[go: up one dir, main page]

JP2013110071A - Electrochemical device - Google Patents

Electrochemical device Download PDF

Info

Publication number
JP2013110071A
JP2013110071A JP2011256293A JP2011256293A JP2013110071A JP 2013110071 A JP2013110071 A JP 2013110071A JP 2011256293 A JP2011256293 A JP 2011256293A JP 2011256293 A JP2011256293 A JP 2011256293A JP 2013110071 A JP2013110071 A JP 2013110071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode tab
plane direction
power generation
solid electrolyte
generation element
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.)
Pending
Application number
JP2011256293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuta Nakai
康太 中井
Ikuma Matsuzaki
生馬 松崎
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 JP2011256293A priority Critical patent/JP2013110071A/en
Priority to KR1020120131420A priority patent/KR101347513B1/en
Publication of JP2013110071A publication Critical patent/JP2013110071A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/617Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491Porosity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】各タブ付近への電流集中により温度勾配を有する電池であっても、電気化学デバイスの寿命、信頼性の低下を抑制し得る電池を提供する。
【解決手段】電極間のイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層(12)と、この電解質層(12)の両側に設けられる負極(4)及び正極(8)とを有し、電子とイオンが2つの電極(4、8)間を移動して電気化学反応を行う扁平状の発電要素(2)を備える電気化学デバイス(1)において、発電要素(2)の面内温度が均一となるように発電要素(2)の面内での電気化学反応の活性度を異ならせる。
【選択図】図5
An object of the present invention is to provide a battery that can suppress a decrease in lifetime and reliability of an electrochemical device even if the battery has a temperature gradient due to current concentration near each tab.
An electrolyte layer (12) having a function as an ion transfer medium between electrodes, and a negative electrode (4) and a positive electrode (8) provided on both sides of the electrolyte layer (12), In the electrochemical device (1) including the flat power generation element (2) in which ions move between the two electrodes (4, 8) to perform an electrochemical reaction, the in-plane temperature of the power generation element (2) is uniform. Thus, the activity of the electrochemical reaction in the plane of the power generation element (2) is varied.
[Selection] Figure 5

Description

この発明はリチウムイオン二次電池などの電気化学デバイスに関する。   The present invention relates to an electrochemical device such as a lithium ion secondary battery.

略扁平状の発電要素を電池外装体で被覆し、当該電池外装体の周縁部を熱融着により接合した電池を単位として積層するものがある(特許文献1参照)。このものでは、電池の中央部に熱伝導性を有する第1の粘着材を、電池の周縁部に接着強度のある第2の粘着材を塗布して2つの電池を貼り合わせることにより積層している。   There is one in which a substantially flat power generation element is covered with a battery outer package, and a battery in which the peripheral portion of the battery outer package is joined by thermal fusion is stacked as a unit (see Patent Document 1). In this case, the first adhesive material having thermal conductivity is applied to the central portion of the battery, and the second adhesive material having adhesive strength is applied to the peripheral portion of the battery, and then the two batteries are bonded together. Yes.

特開2009−272048号公報JP 2009-272048 A

ところで、上記の電池では、発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための2つのタブを発電要素の周縁部に備えている。本発明者を含むグループが実験したところでは、この2つのタブ付近への電流集中により2つの各タブ近傍の温度が各タブより離れた部位より上昇する傾向を有することを初めて見い出している。   By the way, in said battery, the two tabs for performing at least one of charge or discharge to an electric power generation element are provided in the peripheral part of the electric power generation element. When the group including the present inventor experimented, it has been found for the first time that the temperature in the vicinity of each of the two tabs tends to rise from a portion away from each of the tabs due to the current concentration in the vicinity of the two tabs.

このように、発電要素の面内方向に不均一な温度勾配が生じることで、発電要素の面内方向に劣化進行度の差異が生まれる結果、電池全体の寿命、信頼性が低下するといった問題が生じる。   As described above, a non-uniform temperature gradient is generated in the in-plane direction of the power generation element, resulting in a difference in deterioration progress in the in-plane direction of the power generation element, resulting in a problem that the life and reliability of the entire battery are lowered. Arise.

しかしながら、各タブ付近への電流集中により各タブ近傍の温度が各タブより離れた部位より上昇する傾向を有する電池に対して、上記特許文献1の技術を適用しても、発電要素面内方向の不均一な温度勾配を解消することはできない。上記特許文献1は、全体として略扁平状の電池からの放熱は周縁部より中央部ほうが高いとみなしている技術に過ぎず、発電要素面内方向の不均一な実際の温度勾配に対応するものでないためである。   However, even if the technique of Patent Document 1 is applied to a battery in which the temperature in the vicinity of each tab tends to rise from a portion away from each tab due to current concentration near each tab, the power generation element in-plane direction It is impossible to eliminate the uneven temperature gradient. The above-mentioned Patent Document 1 is merely a technique that considers that heat radiation from a generally flat battery as a whole is higher in the central part than in the peripheral part, and corresponds to a non-uniform actual temperature gradient in the in-plane direction of the power generation element. Because it is not.

そこで本発明は、各タブ付近への電流集中により各タブ近傍の温度が各タブより離れた部位より上昇する温度勾配を有する電池であっても、電気化学デバイスの寿命、信頼性の低下を抑制し得る電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention suppresses deterioration in the lifetime and reliability of electrochemical devices even in a battery having a temperature gradient in which the temperature in the vicinity of each tab rises from a portion away from each tab due to current concentration near each tab. It is an object of the present invention to provide a battery that can be used.

本発明の電気化学デバイスは、電極間のイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層と、この電解質層の両側に設けられる負極及び正極とを有し、電子とイオンが前記2つの電極間を移動して電気化学反応を行う扁平状の発電要素を備える電気化学デバイスを前提としている。そして、前記発電要素の面内方向の温度が均一となるように発電要素の面内方向での電気化学反応の活性度を異ならせる。   The electrochemical device of the present invention has an electrolyte layer having a function as an ion transfer medium between electrodes, and a negative electrode and a positive electrode provided on both sides of the electrolyte layer, and electrons and ions pass between the two electrodes. It is premised on an electrochemical device having a flat power generation element that moves and performs an electrochemical reaction. Then, the activity of the electrochemical reaction in the in-plane direction of the power generation element is varied so that the temperature in the in-plane direction of the power generation element becomes uniform.

発電要素の面内方向での電気化学反応の活性度を異ならせると、発電要素の面内方向での充放電反応熱が変化する。つまり、発電要素の面内方向での電気化学反応熱と面内方向のジュール発熱との合計が同一の温度なるように、発電要素の面内方向での電気化学反応の活性度を異ならせることで、発電要素の面内方向の温度を均一化することができる。発電要素の面内方向の温度を均一化することが可能となれば、電気化学デバイスの寿命、信頼性の低下を抑制することができる。   When the activity of the electrochemical reaction in the in-plane direction of the power generation element is varied, the charge / discharge reaction heat in the in-plane direction of the power generation element changes. In other words, the activity of the electrochemical reaction in the in-plane direction of the power generation element is made different so that the sum of the electrochemical reaction heat in the in-plane direction of the power generation element and the Joule heat generation in the in-plane direction becomes the same temperature. Thus, the temperature in the in-plane direction of the power generation element can be made uniform. If it is possible to make the temperature in the in-plane direction of the power generation element uniform, it is possible to suppress degradation of the lifetime and reliability of the electrochemical device.

第1実施形態のリチウムイオン二次電池の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the lithium ion secondary battery of 1st Embodiment. 発電要素の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of an electric power generation element. 現状の電池の放電時のラミネートフィルムの表面温度勾配を示すモデル図である。It is a model figure which shows the surface temperature gradient of the laminate film at the time of discharge of the present battery. 参考例の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of a reference example. 第1実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 1st Embodiment. 面内方向の温度勾配の特性図である。It is a characteristic view of the temperature gradient in the in-plane direction. 第2実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 2nd Embodiment. 第2実施形態の他の例のセパレータの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the separator of the other example of 2nd Embodiment. 第3実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 3rd Embodiment. 第3実施形態の他の例の正極活物質層の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the positive electrode active material layer of the other example of 3rd Embodiment. 第4実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 4th Embodiment. 第5実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 5th Embodiment. 第5実施形態の他の例のイオンブロック層の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the ion block layer of the other example of 5th Embodiment. 第6実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 6th Embodiment. 第6実施形態の他の例の固体電解質層の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the solid electrolyte layer of the other example of 6th Embodiment. 第7実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 7th Embodiment. 第8実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 8th Embodiment. 第9実施形態の単電池層の断面図である。It is sectional drawing of the cell layer of 9th Embodiment. 第10実施形態の面内方向の温度勾配の特性図である。It is a characteristic figure of the temperature gradient of the surface direction of 10th Embodiment. 第10実施形態のセパレータの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the separator of 10th Embodiment.

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張している箇所があり、その箇所においては実際の比率と異なっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing has the location exaggerated on account of description, and the location differs from the actual ratio.

(第1実施形態)
本実施形態のリチウムイオン二次電池1について先に概説する。図1はリチウムイオン二次電池1の概略斜視図、図2は発電要素2の分解斜視図である。
(First embodiment)
The lithium ion secondary battery 1 of this embodiment will be outlined first. FIG. 1 is a schematic perspective view of a lithium ion secondary battery 1, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a power generation element 2.

図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、実際に充放電反応が進行する略四角扁平状の発電要素2が、電池外装材であるラミネートフィルム14の内部に封止された構造を有する。詳しくは、高分子−金属複合ラミネートフィルムを電池外装材として用いて、その周辺部(周縁部)14a、14b、14c、14dを熱融着にて接合することにより、発電要素2を収納し密封した構成を有している。ここで高分子−金属複合ラミネートフィルムとしては、金属フィルムを高分子フィルム(樹脂フィルム)でサンドイッチした三層構造のものが一般的である。   As shown in FIG. 1, a lithium ion secondary battery 1 has a structure in which a substantially square flat power generation element 2 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 14 that is a battery exterior material. Have. Specifically, the power generation element 2 is housed and sealed by bonding the peripheral portions (peripheral portions) 14a, 14b, 14c, and 14d by thermal fusion using a polymer-metal composite laminate film as a battery exterior material. It has the structure. Here, the polymer-metal composite laminate film generally has a three-layer structure in which a metal film is sandwiched between polymer films (resin films).

こうした積層型の電池1は、缶型電池と区分けするために「ラミネート型電池」といわれる。缶型電池は、堅い円筒状の金属製外枠の中に2つの各電極が巻き込んで収納されているものである。一方、ラミネート型電池とは、略四角扁平状の発電要素2の周辺部(周縁部)を熱融着にて接合することにより、発電要素を密封したものをいう。以下では、リチウムイオン二次電池1を、「ラミネート型電池」という。あるいは単に「電池」ともいう。   Such a stacked battery 1 is referred to as a “laminated battery” in order to be distinguished from a can battery. A can-type battery is one in which two electrodes are wound and housed in a rigid cylindrical metal outer frame. On the other hand, the laminate type battery is a battery in which the power generation element is sealed by joining the peripheral portion (peripheral portion) of the substantially square flat power generation element 2 by thermal fusion. Hereinafter, the lithium ion secondary battery 1 is referred to as a “laminated battery”. Alternatively, it is simply called “battery”.

図2に示したように、発電要素2は、負極4、セパレータ12、正極8をこの順に積層した構成を有している。ここで、負極4は四角薄板状の負極集電体5の両面に負極活物質層6、6を配置したものである。同様に正極8は四角薄板状の正極集電体9の両面に正極活物質層10、10を配置したものである。セパレータ12は主に多孔質の熱可塑性樹脂から形成されている。セパレータ12が電解液を保持することで、セパレータ12と一体に電解質層が形成されている。言い換えると、2つの電極間のLiイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層が、液体電解質と樹脂を含む微多孔膜のセパレータ12とで構成されている。   As shown in FIG. 2, the power generation element 2 has a configuration in which a negative electrode 4, a separator 12, and a positive electrode 8 are stacked in this order. Here, the negative electrode 4 is obtained by disposing negative electrode active material layers 6 and 6 on both sides of a rectangular thin plate-like negative electrode current collector 5. Similarly, the positive electrode 8 is obtained by disposing positive electrode active material layers 10 and 10 on both sides of a rectangular thin plate-shaped positive electrode current collector 9. The separator 12 is mainly formed from a porous thermoplastic resin. Since the separator 12 holds the electrolytic solution, an electrolyte layer is formed integrally with the separator 12. In other words, an electrolyte layer having a function as a Li ion transfer medium between two electrodes is composed of a liquid electrolyte and a microporous membrane separator 12 containing a resin.

