JPH11307084A - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
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- JPH11307084A JPH11307084A JP10250736A JP25073698A JPH11307084A JP H11307084 A JPH11307084 A JP H11307084A JP 10250736 A JP10250736 A JP 10250736A JP 25073698 A JP25073698 A JP 25073698A JP H11307084 A JPH11307084 A JP H11307084A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な電池特性を実現しつつ、電池重量全体
における集電体の重量比率を低く抑えた有機電解質電池
を提供する。 【解決手段】 負極集電体の両面に有機電解液を吸収保
持するポリマーを含む負極合剤層を形成した負極と、負
極の両面に有機電解液を吸収保持する多孔性のポリマー
からなる高分子電解質層を介して正極の有機電解液を吸
収保持するポリマーを含む正極合剤層を対向させ、積層
一体化した電極構成とすることにより、一枚の負極集電
体で２枚の合剤層を備えて負極集電体の数を最小限に
し、電池重量全体に占める集電体重量の比率を最小限に
することができ、かつ、良好な効率放電特性を有する有
機電解質電池が提供できる。
における集電体の重量比率を低く抑えた有機電解質電池
を提供する。 【解決手段】 負極集電体の両面に有機電解液を吸収保
持するポリマーを含む負極合剤層を形成した負極と、負
極の両面に有機電解液を吸収保持する多孔性のポリマー
からなる高分子電解質層を介して正極の有機電解液を吸
収保持するポリマーを含む正極合剤層を対向させ、積層
一体化した電極構成とすることにより、一枚の負極集電
体で２枚の合剤層を備えて負極集電体の数を最小限に
し、電池重量全体に占める集電体重量の比率を最小限に
することができ、かつ、良好な効率放電特性を有する有
機電解質電池が提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極と有機電解液
を吸収保持するポリマーからなる高分子電解質層と負極
を積層してなる有機電解質電池の構成に関するものであ
る。
を吸収保持するポリマーからなる高分子電解質層と負極
を積層してなる有機電解質電池の構成に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年の携帯機器の小型、軽量、薄型化に
対応して、リチウムイオン二次電池においても、小型、
軽量、薄型化が強く求められている。リチウムイオン二
次電池が実用化され、携帯電話やノート型パソコンの小
型、軽量化に大いに貢献しているが機器の小型、軽量、
薄型化の要望は強まる一方である。しかしながら、強固
な外装ケースによって電極とセパレータ間を緊縛し、極
板間距離の最小化および電極セパレータ間の良好な接触
を実現している従来のリチウムイオン二次電池では、外
装ケースの強度を保つための厚みが必要であり、薄型化
に限界がある。
対応して、リチウムイオン二次電池においても、小型、
軽量、薄型化が強く求められている。リチウムイオン二
次電池が実用化され、携帯電話やノート型パソコンの小
型、軽量化に大いに貢献しているが機器の小型、軽量、
薄型化の要望は強まる一方である。しかしながら、強固
な外装ケースによって電極とセパレータ間を緊縛し、極
板間距離の最小化および電極セパレータ間の良好な接触
を実現している従来のリチウムイオン二次電池では、外
装ケースの強度を保つための厚みが必要であり、薄型化
に限界がある。
【０００３】薄型化を追求する方法のひとつとして、セ
パレータである電解質層に有機電解液を吸収保持する多
孔性のポリマーを用いたリチウムポリマー二次電池が注
目されている。中でも、電解質層と電極に同一のポリマ
ーを用い接合一体化されている電池系では上記のように
強固な外装ケースを用いなくても良好な電解質層と電極
間の接触が実現できるため、電池の薄型化に有効であ
る。電解質層と電極間が接合一体化されている例として
は米国特許４，８３０，９３９号公報および、５，４７
８，６６８号公報がある。
パレータである電解質層に有機電解液を吸収保持する多
孔性のポリマーを用いたリチウムポリマー二次電池が注
目されている。中でも、電解質層と電極に同一のポリマ
ーを用い接合一体化されている電池系では上記のように
強固な外装ケースを用いなくても良好な電解質層と電極
間の接触が実現できるため、電池の薄型化に有効であ
る。電解質層と電極間が接合一体化されている例として
は米国特許４，８３０，９３９号公報および、５，４７
８，６６８号公報がある。
【０００４】米国特許４，８３０，９３９号公報の場
合、負極金属リチウム上または正極上にモノマーと電解
液の混合溶液を塗布した後、紫外線や電子線によりモノ
マーを重合させ固体高分子電解質を形成している。この
場合、極板表面の微小な凹凸に沿って電解質層が形成さ
れるため緊縛を加えなくても電極と電解質層の間に良好
な接触が実現される。
合、負極金属リチウム上または正極上にモノマーと電解
液の混合溶液を塗布した後、紫外線や電子線によりモノ
マーを重合させ固体高分子電解質を形成している。この
場合、極板表面の微小な凹凸に沿って電解質層が形成さ
れるため緊縛を加えなくても電極と電解質層の間に良好
な接触が実現される。
【０００５】米国特許５，４７８，６６８号公報の場
合、ポリマー材料としてフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と
６フッ化プロピレン（ＨＦＰ）の共重合体（Ｐ（ＶＤＦ
−ＨＦＰ））を用い、積層電極の正極、負極およびセパ
レータである電解質層を作製した後、セパレータと正極
あるいは負極を熱融着により一体化させることを特徴と
している。
合、ポリマー材料としてフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と
