JP3164586B2 - 低抵抗充電式リチウムイオン電池 - Google Patents

低抵抗充電式リチウムイオン電池

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Description

【発明の詳細な説明】 関連出願 本願は、1993年11月30日に出願された米国特許出願S.
N.08/160,018（現在、米国特許第5,460,904号（1995年1
0月24日発行）となっている）の一部継続出願である。
前記米国特許出願は、1993年８月23日に出願された米国
特許出願S.N.08/110,262（現在、米国特許第5,418,091
号（1995年５月23日発行）となっている）の一部継続出
願である。そして、前記米国出願は、1993年３月５日に
出願された米国特許出願S.N.08/026,904（現在、米国特
許第5,296,318号（1994年３月22日発行）となってい
る）の一部継続出願である。これらの先行出願は、本願
の譲受人に譲渡されており、それらの全体は参照により
本願明細書に併合されるものとする。
発明の背景 本発明は、ポリマーフィルム組成物電極およびセパレ
ータメンブレンを具備する電解セル、および高効率で経
済的なバッテリを提供するためのこのようなセルの使用
方法に関する。特に、本発明は、電解質溶液を含有し、
セルの充電／放電サイクルの間にセル電極の間を移動す
る電源電極材料からのリチウムイオンを通過させる中間
セパレータエレメントを具備する単一の充電式リチウム
電池セルに関する。
本発明は、特に、このようなセルを製造するのに有益
である。このようなセルでは、イオン電源電極は、遷移
金属酸化物等で、リチウムイオンを内位添加することが
できる物質であり、電極セパレータメンブレンは、イオ
ン移動度を提供する解離可能なリチウム塩の有機溶液を
組み込むことにより、イオン導電性に製造されたポリマ
ーマトリックスからなる。特に、本発明は、結果得られ
るバッテリの内部抵抗を顕著に低減し、一方、このよう
なバッテリで得られる電力容量のレベルを実質的に向上
する、バッテリセルエレメントの構成および配置に関す
る。
本出願に併合した明細書に開示されたもの等の従来の
充電式リチウムイオンバッテリセルは、一般に、電極お
よびセパレータ／電解質セルエレメントの積層により構
成されている。これらは、それぞれ、可塑化ポリビニリ
デンフルオリド（PVdF）コポリマー等の高分子材料から
なる組成物から、塗布、押出し、または他の方法で製造
される。例えば、リチウムイオンバッテリの構成におい
て、アルミニウムの箔またはグリッドからなる集電層
は、正極フィルムまたはメンブランにより覆われてい
る。正極フィルムまたはメンブレンは、コポリマーマト
リックス溶液中のLiMn2O4の粉末等の、内位添加電極組
成物の分散体の塗布層として個々に製造され、その後、
乾燥されて塗膜メンブレンを形成する。コポリマーおよ
び相溶性可塑剤の溶液を含む組成物の乾燥塗布層として
形成されたセパレータ／電解質メンブレンは、次いで、
正極フィルム上に積層される。コポリマーマトリックス
溶液中の粉末炭素分散体の乾燥塗布層として形成された
負極メンブレンは、同様にセパレータメンブレン層上に
積層され、さらに銅集電箔またはグリッドは、負極電極
層に積層され、セル組立体を完全にする。この組立体
は、その後、可塑化コポリマーマトリックス組成物およ
び集電グリッド間を結合する効果的な熱溶融をもたらす
ように加圧下で加熱され、これにより、セルエレメント
を単一の可撓性バッテリセル構造への積層を達成する。
得られた積層バッテリ構造は、特に、セパレータメン
ブレン層中に、かなりの量の有機可塑剤が均質に配置さ
れているが、吸湿性の電解質塩を全く含まず、その結
果、大気中の湿気との反応による電解質の劣化を懸念す
ることなく、成形またはさらなる加工の前後の何れかの
環境条件において保存することができる。製造の最終段
階でのバッテリを活性化することが望まれた場合、積層
セル構造は、電解質溶液などを含む予備成形されたハイ
ブリッドセパレータ／電解質フィルムによるものと実質
的に同様に、コポリマーマトリックスに吸収されてイオ
ン性導電性向上を提供する電解質塩溶液に浸漬、または