これにより、隣接する負極4、セパレータ12(電解液を含む)及び正極8は、一つの単電池層13(単電池)を構成する。単電池層13では、電子とイオンが2つの電極間を移動して電池の充放電反応(電気化学反応)を行う。従って、本実施形態のラミネート型電池1は、単電池層13を積層することで、電気的に並列接続された構成を有するともいえる。また、単電池層13の外周には、隣接する負極集電体5と正極集電体9との間を絶縁するためのシール部(絶縁層)を設けてもよい。発電要素2の両最外層に位置する最外層負極集電体5には、いずれも片面のみ(図2で最上段の負極集電体5には下面のみ、最下段の負極集電体5には上面のみ)に負極活物質層6を配置している。なお、図2とは負極及び正極の配置を逆にすることで、発電要素2の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片側のみに正極活物質層を配置するようにしてもよい。   Thereby, the adjacent negative electrode 4, separator 12 (including the electrolytic solution), and positive electrode 8 constitute one single cell layer 13 (single cell). In the single cell layer 13, electrons and ions move between the two electrodes to perform a charge / discharge reaction (electrochemical reaction) of the battery. Therefore, it can be said that the laminate type battery 1 of the present embodiment has a configuration in which the single battery layers 13 are stacked to be electrically connected in parallel. Further, a seal portion (insulating layer) for insulating between the adjacent negative electrode current collector 5 and positive electrode current collector 9 may be provided on the outer periphery of the unit cell layer 13. The outermost negative electrode current collectors 5 located on both outermost layers of the power generating element 2 are all only on one side (in FIG. 2, the uppermost negative electrode current collector 5 has only the lower surface, the lowermost negative electrode current collector 5 has Is disposed on the upper surface only). Note that the arrangement of the negative electrode and the positive electrode is reversed from that in FIG. 2 so that the outermost positive electrode current collector is positioned in both outermost layers of the power generation element 2, and the positive electrode is provided only on one side of the outermost positive electrode current collector. An active material layer may be disposed.

負極集電体5及び正極集電体9には、各電極(負極及び正極)から出入りする電子を外部に取り出す負極タブ15及び正極タブ16の2つの強電タブを取り付け、ラミネートフィルム14の周縁部に挟まれるようにラミネートフィルム14の外部に導出させている。発電要素2は全体として四辺を有する四角扁平状に形成されているので、四辺のうちの一辺のみより2つの強電タブ15、16をまとめて外部に導出させている(図1参照)。強電タブ15、16には、必要に応じて正極端子リード(図示せず)及び負極端子リード(図示せず)を介して、各電極の負極集電体5及び正極集電体9に超音波溶接や抵抗溶接により取り付けてもよい。なお、図2において各負極タブ15同士を、また各正極タブ16同士を電気的に接続することはいうまでもない。   The negative current collector 5 and the positive current collector 9 are attached with two high-power tabs, a negative electrode tab 15 and a positive electrode tab 16, which take out electrons entering and exiting from each electrode (negative electrode and positive electrode) to the outside, and a peripheral portion of the laminate film 14. So as to be sandwiched between the laminated films 14. Since the power generation element 2 is formed in a square flat shape having four sides as a whole, the two high-power tabs 15 and 16 are collectively led out from only one side of the four sides (see FIG. 1). The high voltage tabs 15 and 16 are ultrasonically applied to the negative electrode current collector 5 and the positive electrode current collector 9 of each electrode via a positive electrode terminal lead (not shown) and a negative electrode terminal lead (not shown) as necessary. You may attach by welding and resistance welding. In addition, it cannot be overemphasized that each negative electrode tab 15 in FIG. 2 and each positive electrode tab 16 are electrically connected.

さて、電池1の面内方向の温度勾配を調査するため、本発明者を含むグループが電池1を製作し、充放電によるラミネートフィルム表面温度を計測したところ、図3に示す結果を得た。図3は本発明者を含むグループが初めて見いだした放電時のラミネートフィルムの表面温度勾配をモデルで示したものである。図3において色が濃い部分ほど発熱によるラミネートフィルム表面温度が高いことを示している。図3によれば、2つの各強電タブ15、16がある付近で最も発熱温度が高く、2つの各強電タブ15、16から離れるほど(図3では下方に向かうほど)発熱温度が低くなっている。さらに、図3において正極タブ16側の右半分の領域のほうが負極タブ15側の左半分の領域よりも温度上昇している部分が広がっている。   Now, in order to investigate the temperature gradient in the in-plane direction of the battery 1, the group including the present inventor manufactured the battery 1 and measured the surface temperature of the laminate film by charging and discharging, and the result shown in FIG. 3 was obtained. FIG. 3 shows a model of the surface temperature gradient of the laminate film at the time of discharge first discovered by the group including the present inventor. In FIG. 3, the darker the color, the higher the laminate film surface temperature due to heat generation. According to FIG. 3, the heat generation temperature is highest in the vicinity of each of the two high-power tabs 15 and 16, and the heat generation temperature decreases as the distance from the two high-power tabs 15 and 16 increases (downward in FIG. 3). Yes. Further, in FIG. 3, the portion of the right half region on the positive electrode tab 16 side has a higher temperature than the left half region on the negative electrode tab 15 side.

この現象を解析したところは次の通りである。すなわち、電池1には発熱を伴う。この発熱は大別すると、充放電反応熱(電気化学的な反応熱)、分極発熱、電子が部材内を拡散する際に生じるジュール発熱に分かれる。電子を入出するための2つの強電タブ15、16を備える電池1においては、その構造上、各強電タブ15、16の付近に電流(電子)が集中し、局所的にジュール発熱による温度上昇が発生すると考えられる。   The analysis of this phenomenon is as follows. That is, the battery 1 generates heat. This heat generation is roughly divided into charge / discharge reaction heat (electrochemical reaction heat), polarization heat generation, and Joule heat generated when electrons diffuse in the member. In the battery 1 including the two high-power tabs 15 and 16 for entering and exiting electrons, current (electrons) concentrates in the vicinity of each of the high-power tabs 15 and 16 due to its structure, and the temperature rise due to Joule heat generation locally. It is thought to occur.

このように発電要素2の面内で2つの各強電タブ15、16に近いほど温度上昇する、つまり発電要素2の面内方向に不均一な温度勾配(温度分布)が生じたのでは、相対的に高温の部分である各強電タブ15、16の付近から先に劣化してしまうこととなる。発電要素2の面内方向に劣化進行度の差異が生まれる結果、電池1全体の寿命、信頼性が低下するといった問題が生じるのである。ここで、「発電要素の面」とは 発電要素を1枚の平らな紙とみなしたとき、この平らな紙の上下の面のことをいう。また、「発電要素の面内方向」とは、発電要素を1枚の平らな紙とみなしたとき、この平らな紙の面に沿う任意の方向をいう。なお、「発電要素の面内方向」については、単に「面内方向」でも用いる。   In this way, the temperature rises as the two high power tabs 15 and 16 are closer to each other in the plane of the power generation element 2, that is, if a non-uniform temperature gradient (temperature distribution) occurs in the in-plane direction of the power generation element 2, the relative In particular, the vicinity of the high-power tabs 15 and 16 that are high-temperature portions deteriorates first. As a result of the difference in deterioration progress in the in-plane direction of the power generation element 2, there arises a problem that the life and reliability of the entire battery 1 are lowered. Here, the “surface of the power generation element” refers to the upper and lower surfaces of this flat paper when the power generation element is regarded as one flat paper. In addition, the “in-plane direction of the power generation element” refers to an arbitrary direction along the plane of the flat paper when the power generation element is regarded as one flat paper. The “in-plane direction of the power generation element” is also simply used as the “in-plane direction”.

さらに説明すると、正極活物質には、Li・Mn系複合酸化物、Li・Ni系複合酸化物、Li・Co系複合酸化物などがあり、最近ではこれら三種の複合酸化物を混合させた形態で使用する正極活物質を本発明者を含むグループが鋭意研究している。これら三種の複合酸化物を混合させた構成の正極活物質を仮に「三元系NMC」というとすると、特にこの三元系NMCにおいて、発電要素2の面内方向に不均一な温度勾配(分布)が大きく生じることを見い出している。   More specifically, the positive electrode active material includes Li / Mn composite oxides, Li / Ni composite oxides, Li / Co composite oxides, etc., and these three types of composite oxides have recently been mixed. The group including the present inventor has intensively studied the positive electrode active material used in the above. If the positive electrode active material having a configuration in which these three complex oxides are mixed is referred to as “ternary NMC”, in particular, in this ternary NMC, a non-uniform temperature gradient (distribution) in the in-plane direction of the power generation element 2. ) Is found to occur greatly.

そこで本発明では、ジュール発熱以外の発熱要因である充放電反応熱(電気化学的な反応熱)が、ジュール発熱と反対の温度勾配を発電要素2の面内方向に有するようにする。つまり、発電要素2の面内方向の温度が均一となるように発電要素2の面内方向での充放電反応熱(電気化学的な反応熱)を異ならせる。ここで、発電要素2の面内方向での充放電反応熱を異ならせるには、発電要素2の面内方向での充放電反応の活性度を異ならせ、各強電タブ15、16に近いほど充放電反応熱が小さくなる温度勾配を有するように発電要素2を構成することである。これによって、ジュール発熱による面内方向での温度勾配を相殺することができ、結果的に発電要素2の面内方向の温度を均一化することが可能となる。   Therefore, in the present invention, charge / discharge reaction heat (electrochemical reaction heat), which is a heat generation factor other than Joule heat generation, has a temperature gradient opposite to Joule heat generation in the in-plane direction of the power generation element 2. That is, the charge / discharge reaction heat (electrochemical reaction heat) in the in-plane direction of the power generation element 2 is varied so that the temperature in the in-plane direction of the power generation element 2 is uniform. Here, in order to vary the charge / discharge reaction heat in the in-plane direction of the power generation element 2, the activity of the charge / discharge reaction in the in-plane direction of the power generation element 2 is varied. The power generation element 2 is configured to have a temperature gradient in which the charge / discharge reaction heat becomes small. As a result, the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be canceled, and as a result, the temperature in the in-plane direction of the power generation element 2 can be made uniform.

充放電反応熱は、充放電反応の活性度としてのイオン伝導率を用いて制御できる。ここでの「イオン」とは、実施形態ではLiイオンのことである。Liイオンは電解質層内を正極から負極へとあるいはその逆へと移動して充放電反応を行うが、「イオン伝導率」とはこのLiイオンの移動のし易さを表す指標である。一方、「充放電反応の活性度」とは、充放電反応の生じ易さのことである。従って、電解質のイオン伝導率が低いとLiイオンが相対的に移動しにくくなって充放電反応の活性度は低下し、この逆に電解質のイオン伝導率が高いとLiイオンが相対的に移動し易くなって充放電反応の活性度は大きくなる。また、イオン伝導率は、電気伝導のしやさすさを表す電気伝導率とは比例の関係にある。   The charge / discharge reaction heat can be controlled using the ionic conductivity as the activity of the charge / discharge reaction. The “ion” here means Li ion in the embodiment. Li ions move in the electrolyte layer from the positive electrode to the negative electrode or vice versa to perform a charge / discharge reaction. “Ion conductivity” is an index representing the ease of movement of Li ions. On the other hand, the “activity of charge / discharge reaction” refers to the ease with which the charge / discharge reaction occurs. Therefore, when the ionic conductivity of the electrolyte is low, Li ions are relatively difficult to move and the activity of the charge / discharge reaction is lowered. Conversely, when the ionic conductivity of the electrolyte is high, Li ions are relatively moved. It becomes easy to increase the activity of the charge / discharge reaction. In addition, the ionic conductivity is in a proportional relationship with the electrical conductivity representing the ease of electrical conduction.

