JP2547816B2 - 固体電解質二次電池 - Google Patents
固体電解質二次電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小型，軽量で高容量を有し、かつ液もれの
ない固体電解質二次電池に関する。
ない固体電解質二次電池に関する。
［従来の技術］ 従来、軽量かつ高容量の二次電池として負極にリチウ
ム金属箔あるいはリチウム合金の箔を使用し、種々の正
極活物質と組合せたものが種々提案されている。また有
機固体電解質として、ポリ（エチレンオキサイド），エ
チレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合
体、あるいはこれらの構造を有した架橋物にリチウムイ
オン伝導性を付与したものが提案されている。また近年
リチウムに代る負極活物質として特定構造のカーボン粒
子が提案されている。しかしながらこの電池は液状のプ
ロピレンカーボネートとリチウム塩の電解質とを組合せ
たものである。
ム金属箔あるいはリチウム合金の箔を使用し、種々の正
極活物質と組合せたものが種々提案されている。また有
機固体電解質として、ポリ（エチレンオキサイド），エ
チレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合
体、あるいはこれらの構造を有した架橋物にリチウムイ
オン伝導性を付与したものが提案されている。また近年
リチウムに代る負極活物質として特定構造のカーボン粒
子が提案されている。しかしながらこの電池は液状のプ
ロピレンカーボネートとリチウム塩の電解質とを組合せ
たものである。
［発明が解決しようとする課題］ 有機固体電解質を用いた二次電池は、軽量かつ高容量
でしかも液もれのないすぐれた二次電池であるが、これ
まで負極活物質として反応性の高いリチウムを用いてい
るために、負極と固体電解質とが反応し、充放電の繰返
しによって電池の特性が劣化するという問題があった。
でしかも液もれのないすぐれた二次電池であるが、これ
まで負極活物質として反応性の高いリチウムを用いてい
るために、負極と固体電解質とが反応し、充放電の繰返
しによって電池の特性が劣化するという問題があった。
本発明は軽量かつ高容量であり液もれの心配のない二
次電池をつくる上で、反応性の高いリチウムを負極活物
質として使用せずに、優れた性能を発揮する電池を提供
することを目的とする。
次電池をつくる上で、反応性の高いリチウムを負極活物
質として使用せずに、優れた性能を発揮する電池を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明固体電解質二次
電池は、リチウム含有酸化物焼成体の粒子を含む正極活
物質を接着した金属薄膜からなる正極電極と、リチウム
イオン伝導性の有機固体電解質膜と、リチウムイオンの
出入り可能なカーボン粒子を含む負極活物質を接着した
金属薄膜からなる負極電極とが、前記正極活物質が前記
有機固体電解質膜の一方の面に、前記負極活物質が前記
有機固体電解質膜の他方の面に、それぞれ接触するよう
に順次積層されてなる積層体を少なくとも一つ具えたこ
とを特徴とする。
電池は、リチウム含有酸化物焼成体の粒子を含む正極活
物質を接着した金属薄膜からなる正極電極と、リチウム
イオン伝導性の有機固体電解質膜と、リチウムイオンの
出入り可能なカーボン粒子を含む負極活物質を接着した
金属薄膜からなる負極電極とが、前記正極活物質が前記
有機固体電解質膜の一方の面に、前記負極活物質が前記
有機固体電解質膜の他方の面に、それぞれ接触するよう
に順次積層されてなる積層体を少なくとも一つ具えたこ
とを特徴とする。
［作 用］ 本発明においては、負極には、充放電の際にリチウム
イオンの出入り可能なカーボン粒子を金属薄膜に接着し
たものを使用し、正極には、金属酸化物，金属硫化物等
の正極活物質粒子を金属薄膜に接着したものを使用し、
充放電に必要なリチウムイオン源は、あらかじめ、いず
れかの極の活物質粒子中に含まれているようにする。こ
れらの正，負極の間にリチウムイオン伝導性の有機固体
電解質の膜を介する構造を電池の基本単位とし、この構
造単位を一層もしくは複数層形成して二次電池とする。
イオンの出入り可能なカーボン粒子を金属薄膜に接着し
たものを使用し、正極には、金属酸化物，金属硫化物等
の正極活物質粒子を金属薄膜に接着したものを使用し、
充放電に必要なリチウムイオン源は、あらかじめ、いず
れかの極の活物質粒子中に含まれているようにする。こ
れらの正，負極の間にリチウムイオン伝導性の有機固体
電解質の膜を介する構造を電池の基本単位とし、この構
造単位を一層もしくは複数層形成して二次電池とする。
