JP2001256953A - 固体電解質電池及びその製造方法 - Google Patents
固体電解質電池及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 さらなる薄型化、軽量化が可能であり、重量
エネルギー密度及び体積エネルギー密度の向上を図り、
優れた気密性を有する。 【解決手段】 第１の集電体２ａの一方の面に、当該第
１の集電体２ａの外周縁部を集電体露出部分２ｃとして
残して形成された第１の電極活物質層２ｂを備えた第１
の電極２と、第２の集電体３ａの両面に形成された第２
の電極活物質層３ｂを備えた第２の電極３と、上記第１
の電極２と上記第２の電極３との間に介在された固体電
解質６とを有し、上記第２の電極３は、上記固体電解質
６を介して、第１の電極活物質層２ｂと第２の電極活物
質層３ｂとが相対向するように上記第１の電極２によっ
て挟み込まれるとともに、上記第１の電極の集電体露出
部分２ｃが接合されることにより、上記第１の電極２中
に密閉されている。
エネルギー密度及び体積エネルギー密度の向上を図り、
優れた気密性を有する。 【解決手段】 第１の集電体２ａの一方の面に、当該第
１の集電体２ａの外周縁部を集電体露出部分２ｃとして
残して形成された第１の電極活物質層２ｂを備えた第１
の電極２と、第２の集電体３ａの両面に形成された第２
の電極活物質層３ｂを備えた第２の電極３と、上記第１
の電極２と上記第２の電極３との間に介在された固体電
解質６とを有し、上記第２の電極３は、上記固体電解質
６を介して、第１の電極活物質層２ｂと第２の電極活物
質層３ｂとが相対向するように上記第１の電極２によっ
て挟み込まれるとともに、上記第１の電極の集電体露出
部分２ｃが接合されることにより、上記第１の電極２中
に密閉されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型の固体電解質
電池及びその製造方法に関する。
電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、電子機器
の高性能化、小型化、ポータブル化に伴い、これら電子
機器に使用される電池に対しても高エネルギー密度化が
要求されていることから、非水電解質電池の研究・開発
が盛んに進められている。中でも、リチウム電池もしく
はリチウムイオン二次電池は、従来の電池に比べて、３
Ｖ、４Ｖといった高い起電力を有する等の優れた性能の
ため、カムコーダ、携帯電話、及びノート型パソコン等
の各種携帯用電子機器に採用されている。
の高性能化、小型化、ポータブル化に伴い、これら電子
機器に使用される電池に対しても高エネルギー密度化が
要求されていることから、非水電解質電池の研究・開発
が盛んに進められている。中でも、リチウム電池もしく
はリチウムイオン二次電池は、従来の電池に比べて、３
Ｖ、４Ｖといった高い起電力を有する等の優れた性能の
ため、カムコーダ、携帯電話、及びノート型パソコン等
の各種携帯用電子機器に採用されている。
【０００３】上述のリチウムイオン二次電池の中でも、
薄型化が可能なことや折り曲げが自在等のメリットを有
することから、電解質を固体化した固体電解質電池の研
究が盛んに行われている。このような固体電解質とし
て、可塑剤を含んだ固体電解質であるゲル状電解質や、
高分子にリチウム塩を溶かし込んだ高分子固体電解質等
が挙げられる。
薄型化が可能なことや折り曲げが自在等のメリットを有
することから、電解質を固体化した固体電解質電池の研
究が盛んに行われている。このような固体電解質とし
て、可塑剤を含んだ固体電解質であるゲル状電解質や、
高分子にリチウム塩を溶かし込んだ高分子固体電解質等
が挙げられる。
【０００４】こうした電池の薄型、軽量というメリット
を活かすべく、例えば特開昭５７−１１５８２０号公報
に開示されるように、金属箔や金属蒸着層等の金属層が
樹脂層間に挟まれたいわゆるラミネートフィルムを外装
材として用いて、電池素子を封入するタイプの非水電解
質電池が提案されている。この外装材の最内層をなすヒ
ートシール層として、アクリル酸変性ポリエチレン、ア
クリル酸変性ポリプロピレンアイオノマー等の樹脂が用
いられ、常温において比較的良好な気密性を示してい
る。ところで、近年の電子機器、例えば電池をパソコン
に搭載する場合、８５℃にも及ぶ耐熱性が要求される。
しかし、このような高温環境下において、ヒートシール
層の樹脂が金属層から剥離し、電池の気密性が低下する
といった問題があった。
を活かすべく、例えば特開昭５７−１１５８２０号公報
に開示されるように、金属箔や金属蒸着層等の金属層が
樹脂層間に挟まれたいわゆるラミネートフィルムを外装
材として用いて、電池素子を封入するタイプの非水電解
質電池が提案されている。この外装材の最内層をなすヒ
ートシール層として、アクリル酸変性ポリエチレン、ア
クリル酸変性ポリプロピレンアイオノマー等の樹脂が用
いられ、常温において比較的良好な気密性を示してい
る。ところで、近年の電子機器、例えば電池をパソコン
に搭載する場合、８５℃にも及ぶ耐熱性が要求される。
しかし、このような高温環境下において、ヒートシール
層の樹脂が金属層から剥離し、電池の気密性が低下する
といった問題があった。
【０００５】上記の問題を解決するために、特開平９−
２８８９９６号公報に開示されるように、外装材の最内
層をなすヒートシール層と金属層との間に、電解液バリ
ア性に優れたポリエチレンテレフタレート等の絶縁層を
設けるタイプの非水電解質電池が提案されている。ヒー
トシール層と金属層との間に絶縁層が設けられた外装材
をヒートシールすることにより、金属層とヒートシール
層との間への電解液の侵入を抑制して金属層とヒートシ
ール層との剥離を防止し、高温環境下においても比較的
高い気密性を得ることができる。
２８８９９６号公報に開示されるように、外装材の最内
層をなすヒートシール層と金属層との間に、電解液バリ
ア性に優れたポリエチレンテレフタレート等の絶縁層を
設けるタイプの非水電解質電池が提案されている。ヒー
トシール層と金属層との間に絶縁層が設けられた外装材
をヒートシールすることにより、金属層とヒートシール
層との間への電解液の侵入を抑制して金属層とヒートシ
ール層との剥離を防止し、高温環境下においても比較的
高い気密性を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなヒートシール層を有する外装材を薄型・シート状
の固体電解質電池に適用した場合、ヒートシール層の分
だけ外装材が厚くなってしまい、固体電解質電池全体の
厚みが必然的に厚くなってしまう。すなわち、外装材が
存在するために、薄型・軽量化が可能であるという固体
電解質電池のメリットが十分には活かされていなかっ
た。また、固体電解質電池全体に占める電池反応に関与
しない構成部材の割合が大きくなるため、重量エネルギ
ー密度及び体積エネルギー密度の低下を引き起こしてい
た。
ようなヒートシール層を有する外装材を薄型・シート状
の固体電解質電池に適用した場合、ヒートシール層の分
だけ外装材が厚くなってしまい、固体電解質電池全体の
厚みが必然的に厚くなってしまう。すなわち、外装材が
存在するために、薄型・軽量化が可能であるという固体
電解質電池のメリットが十分には活かされていなかっ
た。また、固体電解質電池全体に占める電池反応に関与
しない構成部材の割合が大きくなるため、重量エネルギ
ー密度及び体積エネルギー密度の低下を引き起こしてい
た。
【０００７】また、上述のような外装材の外周縁部の側
面には、ヒートシール層の樹脂が露出している。このヒ
ートシール層は、内側を電解液に、外側を外気にさらし
ているため、時間経過とともに、この露出したヒートシ
ール層を通して微量の水分が電池の内部に侵入し、サイ
クル特性を劣化させるといった問題があった。
面には、ヒートシール層の樹脂が露出している。このヒ
ートシール層は、内側を電解液に、外側を外気にさらし
ているため、時間経過とともに、この露出したヒートシ
ール層を通して微量の水分が電池の内部に侵入し、サイ
クル特性を劣化させるといった問題があった。
【０００８】また、外装材をヒートシールするために、
外装材の外周縁部全体にわたって、いわゆる貼り付けし
ろを幅広く確保する必要があった。このため、電池反応
に関与しない部分である貼り付けしろの面積が大とな
り、エネルギー密度の低下を引き起こしていた。
外装材の外周縁部全体にわたって、いわゆる貼り付けし
ろを幅広く確保する必要があった。このため、電池反応
に関与しない部分である貼り付けしろの面積が大とな
り、エネルギー密度の低下を引き起こしていた。
【０００９】そこで本発明はこのような従来の実状に鑑
みて提案されたものであり、さらなる薄型化、軽量化が
可能であり、重量エネルギー密度及び体積エネルギー密
度の向上を図り、優れた気密性を有する固体電解質電池
及びその製造方法を提供することを目的とする。
みて提案されたものであり、さらなる薄型化、軽量化が
可能であり、重量エネルギー密度及び体積エネルギー密
度の向上を図り、優れた気密性を有する固体電解質電池
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる固体電解質電池は、第１の集電体
の一方の面に、当該第１の集電体の外周縁部を集電体露
出部分として残して形成された第１の電極活物質層を備
えた第１の電極と、第２の集電体の両面に形成された第
２の電極活物質層を備えた第２の電極と、上記第１の電
極と上記第２の電極との間に介在された固体電解質とを
有し、上記第２の電極は、上記固体電解質を介して、第
１の電極活物質層と第２の電極活物質層とが相対向する
ように上記第１の電極によって挟み込まれるとともに、
上記第１の電極の集電体露出部分が接合されることによ
り、上記第１の電極中に密閉されていることを特徴とす
る。
めに、本発明にかかる固体電解質電池は、第１の集電体
の一方の面に、当該第１の集電体の外周縁部を集電体露
出部分として残して形成された第１の電極活物質層を備
えた第１の電極と、第２の集電体の両面に形成された第
２の電極活物質層を備えた第２の電極と、上記第１の電
極と上記第２の電極との間に介在された固体電解質とを
有し、上記第２の電極は、上記固体電解質を介して、第
１の電極活物質層と第２の電極活物質層とが相対向する
ように上記第１の電極によって挟み込まれるとともに、
上記第１の電極の集電体露出部分が接合されることによ
り、上記第１の電極中に密閉されていることを特徴とす
る。
【００１１】以上のように構成された固体電解質電池で
は、第１の集電体が外装材の機能を兼ねるため、第１の
電極が外部と接続をとるための端子及び外装材が不要と
なる。それとともに、第１の電極の集電体露出部分が、
ヒートシール用の樹脂を介することなく直接接合される
ため、極めて良好な気密性を得られるとともに、貼り付
けしろとなる第１の電極の集電体露出部分の面積を大幅
に縮小できる。
は、第１の集電体が外装材の機能を兼ねるため、第１の
電極が外部と接続をとるための端子及び外装材が不要と
なる。それとともに、第１の電極の集電体露出部分が、
ヒートシール用の樹脂を介することなく直接接合される
ため、極めて良好な気密性を得られるとともに、貼り付
けしろとなる第１の電極の集電体露出部分の面積を大幅
に縮小できる。
【００１２】また、上述の目的を達成するために、本発
明にかかる固体電解質電池の製造方法では、第１の集電
