JPH11233142A

JPH11233142A - 固体電解質電池

Info

Publication number: JPH11233142A
Application number: JP10031821A
Authority: JP
Inventors: Horyu Machida; 方隆町田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JP4055234B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気的短絡が効果的に極力抑えられて、生産
上歩留まりが向上される固定電解質電池を提供する。【解決手段】正極集電体４上に正極膜５と固体電解質
からなる正極側分離膜６とが積層されてなる正極側電極
積層体７と、負極集電体８上に負極膜９と正極側分離膜
６に対向して配される固体電解質からなる負極側分離膜
１０とが積層されてなる負極側電極積層体１１とを備え
る。正極側電極積層体７の外形が、負極側電極積層体１
１の外形よりも小さくなされているとともに、正極側分
離膜６の厚さが負極側分離膜１０の厚さよりも薄くなさ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質と正極
活物質とを含有する正極膜と、固体電解質と負極活物質
とを含有する負極膜と、それらの間に配された固体電解
質を主体とする分離膜とを備える固体電解質電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオテープレコー
ダ、携帯電話、携帯用コンピュータ等のポータブル電子
機器が数多く登場し、その小型軽量化が図られている。
そして、これらの電子機器のポータブル電源となる電
池、特に二次電池についての研究が盛んに行われてい
る。

【０００３】この二次電池の中でも、特に、リチウムイ
オン電池については、薄型電池や折り曲げ可能な電池と
して研究開発が活発に進められている。このような形状
自在な電池の電解質としては、電解液を固体化してなる
固体電解質が研究されている。具体的には、この固体電
解質として、高分子材料にリチウム塩を溶かし込んだ高
分子固体電解質や、膨潤溶媒を含んだゲル状の固体電解
質（以下、ゲル状電解質と称する。）が挙げられる。

【０００４】このような高分子固体電解質やゲル状電解
質を用いた電池４０としては、例えば、図６に示すよう
に、正極集電体４１、正極膜４２、固体電解質を主体と
する分離膜４３、負極膜４４、負極集電体４５がこの順
で形成されたものがある。

【０００５】そして、この電池４０の製造方法として
は、米国特許第５４５６０００号等にも示されるよう
に、正極集電体４１、正極膜４２、分離膜４３、負極膜
４４及び負極集電体４５をこの順に重ね合わせて積層体
とし、この積層体を微小な隙間をもって回転する２つの
ローラの間に通して、これらの各膜を相互に圧着するこ
とによって電池４０を形成する隙間圧着方式が採られ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この正極集
電体４１や負極集電体４５は、金属箔を裁断して製造さ
れるため、裁断面となる端部４１ａ，４５ａにバリが生
じやすい。

【０００７】しかしながら、上述の隙間圧着方式により
製造される電池４０は、両表面から厚み方向に向かっ
て、つまり図中矢印Ｘ，Ｙ方向から、各膜が圧着される
ため、この圧着時に、正極集電体４１や負極集電体４５
の端部４１ａ，４５ａに図６に示すようなバリが生じて
いると、正極集電体４１側のバリと負極集電体４５側の
バリとが互いに接触したり、正極集電体４１側のバリが
負極膜４４に接触したり、或いは負極集電体４５側のバ
リが正極膜４２に接触してしまい、その結果、電気的短
絡が生じてしまうことがある。また、この電池４０で
は、圧着時に正極膜４２の端部４２ａと負極膜４４の端
部４４ａとが接触してしまうこともあり、この場合にも
電気的短絡が生じることがある。

【０００８】そこで、本発明は、従来の実情に鑑みて提
案されたものであり、電気的短絡が効果的に極力抑えら
れて、生産上歩留まりが向上される固定電解質電池を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために完成された本発明に係る固体電解質電池は、正極
膜上に固体電解質からなる第１の分離膜が積層されてな
る第１の電極体と、負極膜上に固体電解質からなる第２
の分離膜が積層されてなる第２の電極体とを備えるもの
である。