別な方法で接触させる。
活性化の間に電解質溶液の吸収を促進するため、一般
的には、コポリマーマトリックスから可塑剤のかなりの
部分を予め除去するのが好ましい。これは、ジメチルエ
ーテルまたはヘキサン等の、コポリマーに対して不活性
で低沸点の溶剤、これはセルエレメント層のコポリマー
マトリックスに重大な影響を与えることなく選択的に可
塑剤を抽出するものであるが、このような溶剤に、積層
処理の後いつでも、セル積層体を浸漬することにより容
易に達成することができる。次いで、抽出溶剤を単に蒸
発することのより、抽出した可塑剤を本質的に置換した
有効量の電解質溶液を容易に吸収する、乾燥した不活性
バッテリセルを得ることができる。
一般に前述の方法で製造されたリチウムイオンセル
は、何れかの電解質セルを有するので、通常、種々の組
成物材料およびその量、すなわち、セルに使用したそれ
ぞれの大きさまたは厚さの機能である独特の内部電気抵
抗を示す。それゆえ、特に驚くべきことではあるが、本
質的に同様の構成および大きさのエレメントを有する、
このようなセルの内部抵抗および性能を、セルの物理的
構造およびセル内の構成部品材料の配置によって、顕著
に変化させることができることを知見した。本発明に係
るセル構成部品の配置は、比容量および安定性を侵すこ
となく、バッテリセルの内部抵抗を著しく低減できる。
本発明の要約 一般的に、従来のポリマーバッテリセルは、多くは、
図１に示すように、導電性集電エレメント箔の間に半組
立（sub−assembly）配置された各正極および負極層の
間に挿入されたセパレータ／電解質エレメント層または
メンブレンを有するように構成されている。上述したよ
うに、電解質活性化セルにおいては、少なくとも集電エ
レメントの少なくとも一つ、好ましくは両方が、網状
で、例えば、伸展金属箔グリッドの形態であり、抽出お
よび電解液流体からセルのポリマーマトリックスへの迅
速なアクセスを提供する。
他方、本発明に係るセル構造は、最も簡単な形態に類
似の配置を具備し、その配置において、正極または負極
層の少なくとも一方が、図２に示すように、それぞれの
集電グリッドを取り囲んでいる。この配列における明白
なセルの内部抵抗の顕著な低減は、大部分が、電極層を
介して集電体までの平均距離を短縮し、より迅速な電子
の流れを提供するためであると認められる。特に注目す
べき点は、集電エレメントの外側の分配電極組成物材料
の約半分を置換したにも拘わらず、セルの比容量が減少
しないという事実である。
後述する説明から理解されるように、図で示すとお
り、本発明の他の実施形態は、等量の活性電極材料を有
する従来の構成のセルと比較して、セル容量の実質的な
増大をもたらす。
図面の簡単な説明 本発明は、添付した図面を参照しながら説明する： 図１は、本発明以前に用いられた典型的な積層リチウ
ムイオンバッテリセル構造を示す図である。
図２は、本発明に係る典型的な積層リチウムイオンバ
ッテリセル構造を示す図である。
図３は、本発明に係る電極／集電体エレメントの縦断
面の正面図である。
図４は、本発明に係るマルチセルバッテリ構造を示す
図である。
図５は、本発明に係るバッテリセル構造を製造するた
めの積層工程を示す図である。
図６は、本発明に係る種々の積層リチウムイオンバッ
テリセルの構造を示す図である。
図７は、図1,図２および図４の積層リチウムイオンバ
ッテリの内部抵抗の比較を示す図である。
図８は、充電／放電サイクルの関数としての、図１お
よび図４の積層リチウムイオンバッテリの比容量の比較
を示すグラフである。
図９は、充電／放電サイクル関数としての、図1,図２
および図４の積層リチウムイオンバッテリ総容量の比較
を示すグラフである。
本発明の説明 有用なリチウムイオンバッテリは、先に引用すること
により併合した特許明細書に示されるような技術的進歩
を通して、経済的に入手可能に製造されている。このよ
うなセル10の基本構造は、図１に示され、本質的に、正
極および負極層エレメント13,17を具備し、その間に
は、セパレータ／電解質エレメント15が挿入されてい
る。このセパレータ／電解質エレメント15は、実質的に
高分子マトリックス、好ましくは、ポリビニリデンフル