６フッ化プロピレン（ＨＦＰ）の共重合体（Ｐ（ＶＤＦ
−ＨＦＰ））を用い、積層電極の正極、負極およびセパ
レータである電解質層を作製した後、セパレータと正極
あるいは負極を熱融着により一体化させることを特徴と
している。
【０００６】上記２例のように電極と電解質層を接合一
体化することにより柔軟で薄いラミネートシート外装体
を使用しても放電可能な薄い電池を得ることができる。
体化することにより柔軟で薄いラミネートシート外装体
を使用しても放電可能な薄い電池を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実用的な電池
容量を得るために上記の正極、電解質層および負極を積
層一体化した積層電極を単純に積み重ねると、リチウム
イオン二次電池に比べ集電体が電池重量に占める割合が
大きくなってしまうという課題がある。一般的なリチウ
ムイオン二次電池では図５に示すように正極集電体であ
るアルミニウム箔６ａの両面に正極合剤層６ｂを形成し
た正極６と、負極集電体である銅箔７ａの両面に負極合
剤層７ｂを形成した負極７をセパレータ８を介して対向
させ、これを巻回している。このためリチウムイオン二
次電池では正極集電体６ａおよび負極集電体７ａの両面
に各々１組ずつの電池構成が成り立っており集電体を効
率的に利用している。これに対し、従来例に示した電解
質層と電極間が接合一体化されているリチウムポリマ二
次電池では、何層にもわたって、均一に電子線や紫外線
あるいは熱をかけることが非常に困難であるため、この
接合するという要件が障害となりリチウムイオン二次電
池のように正極-セパレータ-負極-正極……という構成
が採れない。このため従来のリチウムポリマ二次電池で
は、図４に示すように正極集電体１ａの片面に正極合剤
層１ｂが形成された正極１と、負極集電体２ａの片面に
負極合剤層２ｂが形成された負極２を電解質層を挟んで
対向させ、１組の正極集電体と負極集電体により１つの
電池構成となっている。このため、電極合剤が塗着され
ていない側の集電体は利用されていない。
容量を得るために上記の正極、電解質層および負極を積
層一体化した積層電極を単純に積み重ねると、リチウム
イオン二次電池に比べ集電体が電池重量に占める割合が
大きくなってしまうという課題がある。一般的なリチウ
ムイオン二次電池では図５に示すように正極集電体であ
るアルミニウム箔６ａの両面に正極合剤層６ｂを形成し
た正極６と、負極集電体である銅箔７ａの両面に負極合
剤層７ｂを形成した負極７をセパレータ８を介して対向
させ、これを巻回している。このためリチウムイオン二
次電池では正極集電体６ａおよび負極集電体７ａの両面
に各々１組ずつの電池構成が成り立っており集電体を効
率的に利用している。これに対し、従来例に示した電解
質層と電極間が接合一体化されているリチウムポリマ二
次電池では、何層にもわたって、均一に電子線や紫外線
あるいは熱をかけることが非常に困難であるため、この
接合するという要件が障害となりリチウムイオン二次電
池のように正極-セパレータ-負極-正極……という構成
が採れない。このため従来のリチウムポリマ二次電池で
は、図４に示すように正極集電体１ａの片面に正極合剤
層１ｂが形成された正極１と、負極集電体２ａの片面に
負極合剤層２ｂが形成された負極２を電解質層を挟んで
対向させ、１組の正極集電体と負極集電体により１つの
電池構成となっている。このため、電極合剤が塗着され
ていない側の集電体は利用されていない。
【０００８】また、正極集電体の材料としては軽量なア
ルミニウムなどを用いることができるが、負極集電体に
はアルミニウムを用いることができず、銅などを用いる
ことから集電体が重くなり、電池重量に対する負極集電
体の重量効率が悪いという欠点を有する。
ルミニウムなどを用いることができるが、負極集電体に
はアルミニウムを用いることができず、銅などを用いる
ことから集電体が重くなり、電池重量に対する負極集電
体の重量効率が悪いという欠点を有する。
【０００９】本発明は上記従来例の問題点を解消し、良
好な電池特性を維持しつつ、電池重量を軽量化した構成
の有機電解質電池を提供することを目的とする。
好な電池特性を維持しつつ、電池重量を軽量化した構成
の有機電解質電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、負極集電体の両面に負極合剤層を形成した負
極と、その両面を高分子電解質層を介して正極で挟んだ
電極構造としたことを特徴とする。
するため、負極集電体の両面に負極合剤層を形成した負
極と、その両面を高分子電解質層を介して正極で挟んだ
電極構造としたことを特徴とする。
【００１１】特に、本発明は多孔性の集電体の両面に有
機電解液を吸収保持するポリマーを含み球状炭素粒子主
体のシートまたはフィルム状の負極合剤層を形成した負
極と、前記負極の両面に有機電解液を吸収保持するポリ
マーからなる多孔性のフィルム状の高分子電解質層を介
して有機電解液を吸収保持するポリマーを含みリチウム
コバルト複合酸化物主体のシートまたはフィルム状の正
極合剤層を形成した正極を対向させ、これら全体をシー
トまたはフィルム状に積層一体化するとともにこれらに
有機電解液を吸収保持させたことを特徴とする有機電解
質電池である。
機電解液を吸収保持するポリマーを含み球状炭素粒子主
体のシートまたはフィルム状の負極合剤層を形成した負
極と、前記負極の両面に有機電解液を吸収保持するポリ
マーからなる多孔性のフィルム状の高分子電解質層を介
して有機電解液を吸収保持するポリマーを含みリチウム
コバルト複合酸化物主体のシートまたはフィルム状の正
極合剤層を形成した正極を対向させ、これら全体をシー
トまたはフィルム状に積層一体化するとともにこれらに
有機電解液を吸収保持させたことを特徴とする有機電解
質電池である。
【００１２】本発明によれば、良好な電池特性を維持し
つつ、電池の薄型化、軽量化を実現することが可能とな
る。
つつ、電池の薄型化、軽量化を実現することが可能とな
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、負極集電体の両面に負極合剤層を形成した負極と、
前記負極の両面に高分子電解質層を介して負極の両面に