【００１０】特に、本発明に係る固体電解質電池は、上
記第１の電極体と第２の電極体とのいずれか一方の電極
体の外形が、他方の電極体の外形よりも小さくなされる
とともに、外形が小さい方の電極体が他方の電極体上の
外周よりも内側に分離膜同士が互いに対向するように接
合されており、外形が小さい方の電極体の分離膜の厚さ
が、他方の電極体の分離膜の厚さよりも薄くなされてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】すなわち、本発明に係る固体電解質電池
は、外形の小さい方の電極体が他方の電極体の分離膜上
の外周よりも内側に接合されることにより、外形の大き
い方の電極体の分離膜面の外周部が露呈されるととも
に、外形の大きい方の電極体の分離膜の膜厚が相対的に
厚くなされている。

【００１２】これにより、本発明に係る固体電解質電池
は、第１の電極体及び第２の電極体が隙間圧着方式等に
より互いに圧着されて製造される際や製品時に厚さ方向
に力が加わって電極体がたわんだ際等に、外形が小さい
方の電極体の一部にバリが生じていても、外形が大きい
方の電極体の分離膜の厚みが厚くなされているので、こ
の分離膜によりバリが電池内へ進入するのが効果的に遮
断される。その結果、バリが当該他方の電極体の電極膜
に接触するのが極力回避されて、電気的短絡の発生が防
止される。

【００１３】また、本発明に係る固体電解質電池は、外
形が大きい方の電極体の一部にバリが生じていても、他
方の電極体の外形がより小さくなされているために、こ
のバリが電池内に進入して当該他方の電極体の電極膜に
接触するのが極力回避されて、結果的に電気的短絡の発
生が防止される。

【００１４】したがって、本発明に係る固体電解質電池
によれば、第１の電極体及び第２の電極体が互いに圧着
される際や製品時に厚さ方向に力が加わってたわんだ際
等に、第１の電極体や第２の電極体の一部にバリが生じ
ていても、バリが電池内に進入して正極膜や負極膜に接
触するのを極力回避することができ、電気的短絡の発生
が効果的に防止される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明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。

【００１６】図１は、本発明を適用した固体電解質電池
を示す断面図である。

【００１７】本発明を適用した固体電解質電池１は、直
方体状の電極積層体２が一対の直方体状の外装フィルム
３により挟持されて密閉されてなる。この外装フィルム
３は、例えば、アルミニウム箔等から形成される。

【００１８】電極積層体２は、正極集電体４上に正極膜
５、固体電解質からなる正極側分離膜６が順次積層され
てなる正極側電極積層体７と、負極集電体８上に負極膜
９、固体電解質からなる負極側分離膜１０が順次積層さ
れてなる負極側電極積層体１１とが、分離膜６，１０同
士が対向するように接合されてなる。

【００１９】この正極集電体４は、その一端部に正極端
子１２が接続されている。そして、正極端子１２が外装
フィルム３の周縁部一端である封口部３ａにより挟み込
まれている。また、負極集電体６にも、その一端部に負
極端子１３が接続されている。そして、負極端子１３が
外装フィルム３の周縁部他端である封口部３ｂにより挟
み込まれている。

【００２０】図２は、本発明に用いられる電極積層体を
拡大した断面図を示す。図３は、本発明に用いられる電
極積層体を示す斜視図である。

【００２１】本発明に用いられる電極積層体２は、上述
したように、正極集電体４、正極膜５及び正極側分離膜
６からなる正極側電極積層体７と、負極集電体８、負極
膜９及び負極側分離膜１０とからなる負極側電極積層体
１１とを備える。ここで、正極側分離膜６と負側分離膜
１０とが互いに対向するように配されている。

【００２２】正極集電体４は、例えば、アルミニウム
箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔が使用され
る。また、負極集電体８は、例えば、銅箔、ニッケル
箔、ステンレス箔等の金属箔が使用される。これらの金
属箔は、多孔性金属箔とすることが好ましい。金属箔を
多孔性金属箔とすることで、集電体と電極層との接着強
度を高めることができる。このような多孔性金属箔とし
ては、パンチングメタルやエキスパンドメタルの他、エ
ッチング処理によって多数の開口部を形成した金属箔等
を用いることができる。