オリドコポリマーからなり、その中にはリチウム塩電解
質溶液が最終的に分散される。これらの電極は、それぞ
れ酸化リチウム内位添加化合物、例えば、LixMn2O4と、
リチウムイオンを可逆的に内位添加可能な相補材料、例
えば、石油コークス、またはグラファイト（黒鉛）の形
態のカーボンとを有し、それぞれは同一の高分子マトリ
ックスに分散されている。導電性集電体11,19、好まし
くは、アルミニウムおよび銅は、それぞれ電極エレメン
ト13,17に接触し、例えば、残りのセルエレメントと共
に熱積層されて結合され、単一のバッテリセルを形成す
る。その後に続くセルの加工、例えば、リチウム塩電解
質の組み込み、を促進するために、集電体エレメントの
少なくとも一つは、有孔伸展金属グリッド12の形態など
の、流体透過性である。簡単なバッテリ端子接点を提供
するため、集電体エレメントは、タブ12,18として延設
されていてもよい。
比較すると、本発明の物体は、図２により容易に理解
されるが、正極組成物層が２つのエレメント23,23に分
離され、これらは集電体グリッド21のそれぞれの表面に
設けられている。得られた複合電極／集電体エレメント
は、次いで、セパレータエレメント25、負極層27、およ
び負極集電体箔29と共に積層され、先のセル10を製造す
るのに用いられたものと実質的に同一の方法で、単一バ
ッテリセルに形成される。複合電極／集電体の構造は、
一般的に電極組成物層、またはメンブレン23,23を、挿
入された集電体グリッド21と好適な熱積層の結果を示す
図３より、より詳しく認識されるであろう。グリッド21
は積層電極層内の中央に位置されていることを示されて
いるが、厚さが異なる複合メンブレン23の優先的選択に
より、集電体を、所望の通り、電極組成物内の如何なる
深さに配置してもよいと理解されるべきである。また、
本発明は、異なる組成の電極メンブレン23、例えば、活
性内位添加成分の割合を変化させたものを使用し、例え
ば、勾配電力容量（graded power capacity）の複合電
極を達成することを許容する。
集電体のこの積層組み込みで特に注目すべき点は、メ
ンブレン23の高分子電極組成物が、有孔グリッドを貫通
し、その中に集電体グリッド21が実質的に固定される単
一の凝集性電極層を形成する形態である。このように電
極組成物全体に亘ってイオン導電性を確立することに加
えて、この積層は、電極および集電体エレメントの間に
緊密な電気的な接触を保証し、さらに、堅固なポリマー
マトリックス結合、および比較的もろい網状の集電体エ
レメントのための物理的な強化を有利に提供する。この
ような付加一貫性（added integrity）は、長くした可
撓性セルの繰り返しまたは同軸の折り返しによって、高
容量の小型多層バッテリを設計する場合に特に有利であ
る。
さらに、比容量が顕著に増大したバッテリ40を提供す
る本発明のさらに有用な実施形態を、図４に示す。この
配置は、図２に示すように構成された、実質的に、一組
の同一のセルを、両者ともセル部材としての役割を果た
す一般の箔またはグリッド集電体エレメント49と合体す
る。このバッテリ組立体において、積層電極／集電体4
1,43は、次には、セパレータメンブレン45、電極47、集
電体49と共に積層されてもよく、または好ましくは、集
電体49および電極47の積層した半組立体を製造し、次い
で、セパレータメンブレン45および一組の半組立体電極
／集電体41,43と積層してもよい。この好ましい方法に
おいて、負極エレメント49としてグリッドの使用は、図
３に示される型の固定された集電体電極が得られ、本発
明の他の利点を有する最終バッテリを提供する。図４に
示すように、同一の電極／集電体は、好ましくは、正極
性である。というのは、正極43の組成物が使用される集
電体41は、通常、低密度のアルミニウムであり、一方、
負極集電体49は、さらに高密度の銅であるからである。
このように、特別な極性の電極の配置は、電池の作用の
ために重大ではないけれど、顕著な重量優位性およびそ
れに見合った容量向上が、示された配置で実現される。
同様な組成を有するが、上述したような構造では変化
させた、複数の電解セル積層体を製造し、充電式バッテ