体の一方の面に、当該第１の集電体の外周縁部を集電体
露出部分として残して第１の電極活物質層を形成して第
１の電極を作製する第１の電極作製工程と、第２の集電
体の両面に第２の電極活物質層を形成して第２の電極を
作製する第２の電極作製工程と、上記第１の電極作製工
程で作製された第１の電極及び上記第２の電極作製工程
で作製された第２の電極を、固体電解質を介して第１の
電極活物質層と第２の電極活物質層とが相対向するよう
に、上記第２の電極を上記第１の電極によって挟み込む
挟み込み工程と、上記挟み込み工程で第２の電極を挟み
込んだ上記第１の電極の集電体露出部分を接合すること
により、上記第２の電極を上記第１の電極中に密閉する
密閉工程とを有することを特徴とする。
明にかかる固体電解質電池の製造方法では、第１の集電
体の一方の面に、当該第１の集電体の外周縁部を集電体
露出部分として残して第１の電極活物質層を形成して第
１の電極を作製する第１の電極作製工程と、第２の集電
体の両面に第２の電極活物質層を形成して第２の電極を
作製する第２の電極作製工程と、上記第１の電極作製工
程で作製された第１の電極及び上記第２の電極作製工程
で作製された第２の電極を、固体電解質を介して第１の
電極活物質層と第２の電極活物質層とが相対向するよう
に、上記第２の電極を上記第１の電極によって挟み込む
挟み込み工程と、上記挟み込み工程で第２の電極を挟み
込んだ上記第１の電極の集電体露出部分を接合すること
により、上記第２の電極を上記第１の電極中に密閉する
密閉工程とを有することを特徴とする。
【００１３】以上のような固体電解質電池の製造方法で
は、ヒートシール用の樹脂を介することなく第１の電極
の集電体露出部分を貼り付けしろとして直接接合し、密
閉することにより、薄型、軽量且つ気密性に優れた固体
電解質電池を製造できる。
は、ヒートシール用の樹脂を介することなく第１の電極
の集電体露出部分を貼り付けしろとして直接接合し、密
閉することにより、薄型、軽量且つ気密性に優れた固体
電解質電池を製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる固体電解質
電池の具体的な実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
電池の具体的な実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
【００１５】先ず、本実施の形態に示す固体電解質電池
の一構成例を、図１に示す。また、図１中、Ａ−Ｂ線に
おける断面図を図２に、Ｃ−Ｄ線における断面図を図３
に示す。この固体電解質電池１は、第１の電極である一
対の正極２と、上記正極２中に密閉された第２の電極で
ある負極３と、負極３と物理的・電気的に接続された負
極端子４と、負極端子４と正極２との間に配された封口
材５と、一対の固体電解質層６とを有している。
の一構成例を、図１に示す。また、図１中、Ａ−Ｂ線に
おける断面図を図２に、Ｃ−Ｄ線における断面図を図３
に示す。この固体電解質電池１は、第１の電極である一
対の正極２と、上記正極２中に密閉された第２の電極で
ある負極３と、負極３と物理的・電気的に接続された負
極端子４と、負極端子４と正極２との間に配された封口
材５と、一対の固体電解質層６とを有している。
【００１６】正極２は、正極集電体２ａと、正極集電体
２ａの一方の面に形成された正極活物質層２ｂとを有し
ている。正極集電体２ａの一方の面の外周縁部には、正
極活物質層２ｂは形成されずに正極集電体２ａが露出し
ており、正極集電体露出部分２ｃとされている。
２ａの一方の面に形成された正極活物質層２ｂとを有し
ている。正極集電体２ａの一方の面の外周縁部には、正
極活物質層２ｂは形成されずに正極集電体２ａが露出し
ており、正極集電体露出部分２ｃとされている。
【００１７】負極３は、負極集電体３ａと、負極集電体
３ａの両面に形成された負極活物質層３ｂとを有してい
る。負極端子４は、正極２の外周縁部の一部に形成され
た端子取り出し口において、封口材５に被覆されること
により正極２と絶縁されて、固体電解質電池１の外側に
導出されている。
３ａの両面に形成された負極活物質層３ｂとを有してい
る。負極端子４は、正極２の外周縁部の一部に形成され
た端子取り出し口において、封口材５に被覆されること
により正極２と絶縁されて、固体電解質電池１の外側に
導出されている。
【００１８】そして、図２及び図３に示すように、負極
集電体３ａの両面に負極活物質層３ｂを有する負極３
は、一対の固体電解質層６を介して負極活物質層３ｂと
正極活物質層２ｂとが相対向するように、一対の正極２
に挟み込まれている。それとともに、負極３は、正極２
の外周縁部に形成された正極集電体露出部分２ｃが貼り
付けしろとして互いに接合されることにより、一対の固
体電解質層６とともに当該正極２内に密閉されている。
集電体３ａの両面に負極活物質層３ｂを有する負極３
は、一対の固体電解質層６を介して負極活物質層３ｂと
正極活物質層２ｂとが相対向するように、一対の正極２
に挟み込まれている。それとともに、負極３は、正極２
の外周縁部に形成された正極集電体露出部分２ｃが貼り
付けしろとして互いに接合されることにより、一対の固
体電解質層６とともに当該正極２内に密閉されている。
【００１９】上記のような構成からなる固体電解質電池
１において、一対の正極２が、それぞれの正極集電体２
ａを最外層として、正極集電体露出部分２ｃを接合する
ことにより、負極３と固体電解質層６とを内側に密閉し
ている。すなわち、正極集電体２ａは、正極２の集電体
として機能するとともに、固体電解質電池１の内部を外
気から遮断・密閉する外装材の機能を果たす。したがっ
て、正極２と負極３と固体電解質層６とからなる電池素
子を収納するために従来必要であった外装材が不要とな
る。
１において、一対の正極２が、それぞれの正極集電体２
ａを最外層として、正極集電体露出部分２ｃを接合する
ことにより、負極３と固体電解質層６とを内側に密閉し
ている。すなわち、正極集電体２ａは、正極２の集電体
として機能するとともに、固体電解質電池１の内部を外
気から遮断・密閉する外装材の機能を果たす。したがっ
て、正極２と負極３と固体電解質層６とからなる電池素
子を収納するために従来必要であった外装材が不要とな
る。
【００２０】特に、薄型・シート状の固体電解質電池１
において外装材が不要となることで、固体電解質電池１
の厚みを減少させ、さらなる薄型化を図ることができ
る。このため、電解質としてゲル状電解質や高分子固体
電解質等を用いた固体電解質電池１の、薄型、軽量であ
るという利点を最大限発揮できる。さらに、外装材が不
要となることで、エネルギー密度を向上させることがで
きる。
において外装材が不要となることで、固体電解質電池１
の厚みを減少させ、さらなる薄型化を図ることができ
る。このため、電解質としてゲル状電解質や高分子固体
電解質等を用いた固体電解質電池１の、薄型、軽量であ
るという利点を最大限発揮できる。さらに、外装材が不
要となることで、エネルギー密度を向上させることがで
きる。
【００２１】また、従来の電池において、電池素子は絶
縁性の外装材によって密閉されていたため、正極２及び
負極３からそれぞれ端子を取り出して外部に導出する必
要があった。しかし、本実施の形態にかかる固体電解質
電池１は、正極２が外装材を兼ねるために、負極端子４
以外の全ての部分が正極端子として機能することができ
る。したがって、内部に封入されている負極３のみが端
子の設置・導出を必要とし、新たな正極端子の設置・導
出が不要となるため、固体電解質電池１のさらなる軽量
化及び省スペース化を実現することができる。さらに、
この固体電解質電池１を搭載する電子機器は、正極端子
の存在する位置に制約されることなく設計できるため、
電子機器の軽量化及び省スペース化を実現することもで
きる。
縁性の外装材によって密閉されていたため、正極２及び
負極３からそれぞれ端子を取り出して外部に導出する必
要があった。しかし、本実施の形態にかかる固体電解質
電池１は、正極２が外装材を兼ねるために、負極端子４
以外の全ての部分が正極端子として機能することができ
る。したがって、内部に封入されている負極３のみが端
子の設置・導出を必要とし、新たな正極端子の設置・導
出が不要となるため、固体電解質電池１のさらなる軽量
化及び省スペース化を実現することができる。さらに、
この固体電解質電池１を搭載する電子機器は、正極端子
の存在する位置に制約されることなく設計できるため、
電子機器の軽量化及び省スペース化を実現することもで
きる。
【００２２】さらにまた、この固体電解質電池１では、
正極２の外周縁部をなす正極集電体露出部分２ｃが貼り
付けしろとして用いられ、ヒートシール用の樹脂を介在
させることなく直接接合されて、負極３と固体電解質層
６とを密閉している。このため、ヒートシール用の樹脂
を介して固体電解質電池１の内部へ水分が透過・侵入す
ることがなく、電池内部の気密性を確実に保持できる。
したがって、水分の侵入による充放電サイクル劣化を防
止することができる。
正極２の外周縁部をなす正極集電体露出部分２ｃが貼り
付けしろとして用いられ、ヒートシール用の樹脂を介在
させることなく直接接合されて、負極３と固体電解質層
６とを密閉している。このため、ヒートシール用の樹脂
を介して固体電解質電池１の内部へ水分が透過・侵入す
ることがなく、電池内部の気密性を確実に保持できる。
したがって、水分の侵入による充放電サイクル劣化を防
止することができる。
【００２３】さらにまた、正極２の外周縁部をなす正極
集電体露出部分２ｃが、ヒートシール用の樹脂を介在さ
せることなく直接接合されているため、正極集電体露出
部分２ｃの幅を従来よりも狭くすることができる。この
結果、電池反応に関与しない部分である正極集電体露出
部分２ｃの面積を縮小できるため、さらなるエネルギー
密度の向上が可能になる。
集電体露出部分２ｃが、ヒートシール用の樹脂を介在さ
せることなく直接接合されているため、正極集電体露出
部分２ｃの幅を従来よりも狭くすることができる。この
結果、電池反応に関与しない部分である正極集電体露出
部分２ｃの面積を縮小できるため、さらなるエネルギー
密度の向上が可能になる。
【００２４】負極集電体３ａとしては、例えば銅、ニッ
ケル、ステンレス等からなる金属箔を用いることができ
る。また、負極集電体３ａは、固体電解質電池１の内部
に封入・密閉される場合、箔状のほか、ラス状、パンチ
ングメタル状、網状等の形状をとることができる。負極
集電体３ａの厚さは、固体電解質電池１の薄型化を考慮
すると、３０μｍ以下であることが好ましい。
ケル、ステンレス等からなる金属箔を用いることができ
る。また、負極集電体３ａは、固体電解質電池１の内部
に封入・密閉される場合、箔状のほか、ラス状、パンチ
ングメタル状、網状等の形状をとることができる。負極
集電体３ａの厚さは、固体電解質電池１の薄型化を考慮
すると、３０μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】リチウム一次電池又はリチウム二次電池を
構成する場合、負極活物質層３ｂに含まれる負極活物質
としては、リチウム、リチウム合金、又はリチウムをド
ープ、脱ドープできる材料を使用することが好ましい。
リチウムをドープ、脱ドープできる材料として、例え
ば、難黒鉛化炭素系材料やグラファイト系材料等の炭素
