JPH0935705A - ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 - Google Patents
ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法Info
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- JPH0935705A JPH0935705A JP7179835A JP17983595A JPH0935705A JP H0935705 A JPH0935705 A JP H0935705A JP 7179835 A JP7179835 A JP 7179835A JP 17983595 A JP17983595 A JP 17983595A JP H0935705 A JPH0935705 A JP H0935705A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ポリマー電解質・リチウム電池の電極内の電
子伝導性およびイオン伝導性を高め、電池のインピーダ
ンスの低減と高容量化および長寿命化を図る。 【構成】 活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒
子を、機械的エネルギーにより埋め込み、固定化させ
る。
子伝導性およびイオン伝導性を高め、電池のインピーダ
ンスの低減と高容量化および長寿命化を図る。 【構成】 活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒
子を、機械的エネルギーにより埋め込み、固定化させ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリマー電解質を用いた
リチウム電池の、とくにその電極の構成に関するもので
ある。
リチウム電池の、とくにその電極の構成に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ポリマー電解質を用いたリチウム電池
は、活物質の連続塗着法により長尺の薄膜電極の作製が
容易でしかも大電流での充放電が可能である。
は、活物質の連続塗着法により長尺の薄膜電極の作製が
容易でしかも大電流での充放電が可能である。
【0003】この電解質は固体としての特長を有し、特
に負極に金属リチウムを用いた二次電池の場合、電解液
として有機電解液を用いた時に問題となるリチウムデン
ドライト析出が抑制される。このため、内部短絡による
発熱・発火が非常に起こりにくく十分な安全性の確保が
可能となる。ポリマー電解質にはポリエチレンオキサイ
ド(PEO)やポリプロピレンオキサイド(PPO)に
リチウム塩を添加した型のものやリチウム塩を溶解した
非水電解液にポリアクリロニトリル(PAN)やポリフ
ッ化ビニリデン(PVdF)などを溶解させたものある
いは多官能性のモノマーを電磁波などにより三次元的に
重合させてゲル状にしたものがある。一方、正、負極に
はイオン伝導性を確保するために正、負極構成材料に前
記ポリマー電解質を混合したものを用いている。
に負極に金属リチウムを用いた二次電池の場合、電解液
として有機電解液を用いた時に問題となるリチウムデン
ドライト析出が抑制される。このため、内部短絡による
発熱・発火が非常に起こりにくく十分な安全性の確保が
可能となる。ポリマー電解質にはポリエチレンオキサイ
ド(PEO)やポリプロピレンオキサイド(PPO)に
リチウム塩を添加した型のものやリチウム塩を溶解した
非水電解液にポリアクリロニトリル(PAN)やポリフ
ッ化ビニリデン(PVdF)などを溶解させたものある
いは多官能性のモノマーを電磁波などにより三次元的に
重合させてゲル状にしたものがある。一方、正、負極に
はイオン伝導性を確保するために正、負極構成材料に前
記ポリマー電解質を混合したものを用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】有機電解液を使用した
リチウム電池の場合、活物質、導電剤および結着剤等か
らなる正、負極構成材料の混合物を塗着または加圧成型
した正、負極に電解液を浸透させており、各構成成分と
電解液は密接に接触して電子伝導のパスを保持している
とともに、十分な反応界面を形成して良好なイオン伝導
性をも確保している。
リチウム電池の場合、活物質、導電剤および結着剤等か
らなる正、負極構成材料の混合物を塗着または加圧成型
した正、負極に電解液を浸透させており、各構成成分と
電解液は密接に接触して電子伝導のパスを保持している
とともに、十分な反応界面を形成して良好なイオン伝導
性をも確保している。
【0005】一方、ポリマー電解質を用いた電池では通
常、活物質粒子等にポリマー電解質を混合させているの
みであるので、活物質粒子等とポリマー電解質との接触
性が充分でなく、電池のインピーダンスは有機電解液を
用いた電池に比べて大きくなり電池作動時の電圧低下の
要因となっていた。このインピーダンスを低減させるた
めには正極中の導電剤の量を多くすることにより解決で
きるが正極中の導電剤量の増加は活物質量の減少をもた
らし正極の単位面積あるいは体積当たりの容量は減少す
ることになる。
常、活物質粒子等にポリマー電解質を混合させているの
みであるので、活物質粒子等とポリマー電解質との接触
性が充分でなく、電池のインピーダンスは有機電解液を
用いた電池に比べて大きくなり電池作動時の電圧低下の