【００２３】一方、正極膜４は、正極活物質と固体電解
質とを含有する。

【００２４】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。

【００２５】例えば、リチウムイオン電池を構成する場
合、正極活物質としては、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ
₂、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、Ｌｉ_xＭＯ₂（式中Ｍは、１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、０．０５以上、１．１０以下である。）を主体とす
るリチウム複合酸化物等を使用することもできる。この
リチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合
酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、
ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（式中、０＜ｙ＜１である。）、
ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができる。上述したような
リチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー
密度的に優れた正極活物質となる。なお、正極膜４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。また、以上のような正極活物質を使用して正極膜
４を形成するには、公知の導電剤や結着剤を含有させて
も良い。

【００２６】また、負極膜９は、負極活物質と固体電解
質とを含有する。

【００２７】負極活物質には、例えば、リチウムイオン
電池を構成する場合、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は、難黒鉛化炭素系材料、黒
鉛系炭素材料等がある。

【００２８】このような炭素系材料としては、具体的に
は、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、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
炭素材料が挙げられる。上記コークス類としては、例え
ば、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。

【００２９】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は、例えば、ポリアセチ
レン、ポリピロール等の高分子やＳｎ０₂等の酸化物が
挙げられる。なお、負極膜９には、公知の結着剤を含有
させてもよいし、公知の添加剤等を添加してもよい。

【００３０】正極側分離膜６及び負極側分離膜１０は、
電解質と高分子とを含有する固体電解質からなり、正極
側電極積層体７と負極側電極積層体１１とを分離する。

【００３１】この固体電解質電池１、詳しくは、正極膜
５、負極膜９及び分離膜６，１０に用いられる固体電解
質としては、膨潤溶媒を含有するゲル状のもの（以下、
ゲル状電解質と称する。）や高分子固体電解質がある。
中でも、このゲル状電解質は、電解質と活物質との接触
状態を改善することができる他、電池に可撓性を持たせ
ることができるので有用である。

【００３２】ゲル状電解質は、電解質を含有する膨潤溶
媒とマトリクス高分子とを含有する。上記膨潤溶媒とし
ては、エステル類、エーテル類、炭酸エステル類等を、
単独又は可塑剤の一成分として用いることができる。こ
の膨潤溶媒の含有量は、ゲル状電解質の１０重量％以
上、８０重量％以下とすることが好ましい。膨潤溶媒の
含有量が８０重量％より多ければイオン導電率は高い
が、機械強度が不十分となる。膨潤溶媒の含有量が１０
重量％より少ないと機械強度は大きいが、イオン導電率
が低くなってしまう。

【００３３】また、上記膨潤溶媒に含有される電解質と
しては、通常の電池電解液に用いられる電解質を使用す
ることができる。具体的には、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、
ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＦＯ₃、ＬｉＮ
（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣ
ｌ₄、ＬｉＳｉＦ₆等のリチウム塩を挙げることができ
る。その中でも、特に、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄が酸化安
定性の点から望ましい。電解質の濃度は、膨潤溶媒に対
して０．１ｍｏｌ／ｌ以上、３．０ｍｏｌ／ｌ以下で使
用可能であるが、より好ましくは、０．５ｍｏｌ／ｌ以
上、２．０ｍｏｌ／ｌ以下とするのが良い。

【００３４】上記の膨潤溶媒をゲル化するマトリクス高
分子としては、ゲル状電解質を構成するのに使用されて
いる種々の高分子が使用できる。具体的には、ポリビニ
リデンフルオライドや、ビニリデンフルオライドとヘキ
サフルオロプロピレンとの共重合体等のフッ素系高分
子、ポリエチレンオキサイドや、ポリエチレンオキサイ
ド架橋体等のエーテル系高分子、その他、メタクリレー
トエステル系高分子、アクリレート系高分子、ポリアク
リロニトリル等を単独、又は混合して使用できる。その
中でも特に、フッ素系高分子を用いることが望ましい。
このフッ素系高分子を用いることで、酸化還元安定性を
高めることができる。また、このマトリクス高分子は、
ゲル状電解質の１０重量％以上、５０重量％以下の割合
で含有させることが好ましい。