材料を使用することができる。具体的には、熱分解炭素
類、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素繊維、
有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材
料を使用することができる。上記コークス類には、ピッ
チコークス、ニートルコークス、石油コークス等があ
る。また、上記有機高分子化合物焼成体とは、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化した
ものを示す。
構成する場合、負極活物質層３ｂに含まれる負極活物質
としては、リチウム、リチウム合金、又はリチウムをド
ープ、脱ドープできる材料を使用することが好ましい。
リチウムをドープ、脱ドープできる材料として、例え
ば、難黒鉛化炭素系材料やグラファイト系材料等の炭素
材料を使用することができる。具体的には、熱分解炭素
類、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素繊維、
有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材
料を使用することができる。上記コークス類には、ピッ
チコークス、ニートルコークス、石油コークス等があ
る。また、上記有機高分子化合物焼成体とは、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化した
ものを示す。
【００２６】上述した炭素材料のほか、リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やＳｎＯ2等の酸化物を使用するこ
ともできる。また、リチウム合金として、リチウム−ア
ルミニウム合金等を使用することができる。
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やＳｎＯ2等の酸化物を使用するこ
ともできる。また、リチウム合金として、リチウム−ア
ルミニウム合金等を使用することができる。
【００２７】正極集電体２ａとしては、例えばアルミニ
ウム、ニッケル、ステンレス等からなる金属箔を用いる
ことができる。また、正極集電体２ａは、固体電解質電
池１の内部に封入・密閉される場合、箔状のほか、ラス
状、パンチングメタル状、網状等の形状をとることがで
きる。正極集電体２ａの厚さは、固体電解質電池１の薄
型化を考慮すると、３０μｍ以下であることが好まし
い。
ウム、ニッケル、ステンレス等からなる金属箔を用いる
ことができる。また、正極集電体２ａは、固体電解質電
池１の内部に封入・密閉される場合、箔状のほか、ラス
状、パンチングメタル状、網状等の形状をとることがで
きる。正極集電体２ａの厚さは、固体電解質電池１の薄
型化を考慮すると、３０μｍ以下であることが好まし
い。
【００２８】正極活物質層２ｂに含まれる正極活物質に
は、目的とする電池の種類に応じて金属酸化物、金属硫
化物又は特定の高分子を用いることができる。
は、目的とする電池の種類に応じて金属酸化物、金属硫
化物又は特定の高分子を用いることができる。
【００２９】例えば、リチウム一次電池を構成する場
合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、ＭｎＯ2、黒鉛、Ｆ
ｅＳ2等を使用することができる。また、リチウム二次
電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、
ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5等の金属硫化物あるいは酸
化物を使用することができる。また、ＬｉＭxＯ2（式中
Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態
によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下であ
る。）を主体とするリチウム含有遷移金属酸化物等を使
用することができる。このリチウム含有遷移金属酸化物
を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が
好ましい。このようなリチウム含有遷移金属酸化物の具
体例としてはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉyＣ
ｏ1-yＯ2（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ2Ｏ4
等を挙げることができる。これらのリチウム含有遷移金
属酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に優
れた正極２活物質となる。特に、大容量を得られるとい
う点から、正極活物質としてスピネル型結晶構造を有す
るマンガン酸化物又はリチウムマンガン複合酸化物を用
いることが好ましい。正極活物質層２ｂには、これらの
正極活物質の複数種をあわせて使用してもよい。
合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、ＭｎＯ2、黒鉛、Ｆ
ｅＳ2等を使用することができる。また、リチウム二次
電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、
ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5等の金属硫化物あるいは酸
化物を使用することができる。また、ＬｉＭxＯ2（式中
Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態
によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下であ
る。）を主体とするリチウム含有遷移金属酸化物等を使
用することができる。このリチウム含有遷移金属酸化物
を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が
好ましい。このようなリチウム含有遷移金属酸化物の具
体例としてはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉyＣ
ｏ1-yＯ2（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ2Ｏ4
等を挙げることができる。これらのリチウム含有遷移金
属酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に優
れた正極２活物質となる。特に、大容量を得られるとい
う点から、正極活物質としてスピネル型結晶構造を有す
るマンガン酸化物又はリチウムマンガン複合酸化物を用
いることが好ましい。正極活物質層２ｂには、これらの
正極活物質の複数種をあわせて使用してもよい。
【００３０】固体電解質層６としては、隔膜性及び粘着
性を有する高分子固体電解質や、この高分子固体電解質
に可塑剤を添加したゲル電解質等を用いることができ
る。
性を有する高分子固体電解質や、この高分子固体電解質
に可塑剤を添加したゲル電解質等を用いることができ
る。
【００３１】例えば、高分子固体電解質は、マトリクス
ポリマ中に電解質塩が分散されてなる。
ポリマ中に電解質塩が分散されてなる。
【００３２】電解質塩は、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、Ｌ
ｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＮ（ＣＦ
3ＳＯ3）2、Ｃ4Ｆ9ＳＯ3Ｌｉ等を単独又は混合して使用
することができる。その中でも、イオン伝導性等の観点
から、ＬｉＰＦ6を使用することが好ましい。
ｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＮ（ＣＦ
3ＳＯ3）2、Ｃ4Ｆ9ＳＯ3Ｌｉ等を単独又は混合して使用
することができる。その中でも、イオン伝導性等の観点
から、ＬｉＰＦ6を使用することが好ましい。
【００３３】マトリクスポリマは、ポリマ単体もしくは
これを用いたゲル電解質が、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上の
イオン伝導度を示すものであれば、特に化学的な構造は
限定されない。このマトリクスポリマとしては、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキサイド、ポリシロキサン系化合物、ポリフォスファ
ゼン系化合物、ポリプロピレンオキサイド、ポリメチル
メタアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエー
テル系化合物等が挙げられる。又は、上記高分子にその
他の高分子を共重合させた材料を用いることも可能であ
る。化学的安定性及びイオン伝導性の観点からは、ポリ
フッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンの共
重合比が重量比で８％未満となる材料を使用するのが好
ましい。
これを用いたゲル電解質が、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上の
イオン伝導度を示すものであれば、特に化学的な構造は
限定されない。このマトリクスポリマとしては、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキサイド、ポリシロキサン系化合物、ポリフォスファ
ゼン系化合物、ポリプロピレンオキサイド、ポリメチル
メタアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエー
テル系化合物等が挙げられる。又は、上記高分子にその
他の高分子を共重合させた材料を用いることも可能であ
る。化学的安定性及びイオン伝導性の観点からは、ポリ
フッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンの共
重合比が重量比で８％未満となる材料を使用するのが好
ましい。
【００３４】ゲル電解質は、電解質塩と、マトリクスポ
リマと、可塑剤としての膨潤溶媒とを含有する。
リマと、可塑剤としての膨潤溶媒とを含有する。
【００３５】上記高分子固体電解質をゲル電解質とする
可塑剤としては、エチレンカーボネート、プロピレンカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジ
エチルエーテル、ジエチルカーボネート、ジメチルカー
ボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルスルフ
ォオキサイド、１，３−ジオキソラン、メチルスルフォ
メート、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロ
フラン、スルホラン、２，４−ジフロロアニソール、ビ
ニレンカーボネート等の非水溶媒を単独又は混合して用
いることができる。
可塑剤としては、エチレンカーボネート、プロピレンカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジ
エチルエーテル、ジエチルカーボネート、ジメチルカー
ボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルスルフ
ォオキサイド、１，３−ジオキソラン、メチルスルフォ
メート、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロ
フラン、スルホラン、２，４−ジフロロアニソール、ビ
ニレンカーボネート等の非水溶媒を単独又は混合して用
いることができる。
【００３６】封口材５は、正極集電体露出部分２ｃの一
部に形成された端子取り出し口において、正極集電体露
出部分２ｃと負極端子４との接触部分に配されている。
封口材５が負極端子４を被覆して、正極集電体露出部分
２ｃで挟み込まれることによって、正極２に存在するバ
リ等によるショートが防止され、また、端子取りだし口
における気密性が向上する。封口材５の材料としては、
電極端子に対して接着性を示すものであれば材料は特に
限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性
ポリエチレン、変性ポリプロピレン及びこれらの共重合
体等、ポリオレフィン樹脂からなるものを用いることが
好ましい。
部に形成された端子取り出し口において、正極集電体露
出部分２ｃと負極端子４との接触部分に配されている。
封口材５が負極端子４を被覆して、正極集電体露出部分
２ｃで挟み込まれることによって、正極２に存在するバ
リ等によるショートが防止され、また、端子取りだし口
における気密性が向上する。封口材５の材料としては、
電極端子に対して接着性を示すものであれば材料は特に
限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性
ポリエチレン、変性ポリプロピレン及びこれらの共重合
体等、ポリオレフィン樹脂からなるものを用いることが
好ましい。
【００３７】上述の説明のように、一対の正極２が、そ
れぞれの正極集電体２ａを最外層として、正極集電体露
出部分２ｃを接合することにより、負極３と固体電解質
層６とを内側に密閉している。このように、正極２は外
装材の機能を兼ねるため、新たな外装材が不要となると
ともに、外装材を兼ねる正極２には新たな端子の設置が
不要となる。このため、固体電解質電池１のさらなる薄
型化、軽量化及びエネルギー密度の向上を図ることがで
きる。
れぞれの正極集電体２ａを最外層として、正極集電体露
出部分２ｃを接合することにより、負極３と固体電解質
層６とを内側に密閉している。このように、正極２は外
装材の機能を兼ねるため、新たな外装材が不要となると
ともに、外装材を兼ねる正極２には新たな端子の設置が
不要となる。このため、固体電解質電池１のさらなる薄
型化、軽量化及びエネルギー密度の向上を図ることがで
きる。
【００３８】また、一対の正極２は、正極２の外周縁部
をなす正極集電体露出部分２ｃにおいてヒートシール用
樹脂を介在することなく直接接合されて、負極３と固体
電解質層６とを密閉している。このように、水分が透過
する虞のあるヒートシール用の樹脂を用いないため、水
分の侵入によって起こる充放電サイクル劣化を防止する
ことができる。また、貼り付けしろとなる正極集電体露
出部分２ｃの幅を従来よりも狭くすることができるた
め、電池反応に関与しない正極集電体露出部分２ｃの面
積をより縮小することができる。したがって、固体電解
質電池１のさらなるエネルギー密度の向上が可能とな
る。
をなす正極集電体露出部分２ｃにおいてヒートシール用
樹脂を介在することなく直接接合されて、負極３と固体
電解質層６とを密閉している。このように、水分が透過
する虞のあるヒートシール用の樹脂を用いないため、水
分の侵入によって起こる充放電サイクル劣化を防止する
ことができる。また、貼り付けしろとなる正極集電体露
出部分２ｃの幅を従来よりも狭くすることができるた
め、電池反応に関与しない正極集電体露出部分２ｃの面
積をより縮小することができる。したがって、固体電解
質電池１のさらなるエネルギー密度の向上が可能とな
る。
【００３９】そして、上述のような構成の固体電解質電
池１は、以下のようにして作製される。
池１は、以下のようにして作製される。
【００４０】先ず、正極集電体２ａの一方の面に正極活
物質層２ｂを形成することにより、正極２を作製する。
物質層２ｂを形成することにより、正極２を作製する。
【００４１】正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤
を、正極集電体２ａとなる例えばアルミニウム箔等の金
属箔の片面に、正極集電体２ａの外周縁部を正極集電体
露出部分２ｃとして残して均一に塗布、乾燥することに
より正極活物質層２ｂが形成されて正極２が作製され
る。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用
いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等
を添加することができる。また、キャスト塗布、焼結等
の手法を用いて正極活物質層２ｂを形成することもでき
る。
を、正極集電体２ａとなる例えばアルミニウム箔等の金
属箔の片面に、正極集電体２ａの外周縁部を正極集電体
露出部分２ｃとして残して均一に塗布、乾燥することに
より正極活物質層２ｂが形成されて正極２が作製され
る。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用
いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等
を添加することができる。また、キャスト塗布、焼結等
の手法を用いて正極活物質層２ｂを形成することもでき
る。
【００４２】正極集電体２ａ上に正極活物質層２ｂを形
成せずに、正極集電体露出部分２ｃとする方法として
は、例えば、正極集電体２ａの一方の面の全面に正極活
物質層２ｂを形成した後、正極２の外周縁部に形成され
た正極活物質層２ｂを除去して所定の形状の正極集電体
露出部分２ｃとする手法や、正極集電体２ａの一方の面
に正極活物質層２ｂをパターン塗布等によって予め所定
の形状に形成する手法等、いかなる方法を用いても構わ
ない。
成せずに、正極集電体露出部分２ｃとする方法として
は、例えば、正極集電体２ａの一方の面の全面に正極活
物質層２ｂを形成した後、正極２の外周縁部に形成され
た正極活物質層２ｂを除去して所定の形状の正極集電体
露出部分２ｃとする手法や、正極集電体２ａの一方の面
に正極活物質層２ｂをパターン塗布等によって予め所定
の形状に形成する手法等、いかなる方法を用いても構わ
ない。
【００４３】次に、負極集電体３ａの両面に負極活物質
層３ｂを形成することにより、負極３を形成する。
層３ｂを形成することにより、負極３を形成する。
【００４４】負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤
を、負極集電体３ａとなる例えば銅箔等の金属箔の両面
に均一に塗布、乾燥することにより負極活物質層３ｂが
形成されて負極３が作製される。上記負極合剤の結着剤
としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上
記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
また、キャスト塗布、焼結等の手法を用いて負極活物質
層３ｂを形成することもできる。
を、負極集電体３ａとなる例えば銅箔等の金属箔の両面
に均一に塗布、乾燥することにより負極活物質層３ｂが
形成されて負極３が作製される。上記負極合剤の結着剤
としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上
記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
また、キャスト塗布、焼結等の手法を用いて負極活物質
層３ｂを形成することもできる。
【００４５】なお、上述の負極３及び正極２を作製する
順序としては、特に限定されるものではなく、先ず集電
体上に活物質層を形成して、その後に当該集電体を所定
の形状に切断して電極とする順序や、先ず電極の形状に
集電体を切断し、その後に当該集電体上に活物質層を形
成して電極とする順序等、いかなる順序であっても構わ
ない。
順序としては、特に限定されるものではなく、先ず集電
体上に活物質層を形成して、その後に当該集電体を所定
の形状に切断して電極とする順序や、先ず電極の形状に
集電体を切断し、その後に当該集電体上に活物質層を形
成して電極とする順序等、いかなる順序であっても構わ
ない。
【００４６】次に、負極３の両面に形成された負極活物
質層３ｂ上に、固体電解質層６を形成する。例えば固体
電解質層６としてゲル電解質を用いる場合には、まず、
非水溶媒に電解質塩を溶解させて可塑剤を作製する。そ
して、この可塑剤にマトリクスポリマを添加し、よく撹
拌してマトリクスポリマを溶解させてゾル状の電解質溶
液を得る。そして、この電解質溶液を負極活物質層３ｂ
上に所定量塗布する。続いて、室温にて冷却することに
よりマトリクスポリマがゲル化して、負極活物質層３ｂ
上にゲル電解質からなる固体電解質層６が形成される。
質層３ｂ上に、固体電解質層６を形成する。例えば固体
電解質層６としてゲル電解質を用いる場合には、まず、
非水溶媒に電解質塩を溶解させて可塑剤を作製する。そ
して、この可塑剤にマトリクスポリマを添加し、よく撹
拌してマトリクスポリマを溶解させてゾル状の電解質溶
液を得る。そして、この電解質溶液を負極活物質層３ｂ
上に所定量塗布する。続いて、室温にて冷却することに
よりマトリクスポリマがゲル化して、負極活物質層３ｂ
上にゲル電解質からなる固体電解質層６が形成される。
【００４７】また、負極３上に固体電解質層６を形成し
たことと同様に、正極２の一方の面に形成された正極活
物質層２ｂ上に、固体電解質層６を形成する。
たことと同様に、正極２の一方の面に形成された正極活
物質層２ｂ上に、固体電解質層６を形成する。
【００４８】次に、負極３の負極集電体３ａの一部に、
負極端子４を接続する。負極端子４には、正極集電体２
ａ露出部分と接触する部分に、予め絶縁材料からなる封
口材５を貼り付けておく。
負極端子４を接続する。負極端子４には、正極集電体２
ａ露出部分と接触する部分に、予め絶縁材料からなる封
口材５を貼り付けておく。
【００４９】次に、図４に示すように、固体電解質層６
を介して正極活物質層２ｂと負極活物質層３ｂとが相対
向するようにして、負極３を一対の正極２によって挟み
込む。すなわち、固体電解質層６が両面に形成された負
極３及び固体電解質層６が片面に形成された一対の正極
２を、固体電解質層６どうしが接するようにして積層す
る。このとき、正極２の外周縁部に形成された正極集電
体露出部２ｃを、互いの位置が一致するようにして重ね
合わせる。負極３に接続された負極端子４を、封口材５
を介して正極集電体露出部分２ｃで挟み込んで、固体電
解質電池１の外側へ導出する。
を介して正極活物質層２ｂと負極活物質層３ｂとが相対
向するようにして、負極３を一対の正極２によって挟み
込む。すなわち、固体電解質層６が両面に形成された負
極３及び固体電解質層６が片面に形成された一対の正極
２を、固体電解質層６どうしが接するようにして積層す
る。このとき、正極２の外周縁部に形成された正極集電