本発明のこのような構成によって、自由な形状で、し
かも充放電特性にすぐれた固体電解質二次電池を実現す
ることができる。
かも充放電特性にすぐれた固体電解質二次電池を実現す
ることができる。
［実施例］ 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図本発明の基本構成を示す断面図である。図にお
いて、１は負極集電体の金属薄膜であり、例えば厚さ10
μｍの銅薄膜からなる。２は金属薄膜１に接着された負
極活物質粒子層であり、例えば粒径0.5〜20μｍのカー
ボンとフッ素系樹脂およびフッ素ゴムの混和物からな
り、厚さは100μｍ程度である。負極活物質粒子層２は
直接金属薄膜１に接着してもよく、さらに例えば粒径0.
01〜1.0μｍの炭素粒子を50wt％程度含んだポリオレフ
ィン−ポリスチレンブロックゴムのカルボキシル変成物
からなる接着層を介して金属薄膜１と接着させること
が、接触面積を増し、接着力を強める上でより好まし
い。３はリチウムイオン伝導性の有機固体電解質の膜で
あり、例えばエチレンオキサイドとプロピレンオキサイ
ドとの共重合体の架槁物にリチウムイオン伝導性を付与
した膜が用いられる。４は正極集電体の金属薄膜で、例
えば厚さ15μｍのアルミニウムからなる。５は金属薄膜
４に接着された正極活物質層で、例えばリチウム含有酸
化コバルト焼成体からなる正極活物質粒子とフッ素系樹
脂およびフッ素ゴムの混合物からなり、厚さは1000μｍ
程度である。正極活物質層５は直接金属薄膜４に接着し
てもよく、さらに負極活物質粒子層２と同様に、炭素粒
子を含む接着層を介して接着することがより好ましい。
いて、１は負極集電体の金属薄膜であり、例えば厚さ10
μｍの銅薄膜からなる。２は金属薄膜１に接着された負
極活物質粒子層であり、例えば粒径0.5〜20μｍのカー
ボンとフッ素系樹脂およびフッ素ゴムの混和物からな
り、厚さは100μｍ程度である。負極活物質粒子層２は
直接金属薄膜１に接着してもよく、さらに例えば粒径0.
01〜1.0μｍの炭素粒子を50wt％程度含んだポリオレフ
ィン−ポリスチレンブロックゴムのカルボキシル変成物
からなる接着層を介して金属薄膜１と接着させること
が、接触面積を増し、接着力を強める上でより好まし
い。３はリチウムイオン伝導性の有機固体電解質の膜で
あり、例えばエチレンオキサイドとプロピレンオキサイ
ドとの共重合体の架槁物にリチウムイオン伝導性を付与
した膜が用いられる。４は正極集電体の金属薄膜で、例
えば厚さ15μｍのアルミニウムからなる。５は金属薄膜
４に接着された正極活物質層で、例えばリチウム含有酸
化コバルト焼成体からなる正極活物質粒子とフッ素系樹
脂およびフッ素ゴムの混合物からなり、厚さは1000μｍ
程度である。正極活物質層５は直接金属薄膜４に接着し
てもよく、さらに負極活物質粒子層２と同様に、炭素粒
子を含む接着層を介して接着することがより好ましい。
第１図に示した構造は本発明の二次電池の基本構造で
あって、これ自体で電池を構成でき、さらにこの構造を
繰返して二次電池を構成することもできる。
あって、これ自体で電池を構成でき、さらにこの構造を
繰返して二次電池を構成することもできる。
負極活物質粒子としての炭素粒子はリチウムが挿入可
能であることが必要である。その粒径は好ましくは0.5
〜20μｍである。炭素粒子の含有量は好ましくは85〜99
％である。負極活物質粒子層に用いる接着樹脂としては
ポリアクリルニトリル樹脂を用いることもできる。
能であることが必要である。その粒径は好ましくは0.5
〜20μｍである。炭素粒子の含有量は好ましくは85〜99
％である。負極活物質粒子層に用いる接着樹脂としては
ポリアクリルニトリル樹脂を用いることもできる。
固体電解質層の厚さは電池容量に応じて適宜選定され
る。
る。
正極活物質としては、リチウム含有五酸バナジウム，
リチウム含有二酸化マンガンなどの焼成体粒子，あるい
は金属硫化物粒子を用いることができ、粒径は好ましく
は５〜100μｍである。活物質の量は好ましくは85〜99
％である。
リチウム含有二酸化マンガンなどの焼成体粒子，あるい
は金属硫化物粒子を用いることができ、粒径は好ましく
は５〜100μｍである。活物質の量は好ましくは85〜99
％である。
正極集電体の金属薄膜としては厚さ25μｍ程度のニッ
ケルを使用することもできる。
ケルを使用することもできる。
第２図および第３図に繰返し構造単位を一つ有するボ
タン型電池を例示する。第２図および第３図において６
は負極端子を兼ねる電池外装缶であり、絶縁性の樹脂７
により固定される。第２図において８は絶縁性ガラスに
よりシールされた正極端子９である。第２図は、ハーメ
チックシールされたボタン型電池である。第３図は、正