電解質のイオン伝導率は、電解質が液体電解質である場合には、セパレータ12の空孔率、セパレータ12の厚み、電極の厚みを変えることで、発電要素2の面内方向に変更し得る。また、電極表面にイオンブロック層21を設ける場合に、イオンブロック層21の空孔率、イオンブロック層21の厚みを変えることで、発電要素2の面内方向にイオン伝導率を変更し得る。また、電解質が半固体電解質や固体電解質である場合には、半固体電解質や固体電解質の厚み、粘度、誘電率、電解質塩濃度を変えることで、発電要素2の面内方向にイオン伝導率を変更し得る。   When the electrolyte is a liquid electrolyte, the ionic conductivity of the electrolyte can be changed in the in-plane direction of the power generation element 2 by changing the porosity of the separator 12, the thickness of the separator 12, and the thickness of the electrode. When the ion block layer 21 is provided on the electrode surface, the ion conductivity can be changed in the in-plane direction of the power generation element 2 by changing the porosity of the ion block layer 21 and the thickness of the ion block layer 21. When the electrolyte is a semi-solid electrolyte or a solid electrolyte, the ionic conductivity is increased in the in-plane direction of the power generation element 2 by changing the thickness, viscosity, dielectric constant, and electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte or solid electrolyte. Can change.

以下、本発明の第1実施形態ではセパレータ12の空孔率を、第2実施形態ではセパレータ12の厚みを、第3実施形態では電極の厚みを変化させることによって電解質のイオン伝導率を変更する場合を説明する。第4実施形態ではイオンブロック層21の空孔率を、第5実施形態ではイオンブロック層21の厚みを変化させることによって電解質のイオン伝導率を変更する場合を説明する。第6実施形態では半固体電解質層(あるいは固体電解質層)25の厚みを、第7、第8、第9実施形態ではそれぞれ半固体電解質層(あるいは固体電解質層)25の粘度、誘電率、電解質塩濃度を変化させることによって電解質のイオン伝導率を変更する場合を説明する。   Hereinafter, the ionic conductivity of the electrolyte is changed by changing the porosity of the separator 12 in the first embodiment, the thickness of the separator 12 in the second embodiment, and the thickness of the electrode in the third embodiment. Explain the case. In the fourth embodiment, the case where the ionic conductivity of the electrolyte is changed by changing the porosity of the ion blocking layer 21 and in the fifth embodiment by changing the thickness of the ion blocking layer 21 will be described. In the sixth embodiment, the thickness of the semisolid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25 is set. In the seventh, eighth, and ninth embodiments, the viscosity, dielectric constant, and electrolyte of the semisolid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25 are set. The case where the ionic conductivity of the electrolyte is changed by changing the salt concentration will be described.

まず、図4、図5は発電要素2から1つの単電池層13のみを採り出して示す単電池層13の断面図で、このうち図4は参考例の単電池層13、図5は第1実施形態の単電池層13である。   First, FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views of the unit cell layer 13 that shows only one unit cell layer 13 taken out from the power generation element 2, and FIG. 4 shows the unit cell layer 13 of the reference example, and FIG. It is the cell layer 13 of one embodiment.

ただし、2つの電極4、8からセパレータ12を上下方向に少し離して示している。また、図4、図5では図2と相違して、強電タブ15、16は各集電体5、9の延長上にあるものとして記載している。以下、図7、図9、図11、図12、図14、図16、図17、図18において同様である。   However, the separator 12 is shown slightly apart from the two electrodes 4 and 8 in the vertical direction. 4 and 5, unlike the case of FIG. 2, the high power tabs 15 and 16 are described as being on extensions of the current collectors 5 and 9. The same applies to FIGS. 7, 9, 11, 12, 14, 16, 17, and 18.

図4、図5においてセパレータ12は多孔質の樹脂や樹脂繊維を絡めた不織布などの樹脂を含む微多孔膜で構成されている。膜内の多数の孔に電解液が満たされる。従って、電解液中のLiイオンは膜内の多数の孔を介して負極4と正極8との間を移動することが可能である。このため、電池1の放電時には電解液中のLiイオンが図4、図5のように負極4から正極8へと移動する。   4 and 5, the separator 12 is composed of a microporous film containing a resin such as a porous resin or a nonwoven fabric entangled with resin fibers. A large number of pores in the membrane are filled with the electrolyte. Therefore, Li ions in the electrolytic solution can move between the negative electrode 4 and the positive electrode 8 through a large number of holes in the membrane. For this reason, when the battery 1 is discharged, Li ions in the electrolytic solution move from the negative electrode 4 to the positive electrode 8 as shown in FIGS.

ここで、図4に示す参考例では、セパレータ12の空孔率はセパレータ12の面内方向(図4では左右方向)に均一である。一方、図5に示す第1実施形態では、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するためにセパレータ12の空孔率をセパレータ12(発電要素2)の面内方向(図5では左右方向)において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなるようにしている。セパレータ12の空孔率を発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど小さくするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   Here, in the reference example shown in FIG. 4, the porosity of the separator 12 is uniform in the in-plane direction of the separator 12 (left and right direction in FIG. 4). On the other hand, in the first embodiment shown in FIG. 5, in order to cancel out the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation, the porosity of the separator 12 is set in the in-plane direction of the separator 12 (power generation element 2) (in the horizontal direction in FIG. 5). ), The closer to the two high-power tabs 15 and 16, the smaller the tab. When the porosity of the separator 12 is made smaller in the in-plane direction of the power generating element 2 as it is closer to each of the high-power tabs 15 and 16, Li ions are less likely to move through the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is determined by the high-power tabs 15 and 16 respectively. The closer it is, the lower it will be.

第1実施形態のように、セパレータ12の空孔率をセパレータ12の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど小さくなるようにしたとき、図5に示したように各強電タブ15、16側でのLiイオンのセパレータ移動量(図5の太い矢印参照)が、強電タブ15、16と反対側でのLiイオンのセパレータ移動量(図5の細い矢印参照)より小さくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。一方、参考例では、セパレータ12の空孔率はセパレータ12の面内方向に均一であり、充放電反応は面内方向で均一に生じるため、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができない。   As in the first embodiment, when the porosity of the separator 12 is made smaller in the in-plane direction of the separator 12 as it approaches the high-power tabs 15 and 16, each high-power tab 15 as shown in FIG. The amount of Li ion separator movement on the 16 side (see the thick arrow in FIG. 5) is smaller than the amount of Li ion separator movement on the side opposite to the high voltage tabs 15 and 16 (see the thin arrow in FIG. 5). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. . On the other hand, in the reference example, since the porosity of the separator 12 is uniform in the in-plane direction of the separator 12 and the charge / discharge reaction occurs uniformly in the in-plane direction, the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation is offset. I can't.

次に、セパレータ12の空孔率を調整する方法を3つ説明する。   Next, three methods for adjusting the porosity of the separator 12 will be described.

〈1〉セパレータの成形方法で調整する方法
セパレータの孔は、通常、溶液中の溶媒が蒸発した後に形成されるので、セパレータを成形する際に、溶液の濃度が面内の一方向に変化するように(徐々に溶液の濃度が濃くなるか徐々に溶液の濃度が薄くなるかのいずれか)濃度の勾配を持たせておく。すると、溶液の濃度が相対的に濃い側には溶媒が相対的に少ないために孔の数が相対的に少なく、この反対に溶液の濃度が相対的に薄い側には溶媒が相対的に多いために孔の数が相対的に多くなる。これによって、孔の数が相対的に少ない各強電タブ15、16側ではLiイオンの移動量が、孔の数が相対的に多い強電タブ15、16と反対側より少なくなり、面内方向の充放電反応熱が相対的に小さくなる。
<1> Method of Adjusting with Separator Molding Method Since the holes in the separator are usually formed after the solvent in the solution has evaporated, the concentration of the solution changes in one direction in the plane when the separator is molded. In this way, a gradient of concentration is provided (either the concentration of the solution gradually increases or the concentration of the solution gradually decreases). Then, since the solvent is relatively small on the side where the concentration of the solution is relatively high, the number of pores is relatively small, and on the contrary, the side where the concentration of the solution is relatively thin has a relatively large amount of solvent. Therefore, the number of holes is relatively increased. As a result, the amount of movement of Li ions on the side of each of the high voltage tabs 15 and 16 having a relatively small number of holes is smaller than that on the side opposite to the high voltage tabs 15 and 16 having a relatively large number of holes. Charge / discharge reaction heat becomes relatively small.

〈2〉セパレータの延伸方法で調整する方法
セパレータは成形する際に延伸すれば延伸する前より孔の径が大きくなる。従って、セパレータを成形する際に、延伸割合が面内の一方向に変化するように(徐々に延伸割合を大きくするか徐々に延伸割合を小さくするかのいずれか)延伸割合の勾配を持たせる。すると、単位体積当たりの孔の数は同じでも、延伸割合が相対的に小さい側では孔の径が相対的に小さく、この反対に延伸割合が相対的に大きい側では孔の径が相対的に大きくなる。これによって、孔の径が相対的に小さい各強電タブ15、16側ではLiイオン移動量が、孔の径が相対的に大きい強電タブ15、16と反対側より少なくなり、面内方向の充放電反応熱が相対的に小さくなる。
<2> Method of Adjusting by Separator Stretching Method If the separator is stretched during molding, the diameter of the holes becomes larger than before stretching. Therefore, when the separator is molded, a gradient of the stretching ratio is given so that the stretching ratio changes in one direction in the plane (either gradually increasing the stretching ratio or gradually decreasing the stretching ratio). . Then, even if the number of holes per unit volume is the same, the diameter of the holes is relatively small on the side where the stretching ratio is relatively small, and the diameter of the holes is relatively small on the side where the stretching ratio is relatively large. growing. As a result, the amount of Li ion movement on each of the high-power tabs 15 and 16 having a relatively small hole diameter is smaller than that on the side opposite to the high-power tabs 15 and 16 having a relatively large hole diameter. The discharge reaction heat becomes relatively small.

〈3〉まず空孔率の均一なセパレータを成形した後にスプレー装置などで不活性な物質を空孔内に固着させる方法
スプレー装置で不活性な物質をセパレータ内にスプレーすれば、空孔の内壁面に不活性な物質が付着、固化して孔の径が小さくなる。従って、空孔率の均一なセパレータを成形した後に、スプレー装置からのスプレー量が面内の一方向に変化するように(徐々にスプレー量を多くするか徐々にスプレー量を少なくするかのいずれか)スプレー量の分布を持たせる。すると、スプレー量が相対的に多い側では孔の径が相対的に小さく、この反対にスプレー量が相対的に少ない側では孔の径が相対的に大きくなる。これによって、孔の径が相対的に小さい強電タブ15、16側ではLiイオンの移動量が、孔の径が相対的に大きい強電タブ15、16と反対側より少なくなり、面内方向の充放電反応熱が相対的に小さくなる。
<3> First, after forming a separator having a uniform porosity, a method of fixing an inert substance in the pores with a spray device or the like. An inert substance adheres to the wall surface and solidifies to reduce the diameter of the hole. Therefore, after forming a separator with a uniform porosity, the spray amount from the spray device changes in one direction within the surface (either gradually increasing the spray amount or gradually decreasing the spray amount). Or) Give the spray amount distribution. Then, the diameter of the hole is relatively small on the side where the spray amount is relatively large, and the diameter of the hole is relatively large on the side where the spray amount is relatively small. As a result, the amount of movement of Li ions on the side of the high voltage tabs 15 and 16 having a relatively small hole diameter is smaller than that on the side opposite to the high voltage tabs 15 and 16 having a relatively large hole diameter. The discharge reaction heat becomes relatively small.