体露出部２ｃを、互いの位置が一致するようにして重ね
合わせる。負極３に接続された負極端子４を、封口材５
を介して正極集電体露出部分２ｃで挟み込んで、固体電
解質電池１の外側へ導出する。
【００５０】また、固体電解質層６として隔膜性の低い
電解質を用いる場合には、負極３と正極２との物理的接
触を防止するため、例えば図５に示すように、負極３と
正極２との間に、セパレータ７を配することもできる。
セパレータ７としては、多孔質ポリオレフィンや不織布
等を用いることができる。
電解質を用いる場合には、負極３と正極２との物理的接
触を防止するため、例えば図５に示すように、負極３と
正極２との間に、セパレータ７を配することもできる。
セパレータ７としては、多孔質ポリオレフィンや不織布
等を用いることができる。
【００５１】最後に、互いの正極集電体露出部分２ｃを
一致させて重ね合わされた一対の正極２を、当該正極集
電体露出部分２ｃどうしを直接接合することにより、負
極３を正極２中に密閉して、図１、図２及び図３に示す
ような固体電解質電池１を作製する。
一致させて重ね合わされた一対の正極２を、当該正極集
電体露出部分２ｃどうしを直接接合することにより、負
極３を正極２中に密閉して、図１、図２及び図３に示す
ような固体電解質電池１を作製する。
【００５２】ここで、正極集電体露出部分２ｃを接合す
る方法としては、例えば電子ビーム溶接、レーザー溶
接、超音波溶接、抵抗溶接又は圧接等の方法を用いるこ
とができる。
る方法としては、例えば電子ビーム溶接、レーザー溶
接、超音波溶接、抵抗溶接又は圧接等の方法を用いるこ
とができる。
【００５３】ただし、負極端子４を固体電解質電池１の
外側へ導出するための端子取り出し口においては、上述
のような方法によって正極集電体露出部分２ｃどうしを
直接接合せずに、封口材５を介してヒートシールするこ
とにより密閉する。
外側へ導出するための端子取り出し口においては、上述
のような方法によって正極集電体露出部分２ｃどうしを
直接接合せずに、封口材５を介してヒートシールするこ
とにより密閉する。
【００５４】上述のように、本手法によれば、内部に密
閉された負極３のの端子取り出し口を除いて、外装材を
兼ねる正極２の外周縁部全体を、ヒートシール用の樹脂
を用いることなく直接接合している。これにより、固体
電解質電池１の内部への水分の侵入を防ぎ、気密性を確
実に保持できる。
閉された負極３のの端子取り出し口を除いて、外装材を
兼ねる正極２の外周縁部全体を、ヒートシール用の樹脂
を用いることなく直接接合している。これにより、固体
電解質電池１の内部への水分の侵入を防ぎ、気密性を確
実に保持できる。
【００５５】さらに、貼り付けしろとなる、電池反応に
関与しない正極集電体露出部２ｃの面積を縮小できるた
めに、エネルギー密度を向上させることができる。
関与しない正極集電体露出部２ｃの面積を縮小できるた
めに、エネルギー密度を向上させることができる。
【００５６】ところで、上述の説明では、外装材を兼ね
る第１の電極として正極を用い、内部に密閉される第２
の電極として負極を用いたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、負極と正極とが逆になっていても構わ
ない。このような固体電解質電池の一構成例を、図６に
示す。また、図６中、Ｅ−Ｆ線における断面図を図７
に、Ｇ−Ｈ線における断面図を図８に示す。この固体電
解質電池１１は、第１の電極である一対の負極１２と、
上記負極１２中に密閉された第２の電極である正極１３
と、正極１３と物理的・電気的に接続された正極端子１
４と、正極端子１４と負極１２との間に配された封口材
１５と、一対の固体電解質層１６とを有している。
る第１の電極として正極を用い、内部に密閉される第２
の電極として負極を用いたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、負極と正極とが逆になっていても構わ
ない。このような固体電解質電池の一構成例を、図６に
示す。また、図６中、Ｅ−Ｆ線における断面図を図７
に、Ｇ−Ｈ線における断面図を図８に示す。この固体電
解質電池１１は、第１の電極である一対の負極１２と、
上記負極１２中に密閉された第２の電極である正極１３
と、正極１３と物理的・電気的に接続された正極端子１
４と、正極端子１４と負極１２との間に配された封口材
１５と、一対の固体電解質層１６とを有している。
【００５７】負極１２は、負極集電体１２ａと、負極集
電体１２ａの一方の面に形成された負極活物質層１２ｂ
とを有している。負極集電体１２ａの一方の面の外周縁
部には、負極活物質層１２ｂは形成されずに負極集電体
１２ａが露出しており、負極集電体露出部分１２ｃとさ
れている。
電体１２ａの一方の面に形成された負極活物質層１２ｂ
とを有している。負極集電体１２ａの一方の面の外周縁
部には、負極活物質層１２ｂは形成されずに負極集電体
１２ａが露出しており、負極集電体露出部分１２ｃとさ
れている。
【００５８】正極１３は、正極集電体１３ａと、正極集
電体１３ａの両面に形成された正極活物質層１３ｂとを
有している。正極端子１４は、負極１２の外周縁部の一
部に形成された端子取り出し口において、封口材１５に
被覆されることにより負極１２と絶縁されて、固体電解
質電池１１の外側に導出されている。
電体１３ａの両面に形成された正極活物質層１３ｂとを
有している。正極端子１４は、負極１２の外周縁部の一
部に形成された端子取り出し口において、封口材１５に
被覆されることにより負極１２と絶縁されて、固体電解
質電池１１の外側に導出されている。
【００５９】そして、図７及び図８に示すように、正極
集電体１３ａの両面に正極活物質層１３ｂを有する正極
１３は、一対の固体電解質層１６を介して正極活物質層
１３ｂと負極活物質層１２ｂとが相対向するように、一
対の負極１２に挟み込まれている。それとともに、正極
１３は、負極１２の外周縁部に形成された負極集電体露
出部分１２ｃが互いに接合されることにより、一対の固
体電解質層１６とともに当該負極１２内に密閉されてい
る。
集電体１３ａの両面に正極活物質層１３ｂを有する正極
１３は、一対の固体電解質層１６を介して正極活物質層
１３ｂと負極活物質層１２ｂとが相対向するように、一
対の負極１２に挟み込まれている。それとともに、正極
１３は、負極１２の外周縁部に形成された負極集電体露
出部分１２ｃが互いに接合されることにより、一対の固
体電解質層１６とともに当該負極１２内に密閉されてい
る。
【００６０】上述の説明のように、一対の負極１２が、
それぞれの負極集電体１２ａを最外層として、負極集電
体露出部分１２ｃを貼り付けしろとして接合することに
より、正極１３と固体電解質層１６とを内側に密閉して
いる。このように、負極１３は外装材の機能を兼ねるた
め、新たな外装材が不要となるとともに、外装材を兼ね
る負極１２には新たな端子の設置が不要となる。このた
め、固体電解質電池１１のさらなる薄型化、軽量化及び
エネルギー密度の向上を図ることができる。
それぞれの負極集電体１２ａを最外層として、負極集電
体露出部分１２ｃを貼り付けしろとして接合することに
より、正極１３と固体電解質層１６とを内側に密閉して
いる。このように、負極１３は外装材の機能を兼ねるた
め、新たな外装材が不要となるとともに、外装材を兼ね
る負極１２には新たな端子の設置が不要となる。このた
め、固体電解質電池１１のさらなる薄型化、軽量化及び
エネルギー密度の向上を図ることができる。
【００６１】また、一対の負極１２は、負極１２の外周
縁部をなす負極集電体露出部分１２ｃにおいてヒートシ
ール用の樹脂を介在することなく直接接合されて、正極
１３と固体電解質層６とを密閉している。このように、
水分が透過する虞のあるヒートシール用の樹脂を用いな
いため、水分の侵入によって起こる充放電サイクル劣化
を防止することができる。また、貼り付けしろとなる負
極集電体露出部分１２ｃの幅を従来よりも狭くすること
ができるため、電池反応に関与しない負極集電体露出部
分１２ｃの面積をより縮小することができる。したがっ
て、固体電解質電池１１のさらなるエネルギー密度の向
上が可能となる。
縁部をなす負極集電体露出部分１２ｃにおいてヒートシ
ール用の樹脂を介在することなく直接接合されて、正極
１３と固体電解質層６とを密閉している。このように、
水分が透過する虞のあるヒートシール用の樹脂を用いな
いため、水分の侵入によって起こる充放電サイクル劣化
を防止することができる。また、貼り付けしろとなる負
極集電体露出部分１２ｃの幅を従来よりも狭くすること
ができるため、電池反応に関与しない負極集電体露出部
分１２ｃの面積をより縮小することができる。したがっ
て、固体電解質電池１１のさらなるエネルギー密度の向
上が可能となる。
【００６２】なお、第１の電極として負極を用い、第２
の電極として正極を用いた図６、図７及び図８に示す固
体電解質電池１１は、負極と正極とが入れ替わっている
こと以外は、図１に示す固体電解質電池１と略同様の構
成となっている。したがって、ここでは、固体電解質電
池１１の各構成についての詳細な説明を省略する。
の電極として正極を用いた図６、図７及び図８に示す固
体電解質電池１１は、負極と正極とが入れ替わっている
こと以外は、図１に示す固体電解質電池１と略同様の構
成となっている。したがって、ここでは、固体電解質電
池１１の各構成についての詳細な説明を省略する。
【００６３】ところで、上述の説明では、外装材を兼ね
る一対の第１の電極が、それぞれの集電体を最外層とし
て、集電体露出部分を貼り付けしろとして接合すること
により、第２の電極と固体電解質層とを密閉する構造で
あったが、本発明はこれに限定されるものではない。例
えば、外装材を兼ねる第１の電極を一枚用い、この第１
の電極が二つ折りに折り畳まれることによって、第２の
電極を挟み込み、第２の電極と固体電解質層とを密閉す
る構造であっても構わない。
る一対の第１の電極が、それぞれの集電体を最外層とし
て、集電体露出部分を貼り付けしろとして接合すること
により、第２の電極と固体電解質層とを密閉する構造で
あったが、本発明はこれに限定されるものではない。例
えば、外装材を兼ねる第１の電極を一枚用い、この第１
の電極が二つ折りに折り畳まれることによって、第２の
電極を挟み込み、第２の電極と固体電解質層とを密閉す
る構造であっても構わない。
【００６４】このような固体電解質電池の一構成例を、
図９に示す。また、図９中、Ｉ−Ｊ線における断面図を
図１０に、Ｋ−Ｌ線における断面図を図１１に示す。こ
の固体電解質電池２１は、例えば、第１の電極である正
極２２と、上記正極２２中に密閉された第２の電極であ
る負極２３と、負極２３と物理的・電気的に接続された
負極端子２４と、負極端子２４と正極２２との間に配さ
れた封口材２５と、固体電解質層２６とを有している。
図９に示す。また、図９中、Ｉ−Ｊ線における断面図を
図１０に、Ｋ−Ｌ線における断面図を図１１に示す。こ
の固体電解質電池２１は、例えば、第１の電極である正
極２２と、上記正極２２中に密閉された第２の電極であ
る負極２３と、負極２３と物理的・電気的に接続された
負極端子２４と、負極端子２４と正極２２との間に配さ
れた封口材２５と、固体電解質層２６とを有している。
【００６５】正極２２は、正極集電体２２ａと、正極集
電体２２ａの一方の面に形成された正極活物質層２２ｂ
とを有している。正極集電体２２ａの一方の面の外周縁