【００３５】なお、これらの固体電解質には、必要に応
じて添加剤を添加しても良い。また、上述したように、
本発明に用いられる固体電解質としては、上述のゲル状
電解質の他に、以下に示す高分子固体電解質を用いても
良い。

【００３６】高分子固体電解質は、リチウム塩とそれを
溶解する高分子化合物からなる。この高分子化合物とし
ては、例えば、ポリエチレンオキシドやその架橋体等の
エーテル系高分子、ポリメタクリレート等のポリエステ
ル系高分子、ポリアクリレート系等を単独、または混合
して用いることができる。なお、このとき用いられるリ
チウム塩としては、ゲル状電解質に用いられる上述のリ
チウム塩を使用することができる。

【００３７】以上のような材料から形成される本発明を
適用した固体電解質電池１は、図３に示すように、この
電極積層体２において、正極側電極積層体７の外形が負
極側電極積層体１１の外形よりも小さくなされるととも
に、正極側電極積層体７が分離膜６，１０同士が対向す
るように負極側分離膜１０上の外周よりも内側に接合さ
れていることにより、負極側分離膜１０の主面の外周部
１０ａが露呈されている。しかも、本発明を適用した固
体電解質電池１は、外形が小さい方の電極体の分離膜で
ある正極側分離膜６の厚さが、負極側分離膜１０の厚さ
よりも薄くなされている。

【００３８】このとき、正極側電極積層体７の外周は、
負極側電極積層体１１の外周１１ａより０．２ｍｍ〜
５．０ｍｍ内側に後退して配されていることが好まし
い。そして、これにより、負極側分離膜１０は、その一
主面の外周１１ａから０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ幅の領域
が露呈される。

【００３９】すなわち、正極側電極積層体７は、負極側
電極積層体１１の外周１１ａよりも０．２ｍｍ〜５．０
ｍｍ小さい大きさとなるように作製される。そして、正
極側電極積層体７が負極側電極積層体１１上に接合され
る際において、正極側電極積層体７の長手方向の両端に
形成される正極側電極積層体７と負極側電極積層体１１
との寸法差をそれぞれＷ₁，Ｗ₂とし、正極側電極積層体
７の幅方向の両端に形成される正極側電極積層体７と負
極側電極積層体１１との寸法差をそれぞれＷ₃，Ｗ₄とす
ると、各寸法差Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃，Ｗ₄がそれぞれ０．２ｍ
ｍ〜５．０ｍｍとなるように、正極側電極積層体７が負
極側電極積層体１１上に接合される。

【００４０】言い換えれば、正極側電極積層体７は、長
手方向及び幅方向の寸法が、負極側電極積層体１１より
もそれぞれ０．４ｍｍ〜１０．０ｍｍ小さくなされてお
り、しかも、この正極側電極積層体７が負極側電極積層
体１１の外周１１ａより０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ内側に
位置するように接合されている。

【００４１】ここで、この正極側電極積層体と負極側電
極積層体との長手方向及び／又は幅方向の寸法差、言い
換えれば長手方向の寸法差（Ｗ₁＋Ｗ₂）及び／又は幅方
向の寸法差（Ｗ₃＋Ｗ₄）が１０．０ｍｍより大きいと、
小さい方の電極積層体が他方の電極積層体に対して相対
的に小さくなりすぎるため、充放電容量が低下してしま
う。また、正極側電極積層体と負極側電極積層体との寸
法差Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃，Ｗ₄の少なくとも何れかが０．２ｍ
ｍより小さいと、後述するような正極集電体や負極集電
体にバリが生じている場合の電気的短絡を防止する効果
が生じにくい。