リセルに用いた場合の電解的および物理的適正を試験し
た。以下の実施例はこのような製造および使用を示す。
実施例１ 約40gのアセトン中に、88:12のフッ化ビリニデン（Vd
F）：のヘキサフルオロプロビレン（HFP）コポリマー
（Kynar FLEX 2801、Atochem）の約380×103MWを6gと、
シラン化フュームドシリカを4gとを懸濁し、さらに、こ
の混合物にジブチルフタレート（DBP）を10g添加するこ
とにより、セパレータ／電解質メンブレン塗布溶液を調
製した。得られた混合物を約50℃まで加温し、コポリマ
ーの溶解を促進し、試験用のボールミルで約６時間均質
化した。得られたスラリの一部を約0.5mmのギャップに
調整したドクターブレード装置を用いてガラス板上に塗
布した。塗布したフィルムを、塗布エンクロージャー中
で、室温で乾燥空気を適度に供給して、10分間乾燥させ
て、ガラス板から剥がし、強靱な可撓性フィルムを得
た。フィルムを約0.1mmの厚さにし、顕著な重量損失を
することなく、周囲室内条件下で何日も貯蔵することが
できる方形のセパレータエレメントに容易に切断した。
実施例２ ０＜ｘ≦１で、53μｍのふるいを通過したLi1+xMn2O4
（例えば、米国特許第5,266,299号に開示された方法に
より製造されたLi1.05Mn2O4）を44gと、実施例１のvdF:
HFPコポリマー（FLEX 2801）を11.8gと、ジブチルフタ
レートを18gと、導電性カーボン（Super−P Black、エ
ム・エム・エムカーボン（MMM Carbon）、ベルギー）を
4.7gと、アセトンを約75gとの混合物を、蓋付きのステ
ンレス鋼混合機で、4000rpmで、約10分間、均質化させ
ることにより、正電極組成物を調製した。得られたスラ
リーを、混合容器に一時的に減圧を加えることによっ
て、ガス抜きをした。次いで、その一部をガラス板の上
に、約0.8mmのギャップのドクターブレード装置を用い
て塗布した。塗布層を、約10分間、室温で乾燥空気を適
度に供給した塗布エンクロージャーの中で乾燥させ、ガ
ラス板から剥がし、強靱な可撓性フィルムを製造した。
このフィルムを約0.25mmの厚さにし、顕著な重量損失を
することなく、周囲室内条件下で何日も貯蔵できる方形
のセパレータエレメントに容易に切断した。
実施例３ 市販の石油コークス（MCMB 25−10、大阪ガス）をボ
ールミルで処理して53μｍふるいがけしたものを21g
と、実施例１のVdF:HFPコポリマー（FLEX 2801）を6.0g
と、ジブチルフタレートを9.4gと、導電性カーボン（Su
per−P Black、エム・エム・エムカーボン（MMM Carbo
n）ベルギー）を1.12gと、アセトンを約36gとの混合物
を、蓋付きのステンレス鋼混合機で、4000rpmで、約10
分間、均質化させることによって、負極組成物を調製し
た。また、得られたスラリーを、混合容器に一時的に減
圧を加えることによってガス抜きをした。次いで、一部
をガラス板の上に、約0.5mmのギャップのドクターブレ
ード装置を用いて塗布した。この塗布層を、約10分間、
室温で乾燥空気を適度に供給した塗布エンクロージャー
の中で乾燥させ、ガラス板から容易に除去し、強靱な可
撓性のフィルムを製造した。このフィルムを約0.15mmの
厚さにし、顕著な重量損失をすることなく、周囲室内条
件下で何日も貯蔵できる方形のセパレータエレメントに
簡単に切断した。
８〜25％のヘキサフルオロプロピレンのビニリデンフ
ルオリドコポリマー、このようなコポリマーは、他の市
販の供給源（例えば、ソレフ21シリーズ（Solef 21−se
ries）、ソルベイ（Solvay））から得られ、およびクロ
ロトリフルオロエチレンが類似の割合のビニリデンフル
オロコポリマー（ソレフ31シリーズ（Solef 31−serie
s）、ソルベイ（Solvay））から、同様に、好適な電極
およびセパレータ組成物を得た。このようなコポリマー
マトリックス組成物は、約20〜70％の範囲の均質に組み
込まれた相容性可塑剤と共に良好に機能した。さらに、
LixCoO2およびLixNiO2の内位添加化合物は、正電極組成
物の活性成分としてのLixMn2O4の有効な代用品であっ
た。
