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電極、その電極を用いた電池およびその電池の製造方法

国内特許コード P200016819
整理番号 5368
掲載日 2020年5月8日
出願番号 特願2017-140150
公開番号 特開2019-021537
出願日 平成29年7月19日(2017.7.19)
公開日 平成31年2月7日(2019.2.7)
発明者
  • 伊藤 仁
  • 小川 止
  • 井上 元
出願人
  • 日産自動車株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 電極、その電極を用いた電池およびその電池の製造方法
発明の概要 【課題】電池のエネルギー密度と電池の出力密度とを向上させる。
【解決手段】土台部122と、互いに間隔を開けて並び土台部122から突出する複数の突起部128と、を備えている。突起部128のそれぞれは、土台部122から突出する突起支柱部124と、突起支柱部124から突出する突起先端部126と、から構成され、突起部128が並ぶ方向の、突起先端部126の最大幅Whは突起支柱部124の最小幅Wpよりも大きい。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

近年急速に普及しつつある電気自動車は、一充電当たりの走行距離が長くしかも機敏に走ることができる、といった走行特性が求められる。このため、電気自動車に搭載する電池はエネルギー密度(Wh/Kg)および出力密度(W/Kg)が大きいことが要求される。また、電気自動車は電池の設置スペースが限られているため、電池の小型化も要求される。

しかし、電池のエネルギー密度と電池の出力密度とは二律背反の関係にあるため、高エネルギー密度で高出力の電池を創ることは難しい。電池のエネルギー密度と電池の出力密度の共に大きい電池を製造するために、電極活物質、電解液の開発がされている。その一方で、下記特許文献1に示すような、電極構造を三次元化した電池の構造も開発されている。

産業上の利用分野

本発明は、電極、その電極を用いた電池およびその電池の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
土台部と、互いに間隔を開けて並び前記土台部から突出する複数の突起部と、を備え、
前記突起部のそれぞれは、
前記土台部から突出する突起支柱部と、
前記突起支柱部から突出する突起先端部と、から構成され、
前記突起部が並ぶ方向の、前記突起先端部の最大幅は前記突起支柱部の最小幅よりも大きいことを特徴とする電極。

【請求項2】
前記突起部を、前記突起部が並ぶ方向に沿って垂直に切断したときの、前記突起先端部の断面積は、前記突起支柱部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の電極。

【請求項3】
前記突起部を、前記突起部が並ぶ方向に沿って垂直に切断したときの、前記突起部の断面の外形形状は曲線のみで形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電極。

【請求項4】
前記突起部を、前記突起部が並ぶ方向に沿って垂直に切断したときの、前記突起部の断面の外形形状は曲線および直線を交えて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電極。

【請求項5】
前記突起部の断面の外形形状の角部は、少なくとも前記突起先端部の最大幅の10%以上の範囲で曲線的に面取りされていることを特徴とする請求項4に記載の電極。

【請求項6】
前記突起部を、前記突起部が並ぶ方向に沿って垂直に切断したときの、前記突起部の断面の外形形状は直線のみで形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電極。

【請求項7】
前記突起部の断面の外形形状の角部は、少なくとも前記突起先端部の最大幅の10%以上の範囲で直線的に面取りされていることを特徴とする請求項6に記載の電極。

【請求項8】
前記突起部は、前記突起部が並ぶ方向に対して交差する方向に延伸していることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の電極。

【請求項9】
請求項1から8のいずれかに記載された電極を正極および負極とし、
前記正極のそれぞれの隣り合う突起部の間に前記負極の突起部が位置され、前記正極の突起部と前記負極の突起部との間にはセパレータが介在されることを特徴とする電池。

【請求項10】
前記正極の突起部の寸法および形状と前記負極の突起部の寸法および形状とは同一であることを特徴とする請求項9に記載の電池。

【請求項11】
前記正極の突起部の寸法および形状は、前記負極の突起部の寸法および形状とは異なる寸法および形状であることを特徴とする請求項9に記載の電池。

【請求項12】
前記正極の突起部を形成する突起先端部の形状と前記負極の突起部を形成する突起先端部の形状は類似する形状であることを特徴とする請求項11に記載の電池。

【請求項13】
請求項9から12のいずれかに記載の電池の製造方法であって、
3Dプリンタにより、
正極または負極の土台部を形成する段階と、
正極または負極の突起支柱部およびセパレータを交互に形成する段階と、
正極または負極の突起支柱部、セパレータ、負極または正極の突起先端部、セパレータを繰り返し形成する段階と、
正極または負極の突起先端部、セパレータ、負極または正極の突起支柱部、セパレータを繰り返し形成する段階と、
負極または正極の突起支柱部およびセパレータを交互に形成する段階と、
負極または正極の土台部を形成する段階と、
を実施することによって電池を製造することを特徴とする電池の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017140150thum.jpg
出願権利状態 公開
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