要因となっていた。このインピーダンスを低減させるた
めには正極中の導電剤の量を多くすることにより解決で
きるが正極中の導電剤量の増加は活物質量の減少をもた
らし正極の単位面積あるいは体積当たりの容量は減少す
ることになる。
【0006】また、添加された導電剤がゲル状電解質中
の電解液を吸収するのでインピーダンスも予想したほど
には改善されない。
の電解液を吸収するのでインピーダンスも予想したほど
には改善されない。
【0007】一方、負極に炭素材料等の粉末を用いた場
合にも負極の構成材料の粒子間にポリマー粒子が混合さ
れるため、正極と同様の現象が見られ、電池のインピー
ダンスが増大する。
合にも負極の構成材料の粒子間にポリマー粒子が混合さ
れるため、正極と同様の現象が見られ、電池のインピー
ダンスが増大する。
【0008】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、ポリマー電解質を用いた電池の電極の電子伝導性
とイオン伝導性を、電極中の導電剤粒子の量を増やすこ
となく向上させ、インピーダンスが小さく容量密度に優
れたリチウム電池を提供するものである。
あり、ポリマー電解質を用いた電池の電極の電子伝導性
とイオン伝導性を、電極中の導電剤粒子の量を増やすこ
となく向上させ、インピーダンスが小さく容量密度に優
れたリチウム電池を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のポリマー電解質・リチウム電池は活物質
粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー電解質を備え、前記
活物質粒子の表面に少なくとも導電剤粒子を機械的エネ
ルギーによって埋め込んだ材料を用いて電極としたもの
である。
めに、本発明のポリマー電解質・リチウム電池は活物質
粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー電解質を備え、前記
活物質粒子の表面に少なくとも導電剤粒子を機械的エネ
ルギーによって埋め込んだ材料を用いて電極としたもの
である。
【0010】
【作用】従来のポリマー電解質・リチウム電池に用いる
電極は、活物質粒子にポリマー電解質を単に混合させて
いるものであり、有機電解液を用いた場合に比べて電極
内の電子伝導性やイオン伝導性が低下し、結果として電
池の容量密度が低下していた。
電極は、活物質粒子にポリマー電解質を単に混合させて
いるものであり、有機電解液を用いた場合に比べて電極
内の電子伝導性やイオン伝導性が低下し、結果として電
池の容量密度が低下していた。
【0011】しかしながら、本発明では活物質粒子の表
面に導電剤粒子を機械的エネルギーによって埋め込み固
定しているので、活物質粒子相互間の電子伝導性を導電
剤粒子を過剰に添加することなく最少必要量で確保する
ことができる。
面に導電剤粒子を機械的エネルギーによって埋め込み固
定しているので、活物質粒子相互間の電子伝導性を導電
剤粒子を過剰に添加することなく最少必要量で確保する
ことができる。
【0012】さらに、導電剤粒子は活物質粒子の表面に
最小必要量に近い量で存在するため、従来のように電極
中に過剰に存在する導電剤がゲル状電解質中の電解液を
吸収して電解液中のリチウムイオンが活物質粒子に到達
することを妨害することもない。そして、これらの作用
により電極の電子伝導性とイオン伝導性を向上させて電
池のインピーダンスを低下させることができる。また、
導電剤粒子の量を最小必要量にすることによって、電極
内の活物質の充填量を大きくすることができ、電池の容
量密度やサイクル寿命を向上させることができる。
最小必要量に近い量で存在するため、従来のように電極
中に過剰に存在する導電剤がゲル状電解質中の電解液を
吸収して電解液中のリチウムイオンが活物質粒子に到達
することを妨害することもない。そして、これらの作用
により電極の電子伝導性とイオン伝導性を向上させて電
池のインピーダンスを低下させることができる。また、
導電剤粒子の量を最小必要量にすることによって、電極
内の活物質の充填量を大きくすることができ、電池の容
量密度やサイクル寿命を向上させることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。
ら説明する。
【0014】[実施例1]図1に本発明の電池の断面図
を示す。図において1は高クロム含有量の耐食性ステン
レス製ケース、2はステンレス製封口板である。3はV
2O5を活物質に用いた正極である。この正極は以下のよ
うにして作製した。
を示す。図において1は高クロム含有量の耐食性ステン
レス製ケース、2はステンレス製封口板である。3はV
2O5を活物質に用いた正極である。この正極は以下のよ
うにして作製した。
【0015】まず、活物質となるV2O5微粒子100重
量部とアセチレンブラック導電剤微粒子4重量部を準備
し、高速気流衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーショ
ンシステムを用いて、V2O5微粒子の表面にアセチレン
ブラック導電剤微粒子を機械的エネルギーにより打ち込
み、固定化した。この表面処理を施したV2O5微粒子1
04重量部に対し水溶液分散型フッ素樹脂結着剤7重量
部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマル
チコーターにより集電体であるアルミニウム箔4上に8