充電式電池構造は、先の実施例の方法で製造した構成
部品電極およびセパレータエレメントから簡単に組立て
られることができる。電極製造の条件は、塗布組成物の
粘稠性または塗布層の厚さを変化させて、活性内位添加
物質の基体重量比を、約2.1および3.5の間、好ましく
は、石油コークスを用いた際には約2.2、グラファイト
を用いた場合には約3.0の正極：負極の配合を得るよう
にしてもよい。同様に、種々の組立体積層方法、例え
ば、加熱したフラット−ベッドプレス、または好ましく
は、一般に、図２に示す型のセルと共に図５に示すよう
な、連続プロセス加熱ローラー組立体ラインを用いても
よい。ここで、負極／集電体積層57,59は、約150℃で４
×104Paの圧力の加熱ローラー56間のステーション52で
形成され、正極／集電体積層51,53は、同様に、ステー
ション54で形成される。次いで、半組立体ペアは、ステ
ーション58でセパレータメンブレン55と共に積層され
る。付加的なこのような積層機構は、図４に示した型の
伸展したバッテリの上述した製造に適合させるために、
具備してもよい。
実施例４ 図１に示す基本的な従来構造のバッテリセル10を、以
下の方法で製造した。80×40mmの銅集電体箔19、好まし
くは、約30μｍの厚さの開口メッシュグリッドの形態
（例えば、MicroGrid有孔伸展箔、デルカーコーポレー
ション（delkerCorp.））の一端を切り、好適なバッテ
リ端子としての役割を果たすタブ18を形成した。結合し
た電極エレメントに対する次の粘着性を向上させるた
め、グリッド19を、一般の「カッパーブライト（copper
bright）」溶液（希HNO3、H2SO4の混合）中に、数秒間
浸漬し、水ですすぎ、空気乾燥させ、実施例１のVdF:HF
Pのコポリマーの0.5％のアセトン溶液中にディップ塗布
し、空気乾燥させ、さらに約350℃で５〜10秒間、オー
ブン加熱することによって、表面を清浄化した。
実施例３で製造したフィルムから切断した、60×40mm
のカーボン負極エレメント17を、グリッド19上にかぶ
せ、このエレメント対を粘着性のポリエチレンテレフタ
レート（図示せず）の緩衝シートの間に配置した。その
後、その組立体を本質的に市販のカードシーリングから
なる図５の52にあるような積層機構を通過させた。
実施例２で製造したような、同一の寸法の正極エレメ
ント13、およびアセトン清浄アルミニウム集電体グリッ
ド11を、54（図５）に示すように、類似の方法で積層
し、得られた電極／集電体ペアを、58（図５）に示すよ
うに、挿入セパレータメンブレン55と共に積層した。
積層した電池構造を、約10分間、攪拌したジエチルエ
ーテル中に浸漬することによって、積層のポリマー基
質、特に、セパレータ／電解質に含有される実質的に多
量のDBP可塑剤を抽出した。次いで、抽出バッテリ構造
を、50:50のエチレンカーボネート（EC）：ジメチルカ
ーボネート（DMC）中のLiPF6の1Mの電解質溶液中に、バ
ッテリが抽出された可塑剤を置換するに十分な量の溶液
を吸収する間の約20分間、実質的に湿気のない雰囲気下
で、充電／放電サイクル試験の調製において浸漬するこ
とによって、活性化させた。次いで、活性化バッテリ
を、延設されたタブ12,18を除いて、商業的に食料密閉
容器に用いられるポリオレフィン／ルミニウム箔／ポリ
エステル積層シートなどの防湿バリヤー材料の締まりば
め（close−fitting）密閉容器内に気密封止した。
実施例５ 図２で示すように、本発明の構造を有するバッテリセ
ル20を以下の方法で製造した。実施例２の正極電極組成
物の一部を同様に塗布し、加工処理し、厚さが約0.12mm
の乾燥フィルムとした。60×40mmの部分を二ヶ所、フィ
ルムから切断して正極エレメント53,53（図５）を形成
し、これをその後、アルミニウム集電体グリッド51と共
に組立て、さらに、図５に示す方法で、残りの負極、集
電体、および実施例４のセパレータエレメントと共に積
層した。得られたセルを、さらに実施例４に示すように
抽出および電解質活性化の処理をし、試験バッテリとし
た。
実施例６ 図４に示すように、本発明の伸展バッテリ40を、実施
例５の付加的な正極電極フィルムセクション43と共に製