正極を対向させ、積層したことを特徴とする有機電解質
電池である。アルミニウムなどの軽量の金属を用いるこ
とができず重量効率の悪い負極集電体の両面に負極合剤
層を形成し、一つの負極集電体を２面の負極合剤層で使
用することにより、軽量な有機電解質電池を得ることが
できる。また、正極は負極の両側に分散して対向するこ
とにより、充放電時におけるイオンの移動距離をみじか
くすることができ、電極反応をスムーズに進行させ、大
電流を取り出すことができる。また、負極集電体１枚に
対し、正極と負極の対向面を２面とすることで反応面積
を２倍とすることができるため、単位面積当たりの負荷
を下げることができ、高率の充放電を行うことができ
る。
は、負極集電体の両面に負極合剤層を形成した負極と、
前記負極の両面に高分子電解質層を介して負極の両面に
正極を対向させ、積層したことを特徴とする有機電解質
電池である。アルミニウムなどの軽量の金属を用いるこ
とができず重量効率の悪い負極集電体の両面に負極合剤
層を形成し、一つの負極集電体を２面の負極合剤層で使
用することにより、軽量な有機電解質電池を得ることが
できる。また、正極は負極の両側に分散して対向するこ
とにより、充放電時におけるイオンの移動距離をみじか
くすることができ、電極反応をスムーズに進行させ、大
電流を取り出すことができる。また、負極集電体１枚に
対し、正極と負極の対向面を２面とすることで反応面積
を２倍とすることができるため、単位面積当たりの負荷
を下げることができ、高率の充放電を行うことができ
る。
【００１４】さらに本発明は、多孔性の集電体の両面に
有機電解液を吸収保持するポリマーを含み球状炭素粒子
主体のシートまたはフィルム状の負極合剤層を形成した
負極と、前記負極の両面に有機電解液を吸収保持するポ
リマーからなる多孔性のフィルム状の高分子電解質層を
介して有機電解液を吸収保持するポリマーを含みリチウ
ムコバルト複合酸化物主体のシートまたはフィルム状の
正極合剤層を形成した正極を対向させ、これら全体をシ
ートまたはフィルム状に積層一体化するとともにこれら
に有機電解液を吸収保持させた有機電解質電池であり、
特に、電極と電解質層間を積層一体化することにより、
電池に緊縛を与えなくても十分な電導性が取れ、良好な
電池特性が得られる。
有機電解液を吸収保持するポリマーを含み球状炭素粒子
主体のシートまたはフィルム状の負極合剤層を形成した
負極と、前記負極の両面に有機電解液を吸収保持するポ
リマーからなる多孔性のフィルム状の高分子電解質層を
介して有機電解液を吸収保持するポリマーを含みリチウ
ムコバルト複合酸化物主体のシートまたはフィルム状の
正極合剤層を形成した正極を対向させ、これら全体をシ
ートまたはフィルム状に積層一体化するとともにこれら
に有機電解液を吸収保持させた有機電解質電池であり、
特に、電極と電解質層間を積層一体化することにより、
電池に緊縛を与えなくても十分な電導性が取れ、良好な
電池特性が得られる。
【００１５】また本発明は、前記積層一体化した積層電
極を少なくとも２つ以上積層することにより、必要な電
池容量を得るものである。
極を少なくとも２つ以上積層することにより、必要な電
池容量を得るものである。
【００１６】正極は、多孔性のアルミニウム集電体の片
面に正極合剤層を形成した有機電解質電池である。ある
いは多孔性のアルミニウム集電体の両面に正極合剤層を
形成した有機電解質電池であり、正極合剤を厚み的に偏
在させたものである。正極集電体の材料としてアルミニ
ウムは軽量であり、電池を軽量化する材料として好まし
い。特に、積層電極を多層に積層する構成を取るとき
は、穴あき板などの多孔板を用いるのが好ましい。
面に正極合剤層を形成した有機電解質電池である。ある
いは多孔性のアルミニウム集電体の両面に正極合剤層を
形成した有機電解質電池であり、正極合剤を厚み的に偏
在させたものである。正極集電体の材料としてアルミニ
ウムは軽量であり、電池を軽量化する材料として好まし
い。特に、積層電極を多層に積層する構成を取るとき
は、穴あき板などの多孔板を用いるのが好ましい。
【００１７】また、前記正極と前記負極の反応部分の面
寸法を同一とすることで、余分な電極面積を必要としな
いものである。
寸法を同一とすることで、余分な電極面積を必要としな
いものである。
【００１８】また、前記負極の反応部分の面寸法を前記
正極の反応部分の面寸法よりも大きいものとすること
で、電極端部での短絡を防ぐことができる。
正極の反応部分の面寸法よりも大きいものとすること
で、電極端部での短絡を防ぐことができる。
【００１９】本発明の好ましい形態は、多孔性の銅箔か
らなる集電体の両面に有機電解液を吸収保持するポリマ
ーを含み球状炭素粒子主体のシートまたはフィルム状の
負極合剤層を形成した負極と、前記負極の両面に有機電
解液を吸収保持するポリマーからなる多孔性のフィルム
状の高分子電解質層を介して多孔性のアルミニウム箔か
らなる集電体に有機電解液を吸収保持するポリマーを含
みリチウムコバルト複合酸化物主体のシートまたはフィ
ルム状の正極合剤層を形成した正極を対向させ、これら
全体をシートまたはフィルム状に積層一体化するととも
にこれらに有機電解液を吸収保持させた電池であり、前
記有機電解液を吸収保持するポリマーが、ポリフッ化ビ
ニリデンまたはフッ化ビニリデンと６フッ化プロピレン
の共重合体の群より選ばれる１種以上を主成分とする有
機電解質電池である。正極、高分子電解質層および負極
に同一のポリマー材料として、ポリフッ化ビニリデンま
たはフッ化ビニリデンと６フッ化プロピレンの共重合体
を主成分とすることにより、有機電解液を吸収保持する
ポリマーにより正極、高分子電解質層および負極を熱融
着により接合一体化できる。
らなる集電体の両面に有機電解液を吸収保持するポリマ
ーを含み球状炭素粒子主体のシートまたはフィルム状の
負極合剤層を形成した負極と、前記負極の両面に有機電
解液を吸収保持するポリマーからなる多孔性のフィルム
状の高分子電解質層を介して多孔性のアルミニウム箔か
らなる集電体に有機電解液を吸収保持するポリマーを含
みリチウムコバルト複合酸化物主体のシートまたはフィ
ルム状の正極合剤層を形成した正極を対向させ、これら