極端子を兼ねる電池外装缶10を樹脂７でシールし、缶を
封口したボタン型電池である。
タン型電池を例示する。第２図および第３図において６
は負極端子を兼ねる電池外装缶であり、絶縁性の樹脂７
により固定される。第２図において８は絶縁性ガラスに
よりシールされた正極端子９である。第２図は、ハーメ
チックシールされたボタン型電池である。第３図は、正
極端子を兼ねる電池外装缶10を樹脂７でシールし、缶を
封口したボタン型電池である。
本発明の電池は、正，負両電極が金属薄膜と、これに
接着した活物質層とからなっているので、加工性がすぐ
れ、さらに柔軟性に富んでいるので、固体電解質層との
密着性がよい。
接着した活物質層とからなっているので、加工性がすぐ
れ、さらに柔軟性に富んでいるので、固体電解質層との
密着性がよい。
第４図に本発明による積層電池の実施例を示す。本実
施例においては、上下両端にそれぞれ正極集電体金属４
および負極集電体金属１があり、さらに中間に負極集電
体金属１と正極集電体金属４とが設けられている。中間
の負極集電体金属１および正極集電体金属４の両側にそ
れぞれ負極活物質層２および正極活物質層５が接着され
ており、全体として、第１図に示した繰返し単位が三つ
設けられた構造である。
施例においては、上下両端にそれぞれ正極集電体金属４
および負極集電体金属１があり、さらに中間に負極集電
体金属１と正極集電体金属４とが設けられている。中間
の負極集電体金属１および正極集電体金属４の両側にそ
れぞれ負極活物質層２および正極活物質層５が接着され
ており、全体として、第１図に示した繰返し単位が三つ
設けられた構造である。
第５図に積層電池の他の実施例を示す。本例は第１図
に示した繰返し構造単位を三つ有する積層電池である。
図示されていないが、正極，負極はそれぞれ結線されて
いる。11は、絶縁性のフィルムである。
に示した繰返し構造単位を三つ有する積層電池である。
図示されていないが、正極，負極はそれぞれ結線されて
いる。11は、絶縁性のフィルムである。
前述したように、本発明においては、電極が柔軟なの
で多層積層した場合でも、各層における活物質層と固体
電解質層との密着性が損なわれることがない。
で多層積層した場合でも、各層における活物質層と固体
電解質層との密着性が損なわれることがない。
第６図に前述した繰返し単位が絶縁性のフィルム11を
はさんで巻回された渦巻型の二次電池を示す。負極端子
を兼ねるシリンダー型の電池缶12と絶縁性ガラス８でシ
ールされた正極端子９の付いた封口蓋13からなる。
はさんで巻回された渦巻型の二次電池を示す。負極端子
を兼ねるシリンダー型の電池缶12と絶縁性ガラス８でシ
ールされた正極端子９の付いた封口蓋13からなる。
第７図は、繰返し構造単位を絶縁性のフィルム11をは
さんで巻回された渦巻型の二次電池であり、負極端子を
兼ねる電池缶14に樹脂ガスケット15および、電子封口蓋
16とが嵌着されている。17は正極端子である。
さんで巻回された渦巻型の二次電池であり、負極端子を
兼ねる電池缶14に樹脂ガスケット15および、電子封口蓋
16とが嵌着されている。17は正極端子である。
先に述べたように、本発明の電池は柔軟性に富んでい
るので、第６図および第７図に示したような渦巻型の電
池を形成する場合、従来にくらべより高速に巻回でき
る。
るので、第６図および第７図に示したような渦巻型の電
池を形成する場合、従来にくらべより高速に巻回でき
る。
第８図に本発明による二次電池の放電特性を示す。使
用した電池は第２図に示したボタン型電池で、正，負極
の集電体金属薄膜と活物質層とをそれぞれ炭素粒子を含
んだ接着層を介して接着したものである。図示するよう
に、本発明の固体二次電池は放電時間が２時間を越えて
も安定な特性を維持している。これは負極活物質にリチ
ウムを使用せず、さらに活物質が集電体金属薄膜から剥
離しないためである。
用した電池は第２図に示したボタン型電池で、正，負極
の集電体金属薄膜と活物質層とをそれぞれ炭素粒子を含
んだ接着層を介して接着したものである。図示するよう
に、本発明の固体二次電池は放電時間が２時間を越えて
も安定な特性を維持している。これは負極活物質にリチ
ウムを使用せず、さらに活物質が集電体金属薄膜から剥
離しないためである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の固体電解質二次電池
は、電極構造が柔軟なので、活物質層と固体電解質との
密着性がよく過電圧が小さくなる。さらに電池構造全体
の柔軟性にもすぐれているので、電池形状の自由度が大
きく、特に正，負電極層と電解質層とからなる積層体を
捲回して構成する渦巻型の二次電池に特に好適である。