また、図3において発電要素2を縦にほぼ二等分し、左右の各領域について上下方向(面内方向)の温度勾配を重ねてみると、図6に示したように正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とで面内方向の温度勾配が異なっている。つまり、発電要素2の面内方向(図6で左右方向)に温度勾配を有する範囲について、正極タブ16側のほうが負極タブ15側より広くなっている。従って、セパレータ12を図3において正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とにほぼ二等分し、二等分した各領域でのセパレータ12の空孔率を、この面内方向の2種類の温度勾配に合わせて設定することが好ましい。例えば、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、正極タブ16のある右側領域でのセパレータ12の空孔率を、負極タブ15のある左側領域でのセパレータ12の空孔率より小さくする(イオン伝導率を低くする)のである。   Further, in FIG. 3, when the power generating element 2 is divided into two substantially vertically and the temperature gradient in the vertical direction (in-plane direction) is overlapped for each of the left and right regions, there is a positive electrode tab 16 as shown in FIG. The temperature gradient in the in-plane direction is different between the right region and the left region where the negative electrode tab 15 is provided. That is, the positive electrode tab 16 side is wider than the negative electrode tab 15 side in a range having a temperature gradient in the in-plane direction of the power generation element 2 (left and right direction in FIG. 6). Therefore, in FIG. 3, the separator 12 is almost equally divided into the right region with the positive electrode tab 16 and the left region with the negative electrode tab 15, and the porosity of the separator 12 in each of the two divided regions is expressed in this plane. It is preferable to set according to two types of temperature gradients in the inward direction. For example, when compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the porosity of the separator 12 in the right region where the positive electrode tab 16 is present is expressed as the porosity of the separator 12 in the left region where the negative electrode tab 15 is present. It is made smaller than the porosity (low in ionic conductivity).

ここで、第1実施形態の作用効果を説明する。   Here, the function and effect of the first embodiment will be described.

第1実施形態によれば、電極間のLiイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層(セパレータ12及び電解液)と、この電解質層の両側に設けられる負極4及び正極8とを有し、電子とイオンが2つの電極4、8間を移動して充放電反応(電気化学反応)を行う扁平状の発電要素2を備える電池1(電気化学デバイス)において、発電要素2の面内方向温度が均一となるように発電要素2の面内方向での充放電反応(電気化学反応)の活性度を異ならせる。   According to the first embodiment, it has an electrolyte layer (separator 12 and electrolyte) having a function as a Li ion transfer medium between electrodes, and a negative electrode 4 and a positive electrode 8 provided on both sides of the electrolyte layer, In a battery 1 (electrochemical device) including a flat power generation element 2 in which electrons and ions move between the two electrodes 4 and 8 to perform a charge / discharge reaction (electrochemical reaction), an in-plane temperature of the power generation element 2 The activity of the charge / discharge reaction (electrochemical reaction) in the in-plane direction of the power generation element 2 is made different so as to be uniform.

発電要素2の面内方向での充放電反応の活性度を異ならせると、発電要素2の面内方向での充放電反応熱が変化する。つまり、発電要素2の面内方向での充放電反応熱(電気化学的な反応熱)と面内方向のジュール発熱との合計が同一の温度なるように、発電要素2の面内方向での充放電反応(電気化学反応)の活性度を異ならせることで、発電要素2の面内方向の温度を均一化することができる。発電要素2の面内方向の温度を均一化することが可能となれば、電池1(電気化学デバイス)の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。   When the activity of the charge / discharge reaction in the in-plane direction of the power generation element 2 is varied, the charge / discharge reaction heat in the in-plane direction of the power generation element 2 changes. That is, in the in-plane direction of the power generation element 2, the sum of the charge / discharge reaction heat (electrochemical reaction heat) in the in-plane direction of the power generation element 2 and the Joule heat generation in the in-plane direction becomes the same temperature. By varying the activity of the charge / discharge reaction (electrochemical reaction), the temperature in the in-plane direction of the power generation element 2 can be made uniform. If the temperature in the in-plane direction of the power generation element 2 can be made uniform, it is possible to suppress a decrease in the life and reliability of the battery 1 (electrochemical device).

第1実施形態によれば、電極間のLiイオン(イオン)の移動媒体としての機能を有する電解質層(セパレータ12及び電解液)と、この電解質層の両側に設けられる負極4及び正極8とを有し、電子とLiイオンが2つの電極4、8間を移動して充放電反応(電気化学反応)を行う扁平状の発電要素2と、負極4及び正極8から出入りする電子を外部に取り出す負極タブ15及び正極タブ16とを備える電池1(電気化学デバイス)において、発電要素2の面内方向温度が均一となるように発電要素2の面内方向での充放電反応熱(電気化学的な反応熱)を異ならせるので、発電要素2の面内方向の温度を均一化することが可能となり、電池1(電気化学デバイス)の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。   According to the first embodiment, the electrolyte layer (separator 12 and the electrolyte solution) having a function as a Li ion (ion) transfer medium between the electrodes, and the negative electrode 4 and the positive electrode 8 provided on both sides of the electrolyte layer are provided. A flat power generation element 2 in which electrons and Li ions move between the two electrodes 4 and 8 to perform a charge / discharge reaction (electrochemical reaction), and electrons that enter and exit from the negative electrode 4 and the positive electrode 8 are taken out to the outside. In the battery 1 (electrochemical device) including the negative electrode tab 15 and the positive electrode tab 16, charge / discharge reaction heat (electrochemical) in the in-plane direction of the power generation element 2 so that the in-plane direction temperature of the power generation element 2 becomes uniform. Therefore, it is possible to make the temperature in the in-plane direction of the power generation element 2 uniform, and it is possible to suppress a decrease in life and reliability of the battery 1 (electrochemical device).

第1実施形態によれば、電解質層を移動するLiイオンが、発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど移動しにくくするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほどLiイオンが移動しにくくなって、充放電反応(電気化学的な反応)が抑制され、充放電反応熱は2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。   According to the first embodiment, Li ions that move through the electrolyte layer are less likely to move closer to the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2, and thus the two high-power tabs 15 and 16. Li ions are less likely to move toward the periphery of the substrate, and the charge / discharge reaction (electrochemical reaction) is suppressed, and the charge / discharge reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第1実施形態によれば、さらに負極タブ15側よりも正極タブ16側の方でセパレータ12(電解質層)を移動するLiイオン(イオン)が移動しにくくするので、正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりLiイオンが移動しにくくなって、正極タブ16側での充放電反応(電気化学的な反応)が抑制される結果、発熱の程度が正極タブ16側と負極タブ15側とで異なっていても、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   In accordance with the first embodiment, the separator 12 (electrolyte layer) moves further on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side in accordance with the fact that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. Li ions (ions) to be moved are less likely to move. Therefore, Li ions are more difficult to move on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side, and charge / discharge reaction (electrochemical reaction) on the positive electrode tab 16 side is reduced. As a result, even if the degree of heat generation is different between the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side, the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2.

第1実施形態によれば、イオンの移動のし易さはイオン伝導率であり、このイオン伝導率を発電要素3の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど低くするので、各強電タブ15、16側での充放電反応熱(電気化学的な反応熱)を各強電タブ15、16より離れた側より相対的に小さくすることできる。   According to the first embodiment, the ease of movement of ions is ionic conductivity, and this ionic conductivity is lowered as it approaches the two high-power tabs 15, 16 in the in-plane direction of the power generation element 3. The charge / discharge reaction heat (electrochemical reaction heat) on the high-power tabs 15 and 16 side can be made relatively smaller than the side away from the high-power tabs 15 and 16.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第1実施形態によれば、イオン伝導率をさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を低くするので、発電要素2の面内方向に温度勾配を有する範囲が相対的に広い正極タブ16側での発熱を、面内方向に温度勾配を有する範囲が相対的に狭い負極タブ15側での発熱と同等に抑えることができる。   According to the first embodiment, since the heat generation is higher on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side, the ionic conductivity is further lowered on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. The heat generation on the side of the positive electrode tab 16 having a relatively wide temperature gradient in the in-plane direction 2 is suppressed to be equivalent to the heat generation on the side of the negative electrode tab 15 having a relatively narrow temperature gradient in the in-plane direction. be able to.

第1実施形態によれば、セパレータ17の空孔率を発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16(タブ)に近いほど小さくするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the first embodiment, the porosity of the separator 17 is made smaller as it is closer to the two high-power tabs 15 and 16 (tabs) in the in-plane direction of the power generation element 2. The charging / discharging reaction is suppressed toward the periphery, and the charging / discharging reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第1実施形態によれば、セパレータ12の空孔率をさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を小さくするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the first embodiment, according to the first embodiment, the porosity of the separator 12 is further made smaller on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side, so that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. The temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第2実施形態)
図7は第2実施形態の単電池層13の断面図で、第1実施形態の図5と置き換わるものである。図5と同一部分には同一の番号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the cell layer 13 of the second embodiment, which replaces FIG. 5 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.

図7に示したように、第2実施形態は、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、セパレータ12の厚み(図7で上下方向の厚み)を強電タブ15、16に近いほど厚くするものである。セパレータ12の厚みを発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど厚くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the thickness of the separator 12 (the thickness in the vertical direction in FIG. 7) is close to the high voltage tabs 15 and 16 in order to cancel out the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation. It will be thicker. When the thickness of the separator 12 is increased in the in-plane direction of the power generation element 2 so as to be closer to the high-power tabs 15 and 16, Li ions hardly move in the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is close to the high-power tabs 15 and 16. It gets lower.

セパレータ12の厚みが相対的に厚い強電タブ15、16側では、Liイオンがセパレータ12を移動する距離が、セパレータ12の厚みが相対的に薄い強電タブ15、16と反対側より長くなる。これによって、セパレータ12の厚みが相対的に厚い強電タブ15、16側でのLiイオンの移動量が、セパレータ12の厚みが相対的に薄い強電タブ15、16と反対側より少なくなり、面内方向の充放電反応熱(電気化学的な反応熱)が相対的に小さくなる。   On the side of the high-power tabs 15 and 16 where the separator 12 is relatively thick, the distance that Li ions move through the separator 12 is longer than the side opposite to the side where the separator 12 is relatively thin. As a result, the amount of movement of Li ions on the side of the high-power tabs 15 and 16 where the thickness of the separator 12 is relatively large becomes smaller than the side opposite to the side of the high-power tabs 15 and 16 where the thickness of the separator 12 is relatively small. The charge / discharge reaction heat (electrochemical reaction heat) in the direction becomes relatively small.

また、正極タブ16のある領域と、負極タブ15のある領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、図3においてセパレータ12を正極タブ16のある右側領域12aと、負極タブ15のある左側領域12bとにほぼ二等分し、二等分した各領域12a、12bでのセパレータ12の厚みを次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、図8のように正極タブ16のある領域12aでのセパレータ12の厚みを、負極タブ15のある領域12bでのセパレータ12の厚みより厚くする。ここで、図8はセパレータ12のみの概略斜視図である。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the region having the positive electrode tab 16 and the region having the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the separator 12 is almost divided into a right region 12 a with the positive electrode tab 16 and a left region 12 b with the negative electrode tab 15, and the thickness of the separator 12 in each of the divided regions 12 a and 12 b is divided into two. Set as follows. That is, according to two types of temperature gradients in the in-plane direction, when compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the thickness of the separator 12 in the region 12a with the positive electrode tab 16 as shown in FIG. Is made thicker than the thickness of the separator 12 in the region 12b where the negative electrode tab 15 is present. Here, FIG. 8 is a schematic perspective view of only the separator 12.

第2実施形態によれば、セパレータ12の厚みを発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16側に近いほど厚くするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the second embodiment, the thickness of the separator 12 increases in the in-plane direction of the power generation element 2 as it is closer to the two high-power tabs 15 and 16, so that charging and discharging is performed in the vicinity of the two high-power tabs 15 and 16. The reaction is suppressed, and the charge / discharge reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第2実施形態によれば、セパレータ12の厚みをさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を厚くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the second embodiment, the thickness of the separator 12 is further increased on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side in accordance with the fact that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. Regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different inward temperature gradients, the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2.

(第3実施形態)
図9は第3実施形態の単電池層13の断面図で、第1実施形態の図5と置き換わるものである。図5と同一部分には同一の番号を付している。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the unit cell layer 13 of the third embodiment, which replaces FIG. 5 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.

図9に示したように、第3実施形態は、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、電極活物質層6、10(電極)の厚み(図9で上下方向の厚み)を強電タブ15、16に近いほど厚くするものである。電極活物質層6、10の厚みを発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど厚くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 9, in the third embodiment, the thickness of the electrode active material layers 6 and 10 (electrodes) (the thickness in the vertical direction in FIG. 9) is used to cancel out the in-plane temperature gradient caused by Joule heat generation. Is made thicker as it approaches the high voltage tabs 15 and 16. When the thickness of the electrode active material layers 6 and 10 is increased in the in-plane direction of the power generating element 2 so as to be closer to the high-power tabs 15 and 16, Li ions are less likely to move through the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is determined by the high-power tabs. The closer to 15, 16, the lower the value.