全体をシートまたはフィルム状に積層一体化するととも
にこれらに有機電解液を吸収保持させた電池であり、前
記有機電解液を吸収保持するポリマーが、ポリフッ化ビ
ニリデンまたはフッ化ビニリデンと６フッ化プロピレン
の共重合体の群より選ばれる１種以上を主成分とする有
機電解質電池である。正極、高分子電解質層および負極
に同一のポリマー材料として、ポリフッ化ビニリデンま
たはフッ化ビニリデンと６フッ化プロピレンの共重合体
を主成分とすることにより、有機電解液を吸収保持する
ポリマーにより正極、高分子電解質層および負極を熱融
着により接合一体化できる。
【００２０】さらに、有機電解液を吸収保持するポリマ
ーに、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸エステ
ルの群より選ばれる１種以上を添加しているものであ
り、これらのポリマーを添加することにより、ポリマー
中への有機電解液の吸収保持力を高める。
ーに、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸エステ
ルの群より選ばれる１種以上を添加しているものであ
り、これらのポリマーを添加することにより、ポリマー
中への有機電解液の吸収保持力を高める。
【００２１】（実施の形態１）本発明の有機電解質電池
の構成を図１を参照して説明する。
の構成を図１を参照して説明する。
【００２２】図１は正極板１と負極板２とを高分子電解
質層３を介して積層してなる積層電極４である。正極板
１は正極集電体であるアルミニウム芯板１ａの片面に正
極活物質としてコバルト酸リチウムと導電材と有機電解
液を吸収保持するポリマーとからなる正極合剤層１ｂを
塗布乾燥して作製する。負極板２は負極集電体である銅
芯板２ａの両面に球状炭素粒子と導電材と有機電解液を
吸収保持するポリマーとからなる負極合剤層２ｂを塗付
乾燥して作製する。高分子電解質層３は有機電解質を吸
収保持するポリマーであるフッ化ビニリデンと６フッ化
プロピレンの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ））からな
る多孔性のフィルムである。そして負極板２の両側の負
極合剤層２ｂにそれぞれ高分子電解質層３を介して正極
板１の正極合剤層１ｂに対向させ、積層した後、熱融着
により積層一体化して積層電極４を構成している。
質層３を介して積層してなる積層電極４である。正極板
１は正極集電体であるアルミニウム芯板１ａの片面に正
極活物質としてコバルト酸リチウムと導電材と有機電解
液を吸収保持するポリマーとからなる正極合剤層１ｂを
塗布乾燥して作製する。負極板２は負極集電体である銅
芯板２ａの両面に球状炭素粒子と導電材と有機電解液を
吸収保持するポリマーとからなる負極合剤層２ｂを塗付
乾燥して作製する。高分子電解質層３は有機電解質を吸
収保持するポリマーであるフッ化ビニリデンと６フッ化
プロピレンの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ））からな
る多孔性のフィルムである。そして負極板２の両側の負
極合剤層２ｂにそれぞれ高分子電解質層３を介して正極
板１の正極合剤層１ｂに対向させ、積層した後、熱融着
により積層一体化して積層電極４を構成している。
【００２３】前記積層電極をラミネートシート外装体に
装入後、外装体の開口部より６フッ化リン酸リチウム１
ｍｏｌ／ｌをエチレンカーボネートとエチルメチルカー
ボネートを１：３の体積比で混合した混合溶媒に溶解し
た電解液を注液する。注液後、外装体内部を減圧して積
層電極４に電解液を十分に含浸させた後、大気圧に戻し
外装体の開口部を熱シールにより封口する。封口した電
池を４５℃で２０分間加熱し、有機電解液をポリマーに
含浸させ、本発明の有機電解質電池を得る。なお、ラミ
ネートシート外装体は、絶縁性樹脂フィルムの間に通気
遮断のためのアルミニウムフィルムを配置し、全体を積
層一体化したものである。
装入後、外装体の開口部より６フッ化リン酸リチウム１
ｍｏｌ／ｌをエチレンカーボネートとエチルメチルカー
ボネートを１：３の体積比で混合した混合溶媒に溶解し
た電解液を注液する。注液後、外装体内部を減圧して積
層電極４に電解液を十分に含浸させた後、大気圧に戻し
外装体の開口部を熱シールにより封口する。封口した電
池を４５℃で２０分間加熱し、有機電解液をポリマーに
含浸させ、本発明の有機電解質電池を得る。なお、ラミ
ネートシート外装体は、絶縁性樹脂フィルムの間に通気
遮断のためのアルミニウムフィルムを配置し、全体を積
層一体化したものである。
【００２４】（実施の形態２）本発明の他の構成の有機
電解質電池を図２を参照して説明する。正極１が正極集
電体１ａの両面に正極合剤層１ｂが形成された以外は、
実施の形態１と同様の構成にて正極１と負極２とを高分
子電解質層３を介して積層して積層電極５を構成する。
電解質電池を図２を参照して説明する。正極１が正極集
電体１ａの両面に正極合剤層１ｂが形成された以外は、
実施の形態１と同様の構成にて正極１と負極２とを高分
子電解質層３を介して積層して積層電極５を構成する。
【００２５】（実施の形態３）本発明の積層電極４を多
積層した有機電解質電池の構成を図３を参照して説明す
る。
積層した有機電解質電池の構成を図３を参照して説明す
る。
【００２６】図３は実施の形態１の積層電極４を５つ積
層した多積層電池の積層電極部分である。
層した多積層電池の積層電極部分である。
【００２７】なお、正、負極の集電体にそれぞれの合剤
層を形成する方法は、あらかじめ合剤シートを作製して
おき、熱融着により集電体と合剤シートを接合させる方
法、また集電体に直接合剤ペーストを塗着する方法など
がある。集電体の片面に合剤層を形成する場合には、あ
らかじめ合剤シートを作製しておき、熱融着により集電
体と合剤シートを接合させる方法が好ましい。
層を形成する方法は、あらかじめ合剤シートを作製して
おき、熱融着により集電体と合剤シートを接合させる方
法、また集電体に直接合剤ペーストを塗着する方法など
がある。集電体の片面に合剤層を形成する場合には、あ
らかじめ合剤シートを作製しておき、熱融着により集電
体と合剤シートを接合させる方法が好ましい。
