリチウムイオン電池。
6. 基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程と、
   金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、前記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程と、
   前記基準集電体層−電極層複合体および前記内部集電体層−電極層複合体を、前記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程と、
   前記基準集電体層および前記内部集電体層を電気的に接合する接合工程と、
   を有することを特徴とする電池用電極体の製造方法。

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