【００４２】また、上述したように、本発明を適用した
固体電解質電池１では、正極側分離膜６の膜厚をｔ₁と
し、負極側分離膜１０の膜厚をｔ₂とすると、ｔ₁≦ｔ₂
である。特に、１．５≦ｔ₂／ｔ₁≦１００であることが
好ましい。しかも、このとき、正極側分離膜６の膜厚ｔ
₁が１μｍ以上、１００μｍ以下であることが好まし
く、より好ましくは５μｍ以上、２０μｍ以下であると
良い。ここで、ｔ₂／ｔ₁が１．５より小さすぎたり、ｔ
₁が１μｍより小さすぎると、後述するバリ進入を防止
して電気的短絡を防ぐ効果が著しく現れない。また、ｔ
₂／ｔ₁が大きすぎたり、ｔ₁が１００μｍより大きすぎ
ると、分離膜自体の厚さが厚くなりすぎて、正極負極相
互間の単位面積当たりの活物質移動量が低下してしま
い、電池内の反応効率が低下する。

【００４３】図４は、固体電解質電池１が隙間圧着方式
によって圧着されて製造される様子を示す断面図であ
る。

【００４４】このように、本発明を適用した固体電解質
電池１では、正極側電極積層体７の外形が負極側電極積
層体１１の外形よりも小さくなされるとともに、正極側
電極積層体７が負極側電極積層体１１上の外周よりも内
側に接合されるので、負極側分離膜１０の主面上の外周
部１０ａが露呈される。しかも、この固体電解質電非１
では、正極側分離膜６の厚みが負極側分離膜１０の厚み
よりも薄くなされる。

【００４５】これにより、本発明を適用した固体電解質
電池１は、図４に示すように、両表面から厚み方向に向
かって、つまり図中Ａ，Ｂ方向から隙間圧着方式により
圧着されて電極積層体２が製造される際や製品時に厚み
方向に力が加わって電極積層体２がたわんだ際等に、例
えば正極集電体４の一端部４ａにバリが生じている場合
でも、負極側分離膜１０の外周部１０ａが露呈してお
り、この負極側分離膜１０の膜厚が十分厚くなされてい
るために、負極側分離膜１０ａにより正極周電体４上の
バリが電池内への進入するのを極力遮断することができ
る。その結果、正極周電体４上のバリが負極膜９に接触
するのが極力防がれて、電気的短絡を極力回避すること
ができる。

【００４６】すなわち、本発明を適用した固体電解質電
池１は、膜厚が相対的に厚くなされた負極側分離膜１０
により正極集電体４の一端部４ａに生じたバリが負極膜
９に接触することが回避されて、結果的に、電気的短絡
の発生を極力抑えることができる。

【００４７】また、本発明を適用した固体電解質電池１
では、負極集電体８の一端部８ａにバリが生じている場
合においても、負極側電極積層体１１の方が正極側電極
積層体７よりも大きいため、負極集電体８に生じたバリ
が正極膜５に達することが効果的に回避される。その結
果、本発明を適用した固体電解質電池１は、負極集電体
８にバリが生じていても同様に電気的短絡を防ぐことが
可能である。

【００４８】一方、図５に、正極側電極積層体１７の外
形が負極側電極積層体１８の外形よりも小さくなされて
いるとともに、負極側分離膜１６の厚みの方が正極側分
離膜１５の厚さよりも薄くなされた固体電解質電池２０
の断面図を示す。

【００４９】この固体電解質電池２０では、隙間圧着方
式により電極積層体１７，１８が圧着されて製造される
際や製品として出荷された後に厚み方向に力が加わって
たわんだりした際等に、図５に示すように、正極集電体
４の一端部４ａにバリが生じていると、負極側分離膜１
６の厚みが薄いために、正極集電体４のバリが負極側分
離膜１６を突き破って負極膜９に達してしまい、電気的
短絡を生じる危険性がある。

【００５０】以上説明したように、本発明を適用した固
体電解質電池は、正極側電極積層体と負極側電極積層体
のいずれかの一方が他方よりも外形が小さくなされると
ともに、外形が小さい方の電極体が互いに分離膜が対向
するように他方の電極体上の外周よりも内側に接合され
ており、しかも、外形が小さい方の電極体の分離膜の厚
さが、他方の電極体の分離膜の厚さよりも薄くなされて
いる。