電極活物質6、10の厚みが相対的に厚い強電タブ15、16側では、Liイオンの移動距離が、電極活物質6、10の厚みが相対的に薄い強電タブ15、16と反対側より長くなる。これによって、電極活物質6、10の厚みが相対的に厚い強電タブ側でのLiイオンの移動量(図9の太い矢印参照)が、電極活物質6、10の厚みが相対的に薄い強電タブと反対側でのLiイオンの移動量(図9の細い矢印参照)より少なくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。   On the side of the high voltage tabs 15 and 16 where the electrode active materials 6 and 10 are relatively thick, the Li ion movement distance is smaller than that on the side opposite to the high voltage tabs 15 and 16 where the electrode active materials 6 and 10 are relatively thin. become longer. As a result, the amount of movement of Li ions on the side of the high voltage tab where the thicknesses of the electrode active materials 6 and 10 are relatively thick (see the thick arrows in FIG. 9) is high. This is less than the amount of Li ion movement on the opposite side of the tab (see the thin arrow in FIG. 9). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある領域と、負極タブ15のある領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、各電極活物質6、10を図3において正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とにほぼ二等分し、二等分した各領域での電極活物質6、10の厚みを次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、図10のように正極タブ16のある領域10aでの正極活物質10の厚みを、負極タブ15のある領域10bでの正極活物質10の厚みより厚くする。ここで、図10は正極集電体9の上部に配置される正極活物質層10の概略斜視図である。図示しないが、正極集電体9の下部に配置される正極活物質層10、負極活物質層6についても同様に構成する。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the region having the positive electrode tab 16 and the region having the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, each electrode active material 6, 10 is almost bisected into a right region with the positive electrode tab 16 and a left region with the negative electrode tab 15, and the electrode active material 6 in each bisected region, The thickness of 10 is set as follows. That is, according to two types of temperature gradients in the in-plane direction, when compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the positive electrode active material 10 in the region 10a with the positive electrode tab 16 as shown in FIG. Is made thicker than the thickness of the positive electrode active material 10 in the region 10b where the negative electrode tab 15 is present. Here, FIG. 10 is a schematic perspective view of the positive electrode active material layer 10 disposed on the upper portion of the positive electrode current collector 9. Although not shown, the positive electrode active material layer 10 and the negative electrode active material layer 6 disposed below the positive electrode current collector 9 are similarly configured.

なお、第3実施形態では、2つの電極活物質層6、10とも強電タブ15、16に近いほど厚くしてあるが、2つの電極活物質層6、10の少なくとも一方の厚みを発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど厚くすればかまわない。   In the third embodiment, the two electrode active material layers 6 and 10 are made thicker as they are closer to the high voltage tabs 15 and 16, but the thickness of at least one of the two electrode active material layers 6 and 10 is set to the power generation element 2. In the in-plane direction, the thicker the closer to the two high electric power tabs 15 and 16, the thicker it is.

第3実施形態によれば、2つの電極活物質層6、10(電極)の少なくとも一方の厚みを発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど厚くするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the third embodiment, the thickness of at least one of the two electrode active material layers 6 and 10 (electrodes) is increased toward the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The charge / discharge reaction is suppressed toward the periphery of each of the two high-power tabs 15, 16, and the charge / discharge reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15, 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ15側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第3実施形態によれば、2つの電極活物質層6、10(電極)の少なくとも一方の厚みをさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を厚くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the third embodiment, according to the third embodiment, the thickness of at least one of the two electrode active material layers 6 and 10 (electrodes) is further increased by the negative electrode tab 15 in accordance with the fact that the heat generation is larger on the positive electrode tab 15 side than on the negative electrode tab 15 side. Since the positive electrode tab 16 side is made thicker than the side, the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第4実施形態)
図11は第4実施形態の単電池層13の断面図で、第1実施形態の図5と置き換わるものである。図5と同一部分には同一の番号を付している。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view of the cell layer 13 of the fourth embodiment, which replaces FIG. 5 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.

図11に示したように、第4実施形態は、Liイオンの拡散を遮蔽するイオンブロック層21を電極活物質層6、10の表面に設けると共に、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、イオンブロック層21の空孔率を強電タブ15、16に近いほど小さくするものである。イオンブロック層21の空孔率を発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど小さくするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, an ion blocking layer 21 that shields the diffusion of Li ions is provided on the surface of the electrode active material layers 6 and 10, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation is offset. In order to do so, the porosity of the ion blocking layer 21 is made smaller as it is closer to the high voltage tabs 15 and 16. When the porosity of the ion blocking layer 21 is made smaller in the in-plane direction of the power generation element 2 as it approaches the high-power tabs 15, 16, Li ions hardly move in the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is determined by the high-power tab 15. , The lower the value is, the lower the value is.

イオンブロック層21はセラミックパウダーを電極表面に吹き付けることで形成することができる。セラミックパウダーを厚く吹き付ければイオンブロック層の空孔率が小さくなり、この反対にセラミックパウダーを薄く吹き付ければイオンブロック層の空孔率が大きくなる。従って、イオンブロック層21の空孔率を各強電タブ15、16に近いほど小さくするには、各強電タブ15、16から離れるほどセラミックパウダーの吹きつけ量を多くしてやればよい。   The ion block layer 21 can be formed by spraying ceramic powder onto the electrode surface. If the ceramic powder is sprayed thickly, the porosity of the ion block layer is reduced. Conversely, if the ceramic powder is sprayed thinly, the porosity of the ion block layer is increased. Therefore, in order to reduce the porosity of the ion block layer 21 as it is closer to the high-power tabs 15, 16, it is only necessary to increase the amount of ceramic powder sprayed away from the high-power tabs 15, 16.

イオンブロック層の空孔率が相対的に小さい強電タブ15、16側では、Liイオンが、イオンブロック層の空孔率が相対的に大きい強電タブ15、16と反対側より移動しにくくなる。これによって、イオンブロック層の空孔率が相対的に小さい強電タブ15、16側でのLiイオンの移動量(図11の太い矢印参照)が、イオンブロック層の空孔率が相対的に大きい強電タブ15、16と反対側でのLiイオンの移動量(図11の細い矢印参照)より小さくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。   On the high-power tabs 15 and 16 side where the porosity of the ion block layer is relatively small, Li ions are less likely to move from the side opposite to the high-power tabs 15 and 16 where the porosity of the ion block layer is relatively large. As a result, the movement amount of Li ions on the high voltage tabs 15 and 16 side where the porosity of the ion block layer is relatively small (see the thick arrows in FIG. 11) is relatively large. This is smaller than the amount of Li ion movement on the opposite side of the high voltage tabs 15 and 16 (see thin arrows in FIG. 11). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、イオンブロック層21を図3において正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とにほぼ二等分し、二等分した各領域でのイオンブロック層21の空孔率を次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、図11のように正極タブ16のある領域でのイオンブロック層の空孔率を、負極タブ15のある領域でのイオンブロック層の空孔率より小さくする。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the right region with the positive electrode tab 16 and the left region with the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the ion blocking layer 21 is almost equally divided into a right region with the positive electrode tab 16 and a left region with the negative electrode tab 15, and the porosity of the ion blocking layer 21 in each of the divided regions. Is set as follows. That is, when compared with two types of temperature gradients in the in-plane direction and compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the vacancy of the ion block layer in a region where the positive electrode tab 16 is present as shown in FIG. The porosity is made smaller than the porosity of the ion block layer in the region where the negative electrode tab 15 is present.

第4実施形態によれば、イオンブロック層21の空孔率を発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the fourth embodiment, the porosity of the ion blocking layer 21 is reduced in the in-plane direction of the power generation element 2 as it is closer to the two high-power tabs 15, 16. The charging / discharging reaction is further suppressed, and the charging / discharging reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ15側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第4実施形態によれば、イオンブロック層21の空孔率をさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を小さくするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the fourth embodiment, the heat generation is smaller on the positive electrode tab 15 side than on the negative electrode tab 15 side. According to the fourth embodiment, the porosity of the ion blocking layer 21 is further reduced on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. Therefore, the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第5実施形態)
図12は第5実施形態の単電池層13の断面図で、第4実施形態の図11と置き換わるものである。図11と同一部分には同一の番号を付している。
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a cross-sectional view of the cell layer 13 of the fifth embodiment, which replaces FIG. 11 of the fourth embodiment. The same parts as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals.

図12に示したように、第5実施形態は、Liイオンの拡散を遮蔽するイオンブロック層21を電極活物質層6、10の表面に設けると共に、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するためにイオンブロック層21の厚みを強電タブ15、16に近いほど厚くするものである。イオンブロック層21の厚みを発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど厚くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 12, in the fifth embodiment, an ion blocking layer 21 that shields the diffusion of Li ions is provided on the surface of the electrode active material layers 6 and 10, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation is offset. For this purpose, the thickness of the ion blocking layer 21 is increased as it is closer to the high voltage tabs 15 and 16. When the thickness of the ion blocking layer 21 is increased in the in-plane direction of the power generating element 2 so as to be closer to the high-power tabs 15 and 16, the Li ions are less likely to move in the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is determined by the high-power tabs 15 and 16. The closer it is, the lower it will be.

イオンブロック層21の厚みが相対的に厚い強電タブ15、16側では、Liイオンがイオンブロック層21を移動する距離が、イオンブロック層21の厚みが相対的に薄い強電タブ15、16と反対側より長くなる。これによって、イオンブロック層21の厚みが相対的に厚い強電タブ側でのLiイオンの移動量(図12の太い矢印参照)が、イオンブロック層21の厚みが相対的に薄い強電タブと反対側でのLiイオンの移動量(図12の細い矢印参照)より少なくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。   On the high-power tabs 15 and 16 side where the thickness of the ion block layer 21 is relatively thick, the distance that Li ions move through the ion block layer 21 is opposite to that of the high-power tabs 15 and 16 where the ion block layer 21 is relatively thin. Longer than the side. As a result, the amount of movement of Li ions on the high-power tab side where the ion block layer 21 is relatively thick (see the thick arrow in FIG. 12) is opposite to the high-power tab where the ion block layer 21 is relatively thin. Less than the amount of Li ion movement (see the thin arrow in FIG. 12). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、イオンブロック層21を図3において正極タブ16のある右側領域と、負極タブ15のある左側領域とにほぼ二等分し、二等分した各領域でのイオンブロック層21の厚みを次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、図13のように正極タブ16のある領域でのイオンブロック層の厚みを、負極タブ15のある領域でのイオンブロック層の厚みより厚くする。ここで、図13は正極活物質層10の上部に配置されるイオンブロック層21の概略斜視図である。図示しないが、他の3つのイオンブロック層21についても同様に構成する。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the right region with the positive electrode tab 16 and the left region with the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the ion blocking layer 21 is almost divided into a right region with the positive electrode tab 16 and a left region with the negative electrode tab 15, and the thickness of the ion blocking layer 21 in each of the divided regions is as follows. Set as follows. That is, when compared with two types of temperature gradients in the in-plane direction and compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the thickness of the ion block layer in the region where the positive electrode tab 16 is present as shown in FIG. Is made thicker than the thickness of the ion blocking layer in the region where the negative electrode tab 15 is present. Here, FIG. 13 is a schematic perspective view of the ion block layer 21 disposed on the positive electrode active material layer 10. Although not shown, the other three ion blocking layers 21 are similarly configured.

第5実施形態によれば、イオンブロック層21の厚みを発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど厚くするので、2つの強電各タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the fifth embodiment, the thickness of the ion blocking layer 21 is increased in the in-plane direction of the power generation element 2 as it is closer to the two high-power tabs 15 and 16, so that the periphery of the two high-power tabs 15 and 16 is filled. The discharge reaction is suppressed, and the charge / discharge reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第5実施形態によれば、イオンブロック層21の厚みをさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を厚くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the fifth embodiment, since the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side, the thickness of the ion blocking layer 21 is further increased on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. The temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第6実施形態)
図14は第6実施形態の単電池層13の断面図で、第1実施形態の図5と置き換わるものである。図5と同一部分には同一の番号を付している。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view of the unit cell layer 13 of the sixth embodiment, which replaces FIG. 5 of the first embodiment. The same parts as those in FIG.