部には、正極活物質層２２ｂは形成されずに正極集電体
２２ａが露出しており、正極集電体露出部分２２ｃとさ
れている。なお、正極２２は、二つ折りに折り畳まれた
ときに負極２３と略等しい大きさとなるように、負極２
３の大きさの約２倍とされている。
電体２２ａの一方の面に形成された正極活物質層２２ｂ
とを有している。正極集電体２２ａの一方の面の外周縁
部には、正極活物質層２２ｂは形成されずに正極集電体
２２ａが露出しており、正極集電体露出部分２２ｃとさ
れている。なお、正極２２は、二つ折りに折り畳まれた
ときに負極２３と略等しい大きさとなるように、負極２
３の大きさの約２倍とされている。
【００６６】負極２３は、負極集電体２３ａと、負極集
電体２３ａの両面に形成された負極活物質層２３ｂとを
有している。負極端子２４は、正極２２の外周縁部の一
部に形成された端子取り出し口において、封口材２５に
被覆されることにより正極２２と絶縁されて、固体電解
質電池２１の外側に導出されている。
電体２３ａの両面に形成された負極活物質層２３ｂとを
有している。負極端子２４は、正極２２の外周縁部の一
部に形成された端子取り出し口において、封口材２５に
被覆されることにより正極２２と絶縁されて、固体電解
質電池２１の外側に導出されている。
【００６７】そして、図１０及び図１１に示すように、
負極集電体２３ａの両面に負極活物質層２３ｂを有する
負極２３は、一枚の正極２２を二つ折りに折り畳むこと
によって、固体電解質層２６を介して負極活物質層２３
ｂと正極活物質層２２ｂとが相対向するように、一枚の
正極２２に挟み込まれている。それとともに、負極２３
は、正極２２の外周縁部に形成された正極集電体露出部
分２２ｃが互いに重ね合わされている３方の辺Ｓ１、Ｓ
２及びＳ３を接合されることにより、固体電解質層２６
とともに当該正極２２内に密閉されている。
負極集電体２３ａの両面に負極活物質層２３ｂを有する
負極２３は、一枚の正極２２を二つ折りに折り畳むこと
によって、固体電解質層２６を介して負極活物質層２３
ｂと正極活物質層２２ｂとが相対向するように、一枚の
正極２２に挟み込まれている。それとともに、負極２３
は、正極２２の外周縁部に形成された正極集電体露出部
分２２ｃが互いに重ね合わされている３方の辺Ｓ１、Ｓ
２及びＳ３を接合されることにより、固体電解質層２６
とともに当該正極２２内に密閉されている。
【００６８】上述の説明のように、一枚の正極２２は、
正極集電体２２ａを最外層として二つ折りに折り畳まれ
て、正極集電体露出部分２２ｃが接合されることによ
り、正極活物質層２２ｂと負極２３と固体電解質層２６
とを密閉している。このように、正極２は外装材の機能
を兼ねるため、新たな外装材が不要となるとともに、外
装材を兼ねる正極２２には新たな端子の設置が不要とな
る。このため、固体電解質電池２１のさらなる薄型化、
軽量化及びエネルギー密度の向上を図ることができる。
正極集電体２２ａを最外層として二つ折りに折り畳まれ
て、正極集電体露出部分２２ｃが接合されることによ
り、正極活物質層２２ｂと負極２３と固体電解質層２６
とを密閉している。このように、正極２は外装材の機能
を兼ねるため、新たな外装材が不要となるとともに、外
装材を兼ねる正極２２には新たな端子の設置が不要とな
る。このため、固体電解質電池２１のさらなる薄型化、
軽量化及びエネルギー密度の向上を図ることができる。
【００６９】また、一枚の正極２２は、正極２２の外周
縁部をなす正極集電体露出部分２２ｃにおいてヒートシ
ール用の樹脂を介在することなく直接接合されて、負極
２３と固体電解質層２６とを密閉している。このよう
に、水分が透過する虞のあるヒートシール用の樹脂を用
いないため、水分の侵入によって起こる充放電サイクル
劣化を防止することができる。また、貼り付けしろとな
る正極集電体露出部分２２ｃの幅を従来よりも狭くする
ことができるため、電池反応に関与しない正極集電体露
出部分２２ｃの面積をより縮小することができる。した
がって、固体電解質電池２１のさらなるエネルギー密度
の向上が可能となる。
縁部をなす正極集電体露出部分２２ｃにおいてヒートシ
ール用の樹脂を介在することなく直接接合されて、負極
２３と固体電解質層２６とを密閉している。このよう
に、水分が透過する虞のあるヒートシール用の樹脂を用
いないため、水分の侵入によって起こる充放電サイクル
劣化を防止することができる。また、貼り付けしろとな
る正極集電体露出部分２２ｃの幅を従来よりも狭くする
ことができるため、電池反応に関与しない正極集電体露
出部分２２ｃの面積をより縮小することができる。した
がって、固体電解質電池２１のさらなるエネルギー密度
の向上が可能となる。
【００７０】なお、図９、図１０及び図１１に示す固体
電解質電池２１は、第１の電極である正極を一枚用い、
これを二つ折りにして負極と固体電解質層とを挟み込ん
で密閉したこと以外は、図１に示す固体電解質電池１と
略同様の構成となっている。したがって、ここでは、固
体電解質電池２１の各構成についての詳細な説明を省略
する。
電解質電池２１は、第１の電極である正極を一枚用い、
これを二つ折りにして負極と固体電解質層とを挟み込ん
で密閉したこと以外は、図１に示す固体電解質電池１と
略同様の構成となっている。したがって、ここでは、固
体電解質電池２１の各構成についての詳細な説明を省略
する。
【００７１】なお、上述のように、第１の電極及び第２
の電極は、それぞれ負極及び正極のどちらであっても構
わないが、外装材を兼ねる第１の電極として負極を用い
ることが好ましい。より大きい面積を確保できる第１の
電極として負極を用いることによって、充電時のリチウ
ム析出を抑制することができる。
の電極は、それぞれ負極及び正極のどちらであっても構
わないが、外装材を兼ねる第１の電極として負極を用い
ることが好ましい。より大きい面積を確保できる第１の
電極として負極を用いることによって、充電時のリチウ
ム析出を抑制することができる。
【００７２】なお、上述の固体電解質電池の厚みは、２
ｍｍ以下であることが好ましく、さらに１ｍｍ以下であ
ることが好ましい。電池の厚みが薄い場合、外装材自身
が厚み及び重量を有するために、ある程度の厚みを有す
る電池に比べて、外装材が電池全体の体積及び重量に与
える影響が必然的に大となってしまう。このため、特に
薄型の電池において、外装材が存在することによる体積
エネルギー密度及び重量エネルギー密度のロスが顕著と
なる。したがって、電池の厚みが２ｍｍ以下であるよう
な薄型・シート状の固体電解質電池に本発明を適用する
ことで、外装材が不要となるため、薄型化、軽量化及び
エネルギー密度の向上といった本発明の効果を最大限発
揮できる。
ｍｍ以下であることが好ましく、さらに１ｍｍ以下であ
ることが好ましい。電池の厚みが薄い場合、外装材自身
が厚み及び重量を有するために、ある程度の厚みを有す
る電池に比べて、外装材が電池全体の体積及び重量に与
える影響が必然的に大となってしまう。このため、特に
薄型の電池において、外装材が存在することによる体積
エネルギー密度及び重量エネルギー密度のロスが顕著と
なる。したがって、電池の厚みが２ｍｍ以下であるよう
な薄型・シート状の固体電解質電池に本発明を適用する
ことで、外装材が不要となるため、薄型化、軽量化及び
エネルギー密度の向上といった本発明の効果を最大限発
揮できる。
【００７３】なお、上述の説明では、集電体である金属
箔が外装材として機能し、固体電解質電池の最外層をな
しているが、活物質層が形成されていない集電体のもう
一方の面に、固体電解質電池の最外層として、例えばナ
イロン等をコーティングすることによって被覆層を設け
ることもできる。被覆層を設けることにより、金属箔か
らなる集電体に強度が付与されるため、集電体の厚みを
薄くすることができる。したがって、固体電解質電池の
さらなる薄型化、軽量化及びエネルギー密度の向上を図
ることができる。
箔が外装材として機能し、固体電解質電池の最外層をな
しているが、活物質層が形成されていない集電体のもう
一方の面に、固体電解質電池の最外層として、例えばナ
イロン等をコーティングすることによって被覆層を設け
ることもできる。被覆層を設けることにより、金属箔か
らなる集電体に強度が付与されるため、集電体の厚みを
薄くすることができる。したがって、固体電解質電池の
さらなる薄型化、軽量化及びエネルギー密度の向上を図
ることができる。
【００７４】なお、上述したような本発明にかかる固体
電解質電池は、矩形状に限定されず、いかなる形状であ
っても構わない。また、本発明は、一次電池についても
二次電池についても適用可能である。
電解質電池は、矩形状に限定されず、いかなる形状であ
っても構わない。また、本発明は、一次電池についても
二次電池についても適用可能である。
【００７５】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例及び
比較例について、実験結果に基づいて説明する。
比較例について、実験結果に基づいて説明する。
【００７６】〈実施例〉先ず、負極を作製した。
【００７７】破砕した黒鉛粉末を９０重量部と、結着剤
としてポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサ
フルオロプロピレン）を１０重量部とを混合して負極合
剤を調製し、さらにこの負極合剤をＮ−メチル−２−ピ
ロリドンに分散させてスラリー状とした。そして、得ら
れたスラリー状の負極合剤を、負極集電体である厚さ１
０μｍの銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、ロールプ
レス機で圧縮成形して負極活物質層とし、負極を作製し
た。
としてポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサ
フルオロプロピレン）を１０重量部とを混合して負極合
剤を調製し、さらにこの負極合剤をＮ−メチル−２−ピ
ロリドンに分散させてスラリー状とした。そして、得ら
れたスラリー状の負極合剤を、負極集電体である厚さ１
０μｍの銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、ロールプ
レス機で圧縮成形して負極活物質層とし、負極を作製し
た。
【００７８】次に、正極を作製した。
【００７９】正極活物質（ＬｉＣｏＯ2）を得るため
に、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを０．５モル：１モ
ルの比率で混合し、空気中９００℃で５時間焼成した。
得られたＬｉＣｏＯ2を９０重量部と、導電剤として黒
鉛を６重量部と、結着剤としてポリ（ビニリデンフルオ
ロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）を４重量
部とを混合して正極合剤を調製し、さらにこの正極合剤
をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状
とした。そして、得られたスラリー状の正極合剤を、正
極集電体である厚さ４０μｍのアルミニウム箔の片面に
均一にパターン塗布し、乾燥後、ロールプレス機で圧縮
成形して正極活物質層とし、正極を作製した。
に、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを０．５モル：１モ