【００５１】したがって、本発明を適用した固体電解質
電池によれば、正極側電極積層体及び負極側電極積層体
の圧着時や製品として出荷した後に厚さ方向の力が加わ
って電極積層体がたわんだ際等に、正極集電体や負極集
電体にバリが生じていても、バリが電池内に進入して正
極膜や負極膜に達するのを極力防ぐことができて、電気
的短絡の発生を効果的に回避することができる。その結
果、本発明を適用した固体電解質電池によれば、生産上
の歩留まりの向上を図ることが可能となり、生産性を向
上することができる。

【００５２】なお、もちろん、本発明を適用した固体電
解質電池としては、図１、図２及び図３に示すように正
極側電極積層体７の外形を負極側電極積層体１１の外形
よりも小さくしたものに限らず、負極側電極積層体の外
形を正極側電極積層体の外形よりも小さくし、且つ負極
側分離膜の膜厚を正極側分離膜の膜厚よりも小さくした
ものであっても良い。

【００５３】すなわち、本発明を適用した固体電解質電
池では、正極側電極積層体と負極側電極積層体の外形を
互いに異なるものとし、且つ、外形の小さい方の分離膜
の膜厚を他方の分離膜の膜厚よりも薄くすれば良い。な
お、電極層の材料のコストを考慮すると、正極膜の構成
材料の方が負極膜の構成材料よりも高いため、実用上で
は図１、図２及び図３に示すように、正極側電極積層体
の外形を負極側電極積層体の外形よりも小さくなるよう
に形成した方が好ましい。

【００５４】なお、本発明を適用した固体電解質電池１
として、薄型電池を取り挙げたが、本発明を適用した固
体電解質電池はこれに限られるものではなく、角型、コ
イン型、ボタン型等の種々の形状に適用することが可能
である。但し、特に、本発明を適用した固体電解質電池
は、正極集電体や負極集電体に生じたバリにより電気的
短絡が起こりやすいといった欠点の顕著な薄型電池に適
用することがより効果的である。

【００５５】つぎに、以上のように構成される固体電解
質電池の製造方法について説明する。

【００５６】先ず、アルミ二ウム箔等の金属箔を所望の
形状に裁断して正極集電体４を作製し、この正極集電体
４上に正極塗料を塗布して、正極膜５を形成する。この
とき、正極塗料は、正極活物質と、電解質を含有する膨
潤溶媒と、マトリクス高分子とを溶媒に分散させて作製
される。

【００５７】次に、この正極膜５上に分離膜塗料を塗布
して正極側分離膜６を形成し、正極側電極積層体７が作
製される。このとき、分離膜塗料は、電解質を含有する
膨潤溶媒とマトリクス高分子とを溶媒に分散させて作製
される。

【００５８】また、同様にして、先ず、銅箔等の金属箔
を所望の形状に裁断して負極集電体８を作製し、この負
極集電体８上に負極塗料を塗布して、負極膜９を形成す
る。このとき、負極塗料は、負極活物質と、電解質を含
有する膨潤溶媒と、マトリクス高分子とを溶媒に分散さ
せて作製される。

【００５９】次に、同様にして、この負極膜９上に分離
膜塗料を塗布して、負極側分離膜１０を形成し、負極側
電極積層体１１が作製される。このとき、負極側分離膜
１０は、正極側分離膜６と同様な分離膜塗料を用いれば
良い。

【００６０】そして、このように作製された正極側電極
積層体７を所定の大きさに裁断するとともに、負極側電
極積層体１１をこの所定の大きさに裁断された正極側電
極積層体７よりも外形が大きい所定の大きさに裁断す
る。

【００６１】次いで、これら負極側電極積層体１１と正
極側電極積層体７との分離膜同士を対向させて、電極積
層体７，１１が互いに上記所定の位置に接合し合うよう
に重ね合わせて、これら電極積層体７，１１を９０℃に
加熱したローラー間を通して加熱プレスにより張り合わ
せて、電極積層体２を形成する。