【００２８】なお、正極活物質としては、コバルト酸リ
チウム、ニッケル酸リチウムまたはマンガン酸リチウム
など充放電によりリチウムイオンを可逆的に出し入れで
きるリチウム含有複合金属酸化物を用いることができ
る。
チウム、ニッケル酸リチウムまたはマンガン酸リチウム
など充放電によりリチウムイオンを可逆的に出し入れで
きるリチウム含有複合金属酸化物を用いることができ
る。
【００２９】負極活物質としては、充放電によりリチウ
ムイオンを可逆的に出し入れできる炭素材料、なかでも
炭素質メソフューズ粒体を炭素化および黒鉛化して得ら
れた粒状黒鉛粒子が好ましく、他に金属酸化物あるいは
金属窒化物など充放電によりリチウムイオンを可逆的に
出し入れできる材料を用いることができる。
ムイオンを可逆的に出し入れできる炭素材料、なかでも
炭素質メソフューズ粒体を炭素化および黒鉛化して得ら
れた粒状黒鉛粒子が好ましく、他に金属酸化物あるいは
金属窒化物など充放電によりリチウムイオンを可逆的に
出し入れできる材料を用いることができる。
【００３０】電解液は、溶媒としてエチレンカーボネー
トやプロピレンカーボネートなどの環状カーボネートと
鎖状炭酸エステルの混合物、エチレンカーボネートとプ
ロピレンカーボネートの環状カーボネートの混合物など
を用いることができ、溶質としてＬｉＰＦ6，ＬｉＣＦ3
ＳＯ3，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＡｓＦ6あるいは
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）などを用いることができる。鎖状
炭酸エステルとしては、エチルメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネートおよびジメチルカーボネートなどが
ある。
トやプロピレンカーボネートなどの環状カーボネートと
鎖状炭酸エステルの混合物、エチレンカーボネートとプ
ロピレンカーボネートの環状カーボネートの混合物など
を用いることができ、溶質としてＬｉＰＦ6，ＬｉＣＦ3
ＳＯ3，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＡｓＦ6あるいは
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）などを用いることができる。鎖状
炭酸エステルとしては、エチルメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネートおよびジメチルカーボネートなどが
ある。
【００３１】
【実施例】本発明の実施例について図面を用い詳細に説
明する。
明する。
【００３２】（実施例１）下記に示す方法により本発明
の有機電解質電池を作製した。
の有機電解質電池を作製した。
【００３３】高分子電解質シートは以下の方法により作
製した。フッ化ビニリデンと６フッ化プロピレンの共重
合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）、６フッ化プロピレン比率
１２重量％）３０ｇをアセトン１５０ｇに溶解し、造孔
剤のフタル酸ジ-ｎ-ブチル（ＤＢＰ）３０ｇを添加した
混合溶液を調整する。この溶液をガラス板上に塗着した
後、アセトンを乾燥除去して厚さ０．０２ｍｍ、サイズ
が３５ｍｍ×６５ｍｍの高分子電解質シートを作製す
る。
製した。フッ化ビニリデンと６フッ化プロピレンの共重
合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）、６フッ化プロピレン比率
１２重量％）３０ｇをアセトン１５０ｇに溶解し、造孔
剤のフタル酸ジ-ｎ-ブチル（ＤＢＰ）３０ｇを添加した
混合溶液を調整する。この溶液をガラス板上に塗着した
後、アセトンを乾燥除去して厚さ０．０２ｍｍ、サイズ
が３５ｍｍ×６５ｍｍの高分子電解質シートを作製す
る。
【００３４】正極合剤層のシートはＰ（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）７０ｇをアセトン１０００ｇに溶解した溶液とコバ
ルト酸リチウム１０００ｇ、アセチレンブラック５０
ｇ、ＤＢＰ１００ｇを混合して調整したペーストをガラ
ス板上に塗着、乾燥した後、圧延することで厚さ０．１
ｍｍ、サイズが３０ｍｍ×６０ｍｍのシートを得る。
Ｐ）７０ｇをアセトン１０００ｇに溶解した溶液とコバ
ルト酸リチウム１０００ｇ、アセチレンブラック５０
ｇ、ＤＢＰ１００ｇを混合して調整したペーストをガラ
ス板上に塗着、乾燥した後、圧延することで厚さ０．１
ｍｍ、サイズが３０ｍｍ×６０ｍｍのシートを得る。
【００３５】負極合剤層のシートはＰ（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）４０ｇをアセトン３００ｇに溶解した溶液と炭素質
メソフェーズ球体を炭素化および黒鉛化した球状黒鉛粒
子（大阪ガス製）２５０ｇ、気相成長炭素繊維を黒鉛化
したもの（ＶＧＣＦ）（大阪ガス製）２０ｇ、ＤＢＰ６
０ｇを混合して調整したペーストをガラス板上に塗着、
乾燥した後、圧延することで厚さ０．１５ｍｍ、サイズ
が３０ｍｍ×６０ｍｍのシートを得る。
Ｐ）４０ｇをアセトン３００ｇに溶解した溶液と炭素質
メソフェーズ球体を炭素化および黒鉛化した球状黒鉛粒
子（大阪ガス製）２５０ｇ、気相成長炭素繊維を黒鉛化
したもの（ＶＧＣＦ）（大阪ガス製）２０ｇ、ＤＢＰ６
０ｇを混合して調整したペーストをガラス板上に塗着、
乾燥した後、圧延することで厚さ０．１５ｍｍ、サイズ
が３０ｍｍ×６０ｍｍのシートを得る。
【００３６】正極、負極の各集電体は表面に導電性炭素
材と結着剤の混合物を塗着した。集電体に塗着する導電
性炭素材と結着剤の混合物は、アセチレンブラック３０
ｇとポリフッ化ビニリデンのＮ−メチルピロリドン溶液
（１２重量％）を分散・混合することで調整する。この
混合物を厚さ０．０６ｍｍのアルミニウムと銅の穴あき
板にそれぞれ塗付した後、８０℃以上の温度でＮ−メチ
ルピロリドンを乾燥除去することで導電性炭素材とポリ
フッ化ビニリデンから成る混合物を結着した集電体を作
製する。
材と結着剤の混合物を塗着した。集電体に塗着する導電