ルの比率で混合し、空気中９００℃で５時間焼成した。
得られたＬｉＣｏＯ2を９０重量部と、導電剤として黒
鉛を６重量部と、結着剤としてポリ（ビニリデンフルオ
ロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）を４重量
部とを混合して正極合剤を調製し、さらにこの正極合剤
をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状
とした。そして、得られたスラリー状の正極合剤を、正
極集電体である厚さ４０μｍのアルミニウム箔の片面に
均一にパターン塗布し、乾燥後、ロールプレス機で圧縮
成形して正極活物質層とし、正極を作製した。
【００８０】次に、ゲル状の電解質層を作製した。
【００８１】負極集電体の両面に形成された負極活物質
層上及び正極集電体の片面に形成された正極活物質層上
に、炭酸エチレンを４２．５重量部と、炭酸プロピレン
を４２．５重量部と、ＬｉＰＦ6を１５重量部とからな
る可塑剤を３０重量部に、ポリ（ビニリデンフルオロラ
イド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）を１０重量
部、そして炭酸ジメチルを６０重量部とを混合溶解させ
た溶液を均一に塗布し、含浸させ、常温で８時間放置
し、炭酸ジメチルを気化、除去しゲル状の電解質層を得
た。
層上及び正極集電体の片面に形成された正極活物質層上
に、炭酸エチレンを４２．５重量部と、炭酸プロピレン
を４２．５重量部と、ＬｉＰＦ6を１５重量部とからな
る可塑剤を３０重量部に、ポリ（ビニリデンフルオロラ
イド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）を１０重量
部、そして炭酸ジメチルを６０重量部とを混合溶解させ
た溶液を均一に塗布し、含浸させ、常温で８時間放置
し、炭酸ジメチルを気化、除去しゲル状の電解質層を得
た。
【００８２】次に、図５に示すように、固体電解質層が
両面に形成された負極を、固体電解質が片面に形成され
た一対の正極にて挟み込んで圧着させた。
両面に形成された負極を、固体電解質が片面に形成され
た一対の正極にて挟み込んで圧着させた。
【００８３】最後に、正極の外周縁部に形成された正極
集電体露出部を、負極端子の取り出し口を除いて、電子
ビーム溶接することによって直接接合して、１４０ｍｍ
×１９６ｍｍのＡ５型シート状であり、厚みが５６０μ
ｍであるリチウムイオン二次電池を作製した。なお、負
極端子の取り出し口においては、負極端子に予め幅が８
ｍｍであり、厚さが４０μｍである酸変性ＣＰＰフィル
ムを貼り付け、１８０℃のヒートシール機を用いて減圧
封止した。
集電体露出部を、負極端子の取り出し口を除いて、電子
ビーム溶接することによって直接接合して、１４０ｍｍ
×１９６ｍｍのＡ５型シート状であり、厚みが５６０μ
ｍであるリチウムイオン二次電池を作製した。なお、負
極端子の取り出し口においては、負極端子に予め幅が８
ｍｍであり、厚さが４０μｍである酸変性ＣＰＰフィル
ムを貼り付け、１８０℃のヒートシール機を用いて減圧
封止した。
【００８４】〈比較例〉先ず、実施例と同様にして、正
極合剤を作製し、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の片面
に均一に塗布し、乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形し
て正極活物質層とし、正極を作製した。次に、実施例と
同様にして負極を作製した。
極合剤を作製し、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の片面
に均一に塗布し、乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形し
て正極活物質層とし、正極を作製した。次に、実施例と
同様にして負極を作製した。
【００８５】次に、負極集電体の両面に形成された負極
活物質層上及び正極集電体の片面に形成された正極活物
質層上に、実施例と同様にしてそれぞれゲル状の電解質
層を形成した。
活物質層上及び正極集電体の片面に形成された正極活物
質層上に、実施例と同様にしてそれぞれゲル状の電解質
層を形成した。
【００８６】次に、ゲル状の電解質層が形成された負極
及び正極を、ゲル状の電解質層側を合わせて圧着するこ
とで、電池素子を作製した。
及び正極を、ゲル状の電解質層側を合わせて圧着するこ
とで、電池素子を作製した。
【００８７】以上のようにして作製された電池素子を、
キャストポリプロピレン３０μｍ／アルミニウム箔４０
μｍ／ナイロン１５μｍからなるアルミラミネートフィ
ルム内に挿入し、このアルミラミネートフィルムの外周
縁部を、１８０℃のヒートシール機を用いて減圧封止し
た。これにより、１４０ｍｍ×２００ｍｍのシート状で
あり、厚みが６９０μｍであるリチウムイオン二次電池
を作製した。
キャストポリプロピレン３０μｍ／アルミニウム箔４０
μｍ／ナイロン１５μｍからなるアルミラミネートフィ
ルム内に挿入し、このアルミラミネートフィルムの外周
縁部を、１８０℃のヒートシール機を用いて減圧封止し
た。これにより、１４０ｍｍ×２００ｍｍのシート状で
あり、厚みが６９０μｍであるリチウムイオン二次電池
を作製した。
【００８８】以上のように作製された実施例及び比較例
について、充放電サイクル初期のエネルギー密度と、５
００サイクル後の放電容量維持率を測定した。結果を表
１に示す。
について、充放電サイクル初期のエネルギー密度と、５
００サイクル後の放電容量維持率を測定した。結果を表
１に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】表１の結果から明らかなように、実施例で
は重量エネルギー密度、体積エネルギー密度及び放電容
量維持率の何れにおいても、比較例に比べて優れた値を
示した。このことから、正極が外装材を兼ねることによ
って、エネルギー密度を向上できることがわかった。ま
た、正極集電体露出部分を直接接合することによって、
気密性が確実に保持されて、水分の侵入による充放電サ
イクル劣化を防止できることがわかった。
は重量エネルギー密度、体積エネルギー密度及び放電容
量維持率の何れにおいても、比較例に比べて優れた値を
示した。このことから、正極が外装材を兼ねることによ
って、エネルギー密度を向上できることがわかった。ま
た、正極集電体露出部分を直接接合することによって、
気密性が確実に保持されて、水分の侵入による充放電サ
イクル劣化を防止できることがわかった。
【００９１】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、第１の電極が外装材の機能を兼ねる。この
ため、第１の電極のための新たな端子の設置及び新たな
外装材が不要となり、固体電解質電池をさらに薄型化、
軽量化できる。それとともに、第１の電極の端子の位置
に制約されることなく電子機器に搭載できるため、電子
機器の薄型化、軽量化も可能である。また、第１の電極
の外周縁部をなす第１の電極の集電体露出部分が、ヒー
トシール用の樹脂を介在させることなく直接接合されて
固体電解質電池を密閉しているため、極めて良好な気密
性を得られるとともに、第１の集電体露出部分のシール
面積を大幅に縮小できる。したがって、さらなる薄型
化、軽量化及び高エネルギー密度が実現され、優れた充
放電サイクル特性を有する固体電解質電池を提供でき
る。
明によれば、第１の電極が外装材の機能を兼ねる。この
ため、第１の電極のための新たな端子の設置及び新たな
外装材が不要となり、固体電解質電池をさらに薄型化、
軽量化できる。それとともに、第１の電極の端子の位置
に制約されることなく電子機器に搭載できるため、電子
機器の薄型化、軽量化も可能である。また、第１の電極
の外周縁部をなす第１の電極の集電体露出部分が、ヒー
トシール用の樹脂を介在させることなく直接接合されて
固体電解質電池を密閉しているため、極めて良好な気密
性を得られるとともに、第１の集電体露出部分のシール
面積を大幅に縮小できる。したがって、さらなる薄型
化、軽量化及び高エネルギー密度が実現され、優れた充
放電サイクル特性を有する固体電解質電池を提供でき
る。
【００９２】また、本発明にかかる固体電解質電池の製
造方法によれば、ヒートシール用の樹脂を介することな
く、第１の電極の集電体露出部分を直接接合することに
より固体電解質電池を密閉しているため、薄型化、軽量
化が可能であるとともに、極めて良好な気密性を得られ
る。したがって、本手法によれば、薄型、軽量、高エネ
ルギー密度且つ優れた充放電サイクル特性を有する固体
電解質電池を提供することが可能である。
造方法によれば、ヒートシール用の樹脂を介することな
く、第１の電極の集電体露出部分を直接接合することに
より固体電解質電池を密閉しているため、薄型化、軽量
化が可能であるとともに、極めて良好な気密性を得られ
る。したがって、本手法によれば、薄型、軽量、高エネ
ルギー密度且つ優れた充放電サイクル特性を有する固体
電解質電池を提供することが可能である。
【図１】本発明にかかる固体電解質電池の一構成例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】図１に示す固体電解質電池の、Ａ−Ｂ線におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図３】図１に示す固体電解質電池の、Ｃ−Ｄ線におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図４】一対の正極で負極を挟み込む状態を示す斜視図
である。
である。
【図５】一対の正極で、セパレータを介して負極を挟み
込む状態を示す斜視図である。
込む状態を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる固体電解質電池の他の構成例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】図６に示す固体電解質電池の、Ｅ−Ｆ線におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図８】図６に示す固体電解質電池の、Ｇ−Ｈ線におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図９】本発明にかかる固体電解質電池の他の構成例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１０】図９に示す固体電解質電池の、Ｉ−Ｊ線にお
ける断面図である。
ける断面図である。
【図１１】図９に示す固体電解質電池の、Ｋ−Ｌ線にお
ける断面図である。
ける断面図である。
１ 固体電解質電池、２ 正極、２ａ 正極集電体、２
ｂ 正極活物質層、２ｃ正極集電体露出部分、３ 負
極、３ａ 負極集電体、３ｂ 負極活物質層、４負極端
子、５ 封口材、６ 固体電解質層、７ セパレータ、
１１ 固体電解質電池、１２ 負極、１２ａ 負極集電
体、１２ｂ 負極活物質層、１２ｃ 負極集電体露出部
分、１３ 正極、１３ａ 正極集電体、１３ｂ 正極活
物質層、１４ 正極端子、１５ 封口材、１６ 固体電
解質層、２１ 固体電解質電池、２２ 正極、２２ａ
正極集電体、２２ｂ 正極活物質層、２２ｃ 正極集電