造し、続いて、それぞれが３つの電極／集電体半組立体
が図５のステーション54のように積層される、先に示し
た積層製造方法が、ステーション58に示すように、セパ
レータ45との最終積層の前に行われる。前述の実施例で
示すように、抽出、電解質活性化、およびパッケージン
グにより試験電池の組立を完成した。
実施例７ 図２に示すように、本発明の高度に融通性のある変形
は、図６に示され、積層電池60のエレメント間に挿入さ
れるグリッド集電体61,69を具備する。正極63内に集電
体61を固定することに加えて、集電体69は、セパレータ
エレメント65と共に負極67内の実質的にその境界に、ま
たは内部集電体と平均電極外距離との最適な均衡を提供
するような同様な配置に、積層される。
また、このセルエレメントは、集電体内空間の低減に
加えて、各集電体グリッドエレメントに一体的なポリマ
ー補強を提供する。両方の条件は、伸展セルを、軸に直
交する方向に鋭角に折り返して、高比容量を有する同軸
の集合体小型積層バッテリを形成する構造には、有利で
ある。前述した方法で各電極組成物層と共に集電体エレ
メントの予備積層することは、同様に好ましい。これ
は、この処置は、グリッド表面を前処理をすることな
く、最終的な積層構造に集電体の全体を組み込むことを
保証するように作用するためである。
セル10,20、および40から製造したバッテリは、約4.5
Vから2.0Vの範囲における種々の速度（2C速度は、２時
間充電または放電サイクルセグメントを示す）で、充電
／放電サイクルの比較試験をした。このような試験の初
期段階の間、各電池の内部抵抗体を一般の電圧降下方法
によって測定し、図７に示すように、それぞれ6.3Ω、
3.0Ω、および0.95Ωと測定した。この特性における劇
的な改善は、明らかに本発明の固定集電体構造に起因す
る；しかしながら、これらのセルによって示される普通
でない高比容量は、特に驚異であり、集電体を取り巻く
かなりの割合の活性電極材料の物理的な性質とみなされ
る。図８に示すように、サイクル速度を増大させても新
規のバッテリ構造の向上した比容量の持続性、および図
９の比較線で明かであるように、このような増大した速
度でのそのような容量の向上した安定性は、本発明のさ
らなる有利性を立証する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュムッツ，キャロライン，ニコル アメリカ合衆国 07960 ニュージャー ジー州 モーリスタウン サウス スト リート 445 １ジー112アール ベル コミュニケーションズ リサーチ，イン コーポレイテッド (72)発明者 タラスコン，ジーン−マリー アメリカ合衆国 08836 ニュージャー ジー州 マーチンズヴィル デイヴィス コート 16 (72)発明者 ウォーレン，ポール，クリフォード アメリカ合衆国 07931 ニュージャー ジー州 ファー ヒルズ ピー．オー. ボックス 212 (56)参考文献 特開 平６−267515（ＪＰ，Ａ) 米国特許5296318（ＵＳ，Ａ) 米国特許5418091（ＵＳ，Ａ) 国際公開94／20996（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 2/14 - 2/18 H01M 4/02 - 4/04 H01M 4/62 H01M 4/64

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】LixMn2O4、LixCoO2、およびLixNiO2からな
    る群から選択されたリチウムイオン内位添加物化合物の
    組成物を含有する可撓性の高分子マトリックスフィルム
    組成物からなる正極層エレメントと、 前記正極層エレメントに結合されている正極集電体と、 可撓性の高分子マトリックスフィルム組成物からなる負
    極層エレメントと、 前記負極層エレメントに結合されている負極集電体と、 前記正極層エレメントと負極層エレメントとの間に配置
    されているセパレータエレメントとを具備し、 前記正極集電体または負極集電体の少なくとも一つはそ
    れに結合した電極層内に配置されており、前記正極層エ