性炭素材と結着剤の混合物は、アセチレンブラック３０
ｇとポリフッ化ビニリデンのＮ−メチルピロリドン溶液
（１２重量％）を分散・混合することで調整する。この
混合物を厚さ０．０６ｍｍのアルミニウムと銅の穴あき
板にそれぞれ塗付した後、８０℃以上の温度でＮ−メチ
ルピロリドンを乾燥除去することで導電性炭素材とポリ
フッ化ビニリデンから成る混合物を結着した集電体を作
製する。
【００３７】前記正極合剤層のシートを前記アルミニウ
ムの集電体の片面に積層したものをポリテトラフルオロ
エチレンシート（ＰＴＦＥ、厚さ０．０５ｍｍ）ではさ
み、１５０℃に加熱した２本ローラを通して加熱・加圧
することで熱融着させ正極板を作製する。ＰＴＦＥは合
剤層がローラに付着するのを防ぐために用いるものであ
り、銅箔やアルミニウム箔などの他の材料を用いてもよ
い。
ムの集電体の片面に積層したものをポリテトラフルオロ
エチレンシート（ＰＴＦＥ、厚さ０．０５ｍｍ）ではさ
み、１５０℃に加熱した２本ローラを通して加熱・加圧
することで熱融着させ正極板を作製する。ＰＴＦＥは合
剤層がローラに付着するのを防ぐために用いるものであ
り、銅箔やアルミニウム箔などの他の材料を用いてもよ
い。
【００３８】同様の方法で前記銅集電体の両面に前記負
極合剤層のシートを積層し負極板を作製する。
極合剤層のシートを積層し負極板を作製する。
【００３９】最後に、負極板の両面に高分子電解質シー
トを介して正極板の合剤面を対向、積層し、１２０℃に
加熱した２本ローラで加熱・加圧することで熱融着一体
化した積層電極を作製する。
トを介して正極板の合剤面を対向、積層し、１２０℃に
加熱した２本ローラで加熱・加圧することで熱融着一体
化した積層電極を作製する。
【００４０】上記の積層一体化した積層電極をジエチル
エーテル中に浸漬してＤＢＰを抽出除去しポリマー部分
に多孔性を設け、５０℃、真空で乾燥する。乾燥終了
後、積層電極を絶縁性樹脂フィルムの間にアルミニウム
フィルムを配したラミネートシートで作られた袋状の外
装体に装入し、エチレンカーボネートとエチルメチルカ
ーボネートを体積比１：３で混合したものに１．５モル
／ｌの割合で６フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液
３．５ｇを注液する。注液後０．５気圧の減圧下でポリ
マーの細孔部に電解液を吸収保持させた後、大気圧に戻
して熱シールにより封口し、更に、４５℃２０分間加熱
してポリマー中への電解液の吸収を行い、充放電可能な
状態の電池Ａとした。
エーテル中に浸漬してＤＢＰを抽出除去しポリマー部分
に多孔性を設け、５０℃、真空で乾燥する。乾燥終了
後、積層電極を絶縁性樹脂フィルムの間にアルミニウム
フィルムを配したラミネートシートで作られた袋状の外
装体に装入し、エチレンカーボネートとエチルメチルカ
ーボネートを体積比１：３で混合したものに１．５モル
／ｌの割合で６フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液
３．５ｇを注液する。注液後０．５気圧の減圧下でポリ
マーの細孔部に電解液を吸収保持させた後、大気圧に戻
して熱シールにより封口し、更に、４５℃２０分間加熱
してポリマー中への電解液の吸収を行い、充放電可能な
状態の電池Ａとした。
【００４１】得られた電池Ａの重量は３．３ｇであり、
集電体が占める重量比率は１４．６％であった。得られ
た電池を充電電流２２ｍＡで充電した後、放電電流２２
０ｍＡで放電したところ、放電容量は９２ｍＡｈであっ
た。
集電体が占める重量比率は１４．６％であった。得られ
た電池を充電電流２２ｍＡで充電した後、放電電流２２
０ｍＡで放電したところ、放電容量は９２ｍＡｈであっ
た。
【００４２】（比較例１）正極合剤層および負極合剤層
のシート厚みを実施例１の２倍の厚みの０．２ｍｍおよ
び０．３ｍｍとし、正極、負極とも集電体の単面にのみ
電極合剤層のシートを熱融着した以外は実施例１と同様
の方法にて高分子電解質シート、正極板および負極板を
作製する。
のシート厚みを実施例１の２倍の厚みの０．２ｍｍおよ
び０．３ｍｍとし、正極、負極とも集電体の単面にのみ
電極合剤層のシートを熱融着した以外は実施例１と同様
の方法にて高分子電解質シート、正極板および負極板を
作製する。
【００４３】最後に、負極板の合剤層を高分子電解質シ
ートを介して正極板の合剤層と対向、積層し、１２０℃
に加熱した２本ローラで加熱・加圧することで熱融着一
体化した積層電極を作製する。
ートを介して正極板の合剤層と対向、積層し、１２０℃
に加熱した２本ローラで加熱・加圧することで熱融着一
体化した積層電極を作製する。
【００４４】上記の積層電極を実施例１と同様の方法に
て充放電可能な状態の電池Ｂとした。
て充放電可能な状態の電池Ｂとした。
【００４５】得られた電池Ｂの重量は３．１ｇであり、
集電体が占める重量比率は１２．６％であった。この電
池を充電電流２２ｍＡで充電した後、放電電流２２０ｍ
Ａで放電したところ、放電容量は３５ｍＡであった。
集電体が占める重量比率は１２．６％であった。この電
池を充電電流２２ｍＡで充電した後、放電電流２２０ｍ
Ａで放電したところ、放電容量は３５ｍＡであった。
【００４６】（比較例２）実施例１と同様の方法にて高
分子電解質シート、正極合剤層シート、負極合剤層シー
トおよび集電体を作製する。
分子電解質シート、正極合剤層シート、負極合剤層シー
トおよび集電体を作製する。
【００４７】ただし正極板は、正極合剤層シートをアル
ミニウム集電体の両面に積層し、実施例１と同様に１５
０℃に加熱した２本ローラを通して加熱・加圧すること
で熱融着させる。
ミニウム集電体の両面に積層し、実施例１と同様に１５
０℃に加熱した２本ローラを通して加熱・加圧すること
で熱融着させる。
【００４８】また負極板は、負極合剤層シートを銅集電
体の片面に積層し、実施例１と同様に１５０℃に加熱し
た２本ローラを通して加熱・加圧することで熱融着させ
る。
体の片面に積層し、実施例１と同様に１５０℃に加熱し
た２本ローラを通して加熱・加圧することで熱融着させ
る。
【００４９】最後に、実施例１の構成とは逆に、正極板
の両面に高分子電解質シートを介して負極板の合剤層を