第6実施形態では、電解質層の構成が第1実施形態と異なる。すなわち、第6実施形態では、電解質層を半固体電解質層(または固体電解質層)25で構成している。ここで、「半固体電解質」とはゲル状の電解質のことをいう。また、「固体電解質」とはゾル状の電解質のことをいう。半固体電解質層や固体電解質層であれば電極4、8同士の直接的接触を防止できるため、セパレータは不要である。   In the sixth embodiment, the configuration of the electrolyte layer is different from that of the first embodiment. That is, in the sixth embodiment, the electrolyte layer is composed of the semi-solid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25. Here, the “semi-solid electrolyte” refers to a gel electrolyte. The “solid electrolyte” refers to a sol electrolyte. Since a semi-solid electrolyte layer or a solid electrolyte layer can prevent direct contact between the electrodes 4 and 8, a separator is unnecessary.

図14に示したように、第6実施形態は、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、半固体電解質層(または固体電解質層)25の厚みを強電タブ15、16に近いほど厚くするものである。半固体電解質層25の厚みを発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど厚くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 14, in the sixth embodiment, the thickness of the semisolid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25 is close to that of the high voltage tabs 15 and 16 in order to cancel out the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation. It will be thicker. When the thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 is increased in the in-plane direction of the power generation element 2 so as to be closer to the strong electric tabs 15, 16, Li ions hardly move in the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is determined by the strong electric tabs 15, 16. The closer to 16, the lower.

半固体電解質層25の厚みが相対的に厚い強電タブ15、16側では、Liイオンが半固体電解質25を移動する距離が、半固体電解質層25の厚みが相対的に薄い強電タブ15、16と反対側より長くなる。これによって、半固体電解質層25の厚みが相対的に厚い強電タブ側でのLiイオンの移動量(図14の太い矢印参照)が、半固体電解質層25の厚みが相対的に薄い強電タブと反対側でのLiイオンの移動量(図14の細い矢印参照)より少なくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。   On the high-power tabs 15 and 16 side where the thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively thick, the distance that Li ions move through the semi-solid electrolyte 25 is the high-power tabs 15 and 16 where the thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively thin. And longer than the opposite side. Thereby, the movement amount of Li ions on the high-power tab side where the thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively thick (see the thick arrow in FIG. 14), and the high-power tab where the thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively thin This is less than the amount of Li ion movement on the opposite side (see thin arrows in FIG. 14). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある領域と、負極タブ15のある領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、半固体電解質層25を図3においてセパレータ12を正極タブ16のある右側領域25aと、負極タブ15のある左側領域25bとにほぼ二等分し、二等分した各領域25a、25bでの半固体電解質層25の厚みを次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、図15のように正極タブ16のある領域での半固体電解質層25の厚みを、負極タブ15のある領域での半固体電解質層25の厚みより厚くする。ここで、図15は半固体電解質層25のみの概略斜視図である。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the region having the positive electrode tab 16 and the region having the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the semi-solid electrolyte layer 25 is divided into approximately two equal parts, the separator 12 being divided into a right region 25a with the positive electrode tab 16 and a left region 25b with the negative electrode tab 15, and the two regions 25a and 25b are divided into two equal parts. The thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 is set as follows. That is, when compared with two types of temperature gradients in the in-plane direction and compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the semi-solid electrolyte layer 25 in the region where the positive electrode tab 16 is present as shown in FIG. Is made thicker than the thickness of the semi-solid electrolyte layer 25 in the region where the negative electrode tab 15 is present. Here, FIG. 15 is a schematic perspective view of only the semi-solid electrolyte layer 25.

第6実施形態によれば、半固体電解質25の厚みを発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど厚くするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素の面内方向で均一化することができる。   According to the sixth embodiment, the thickness of the semi-solid electrolyte 25 is increased in the in-plane direction of the power generation element 2 as it is closer to the two high-power tabs 15 and 16, so that the periphery of the two high-power tabs 15 and 16 is filled. The discharge reaction is suppressed, and the charge / discharge reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第6実施形態によれば、半固体電解質25の厚みをさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を厚くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the sixth embodiment, the thickness of the semi-solid electrolyte 25 is further increased on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side in accordance with the fact that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. The temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第7実施形態)
図16は第7実施形態の単電池層13の断面図で、第6実施形態の図14と置き換わるものである。図14と同一部分には同一の番号を付している。
(Seventh embodiment)
FIG. 16 is a cross-sectional view of the cell layer 13 of the seventh embodiment, which replaces FIG. 14 of the sixth embodiment. The same parts as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals.

図16に示したように、第7実施形態は、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、半固体電解質層(または固体電解質層)25の粘度を強電タブ15、16に近いほど高くするものである。半固体電解質層25の粘度を発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど高くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 16, in the seventh embodiment, the viscosity of the semi-solid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25 is close to that of the high voltage tabs 15 and 16 in order to cancel out the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation. It will be so high. When the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 is increased in the in-plane direction of the power generation element 2 as it is closer to each of the high-power tabs 15 and 16, Li ions are less likely to move in the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is The closer to 16, the lower.

半固体電解質に添加する増粘剤を多くすれば半固体電解質の粘度が高くなり、この反対に半固体電解質に添加する増粘剤を少なくすれば半固体電解質の粘度が低くなる。従って、半固体電解質層25の粘度を強電タブ15、16に近いほど高くするには、半固体電解質に加える増粘剤を強電タブ15、16に近いほど多くすればよい。   If the thickener added to the semisolid electrolyte is increased, the viscosity of the semisolid electrolyte is increased. Conversely, if the thickener added to the semisolid electrolyte is decreased, the viscosity of the semisolid electrolyte is decreased. Therefore, in order to increase the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 as it approaches the high-power tabs 15 and 16, the thickener added to the semi-solid electrolyte may be increased as it approaches the high-power tabs 15 and 16.

半固体電解質層25の粘度が相対的に高い強電タブ15、16側では、Liイオンが半固体電解質25を移動する速度が、半固体電解質層25の粘度が相対的に低い強電タブと反対側より遅くなる。これによって、半固体電解質層25の粘度が相対的に高い強電タブ側でのLiイオンの移動量(図16の太い矢印参照)が、半固体電解質層25の粘度が相対的に低い強電タブ15、16と反対側でのLiイオンの移動量(図16の細い矢印参照)より少なくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。   On the high-power tabs 15 and 16 side where the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively high, the speed at which Li ions move through the semi-solid electrolyte 25 is opposite to the high-power tab where the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively low. It will be slower. Thereby, the movement amount of Li ions on the high-power tab side where the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively high (see the thick arrow in FIG. 16), the high-power tab 15 where the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively low. , 16 on the opposite side to the amount of movement of Li ions (see thin arrows in FIG. 16). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある領域と、負極タブ15のある領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、図3において半固体電解質層25を正極タブ16のある右側領域25aと、負極タブ15のある左側領域25とにほぼ二等分し、二等分した各領域25a、25bでの半固体電解質層25の粘度を次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、正極タブ16のある領域25aでの半固体電解質層25の粘度を、負極タブ15のある領域25bでの半固体電解質層25の粘度より高くする。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the region having the positive electrode tab 16 and the region having the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the semi-solid electrolyte layer 25 is divided into approximately two equal parts, the right region 25a with the positive electrode tab 16 and the left region 25 with the negative electrode tab 15, and the semi-solid in each region 25a, 25b divided into two equal parts. The viscosity of the electrolyte layer 25 is set as follows. That is, in accordance with two types of temperature gradients in the in-plane direction, when compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 in the region 25a with the positive electrode tab 16 is The viscosity is higher than the viscosity of the semi-solid electrolyte layer 25 in the region 25b where the negative electrode tab 15 is present.

第7実施形態によれば、半固体電解質25の粘度を発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど高くするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the seventh embodiment, the viscosity of the semi-solid electrolyte 25 is increased as it approaches the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The discharge reaction is suppressed, and the charge / discharge reaction heat becomes smaller as it approaches the two tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第7実施形態によれば、半固体電解質25の粘度をさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を高くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the seventh embodiment, according to the seventh embodiment, the viscosity of the semi-solid electrolyte 25 is further increased on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side in accordance with the fact that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. The temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第8実施形態)
図17は第8実施形態の単電池層13の断面図で、第6実施形態の図14と置き換わるものである。図14と同一部分には同一の番号を付している。
(Eighth embodiment)
FIG. 17 is a cross-sectional view of the cell layer 13 of the eighth embodiment, which replaces FIG. 14 of the sixth embodiment. The same parts as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals.

図17に示したように、第8実施形態は、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、半固体電解質層(または固体電解質層)25の誘電率を強電タブ15、16に近いほど低くするものである。半固体電解質層25の誘電率を発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど低くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 17, in the eighth embodiment, the dielectric constant of the semi-solid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25 is changed to the high voltage tabs 15 and 16 in order to cancel out the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation. The closer it is, the lower it is. When the dielectric constant of the semi-solid electrolyte layer 25 is lowered in the in-plane direction of the power generating element 2 so as to be closer to each of the high voltage tabs 15 and 16, Li ions do not easily move through the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is determined by each high voltage tab 15. , The lower the value is, the lower the value is.

ここで、「誘電率」とは、電場に置かれた誘電体の分極のしやすさをいう。半固体電解質(ゲル電解質)はLiイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに電解質塩(例えばリチウム塩であるLiPF)を注入した構成を有している。リチウム塩であるLiPF6はLi+とPF6 -とに解離する。Li+とPF6 -の解離度を変えることによって誘電率を変えることができる。そこで、半固体電解質層25の誘電率を強電タブ15、16に近いほど低くするには、強電タブ15、16に近いほどLi+とPF6 -の解離度が小さくなるようにすればよい。ここではリチウム塩であるLiPF6を挙げたが、これに限られるものでない。 Here, “dielectric constant” refers to the ease of polarization of a dielectric placed in an electric field. The semi-solid electrolyte (gel electrolyte) has a structure in which an electrolyte salt (for example, LiPF which is a lithium salt) is injected into a matrix polymer having Li ion conductivity. LiPF 6 which is a lithium salt dissociates into Li + and PF 6 . It can be changed dielectric constant by changing the degree of dissociation - li + and PF 6. Therefore, in order to lower the dielectric constant of the semi-solid electrolyte layer 25 as it is closer to the high-power tabs 15, 16, the degree of dissociation between Li + and PF 6 may be reduced as it is closer to the high-power tabs 15, 16. Here, LiPF 6 which is a lithium salt is mentioned, but it is not limited to this.

半固体電解質層25の誘電率が相対的に低い強電タブ15、16側では、Li+とPF6 -の解離度が、半固体電解質層25の誘電率が相対的に高い強電タブ15、16と反対側より小さくなる。これによって、半固体電解質層25の誘電率が相対的に低い強電タブ15、16側でのLiイオンの移動量(図17の太い矢印参照)が、半固体電解質層25の誘電率が相対的に低い強電タブ15、16と反対側でのLiイオンの移動量(図17の細い矢印参照)より少なくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。 On the side of the high-power tabs 15 and 16 where the dielectric constant of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively low, the high-voltage tabs 15 and 16 where the dissociation degree of Li + and PF 6 is relatively high. And smaller than the opposite side. As a result, the amount of movement of Li ions (see thick arrows in FIG. 17) on the side of the high voltage tabs 15 and 16 where the dielectric constant of the semisolid electrolyte layer 25 is relatively low is relatively high. This is less than the amount of Li ion movement on the opposite side of the high-power tabs 15 and 16 (see the thin arrows in FIG. 17). That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある領域と、負極タブ15のある領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、図3において半固体電解質層25を正極タブ16のある右側領域25aと、負極タブ15のある左側領域25とにほぼ二等分し、二等分した各領域25a、25bでの半固体電解質層25の誘電率を次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、正極タブ16のある領域25aでの半固体電解質層25の誘電率を、負極タブ15のある領域25bでの半固体電解質層25の誘電率より低くする。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the region having the positive electrode tab 16 and the region having the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the semi-solid electrolyte layer 25 is divided into approximately two equal parts, the right region 25a with the positive electrode tab 16 and the left region 25 with the negative electrode tab 15, and the semi-solid in each region 25a, 25b divided into two equal parts. The dielectric constant of the electrolyte layer 25 is set as follows. That is, according to two kinds of temperature gradients in the in-plane direction, when compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. The dielectric constant of the semi-solid electrolyte layer 25 in the region 25b where the negative electrode tab 15 is present is made lower.