【００６２】最終的に、正極集電体４の一端及び負極集
電体８の一端に短冊状のニッケル箔をそれぞれ接着させ
てリード線とし、真空アルミパックにより電極積層体２
を封入し、固体電解質電池１を得る。

【００６３】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について実験
結果に基づいて説明する。ここでは、正極側及び負極側
分離膜の膜厚が電池の特性に及ぼす影響を評価するため
に、以下に示すようなリチウム２次電池を作製した。

【００６４】実施例先ず、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる正極集電
体を用意した。

【００６５】次に、ＬｉＣｏＯ₂を１６重量部と、黒鉛
を１重量部と、ビニリデンフルオライド及びヘキサフル
オロプロピレンの共重合体を２重量部と、炭酸エチレン
を３重量部と、炭酸プロピレンを２重量部と、ＬｉＰＦ
₄を１重量部と、テトラヒドロフランを７５重量部とを
混合して正極塗料を作製した。

【００６６】そして、正極集電体上にこの正極塗料を塗
布し、室温で３時間静置乾燥して、乾燥後の厚みが２０
０μｍの正極膜を形成した。

【００６７】次に、ビニリデンフルオライド及びヘキサ
フルオロプロピレンの共重合体を１０重量部と、炭酸エ
チレンを１１重量部と、炭酸プロピレンを１２重量部
と、ＬｉＰＦ₆を２重量部と、テトラヒドロフランを６
５重量部とを混合して分離膜塗料を作製した。

【００６８】そして、正極膜上にこの分離膜塗料を塗布
して、室温で３時間静置乾燥して、乾燥後の厚みが１０
μｍの正極側分離膜を形成した。

【００６９】また、同様にして、先ず、厚さ１０μｍの
銅箔からなる負極集電体を用意した。

【００７０】次に、黒鉛を２０重量部と、ビニリデンフ
ルオライド及びヘキサフルオロプロピレンの共重合体を
４重量部と、炭酸エチレンを４重量部と、炭酸プロピレ
ンを５重量部と、ＬｉＰＦ₆を２重量部と、テトラヒド
ロフランを６５重量部とを混合して負極塗料を作製し
た。

【００７１】そして、負極集電体上にこの負極塗料を塗
布し、室温で３時間静置乾燥して、乾燥後の膜厚が１０
０μｍの負極膜を作製した。

【００７２】次に、ビニリデンフルオライド及びヘキサ
フルオロプロピレンの共重合体を１０重量部と、炭酸エ
チレンを１１重量部と、炭酸プロピレンを１２重量部
と、ＬｉＰＦ₆を２重量部と、テトラヒドロフランを６
５重量部とを混合して分離膜塗料を作製した。

【００７３】そして、負極膜上にこの分離膜塗料を塗布
して、室温で３時間静置乾燥して、乾燥後の膜厚が９０
μｍの負極側分離膜を形成した。

【００７４】次に、以上のように得られた正極側電極積
層体を所定の大きさに裁断するとともに、裁断された正
極側電極積層体よりも長手方向及び幅方向のそれぞれに
ついて２ｍｍ大きくなるように負極側電極積層体を裁断
した。

【００７５】次に、このように裁断した正極側及び負極
側電極積層体をそれぞれの分離膜が対向するように重ね
合わせた。このとき、負極側電極積層体の外周から１ｍ
ｍ幅の外周部が露呈するように、正極側電極積層体及び
負極側電極積層体を重ね合わせた。

【００７６】そして、この重ね合わせた正極側及び負極
側電極積層体を９０℃に加熱したローラー間に通して加
熱プレスすることにより、電極積層体を作製した。

【００７７】次に、正極集電体及び負極集電体のそれぞ
れ一端部に短冊状のニッケル箔を接着してリード線とし
た。

【００７８】最終的に、この電極積層体を真空アルミパ
ックによって封入することにより、電池パックを作製し
た。

【００７９】＜電池の充放電特性の評価＞このような電
池パックを２０個作製して、それぞれの電池パックにつ
いて充放電した。すると、これら２０個の電池のうち、
充放電容量がほぼ設計通りになったものが１３個、設計
よりも充電容量が大きく放電容量が小さくなったものが
３個、充電できなかったものが４個あった。ここで、設
計よりも充電容量が大きく放電容量が小さくなった電池
は、充放電効率が低い電池といえる。また、充電できな
かった電池は、電池内部で電気的短絡が生じた電池とい
える。