0μmの厚みで塗布して乾燥させた。そして、炭酸プロ
ピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にLiPF6を
1モル/lの濃度で溶解させてなる電解液80重量部に
架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレート1
8重量部とトリメチロールプロパントリアクリレート2
重量部および熱重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル
(AIBN)0.5重量部からなる混合溶液を所定量、
減圧含浸した。最後にこれを80℃密封下にて熱硬化法
により正極をゲル化させ、円盤状に打ち抜いた後、ケー
ス1の内面に載置した。
量部とアセチレンブラック導電剤微粒子4重量部を準備
し、高速気流衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーショ
ンシステムを用いて、V2O5微粒子の表面にアセチレン
ブラック導電剤微粒子を機械的エネルギーにより打ち込
み、固定化した。この表面処理を施したV2O5微粒子1
04重量部に対し水溶液分散型フッ素樹脂結着剤7重量
部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマル
チコーターにより集電体であるアルミニウム箔4上に8
0μmの厚みで塗布して乾燥させた。そして、炭酸プロ
ピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にLiPF6を
1モル/lの濃度で溶解させてなる電解液80重量部に
架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレート1
8重量部とトリメチロールプロパントリアクリレート2
重量部および熱重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル
(AIBN)0.5重量部からなる混合溶液を所定量、
減圧含浸した。最後にこれを80℃密封下にて熱硬化法
により正極をゲル化させ、円盤状に打ち抜いた後、ケー
ス1の内面に載置した。
【0016】5は厚さ40μmのポリマー電解質であ
り、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒に
LiPF6を1モル/lの濃度で溶解させてなる電解液
80重量部にポリエチレングリコールジアクリレート1
8重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート2
重量部および光重合開始剤ベンジルジメチルケタール
0.1重量部を添加混合し、この溶液を波長365nm
の紫外線照射により硬化させゲル状にしたものである。
り、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒に
LiPF6を1モル/lの濃度で溶解させてなる電解液
80重量部にポリエチレングリコールジアクリレート1
8重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート2
重量部および光重合開始剤ベンジルジメチルケタール
0.1重量部を添加混合し、この溶液を波長365nm
の紫外線照射により硬化させゲル状にしたものである。
【0017】6は厚さ80μmの金属リチウム負極であ
り、7はポリプロピレン製のガスケットである。これを
本発明の電池Aとした。電池の評価は20℃にてインピ
ーダンス測定と充放電試験により行い、放電は電流密度
1.0mA/cm2で放電下限電圧2.0VもしくはV2
O51モル当たり1ファラデー(1F)まで、充電は電
流密度0.28mA/cm2で充電上限電圧3.8Vの
範囲でサイクルさせて行った。
り、7はポリプロピレン製のガスケットである。これを
本発明の電池Aとした。電池の評価は20℃にてインピ
ーダンス測定と充放電試験により行い、放電は電流密度
1.0mA/cm2で放電下限電圧2.0VもしくはV2
O51モル当たり1ファラデー(1F)まで、充電は電
流密度0.28mA/cm2で充電上限電圧3.8Vの
範囲でサイクルさせて行った。
【0018】[実施例2]V2O5微粒子100重量部と
アセチレンブラック導電剤微粒子4重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、この機械的エネル
ギーによってV2O5微粒子の表面にアセチレンブラック
微粒子を打ち込み固定化した。この表面処理を施したV
2O5微粒子を用いた以外は、(実施例1)と同様にして
電池を作製し、これを本発明の電池Bとした。また、電
池の充放電試験は(実施例1)と同様に行った。
アセチレンブラック導電剤微粒子4重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、この機械的エネル
ギーによってV2O5微粒子の表面にアセチレンブラック
微粒子を打ち込み固定化した。この表面処理を施したV
2O5微粒子を用いた以外は、(実施例1)と同様にして
電池を作製し、これを本発明の電池Bとした。また、電
池の充放電試験は(実施例1)と同様に行った。
【0019】[実施例3]以下のようにして正極を作製
した。
した。
【0020】まず、V2O5微粒子100重量部とアセチ
レンブラック導電剤微粒子2重量部を準備し、高速気流
衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーションシステムを
用い、この機械的エネルギーによってV2O5微粒子の表
面にアセチレンブラック微粒子を打ち込み、固定化し
た。ついで、この表面処理を施したV2O5微粒子102
重量部と、ポリマー微粒子である平均分子量70万のポ
リメタクリル酸メチル(PMMA)微粒子4重量部を用
い、上記と同様の方法により機械的エネルギーによって
前記V2O5微粒子の表面にPMMA微粒子を打ち込み、
固定化した。そして、このようにして得られたV2O5粒
子104重量部に水溶液分散型フッ素樹脂結着剤7重量
部を混合しスラリー状にした後、このスラリーをマルチ
コーターにより集電体であるアルミニウム箔4上に80
μmの厚みで塗布した。そして、正極が半乾燥状態にあ
るとき、2本ローラーにより60μmの厚みまで加圧し
圧縮してその後乾燥させた。この正極の多孔度は33%
であった。
レンブラック導電剤微粒子2重量部を準備し、高速気流
衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーションシステムを
用い、この機械的エネルギーによってV2O5微粒子の表
面にアセチレンブラック微粒子を打ち込み、固定化し
た。ついで、この表面処理を施したV2O5微粒子102
重量部と、ポリマー微粒子である平均分子量70万のポ
リメタクリル酸メチル(PMMA)微粒子4重量部を用
い、上記と同様の方法により機械的エネルギーによって
前記V2O5微粒子の表面にPMMA微粒子を打ち込み、
固定化した。そして、このようにして得られたV2O5粒
子104重量部に水溶液分散型フッ素樹脂結着剤7重量
部を混合しスラリー状にした後、このスラリーをマルチ
コーターにより集電体であるアルミニウム箔4上に80
μmの厚みで塗布した。そして、正極が半乾燥状態にあ
るとき、2本ローラーにより60μmの厚みまで加圧し
圧縮してその後乾燥させた。この正極の多孔度は33%
であった。
【0021】ついで、この正極を円盤状に打ち抜き、炭
酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にLiP
F6を1モル/lの濃度で溶解させた電解液の所定量を
前記正極内に注液し、減圧含浸の後70℃にて加熱して
前記PMMA微粒子に前記電解液を吸収させてゲル状に
した。ゲル中のポリマー濃度は約15重量%であった。
酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にLiP
F6を1モル/lの濃度で溶解させた電解液の所定量を
前記正極内に注液し、減圧含浸の後70℃にて加熱して
前記PMMA微粒子に前記電解液を吸収させてゲル状に
した。ゲル中のポリマー濃度は約15重量%であった。
【0022】また、ポリマー電解質5は、前記ポリマー
微粒子と前記電解液を、ポリマー濃度が約15重量%と
なるように混合した後、90℃で加熱してゾル状とした
ものを徐冷してゲル状とし、これを円盤状に打ち抜いて
前記正極3の上に載置した。
微粒子と前記電解液を、ポリマー濃度が約15重量%と
なるように混合した後、90℃で加熱してゾル状とした
ものを徐冷してゲル状とし、これを円盤状に打ち抜いて
前記正極3の上に載置した。
【0023】その他の構成は(実施例1)と同様にし、
この電池を本発明の電池Cとした。電池試験についても
(実施例1)と同様にして行った。
この電池を本発明の電池Cとした。電池試験についても
(実施例1)と同様にして行った。
【0024】[実施例4]V2O5微粒子100重量部と
アセチレンブラック導電剤微粒子2重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、このときの機械的
エネルギーによってV2O5微粒子の表面にアセチレンブ
ラック微粒子を打ち込み、固定化した。
アセチレンブラック導電剤微粒子2重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、このときの機械的
エネルギーによってV2O5微粒子の表面にアセチレンブ
ラック微粒子を打ち込み、固定化した。
【0025】ついで、この表面処理を施したV2O5微粒
子102重量部とPMMA微粒子4重量部を用い、上記
と同様のメカノフュージョンシステムを使用し、機械的
エネルギーによって前記V2O5微粒子表面にPMMA微
粒子を打ち込み、固定化した。
子102重量部とPMMA微粒子4重量部を用い、上記
と同様のメカノフュージョンシステムを使用し、機械的
エネルギーによって前記V2O5微粒子表面にPMMA微
粒子を打ち込み、固定化した。
【0026】その他の構成は(実施例3)と同様にし、
この電池を本発明の電池Dとした。電池試験についても
(実施例3)と同様にして行った。
この電池を本発明の電池Dとした。電池試験についても
(実施例3)と同様にして行った。
【0027】[比較例1]比較の正極は以下のようにし
て作製した。
て作製した。
【0028】まずV2O5微粒子100重量部にアセチレ
ンブラック導電剤微粒子を単に混合し、この混合粉体の
比抵抗値を測定して電池にしたときに必要なアセチレン
ブラック微粒子の添加量を検討したところ10重量部が
最低限必要であることがわかった。
ンブラック導電剤微粒子を単に混合し、この混合粉体の
比抵抗値を測定して電池にしたときに必要なアセチレン
ブラック微粒子の添加量を検討したところ10重量部が
最低限必要であることがわかった。