対向、積層し、１２０℃に加熱した２本ローラで加熱・
加圧することで熱融着一体化した積層電極を作製する。
の両面に高分子電解質シートを介して負極板の合剤層を
対向、積層し、１２０℃に加熱した２本ローラで加熱・
加圧することで熱融着一体化した積層電極を作製する。
【００５０】上記の積層電極を実施例１と同様の方法に
て充放電可能な状態の電池Ｃとした。
て充放電可能な状態の電池Ｃとした。
【００５１】得られた電池Ｃの重量は３．５３８ｇであ
り、集電体が占める重量比率は１９．５％であった。ま
た、得られた電池を充電電流２２ｍＡで充電した後、放
電電流２２０ｍＡで放電したところ、放電容量は９０ｍ
Ａｈであった。
り、集電体が占める重量比率は１９．５％であった。ま
た、得られた電池を充電電流２２ｍＡで充電した後、放
電電流２２０ｍＡで放電したところ、放電容量は９０ｍ
Ａｈであった。
【００５２】実施例１と比較例１および比較例２は電池
容量の理論値が同じになるように作製している。それぞ
れの電池において電池重量に対する集電体の重量比率を
比較すると、実施例１は１４．６％、比較例１は１２．
６％、比較例２は１９．７％である。実施例１は比較例
１よりも正極集電体が１枚多いため電池重量がわずかに
重いが、正極の厚みが比較例１の半分であるため高率放
電特性が比較例１に比べて非常に良好である。次に、実
施例１と比較例２を比較すると、どちらも集電体からの
活物質層の厚みが同じであるため、高率放電特性は非常
に良好である。しかし、比較例２では負極集電体が実施
例１より１枚多いため電池全体における集電体の重量比
率が高くなっている。以上のことから、実施例１の構成
によれば電池重量における集電体重量の比率をできるだ
け小さくすることができ、かつ良好な高率放電特性を得
るために適した構造であることが分かる。
容量の理論値が同じになるように作製している。それぞ
れの電池において電池重量に対する集電体の重量比率を
比較すると、実施例１は１４．６％、比較例１は１２．
６％、比較例２は１９．７％である。実施例１は比較例
１よりも正極集電体が１枚多いため電池重量がわずかに
重いが、正極の厚みが比較例１の半分であるため高率放
電特性が比較例１に比べて非常に良好である。次に、実
施例１と比較例２を比較すると、どちらも集電体からの
活物質層の厚みが同じであるため、高率放電特性は非常
に良好である。しかし、比較例２では負極集電体が実施
例１より１枚多いため電池全体における集電体の重量比
率が高くなっている。以上のことから、実施例１の構成
によれば電池重量における集電体重量の比率をできるだ
け小さくすることができ、かつ良好な高率放電特性を得
るために適した構造であることが分かる。
【００５３】さらに、正極も集電体の両側に正極合剤層
を作製した場合、電池容量の理論値を同じように作製す
れば、正極合剤層の厚みは半分となり、高率放電特性は
より向上する。
を作製した場合、電池容量の理論値を同じように作製す
れば、正極合剤層の厚みは半分となり、高率放電特性は
より向上する。
【００５４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、良好な電
池特性を実現しつつ、負極集電体を１枚で合剤層２枚の
集電体を兼ねることができるので電池重量中の集電体重
量の比率を低く抑えられ、重量効率が良く、優れた高率
放電特性の有機電解質電池を得ることができる。
池特性を実現しつつ、負極集電体を１枚で合剤層２枚の
集電体を兼ねることができるので電池重量中の集電体重
量の比率を低く抑えられ、重量効率が良く、優れた高率
放電特性の有機電解質電池を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す有機電解質電池の積層
電極部分の断面図
電極部分の断面図
【図２】本発明の他の実施例を示す有機電解質電池の積
層電極部分の断面図
層電極部分の断面図
【図３】本発明の一実施例を示す積層電極を５枚積層し
た有機電解質電池の積層電極部分の断面図
た有機電解質電池の積層電極部分の断面図
【図４】従来の構成の有機電解質電池の積層部分の断面
図
図
【図５】従来の構成の円筒形リチウムイオン電池の構成
電極の断面図
電極の断面図
１ 正極板 １ａ 正極集電体 １ｂ 正極合剤層 ２ 負極板 ２ａ 負極集電体 ２ｂ 負極合剤層 ３ 高分子電解質層 ４ 積層電極 ５ 積層電極 ６ 正極板 ６ａ 正極集電体 ６ｂ 正極合剤層 ７ 負極板 ７ａ 負極集電体 ７ｂ 負極合剤層 ８ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── 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 (11)
- 【請求項1】 負極集電体の両面に負極合剤層を形成し
た負極と、前記負極の両面に高分子電解質層を介して正
極を対向させ、積層したことを特徴とする有機電解質電
池。 - 【請求項２】 前記積層した有機電解質電池を、少なく
とも２つ以上積層した請求項１記載の有機電解質電池。 - 【請求項３】 多孔性の集電体の両面に有機電解液を吸
収保持するポリマーを含み球状炭素粒子主体のシートま
たはフィルム状の負極合剤層を形成した負極と、前記負
極の両面に有機電解液を吸収保持するポリマーからなる
多孔性のフィルム状の高分子電解質層を介して有機電解
液を吸収保持するポリマーを含みリチウムコバルト複合
酸化物主体のシートまたはフィルム状の正極合剤層を形
成した正極を対向させ、これら全体をシートまたはフィ
ルム状に積層一体化するとともにこれらに有機電解液を
吸収保持させた有機電解質電池。 - 【請求項４】 前記積層一体化した有機電解質電池を、
少なくとも２つ以上積層した請求項３記載の有機電解質
電池。 - 【請求項５】 前記正極は多孔性のアルミニウム集電体
の片面に正極合剤層を形成した極板である請求項３ある
いは４記載の有機電解質電池。 - 【請求項６】 前記正極は多孔性のアルミニウム集電体
の両面に正極合剤を形成した極板である請求項３あるい
は４記載の有機電解質電池。 - 【請求項７】 前記正極は多孔性のアルミニウム集電体
の両面に正極合剤を厚み的に偏在させて形成した極板で