さらに本発明においては負極にリチウムを用いず、また
活物質の集電体金属薄膜からの剥離を生じないので、充
放電を多数回繰返しても安定な電池特性を維持すること
ができる。また本発明二次電池は特にシート状，ペーパ
ー状等の薄型電池に適する。
は、電極構造が柔軟なので、活物質層と固体電解質との
密着性がよく過電圧が小さくなる。さらに電池構造全体
の柔軟性にもすぐれているので、電池形状の自由度が大
きく、特に正，負電極層と電解質層とからなる積層体を
捲回して構成する渦巻型の二次電池に特に好適である。
さらに本発明においては負極にリチウムを用いず、また
活物質の集電体金属薄膜からの剥離を生じないので、充
放電を多数回繰返しても安定な電池特性を維持すること
ができる。また本発明二次電池は特にシート状，ペーパ
ー状等の薄型電池に適する。
第１図は本発明の基本構造を示す断面図、 第２図および第３図はそれぞれ本発明によるボタン型電
池の実施例の断面図、 第４図および第５図はそれぞれ本発明による積層電池の
実施例の断面図、 第６図および第７図はそれぞれ本発明による渦巻型電池
の実施例の斜視図、 第８図は本発明の固体二次電池の放電特性を示す特性図
である。 １……負極集電体の金属薄膜、 ２……負極活物質粒子層、 ３……有機固体電解質膜、 ４……正極集電体の金属薄膜、 ５……正極活物質層、 ６……電池外装缶、 ７……絶縁性の樹脂、 ８……絶縁性ガラス、 ９……ハーメチックシール用正極端子、 10……電池外装缶兼正極端子、 11……絶縁性フィルム、 12……ハーメチックシール用シリンダー型電池缶、 13……ハーメチックシール用封口蓋、 14……嵌着用シリンダー型電池缶、 15……樹脂ガスケット、 16……嵌着用電池封口蓋、 17……正極端子。
池の実施例の断面図、 第４図および第５図はそれぞれ本発明による積層電池の
実施例の断面図、 第６図および第７図はそれぞれ本発明による渦巻型電池
の実施例の斜視図、 第８図は本発明の固体二次電池の放電特性を示す特性図
である。 １……負極集電体の金属薄膜、 ２……負極活物質粒子層、 ３……有機固体電解質膜、 ４……正極集電体の金属薄膜、 ５……正極活物質層、 ６……電池外装缶、 ７……絶縁性の樹脂、 ８……絶縁性ガラス、 ９……ハーメチックシール用正極端子、 10……電池外装缶兼正極端子、 11……絶縁性フィルム、 12……ハーメチックシール用シリンダー型電池缶、 13……ハーメチックシール用封口蓋、 14……嵌着用シリンダー型電池缶、 15……樹脂ガスケット、 16……嵌着用電池封口蓋、 17……正極端子。
Claims (1)
- 【請求項１】リチウム含有酸化物焼成体の粒子を含む正
極活物質を接着した金属薄膜からなる正極電極と、リチ
ウムイオン伝導性の有機固体電解質膜と、リチウムイオ
ンの出入り可能なカーボン粒子を含む負極活物質を接着
した金属薄膜からなる負極電極とが、前記正極活物質が
前記有機固体電解質膜の一方の面に、前記負極活物質が
前記有機固体電解質膜の他方の面に、それぞれ接触する
ように順次積層されてなる積層体を少なくとも一つ具え
たことを特徴とする固体電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069176A JP2547816B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 固体電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069176A JP2547816B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 固体電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01241767A JPH01241767A (ja) | 1989-09-26 |
| JP2547816B2 true JP2547816B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=13395151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069176A Expired - Lifetime JP2547816B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 固体電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547816B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284131A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