【0029】そして、V2O5微粒子100重量部とアセ
チレンブラック微粒子10重量部を混合して合剤を作製
し、この合剤に、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体
積混合溶媒にLiPF6を1モル/lの濃度で溶解させ
た電解液80重量部と架橋剤ポリエチレングリコールジ
アクリレート18重量部とトリメチロールプロパントリ
アクリレート2重量部および熱重合開始剤アゾビスイソ
ブチロニトリル(AIBN)0.5重量部からなる混合
溶液を混合した。ついで、この混合物をアルミニウム箔
上に80μmの厚みで塗布し、80℃密封下にて熱硬化
法により正極をゲル化させた後、円盤状に打ち抜きケー
ス内面に載置して正極を作製した。
チレンブラック微粒子10重量部を混合して合剤を作製
し、この合剤に、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体
積混合溶媒にLiPF6を1モル/lの濃度で溶解させ
た電解液80重量部と架橋剤ポリエチレングリコールジ
アクリレート18重量部とトリメチロールプロパントリ
アクリレート2重量部および熱重合開始剤アゾビスイソ
ブチロニトリル(AIBN)0.5重量部からなる混合
溶液を混合した。ついで、この混合物をアルミニウム箔
上に80μmの厚みで塗布し、80℃密封下にて熱硬化
法により正極をゲル化させた後、円盤状に打ち抜きケー
ス内面に載置して正極を作製した。
【0030】その他の構成は(実施例1)と同様にし、
これを比較の電池Eとした。また、電池試験についても
(実施例1)と同様にして行った。
これを比較の電池Eとした。また、電池試験についても
(実施例1)と同様にして行った。
【0031】[比較例2]V2O5微粒子100重量部と
アセチレンブラック10重量部からなる混合合剤に対
し、水溶液分散型フッ素樹脂結着剤7重量部およびポリ
マー微粒子であるカルボキシメチルセルロース2.5重
量部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマ
ルチコーターにより集電体であるアルミニウム箔4上に
100μmの厚みで塗布した。
アセチレンブラック10重量部からなる混合合剤に対
し、水溶液分散型フッ素樹脂結着剤7重量部およびポリ
マー微粒子であるカルボキシメチルセルロース2.5重
量部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマ
ルチコーターにより集電体であるアルミニウム箔4上に
100μmの厚みで塗布した。
【0032】そして、この正極が半乾燥状態にあると
き、2本ローラーにより70μmの厚みまで加圧圧縮し
乾燥させた。正極の多孔度は36%であった。
き、2本ローラーにより70μmの厚みまで加圧圧縮し
乾燥させた。正極の多孔度は36%であった。
【0033】この正極を円盤状に打ち抜いた後、炭酸プ
ロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にLiPF6
を1モル/lの濃度で溶解させた電解液を所定量、前記
電極上に注液し、減圧含浸後70℃で加熱して前記電解
液をゲル化し固定した。ゲル中のポリマー濃度は約15
重量%であった。
ロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にLiPF6
を1モル/lの濃度で溶解させた電解液を所定量、前記
電極上に注液し、減圧含浸後70℃で加熱して前記電解
液をゲル化し固定した。ゲル中のポリマー濃度は約15
重量%であった。
【0034】ポリマー電解質5は前記ポリマー微粒子と
前記電解液をポリマー濃度が約15重量%となるように
混合し、90℃で加熱してゾル状にしたものを徐冷によ
りゲル状とし、これを円盤上に打ち抜いたものを前記正
極3上に載置した。
前記電解液をポリマー濃度が約15重量%となるように
混合し、90℃で加熱してゾル状にしたものを徐冷によ
りゲル状とし、これを円盤上に打ち抜いたものを前記正
極3上に載置した。
【0035】そして、この他の構成は(実施例1)と同
様にし、これを比較の電池Fとした。また、電池試験に
ついても(実施例1)と同様にして行った。
様にし、これを比較の電池Fとした。また、電池試験に
ついても(実施例1)と同様にして行った。
【0036】ついで、本発明の電池A〜Dおよび比較の
電池E、Fを用いて測定したインピーダンス値(ただ
し、1kHzにて測定した電池3個の平均値)を(表
1)に示す。
電池E、Fを用いて測定したインピーダンス値(ただ
し、1kHzにて測定した電池3個の平均値)を(表
1)に示す。
【0037】
【表1】
【0038】また、図2にこれらの電池の充放電サイク
ル寿命を示す。(表1)および図2に示したように、本
発明の電池では正極の活物質粒子の表面に導電剤粒子や
ポリマー粒子が埋め込み固定化されているので、正極内
の電子伝導度やリチウムイオン伝導度が向上し、インピ
ーダンス値が小さくなり電池の充放電サイクル寿命が向
上した。なお、本実施例では正極活物質にV2O5を用い
たが、これ以外にリチウム電池に通常用いられる正極活
物質であるLixMnO 2(0≦x≦0.5)やLiC
oO2、LiNiO2、LiMn2O4などであってもよ
い。また、正極活物質以外に負極活物質に適用してもよ
い。
ル寿命を示す。(表1)および図2に示したように、本
発明の電池では正極の活物質粒子の表面に導電剤粒子や