【００８０】比較例乾燥後の塗膜の厚さが正極膜２００μｍ、正極側分離膜
９０μｍ、負極膜１００μｍ、負極側分離膜１０μｍと
なるように塗布を行った以外は、実施例１と同様にして
電池パックを作製した。

【００８１】＜電池の充放電特性の評価＞このような電
池パックを１５個作製して、それぞれの電池パックにつ
いて充放電した。すると、これら１５個の電池のうち、
充放電容量がほぼ設計通りになったものが８個、設計よ
りも充電容量が大きく放電容量が小さくなったものが２
個、充電できなかったものが５個あった。ここで、設計
よりも充電容量が大きく放電容量が小さくなった電池
は、充放電効率が低い電池といえる。また、充電できな
かった電池は、電池内部で電気的短絡が生じた電池とい
える。

【００８２】以上の実験結果から、本発明を適用した固
体電解質電池は、正極側電極積層体の外形が負極側電極
積層体の外形よりも小さくなされているとともに、正極
側分離膜の膜厚が負極側分離膜の膜厚よりも薄くなされ
ていることにより、充放電効率が向上し、電気的短絡が
より抑えられた高信頼性の得られた電池となる。

【００８３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る固体電解質電池によれば、第１の電極体及び第２の電
極体が互いに圧着される際や製品時に厚さ方向に力が加
わってたわんだ際等に、第１の電極体や第２の電極体の
一部にバリが生じていても、バリが電池内に進入して正
極膜や負極膜に接触するのを極力回避することができ、
電気的短絡の発生が効果的に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した固体電解質電池の一例を示す
断面図である。

【図２】本発明を適用した固体電解質電池に用いられる
電極積層体の長手方向における断面図である。

【図３】本発明を適用した固体電解質電池に用いられる
電極積層体を示す斜視図である。

【図４】本発明を適用した固体電解質電池１が隙間圧着
方式によって圧着されて製造される様子を示す断面図で
ある。

【図５】正極側電極積層体の大きさが負極側電極積層体
の大きさよりも小さくなされているとともに、負極側分
離膜の厚みの方が正極側分離膜の厚さよりも薄くなされ
た固体電解質電池の断面図を示す。

【図６】従来の固体電解質電池の一例を示す要部断面図
である。

【符号の説明】

１固体電解質電池、２電極積層体、３外装フ
ィルム、４正極集電体、５正極膜、６正極
側分離膜、７正極側電極積層体、８負極集電
体、９負極膜、１０負極側分離膜、１１負
極側電極積層体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極膜上に固体電解質からなる第１の分
離膜が積層されてなる第１の電極体と、負極膜上に固体電解質からなる第２の分離膜が積層され
てなる第２の電極体とを備え、上記第１の電極体と第２の電極体とのいずれか一方の電
極体の外形が、他方の電極体の外形よりも小さくなされ
るとともに、外形が小さい方の電極体が他方の電極体上
の外周よりも内側に分離膜同士が互いに対向するように
接合されており、上記外形が小さい方の電極体の分離
膜の厚さが、上記他方の電極体の分離膜の厚さよりも薄
くなされていることを特徴とする固体電解質電池。
【請求項２】上記固体電解質がゲル状であることを特
徴とする請求項１記載の固体電解質電池。
【請求項３】上記第１の電極体及び第２の電極体のう
ちの外形が小さい方の電極体の分離膜の厚さをｔ₁と
し、他方の電極体の分離膜の厚さをｔ₂とすると、１．
５≦ｔ₂／ｔ₁≦１００であり、且つ１≦ｔ₁≦１００
［μｍ］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４】上記第１の電極体及び第２の電極体のう
ちの外形が小さい方の電極体の外周が、他方の電極体の
外周よりも０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ内側に位置すること
を特徴とする請求項１記載の固体電解質電池。