第8実施形態によれば、半固体電解質25の誘電率を発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど低くするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the eighth embodiment, the dielectric constant of the semi-solid electrolyte 25 is lowered as it approaches the two high-power tabs 15, 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The charging / discharging reaction is suppressed, and the charging / discharging reaction heat becomes smaller as it approaches the two tabs 15, 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generating element 2.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第8実施形態によれば、半固体電解質25の誘電率をさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を低くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the eighth embodiment, according to the eighth embodiment, the dielectric constant of the semi-solid electrolyte 25 is further lowered on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side in accordance with the fact that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. Therefore, the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

(第9実施形態)
図18は第9実施形態の単電池層13の断面図で、第6実施形態の図14と置き換わるものである。図10と同一部分には同一の番号を付している。
(Ninth embodiment)
FIG. 18 is a cross-sectional view of the cell layer 13 of the ninth embodiment, which replaces FIG. 14 of the sixth embodiment. The same parts as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals.

図18に示したように、第9実施形態は、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺するために、半固体電解質層(または固体電解質層)25の電解質塩濃度を強電タブ15、16に近いほど低くするものである。半固体電解質層25の電解質塩濃度を発電要素2の面内方向において各強電タブ15、16に近いほど低くするとき、電解質中をLiイオンが移動しにくくなり電解質のイオン伝導率は各強電タブ15、16に近いほど低くなる。   As shown in FIG. 18, in the ninth embodiment, in order to cancel out the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation, the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer (or solid electrolyte layer) 25 is changed to the high voltage tabs 15, 16. The closer it is, the lower it is. When the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer 25 is lowered in the in-plane direction of the power generation element 2 so as to be closer to each of the strong electric tabs 15 and 16, Li ions are less likely to move through the electrolyte, and the ionic conductivity of the electrolyte is different from the high electric tab. The closer to 15, 16, the lower the value.

ここで、「電解質塩」とは、電解質に用いる塩のことである。ゲル電解質は前述したように、Liイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに電解質塩(例えばリチウム塩であるLiPF)を注入した構成を有している。従って、「電解質塩濃度」とは、マトリックスポリマー量に対する電解質塩量の割合のことである。あるいはマトリックスポリマー量と電解質塩量の合計に対する電解質塩量の割合のことである。再びリチウム塩であるLiPF6を挙げると、マトリックスポリマー量に対するLiPF6の量を少なくすることで、電解質塩濃度を低くすることができる。電解質塩濃度を低くするほど、Liイオンの生成量が少なくなる。 Here, the “electrolyte salt” is a salt used for the electrolyte. As described above, the gel electrolyte has a configuration in which an electrolyte salt (for example, LiPF, which is a lithium salt) is injected into a matrix polymer having Li ion conductivity. Accordingly, the “electrolyte salt concentration” is the ratio of the amount of electrolyte salt to the amount of matrix polymer. Or it is the ratio of the amount of electrolyte salt to the sum of the amount of matrix polymer and the amount of electrolyte salt. When LiPF 6 that is a lithium salt is cited again, the electrolyte salt concentration can be lowered by reducing the amount of LiPF 6 relative to the amount of the matrix polymer. The lower the electrolyte salt concentration, the less Li ions are produced.

半固体電解質層25の電解質塩濃度が相対的に低い強電タブ15、16側では、Liイオンの生成量が、半固体電解質層25の電解質塩濃度が相対的に高い強電タブ15、16と反対側より少なくなる。これによって、半固体電解質層25の電解質塩濃度が相対的に低い強電タブ側でのLiイオンの移動量(図18の太い矢印参照)が、半固体電解質層25の電解質塩濃度が相対的に高い強電タブ15、16と反対側でのLiイオンの移動量(図18の細い矢印参照)より少なくなる。つまり、各強電タブ15、16側での充放電反応熱が各強電タブ15、16と反対側での充放電反応熱より小さくなり、ジュール発熱による面内方向の温度勾配を相殺することができる。   On the high-power tabs 15 and 16 side where the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively low, the amount of Li ions generated is opposite to that of the high-power tabs 15 and 16 where the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively high. Less than the side. As a result, the amount of movement of Li ions on the high voltage tab side where the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer 25 is relatively low (see the thick arrow in FIG. 18) is relatively low. The amount of movement of Li ions on the side opposite to the high high voltage tabs 15 and 16 (see the thin arrows in FIG. 18) is smaller. That is, the charge / discharge reaction heat on the side of each high-power tab 15, 16 becomes smaller than the charge / discharge reaction heat on the side opposite to each high-power tab 15, 16, and the temperature gradient in the in-plane direction due to Joule heat generation can be offset. .

また、正極タブ16のある領域と、負極タブ15のある領域とで面内方向の温度勾配が異なっている(図3参照)。そこで、図3において半固体電解質層25を正極タブ16のある右側領域25aと、負極タブ15のある左側領域25とにほぼ二等分し、二等分した各領域25a、25bでの半固体電解質層25の電解質塩濃度を次のように設定する。すなわち、面内方向の2種類の温度勾配に合わせ、図3において上下方向(面内方向)の同じ位置で比較したとき、正極タブ16のある領域25aでの半固体電解質層25の電解質塩濃度を、負極タブ15のある領域25bでの半固体電解質層25の電解質塩濃度より低くする。   Further, the temperature gradient in the in-plane direction is different between the region having the positive electrode tab 16 and the region having the negative electrode tab 15 (see FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, the semi-solid electrolyte layer 25 is divided into approximately two equal parts, the right region 25a with the positive electrode tab 16 and the left region 25 with the negative electrode tab 15, and the semi-solid in each region 25a, 25b divided into two equal parts. The electrolyte salt concentration of the electrolyte layer 25 is set as follows. That is, according to two types of temperature gradients in the in-plane direction, when compared at the same position in the vertical direction (in-plane direction) in FIG. 3, the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer 25 in the region 25a where the positive electrode tab 16 is present Is made lower than the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte layer 25 in the region 25b where the negative electrode tab 15 is present.

第9実施形態によれば、半固体電解質25の電解質塩濃度を発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど低くするので、2つの各強電タブ15、16の周辺ほど充放電反応が抑制され、充放電反応熱は発電要素2の面内方向において2つの各強電タブ15、16に近いほど小さくなる。この面内方向の電池反応熱の勾配によってジュール発熱による面内方向の温度勾配が相殺され、温度を発電要素の面内方向で均一化することができる。   According to the ninth embodiment, the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte 25 is lowered in the in-plane direction of the power generation element 2 so as to be closer to the two high-power tabs 15, 16. The charging / discharging reaction is further suppressed, and the charging / discharging reaction heat becomes smaller as it approaches the two high-power tabs 15 and 16 in the in-plane direction of the power generation element 2. The gradient of the cell reaction heat in the in-plane direction cancels out the in-plane temperature gradient due to Joule heat generation, and the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element.

発熱は正極タブ16側のほうが負極タブ15側よりも大きいことに合わせて、第9実施形態によれば、半固体電解質25の電解質塩濃度をさらに負極タブ15側よりも正極タブ16側を低くするので、面内方向の温度勾配が異なる正極タブ16側、負極タブ15側に関係なく、温度を発電要素2の面内方向で均一化することができる。   According to the ninth embodiment, according to the ninth embodiment, the electrolyte salt concentration of the semi-solid electrolyte 25 is further lowered on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side, so that the heat generation is larger on the positive electrode tab 16 side than on the negative electrode tab 15 side. Therefore, the temperature can be made uniform in the in-plane direction of the power generation element 2 regardless of the positive electrode tab 16 side and the negative electrode tab 15 side having different temperature gradients in the in-plane direction.

実施形態では、電池1が図6に示した面内方向の温度勾配を有することを前提として、図8、図10、図13、図15のようにセパレータ12、正極活物質層10、イオンブロック層21、半固体電解質層25を構成したが、これに限られるものでない。例えば、電池1が図19に示した面内方向の温度勾配を有することがある(第10実施形態)。すなわち、図19では強電タブ15、16の周辺での温度がタブ15、16間で相違し、正極タブ16の周辺での温度の方が負極タブ15の周辺での温度より高くなっている。図19に示した面内方向の温度勾配を有する場合には、これに対応して図8、図10、図13、図15の形状を変更する必要がある。例として図8のセパレータ12の形状を変更した場合を図20に示す。すなわち、図20では、セパレータ12のうち正極タブ16のある領域12aのほうが、負極タブ15のある領域12bよりもタブの周辺が厚くなっている。これは、正極タブ16の周辺でのセパレータのイオン伝導度を負極タブの周辺でのセパレータのイオン伝導率より低くすることにより、正極タブ26側での充放電反応熱を負極タブ15側での充放電反応熱より小さくするためである。   In the embodiment, on the assumption that the battery 1 has the temperature gradient in the in-plane direction shown in FIG. 6, the separator 12, the positive electrode active material layer 10, and the ion block as shown in FIGS. 8, 10, 13, and 15. Although the layer 21 and the semi-solid electrolyte layer 25 are configured, the present invention is not limited to this. For example, the battery 1 may have a temperature gradient in the in-plane direction shown in FIG. 19 (tenth embodiment). That is, in FIG. 19, the temperature around the high voltage tabs 15, 16 is different between the tabs 15, 16, and the temperature around the positive electrode tab 16 is higher than the temperature around the negative electrode tab 15. In the case where the temperature gradient in the in-plane direction shown in FIG. 19 is provided, it is necessary to change the shapes of FIGS. 8, 10, 13, and 15 correspondingly. As an example, FIG. 20 shows a case where the shape of the separator 12 in FIG. 8 is changed. That is, in FIG. 20, the area around the tab 12 of the separator 12 having the positive electrode tab 16 is thicker than the area 12 b of the negative electrode tab 15. This is because the ionic conductivity of the separator around the positive electrode tab 16 is made lower than the ionic conductivity of the separator around the negative electrode tab 16 so that the charge / discharge reaction heat on the positive electrode tab 26 side is reduced on the negative electrode tab 15 side. This is to make it smaller than the charge / discharge reaction heat.

実施形態では、2つの強電タブ15、16を発電要素2の同一の辺に配置している場合で説明したが、2つの強電タブを発電要素2の異なる辺に配置する場合においても本発明の適用がある。   In the embodiment, the case where the two high power tabs 15 and 16 are arranged on the same side of the power generation element 2 has been described, but the case where the two high power tabs are arranged on different sides of the power generation element 2 is also described. There is application.

実施形態では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、電池に限定されるものでなく、電気二重層キャパシタのような電気化学デバイスにも本発明の適用がある。   In the embodiment, the lithium ion secondary battery has been described as an example. However, the present invention is not limited to the battery, and the present invention can be applied to an electrochemical device such as an electric double layer capacitor.