ポリマー粒子が埋め込み固定化されているので、正極内
の電子伝導度やリチウムイオン伝導度が向上し、インピ
ーダンス値が小さくなり電池の充放電サイクル寿命が向
上した。なお、本実施例では正極活物質にV2O5を用い
たが、これ以外にリチウム電池に通常用いられる正極活
物質であるLixMnO 2(0≦x≦0.5)やLiC
oO2、LiNiO2、LiMn2O4などであってもよ
い。また、正極活物質以外に負極活物質に適用してもよ
い。
【0039】導電剤にはアセチレンブラックを用いたが
他のカーボンブラックやグラファイトなど他の炭素材あ
るいはそれらの混合物であってもよく、ポリマー粒子に
ついてもポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキ
サイド等の従来から用いられているポリマー粒子を用い
ても同様の効果が得られた。
他のカーボンブラックやグラファイトなど他の炭素材あ
るいはそれらの混合物であってもよく、ポリマー粒子に
ついてもポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキ
サイド等の従来から用いられているポリマー粒子を用い
ても同様の効果が得られた。
【0040】さらに、活物質粒子に導電剤粒子等を打ち
込む際には、ハイブリダイゼーションシステムやメカノ
フージョンシステムを用いたが、これ以外にも粒子間に
主に圧縮力やせん断力による機械的エネルギーを作用さ
せるシステムであれば同様の効果が得られる。
込む際には、ハイブリダイゼーションシステムやメカノ
フージョンシステムを用いたが、これ以外にも粒子間に
主に圧縮力やせん断力による機械的エネルギーを作用さ
せるシステムであれば同様の効果が得られる。
【0041】また、電解液の溶質にはLiPF6を用い
たが、LiCF3SO3、LiClO4、LiN(CF3S
O2)2、LiAsF6、LiBF4など他のリチウム塩で
あってもよい。
たが、LiCF3SO3、LiClO4、LiN(CF3S
O2)2、LiAsF6、LiBF4など他のリチウム塩で
あってもよい。
【0042】また、リチウム電池用負極には金属リチウ
ムを用いたが、これ以外にリチウムを含む化合物、例え
ばLiAl合金やCxLi(リチウムを吸蔵した炭素あ
るいは黒鉛)などであってもよい。
ムを用いたが、これ以外にリチウムを含む化合物、例え
ばLiAl合金やCxLi(リチウムを吸蔵した炭素あ
るいは黒鉛)などであってもよい。
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明の電池では電極の
活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒子が機械的
エネルギーによって埋め込み固定化されているので、電
極内の電子伝導性やリチウムイオン伝導性を向上させる
ことができ、この結果、電池のインピーダンスを小さく
して電池容量や充放電サイクル寿命を向上させることが
できる。
活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒子が機械的
エネルギーによって埋め込み固定化されているので、電
極内の電子伝導性やリチウムイオン伝導性を向上させる
ことができ、この結果、電池のインピーダンスを小さく
して電池容量や充放電サイクル寿命を向上させることが
できる。
【図1】本発明のポリマー電解質・リチウム電池の断面
図
図
【図2】本発明と比較の電池の充放電サイクル寿命を示
す図
す図
1 ケース 2 封口板 3 V2O5正極 4 アルミニウム箔 5 ポリマー電解質 6 金属リチウム負極 7 ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】活物質粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー
電解質からなる電極を備え、 前記活物質粒子の表面には少なくとも導電剤粒子が機械
的エネルギーによって埋め込まれているポリマー電解質
・リチウム電池。 - 【請求項2】活物質粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー
電解質からなる電極を備え、 前記活物質粒子の表面には、導電剤粒子とゲル状ポリマ
ー電解質を構成するポリマー粒子が機械的エネルギーに
よって埋め込まれている請求項1記載のポリマー電解質
・リチウム電池。 - 【請求項3】ポリマー粒子にリチウム塩を溶解した電解
液が吸収され、膨潤または溶解し、架橋してゲル状にな
る請求項2記載のポリマー電解質・リチウム電池。 - 【請求項4】活物質粒子と、導電剤粒子または/および
ポリマー粒子の間に主に圧縮力、せん断力を作用させ
て、機械的エネルギーによって活物質粒子の表面に前記
導電剤粒子または/およびポリマー粒子を埋め込むポリ
マー電解質・リチウム電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17983595A JP3622276B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP17983595A JP3622276B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0935705A true JPH0935705A (ja) | 1997-02-07 |