体露出部分、２３ 負極、２３ａ 負極集電体、２３ｂ
負極活物質層、２４ 負極端子、２５ 封口材、２６
固体電解質層
ｂ 正極活物質層、２ｃ正極集電体露出部分、３ 負
極、３ａ 負極集電体、３ｂ 負極活物質層、４負極端
子、５ 封口材、６ 固体電解質層、７ セパレータ、
１１ 固体電解質電池、１２ 負極、１２ａ 負極集電
体、１２ｂ 負極活物質層、１２ｃ 負極集電体露出部
分、１３ 正極、１３ａ 正極集電体、１３ｂ 正極活
物質層、１４ 正極端子、１５ 封口材、１６ 固体電
解質層、２１ 固体電解質電池、２２ 正極、２２ａ
正極集電体、２２ｂ 正極活物質層、２２ｃ 正極集電
体露出部分、２３ 負極、２３ａ 負極集電体、２３ｂ
負極活物質層、２４ 負極端子、２５ 封口材、２６
固体電解質層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠沢 剛信 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 BB03 BB12 BB16 BB17 CC02 CC16 CC19 CC23 5H029 AJ03 AK02 AK03 AK05 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ15 CJ02 CJ05 DJ01 DJ02 DJ04 DJ05 DJ07 EJ12 HJ04 5H050 AA08 BA18 CA08 CA09 CA11 CB07 CB12 DA04 DA19 FA06 GA07 HA04
Claims (27)
- 【請求項１】 第１の集電体の一方の面に、当該第１の
集電体の外周縁部を集電体露出部分として残して形成さ
れた第１の電極活物質層を備えた第１の電極と、 第２の集電体の両面に形成された第２の電極活物質層を
備えた第２の電極と、 上記第１の電極と上記第２の電極との間に介在された固
体電解質とを有し、 上記第２の電極は、上記固体電解質を介して、第１の電
極活物質層と第２の電極活物質層とが相対向するように
上記第１の電極によって挟み込まれるとともに、上記第
１の電極の集電体露出部分が接合されることにより、上
記第１の電極中に密閉されていることを特徴とする固体
電解質電池。 - 【請求項２】 上記第２の電極は、一対の上記第１の電
極によって挟み込まれていることを特徴とする請求項１
記載の固体電解質電池。 - 【請求項３】 上記第２の電極には電極端子が接続され
ており、当該電極端子は上記第１の電極の接合部分に挟
み込まれて外側に導出されていることを特徴とする請求
項１記載の固体電解質電池。 - 【請求項４】 上記電極端子と上記第１の電極との間
に、絶縁性を有する封口材が配されていることを特徴と
する請求項３記載の固体電解質電池。 - 【請求項５】 上記固体電解質は、可塑剤によってゲル
状とされていることを特徴とする請求項１記載の固体電
解質電池。 - 【請求項６】 厚さが２ｍｍ以下のシート状であること
を特徴とする請求項１記載の固体電解質電池。 - 【請求項７】 上記第１の電極と上記第２の電極との間
にセパレータが配されていることを特徴とする請求項１
記載の固体電解質電池。 - 【請求項８】 上記第１の電極は負極であり、上記第２
の電極は正極であることを特徴とする請求項１記載の固
体電解質電池。 - 【請求項９】 上記負極は、リチウム、リチウム合金又
はリチウムをドープ・脱ドープ可能な材料を有すること
を特徴とする請求項８記載の固体電解質電池。 - 【請求項１０】 上記正極は、リチウムと遷移金属との
複合酸化物を有することを特徴とする請求項８記載の固
体電解質電池。 - 【請求項１１】 上記第１の電極は正極であり、上記第
２の電極は負極であることを特徴とする請求項１記載の
固体電解質電池。 - 【請求項１２】 上記負極は、リチウムをドープ・脱ド
ープ可能な材料を有することを特徴とする請求項１１記
載の固体電解質電池。 - 【請求項１３】 上記正極は、リチウムと遷移金属との
複合酸化物を有することを特徴とする請求項１１記載の
固体電解質電池。 - 【請求項１４】 第１の集電体の一方の面に、当該第１
の集電体の外周縁部を集電体露出部分として残して第１
の電極活物質層を形成して第１の電極を作製する第１の
電極作製工程と、 第２の集電体の両面に第２の電極活物質層を形成して第
２の電極を作製する第２の電極作製工程と、 上記第１の電極作製工程で作製された第１の電極及び上
記第２の電極作製工程で作製された第２の電極を、固体
電解質を介して第１の電極活物質層と第２の電極活物質
層とが相対向するように、上記第２の電極を上記第１の
電極によって挟み込む挟み込み工程と、 上記挟み込み工程で第２の電極を挟み込んだ上記第１の
電極の集電体露出部分を接合することにより、上記第２
の電極を上記第１の電極中に密閉する密閉工程とを有す
ることを特徴とする固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項１５】 上記密閉工程において、電子ビーム溶
接、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接又は圧接の何
れかを用いて、上記第１の電極の集電体露出部分を接合
することを特徴とする請求項１４記載の固体電解質電池
の製造方法。 - 【請求項１６】 上記挟み込み工程において、上記第２
の電極を、一対の上記第１の電極によって挟み込むこと
を特徴とする請求項１４記載の固体電解質電池の製造方
法。 - 【請求項１７】 上記挟み込み工程において、上記第２
の電極に電極端子を接続し、当該電極端子を上記第１の
電極の接合部分に挟み込んで外側に導出することを特徴
とする請求項１４記載の固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項１８】 上記密閉工程において、上記電極端子
と上記第１の電極との間に、絶縁性を有する封口材を配
し、 上記封口材が配された上記第１の電極の集電体露出部分
において、熱融着することを特徴とする請求項１７記載
の固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項１９】 上記固体電解質は、可塑剤によってゲ
ル状とされていることを特徴とする請求項１４記載の固
体電解質電池の製造方法。 - 【請求項２０】 厚さが２ｍｍ以下のシート状であるこ
とを特徴とする請求項１４記載の固体電解質電池の製造
方法。 - 【請求項２１】 上記第１の電極と上記第２の電極との
間にセパレータを配することを特徴とする請求項１４記
載の固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項２２】 上記第１の電極は負極であり、上記第
２の電極は正極であることを特徴とする請求項１４記載
の固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項２３】 上記負極は、リチウム、リチウム合金
又はリチウムをドープ・脱ドープ可能な材料を有するこ
とを特徴とする請求項２２記載の固体電解質電池の製造
方法。 - 【請求項２４】 上記正極は、リチウムと遷移金属との
複合酸化物を有することを特徴とする請求項２２記載の
固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項２５】 上記第１の電極は正極であり、上記第
２の電極は負極であることを特徴とする請求項１４記載
の固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項２６】 上記負極は、リチウム、リチウム合金
又はリチウムをドープ・脱ドープ可能な材料を有するこ
とを特徴とする請求項２５記載の固体電解質電池の製造
方法。 - 【請求項２７】 上記正極は、リチウムと遷移金属との
複合酸化物を有することを特徴とする請求項２５記載の
固体電解質電池の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072513A JP4604306B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 固体電解質電池及びその製造方法 |
| EP01105173A EP1132988A3 (en) | 2000-03-10 | 2001-03-02 | Solid electrolyte battery and production method thereof |
| TW090104871A TW496005B (en) | 2000-03-10 | 2001-03-02 | Solid electrolyte battery and production method thereof |
| US09/803,685 US6767668B2 (en) | 2000-03-10 | 2001-03-09 | Solid electrolyte battery and production method thereof |
| NO20011209A NO20011209L (no) | 2000-03-10 | 2001-03-09 | Batteri med fast-elektrolytt og fremgangsmåte til fremstilling av dette |
| CNB011113049A CN1193452C (zh) | 2000-03-10 | 2001-03-09 | 固体电解质电池及其制造方法 |
| MXPA01002515A MXPA01002515A (es) | 2000-03-10 | 2001-03-09 | Bateria electrolitica solida y metodo de produccion de la misma. |
| KR1020010012421A KR20010091959A (ko) | 2000-03-10 | 2001-03-10 | 고체 전해질 전지 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072513A JP4604306B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 固体電解質電池及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001256953A true JP2001256953A (ja) | 2001-09-21 |
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ID=18590904
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1132988A3 (ja) |
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| KR (1) | KR20010091959A (ja) |
| CN (1) | CN1193452C (ja) |
| MX (1) | MXPA01002515A (ja) |
| NO (1) | NO20011209L (ja) |
| TW (1) | TW496005B (ja) |
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