| US8052888B2 (en) | 2006-09-11 | 2011-11-08 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Polymeric electrolyte, method for production thereof, and electrochemical element |
| RU2388088C1 (ru) | 2006-09-11 | 2010-04-27 | Асахи Касеи Кабусики Кайся | Новый полимерный электролит и электрохимическое устройство |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50161636A (ja) * | 1974-06-19 | 1975-12-27 | ||
| FR2442512A1 (fr) * | 1978-11-22 | 1980-06-20 | Anvar | Nouveaux materiaux elastomeres a conduction ionique |
| EP0017400B1 (en) * | 1979-04-05 | 1984-05-30 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Electrochemical cell and method of making ion conductors for said cell |
| CA1173900A (fr) * | 1982-06-30 | 1984-09-04 | Hydro-Quebec | Anodes composites et souples de pile au lithium en milieu non-aqueux |
| JPS5973864A (ja) * | 1982-10-20 | 1984-04-26 | Showa Denko Kk | 積層型シ−ト状ポリマ２次電池 |
| JPS6059674A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Showa Denko Kk | 多層積層体 |
| JPS60220553A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 扁平型非水電解液電池 |
| JPS6220250A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解液二次電池 |
| JPS6223433A (ja) * | 1985-07-24 | 1987-01-31 | Kashima Eng Kk | 触媒抜出用アンロ−ダ |
| JPS6290877A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-25 | Showa Denko Kk | 固体二次電池 |
| JPS62160656A (ja) * | 1986-01-08 | 1987-07-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非水電解液電池用正極の製造方法 |
| JPH0785413B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1995-09-13 | ソニー株式会社 | 有機電解質一次電池 |
| JPS633422A (ja) * | 1986-06-23 | 1988-01-08 | Ricoh Co Ltd | Ｉｃチツプの実装方法 |
| GB8622576D0 (en) * | 1986-09-19 | 1986-10-22 | Ici Plc | Solid electrolytes |
| JPS63205063A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Ube Ind Ltd | 電池の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-23 JP JP63069176A patent/JP2547816B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01241767A (ja) | 1989-09-26 |
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