JP3622276B2 JP3622276B2 (ja) | 2005-02-23 |
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ID=16072736
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JP17983595A Expired - Fee Related JP3622276B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 |
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Country | Link |
---|---|
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004006285A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Tdk Corp | リチウム二次電池 |
JP2005135872A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池の電極材料およびその製造方法、並びにそれを用いた非水二次電池 |
WO2008038930A1 (en) | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
JP2011129528A (ja) * | 1997-02-04 | 2011-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
JP2012054071A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sekisui Chem Co Ltd | リチウムイオン伝導性材料、リチウムイオン伝導性電解質膜、リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体及びリチウムイオンポリマー電池 |
JP2022515714A (ja) * | 2018-11-30 | 2022-02-22 | イオニツク・マテリアルズ・インコーポレーテツド | コーティングされた活性材料を有する電池及び電極 |
CN114122350A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 汕头大学 | 一种聚合物电解质-电极复合材料及其制备方法和应用 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP17983595A patent/JP3622276B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP4561041B2 (ja) * | 2002-03-28 | 2010-10-13 | Tdk株式会社 | リチウム二次電池 |
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WO2008038930A1 (en) | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
EP2070150A4 (en) * | 2006-09-25 | 2012-05-02 | Lg Chemical Ltd | WATER-FREE ELECTROLYTE AND ELECTROCHEMICAL ARRANGEMENT THEREWITH |
US8828611B2 (en) | 2006-09-25 | 2014-09-09 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
US9722253B2 (en) | 2006-09-25 | 2017-08-01 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
JP2012054071A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sekisui Chem Co Ltd | リチウムイオン伝導性材料、リチウムイオン伝導性電解質膜、リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体及びリチウムイオンポリマー電池 |
JP2022515714A (ja) * | 2018-11-30 | 2022-02-22 | イオニツク・マテリアルズ・インコーポレーテツド | コーティングされた活性材料を有する電池及び電極 |
CN114122350A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 汕头大学 | 一种聚合物电解质-电极复合材料及其制备方法和应用 |
CN114122350B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-06-02 | 汕头大学 | 一种聚合物电解质-电极复合材料及其制备方法和应用 |
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---|---|
JP3622276B2 (ja) | 2005-02-23 |
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