1 電池(電気化学デバイス)
2 発電要素
4 負極(電極)
5 負極集電体
6 負極活物質層
8 正極(電極)
9 正極集電体
10 正極活物質層
12 セパレータ(電解質層)
15 負極タブ(タブ)
16 正極タブ(タブ)
25 半固体電解質層(電解質層)
1 Batteries (electrochemical devices)
2 Power generation element 4 Negative electrode (electrode)
5 Negative electrode current collector 6 Negative electrode active material layer 8 Positive electrode (electrode)
9 Positive current collector 10 Positive active material layer 12 Separator (electrolyte layer)
15 Negative electrode tab (tab)
16 Positive Tab (Tab)
25 Semi-solid electrolyte layer (electrolyte layer)

Claims (25)

電極間のイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層と、この電解質層の両側に設けられる負極及び正極とを有し、電子とイオンが2つの電極間を移動して電気化学反応を行う扁平状の発電要素と、
前記負極及び正極から出入りする電子を外部に取り出す負極タブ及び正極タブと
を備える電気化学デバイスにおいて、
前記発電要素の面内方向の温度が均一となるように発電要素の面内方向での電気化学的な反応熱を異ならせることを特徴とする電気化学デバイス。
A flat surface having an electrolyte layer functioning as an ion transfer medium between electrodes, and a negative electrode and a positive electrode provided on both sides of the electrolyte layer, in which electrons and ions move between the two electrodes to perform an electrochemical reaction. Power generation element
In an electrochemical device comprising a negative electrode tab and a positive electrode tab that take out electrons entering and exiting from the negative electrode and the positive electrode to the outside,
An electrochemical device characterized in that the heat of electrochemical reaction in the in-plane direction of the power generation element is made different so that the temperature in the in-plane direction of the power generation element is uniform.
前記電解質層を移動するイオンが、前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど移動しにくくすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。   2. The electrochemical device according to claim 1, wherein ions moving through the electrolyte layer are more difficult to move as they are closer to the two tabs in an in-plane direction of the power generation element. さらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側の方で前記電解質層を移動するイオンが移動しにくくすることを特徴とする請求項2に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 2, wherein ions moving through the electrolyte layer are more difficult to move on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記イオンの移動のし易さはイオン伝導率であり、
このイオン伝導率を前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど低くすることを特徴とする請求項2に記載の電気化学デバイス。
The ease of movement of the ions is ionic conductivity,
3. The electrochemical device according to claim 2, wherein the ionic conductivity is lowered as it approaches the two tabs in an in-plane direction of the power generation element.
前記イオン伝導率をさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を低くすることを特徴とする請求項4に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 4, wherein the ionic conductivity is further lowered on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電解質層を液体電解質と樹脂を含む微多孔膜のセパレータとで構成し、
このセパレータの空孔率を前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど小さくすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
The electrolyte layer is composed of a liquid electrolyte and a microporous membrane separator containing a resin,
2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the porosity of the separator is reduced as it approaches the two tabs in the in-plane direction of the power generation element.
前記セパレータの空孔率をさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を小さくすることを特徴とする請求項6に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 6, wherein the porosity of the separator is further reduced on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電解質層を液体電解質と樹脂を含む微多孔膜のセパレータとで構成し、
このセパレータの厚みを前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど厚くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
The electrolyte layer is composed of a liquid electrolyte and a microporous membrane separator containing a resin,
2. The electrochemical device according to claim 1, wherein a thickness of the separator is increased as it is closer to the two tabs in an in-plane direction of the power generation element.
前記セパレータの厚みをさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を厚くすることを特徴とする電請求項8に記載の電気デバイス。   The electrical device according to claim 8, wherein the thickness of the separator is further increased on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記2つの電極の少なくとも一方の厚みを前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど厚くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。   2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the thickness of at least one of the two electrodes is increased toward the two tabs in the in-plane direction of the power generation element. 前記2つの電極の少なくとも一方の厚みをさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を厚くすることを特徴とする請求項10に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 10, wherein the thickness of at least one of the two electrodes is further increased on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電極の表面にイオンの拡散を遮蔽するイオンブロック層を形成することを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 1, wherein an ion blocking layer that shields diffusion of ions is formed on a surface of the electrode. 前記イオンブロック層の空孔率を前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど小さくすることを特徴とする請求項12に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 12, wherein the porosity of the ion blocking layer is reduced as it approaches the two tabs in the in-plane direction of the power generation element. 前記イオンブロック層の空孔率をさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を小さくすることを特徴とする請求項13に記載の電気化学デバイス。   14. The electrochemical device according to claim 13, wherein the porosity of the ion blocking layer is further reduced on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記イオンブロック層の厚みを前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど厚くすることを特徴とする請求項12に記載の電気化学デバイス。   13. The electrochemical device according to claim 12, wherein the ion blocking layer is made thicker as it is closer to the two tabs in the in-plane direction of the power generation element. 前記イオンブロック層の厚みをさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を厚くすることを特徴とする請求項15に記載の電気化学デバイス。   16. The electrochemical device according to claim 15, wherein the thickness of the ion blocking layer is further increased on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電解質層を固体電解質または半固体電解質で構成し、
この固体電解質または半固体電解質の厚みを前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど厚くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
The electrolyte layer is composed of a solid electrolyte or a semi-solid electrolyte,
2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the thickness of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is increased toward the two tabs in the in-plane direction of the power generation element.
前記固体電解質または半固体電解質の厚みをさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を厚くすることを特徴とする請求項17に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 17, wherein the thickness of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is further increased on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電解質層を固体電解質または半固体電解質で構成し、
この固体電解質または半固体電解質の粘度を前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど高くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
The electrolyte layer is composed of a solid electrolyte or a semi-solid electrolyte,
2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the viscosity of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is increased as the viscosity is closer to the two tabs in the in-plane direction of the power generation element.
前記固体電解質または半固体電解質の粘度をさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を高くすることを特徴とする請求項19に記載の電気化学デバイス。   20. The electrochemical device according to claim 19, wherein the viscosity of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is further increased on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電解質層を固体電解質または半固体電解質で構成し、
この固体電解質または半固体電解質の誘電率を前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど低くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
The electrolyte layer is composed of a solid electrolyte or a semi-solid electrolyte,
2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the dielectric constant of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is lowered as the distance between the two tabs increases in the in-plane direction of the power generation element.
前記固体電解質または半固体電解質の誘電率をさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を低くすることを特徴とする請求項21に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 21, wherein a dielectric constant of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is further lowered on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 前記電解質層を固体電解質または半固体電解質で構成し、
この固体電解質または半固体電解質の電解質塩濃度を前記発電要素の面内方向において前記2つの各タブに近いほど低くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
The electrolyte layer is composed of a solid electrolyte or a semi-solid electrolyte,
2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the electrolyte salt concentration of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is lowered as it approaches the two tabs in the in-plane direction of the power generation element.
前記固体電解質または半固体電解質の電解質塩濃度をさらに前記負極タブ側よりも前記正極タブ側を低くすることを特徴とする請求項23に記載の電気化学デバイス。   24. The electrochemical device according to claim 23, wherein the electrolyte salt concentration of the solid electrolyte or semi-solid electrolyte is further lowered on the positive electrode tab side than on the negative electrode tab side. 電極間のイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層と、この電解質層の両側に設けられる負極及び正極とを有し、電子とイオンが前記2つの電極間を移動して電気化学反応を行う扁平状の発電要素を備える電気化学デバイスにおいて、
前記発電要素の面内方向の温度が均一となるように発電要素の面内方向での電気化学反応の活性度を異ならせることを特徴とする電気化学デバイス。
An electrolyte layer having a function as an ion transfer medium between electrodes, and a negative electrode and a positive electrode provided on both sides of the electrolyte layer, and electrons and ions move between the two electrodes to perform an electrochemical reaction. In an electrochemical device including a flat power generation element,
An electrochemical device characterized in that the activity of the electrochemical reaction in the in-plane direction of the power generation element is varied so that the temperature in the in-plane direction of the power generation element is uniform.
JP2011256293A 2011-11-24 2011-11-24 Electrochemical device Pending JP2013110071A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011256293A JP2013110071A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Electrochemical device
KR1020120131420A KR101347513B1 (en) 2011-11-24 2012-11-20 Electrochemical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011256293A JP2013110071A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Electrochemical device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013110071A true JP2013110071A (en) 2013-06-06

Family

ID=48706608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011256293A Pending JP2013110071A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Electrochemical device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2013110071A (en)
KR (1) KR101347513B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013239295A (en) * 2012-05-14 2013-11-28 Fujitsu Ltd Secondary battery and method of manufacturing the same
CN108445416A (en) * 2018-04-28 2018-08-24 北京新能源汽车股份有限公司 Battery failure detection system, method and device and automobile
JP2018137079A (en) * 2017-02-21 2018-08-30 Tdk株式会社 Storage battery
CN108695557A (en) * 2017-03-31 2018-10-23 Tdk株式会社 Nonaqueous electrolytic solution secondary battery
JPWO2021131918A1 (en) * 2019-12-27 2021-07-01
JP2024044469A (en) * 2022-09-21 2024-04-02 プライムアースEvエナジー株式会社 Lithium ion secondary battery

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD761797S1 (en) 2014-11-07 2016-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Monitor
USD774037S1 (en) 2014-11-20 2016-12-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Stand for electronic device
KR102124105B1 (en) * 2016-03-29 2020-06-17 주식회사 엘지화학 Electrode assembly and secondary battery comprising the same
WO2018066968A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-12 주식회사 엘지화학 Electrode assembly having improved heat stability
KR102814735B1 (en) * 2024-01-26 2025-05-29 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator, electrode assembly comprising the same, and battery cell comprising the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004178914A (en) 2002-11-26 2004-06-24 Nissan Motor Co Ltd Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the electrode
JP2006216461A (en) 2005-02-04 2006-08-17 Toyota Motor Corp Secondary battery
JP4225334B2 (en) 2006-08-25 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 Electrode for power storage device and power storage device
JP4784485B2 (en) 2006-11-02 2011-10-05 トヨタ自動車株式会社 Lithium secondary battery

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013239295A (en) * 2012-05-14 2013-11-28 Fujitsu Ltd Secondary battery and method of manufacturing the same
JP2018137079A (en) * 2017-02-21 2018-08-30 Tdk株式会社 Storage battery
CN108695557A (en) * 2017-03-31 2018-10-23 Tdk株式会社 Nonaqueous electrolytic solution secondary battery
CN108695557B (en) * 2017-03-31 2022-04-05 Tdk株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN108445416A (en) * 2018-04-28 2018-08-24 北京新能源汽车股份有限公司 Battery failure detection system, method and device and automobile
CN108445416B (en) * 2018-04-28 2020-09-01 北京新能源汽车股份有限公司 Battery failure detection system, method and device and automobile
JPWO2021131918A1 (en) * 2019-12-27 2021-07-01
JP7732357B2 (en) 2019-12-27 2025-09-02 日本ゼオン株式会社 Secondary battery and manufacturing method thereof
JP2024044469A (en) * 2022-09-21 2024-04-02 プライムアースEvエナジー株式会社 Lithium ion secondary battery
JP7564165B2 (en) 2022-09-21 2024-10-08 プライムアースEvエナジー株式会社 Lithium-ion secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR101347513B1 (en) 2014-01-10
KR20130057943A (en) 2013-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2013110071A (en) Electrochemical device
US9077027B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
EP2899771B1 (en) Pouch-type secondary battery having sealing margin for improved durability
ES2733511T3 (en) Flexible secondary battery and method for manufacturing it
KR100407316B1 (en) Rechargeable lithium battery and process for the production thereof
US8734984B2 (en) Bipolar battery manufacturing method, and bipolar battery
US8632901B2 (en) Dish shaped and pressure equalizing electrodes for electrochemical batteries
KR20160060096A (en) Electrode and cell having electrode
KR102183772B1 (en) Process for Preparation of Pouch-typed Battery Cell Using Member for Preventing Electrolyte Leakage
WO2011138920A1 (en) Electrode structure, method for producing same, and bipolar battery
CN101546820A (en) Protection circuit board and battery pack using the protection circuit board
KR101711976B1 (en) Rechargeable battery
KR101735511B1 (en) Battery cell with patterned shape and Method for manufacturing the same
KR20120075953A (en) Electrode assembly and manufacture thereof
KR101357311B1 (en) Pouch type secondary battery and method of preparing the same
TWI472084B (en) Secondary battery with excellent yield and safety
KR101709391B1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
TWI398031B (en) Lithium ion battery assembly
US20220020978A1 (en) Lithium secondary battery electrode and lithium secondary battery
JP2018045846A (en) Power storage element
JP5956249B2 (en) Secondary battery
KR101515672B1 (en) Electrode assembly including anode and cathod electrode more than 2 and electrochemical device using the same
KR100436714B1 (en) Prismatic type lithium secondary battery
KR101514875B1 (en) Secondary battery
JP7800360B2 (en) Energy storage module and energy storage device