ある請求項３あるいは４記載の有機電解質電池。 - 【請求項８】 前記正極と前記負極の反応部分の面寸法
が同一である請求項１から７のいずれかに記載の有機電
解質電池。 - 【請求項９】 前記負極の反応部分の面寸法が前記正極
の反応部分の面寸法よりも大きい請求項１から７のいず
れかに記載の有機電解質電池。 - 【請求項１０】 多孔性の銅箔からなる集電体の両面に
有機電解液を吸収保持するポリマーを含み球状炭素粒子
主体のシートまたはフィルム状の負極合剤層を形成した
負極と、前記負極の両面に有機電解液を吸収保持するポ
リマーからなる多孔性のフィルム状の高分子電解質層を
介して多孔性のアルミニウム箔からなる集電体に有機電
解液を吸収保持するポリマーを含みリチウムコバルト複
合酸化物主体のシートまたはフィルム状の正極合剤層を
形成した正極を対向させ、これら全体をシートまたはフ
ィルム状に積層一体化するとともにこれらに有機電解液
を吸収保持させた電池であり、前記有機電解液を吸収保
持するポリマーが、ポリフッ化ビニリデンまたはフッ化
ビニリデンと６フッ化プロピレンの共重合体の群より選
ばれる１種以上を主成分とする有機電解質電池。 - 【請求項１１】 前記有機電解液を吸収保持するポリマ
ーに、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸エステ
ルの群より選ばれる１種以上を添加している請求項１０
に記載の有機電解質電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250736A JPH11307084A (ja) | 1998-02-19 | 1998-09-04 | 有機電解質電池 |
| US09/248,914 US6579649B2 (en) | 1998-02-18 | 1999-02-09 | Polymer electrolyte battery |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-36992 | 1998-02-19 | ||
| JP3699298 | 1998-02-19 | ||
| JP10250736A JPH11307084A (ja) | 1998-02-19 | 1998-09-04 | 有機電解質電池 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006354292A Division JP2007128904A (ja) | 1998-02-19 | 2006-12-28 | 有機電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307084A true JPH11307084A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=26376095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10250736A Pending JPH11307084A (ja) | 1998-02-18 | 1998-09-04 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307084A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063684A1 (fr) * | 2000-02-22 | 2001-08-30 | Electricite De France - Service National | Element de generateur electrochimique et batterie correspondante |
| JP2001266890A (ja) * | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池及びその製造法 |
| WO2005093891A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | リチウムイオン二次電池 |
| JP2007128904A (ja) * | 1998-02-19 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解質電池 |
| JP2014041767A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用負極板、非水電解液二次電池、および電池パック |
| JP2018511144A (ja) * | 2015-06-23 | 2018-04-19 | エルジー・ケム・リミテッド | 湾曲型電極組立体の製造方法 |
| JP2019075278A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 積層構造体、リチウム二次電池及び積層構造体の製造方法 |
| WO2021065900A1 (ja) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 株式会社村田製作所 | 二次電池 |
| CN112909218A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-04 | 昆山宝创新能源科技有限公司 | 电极片及其制备方法以及电池 |
| US11682766B2 (en) | 2017-01-27 | 2023-06-20 | Nec Corporation | Silicone ball containing electrode and lithium ion battery including the same |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH03219570A (ja) * | 1990-01-24 | 1991-09-26 | Bridgestone Corp | 円筒形リチウム二次電池 |
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