JPH10510669A - 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Info
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Abstract
(57)【要約】
穿設された集電体エレメント(21)は、そのポリマー内位添加電極(23)の少なくとも一つ内に固定されているが、可撓性充電式リチウムイオン電池(20)の内部抵抗を低減する。
Description
【発明の詳細な説明】
低抵抗充電式リチウムイオン電池
関連出願
本出願は、1993年11月30日に出願され、現在、米国特許第5,418,091 号として
1995年10月24日に発行された米国特許出願S.N.08/160,018の一部継続出願であり
、この原出願は、1993年8月23日に出願され、現在、米国特許第5,460,904 号と
して1995年10月24日発行された米国特許出願S.N.08/110,262の一部継続出願であ
り、またこの原出願はそれ自体、1993年3月5日に出願され、現在、米国特許第
5,296,318 号して1994年3月22日発行された米国特許出願S.N.08/026,904の一部
継続出願である。本出願の譲受人に譲渡された先の出願は、それら全体が参照と
して本明細書に併合するものとする。
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
る分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(P
VdF)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レンによ
り覆われている。正極フィルムまたはメンブランは、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
質メンブランは、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41,43 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(VdF):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0.5m
m 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、強靭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、強靭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6.0
gと、ジブチルフタレートを9.4g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、強靭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 2
1-series)、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-
series)、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L
ixNiO2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(delker Corp
.))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:HFP 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(c
lose-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4.5V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6.3 Ω、3.0 Ω、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
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.その間に配置されたセパレータエレメントを有する正極および負極層エレメ ントと、これらと結合された集電体とを具備し、前記エレメントは、それぞれ可 撓性の高分子マトリックスフィルム組成物からなり且つ各端子で連続したエレメ ントに結合されて一体の可撓性構造を形成する充電式リチウムイオン電池構造に おいて、 a)前記正極層エレメントは、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化合物の組成物を含有し;および b)前記集電体の少なくとも一つは、それに結合した電極層内に固定されてい ることを特徴とする充電式リチウムイオン電池構造。 2.請求項1に係る電池構造において、前記固定集電体は、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2に係る電池構造において、前記固定集電体は、実質的に前記電極層 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1に係る電池構造において、前記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固定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。 5.請求項4に係る電池構造において、前記電極層は、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2に係る電池構造において、複数の前記集電体のそれぞれは、それぞ れが結合した電極内に固定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。 7.請求項6に係る電池構造において、前記複数の電極は、逆極性の電極につい て対称的に配置された同一極性対を具備することを特徴とする充電式リチウムイ オン電池構造。 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、且つ各前記正極の間に配置される負極エレメ ント; c)イオン移動性を提供する分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 一つが前記負極の何れかの側に配置され、それにより、前記負極を正極から分離 するセパレータエレメント;および d)前記正極および前記負極のそれぞれの中に固定される複数の集電体;を具 備し、 e)各前記エレメントが一連の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、可塑化ポリビリニ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。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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