    レメントおよび負極層エレメントは各接触面で隣接する
    エレメントに結合されて一体の可撓性構造を形成してい
    ることを特徴とする充電式リチウムイオン電池構造。
  2. 【請求項２】請求項１に係る電池構造において、前記正
    極層エレメントまたは／および負極層エレメント内に配
    置された正極または／および負極集電体は、実質的に結
    合した電極と共に延設され且つ穿設されており、それに
    より前記電極組成物は前記集電体を貫通して前記電極層
    を通してイオン導電性を維持することを特徴とする充電
    式リチウムイオン電池構造。
  3. 【請求項３】請求項２に係る電池構造において、前記正
    極層エレメントまたは／および負極層エレメント内に配
    置された正極または／および負極集電体は、実質的にそ
    れぞれの電極層の表面から等距離に配置され、それによ
    り、前記構造の内部抵抗が最小限になっていることを特
    徴とする充電式リチウムイオン電池構造。
  4. 【請求項４】請求項１に係る電池構造において、前記正
    極集電体および負極集電体の少なくとも一つは、電極／
    セパレータの境界面に接触する位置で前記電極層内に配
    置されていることを特徴とする充電式リチウムイオン電
    池構造。
  5. 【請求項５】請求項４に係る電池構造において、前記負
    極電極層は、本質的にカーボンからなるリチウム内位添
    加材料の組成物を含有することを特徴とする充電式リチ
    ウムイオン電池構造。
  6. 【請求項６】請求項１に係る電池構造において、前記正
    極および負極集電体のそれぞれは、それぞれが結合した
    電極内に配置されていることを特徴とする充電式リチウ
    ムイオン電池構造。
  7. 【請求項７】請求項６に係る電池構造において、前記正
    極および負極電極層は、逆の極性の電極の周りに対称的
    に配置された同一極性対を構成していることを特徴とす
    る充電式リチウムイオン電池構造。
  8. 【請求項８】ａ） 酸化リチウム内位添加化合物を含有
    する可撓性ポリマー組成物から製造された複数の正極層
    エレメント； ｂ） リチウム内位添加が可能な物質としてカーボンを
    含有する可撓性ポリマーマトリックス組成物から製造さ
    れ、且つ各前記正極層エレメントの間に配置される負極
    層エレメント； ｃ） イオン移動性を提供する解離可能リチウム塩の有
    機溶液と結合することによって、イオン導電性を生成す
    ることができる可撓性ポリマーフィルム組成物から構成
    されたセパレータエレメントで、当該セパレータエレメ
    ントの少なくとも一つが前記負極層エレメントのいずれ
    かの側に配置され、それにより、前記負極層エレメント
    を正極層エレメントから分離しているセパレータエレメ
    ント；および ｄ） 前記正極層エレメントおよび前記負極層エレメン
    トのそれぞれの中に固定されている複数の集電体；を具
    備し、 ｅ） 各前記エレメントが隣接するエレメントに結合さ
    れて単一の可撓性の構造を形成することを特徴とする充
    電式リチウムイオン電池構造。
  9. 【請求項９】請求項８に係る電池構造において、前記集
    電体は、アルミニウムまたは銅から製造されることを特
    徴とする充電式リチウムイオン電池構造。
  10. 【請求項１０】請求項９に係る電池構造において、前記
    集電体は、穿設されていることを特徴とする充電式リチ
    ウムイオン電池構造。
  11. 【請求項１１】請求項10に係る電池構造において、前記
    集電体は、金属箔グリッドから製造されていることを特
    徴とする充電式リチウムイオン電池構造。
  12. 【請求項１２】請求項８に係る電池構造において、可撓
    性ポリマーマトリックスフィルム組成物は、可塑性ポリ
    ビニリデンフルオリドコポリマーであることを特徴とす
    る充電式リチウムイオン電池構造。
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