JP2000315524A - リチウムポリマー二次電池およびその製造方法 - Google Patents
リチウムポリマー二次電池およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハイブリッド高分子電解質を使用するリチウ
ムポリマー2次電池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 可塑剤を含む所定の単位陽極板、単位陰
極板及びセパレータを製造する段階と、前記単位陽極
板、前記単位陰極板及び前記セパレータから各々前記可
塑剤を抽出して乾燥する段階と、前記単位陽極板と前記
単位陰極板との間にセパレータが介在された状態で積層
して単位電池セルを形成する段階と、前記可塑剤の抽出
部位に電解液を含浸させる段階とを含むリチウムポリマ
ー二次電池の製造方法である。これにより、ハイブリッ
ド高分子電解質を使用するリチウムポリマー二次電池の
生産性が向上され、リチウムポリマー二次電池の電極集
電体の形状としてエキスパンドメタルや穿孔メタルの形
状だけでなくフォイルの形状を有する集電体も使用しう
る。
ムポリマー2次電池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 可塑剤を含む所定の単位陽極板、単位陰
極板及びセパレータを製造する段階と、前記単位陽極
板、前記単位陰極板及び前記セパレータから各々前記可
塑剤を抽出して乾燥する段階と、前記単位陽極板と前記
単位陰極板との間にセパレータが介在された状態で積層
して単位電池セルを形成する段階と、前記可塑剤の抽出
部位に電解液を含浸させる段階とを含むリチウムポリマ
ー二次電池の製造方法である。これにより、ハイブリッ
ド高分子電解質を使用するリチウムポリマー二次電池の
生産性が向上され、リチウムポリマー二次電池の電極集
電体の形状としてエキスパンドメタルや穿孔メタルの形
状だけでなくフォイルの形状を有する集電体も使用しう
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウムポリマー二
次電池に関するものであり、特にハイブリッド高分子電
解質を使用するリチウムポリマー二次電池及びその製造
方法に関するものである。
次電池に関するものであり、特にハイブリッド高分子電
解質を使用するリチウムポリマー二次電池及びその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】携帯電話、ノート型パソコン、コンピュ
ータ、カムコーダのような携帯用電子機器の開発と共に
充放電可能な2次電池に関する研究が活発に進行されて
いる。このような2次電池としてはニッケル・カドミウ
ム、鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウム二次電池
及び空気亜鉛蓄電池のようにその種類が多様である。
ータ、カムコーダのような携帯用電子機器の開発と共に
充放電可能な2次電池に関する研究が活発に進行されて
いる。このような2次電池としてはニッケル・カドミウ
ム、鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウム二次電池
及び空気亜鉛蓄電池のようにその種類が多様である。
【0003】リチウム二次電池は、作動電圧が3.6V
で電子機器の電源として多用されるニッケル・カドミウ
ム(Ni−Cd)電池やニッケル・水素(Ni−H)電
池に比べてその寿命が3倍となり、単位質量当りエネル
ギー密度に優れる長所がある。リチウム二次電池は、カ
ソード、アノード及びカソードとアノードとの間でリチ
ウムイオンの移動経路を提供する有機電解液とセパレー
タとを具備して製造された電池であり、リチウムイオン
のカソード及びアノードにおける挿脱時の酸化還元反応
により電気エネルギーが生成される。リチウム二次電池
は、液体電解質を使用するリチウムイオン電池と高分子
電解質を使用するリチウムポリマー二次電池とに分けら
れ、このうちリチウムポリマー二次電池において用いる
高分子電解質としては純粋固体高分子電解質、ゲル高分
子電解質及びハイブリッド高分子電解質がある。
で電子機器の電源として多用されるニッケル・カドミウ
ム(Ni−Cd)電池やニッケル・水素(Ni−H)電
池に比べてその寿命が3倍となり、単位質量当りエネル
ギー密度に優れる長所がある。リチウム二次電池は、カ
ソード、アノード及びカソードとアノードとの間でリチ
ウムイオンの移動経路を提供する有機電解液とセパレー
タとを具備して製造された電池であり、リチウムイオン
のカソード及びアノードにおける挿脱時の酸化還元反応
により電気エネルギーが生成される。リチウム二次電池
は、液体電解質を使用するリチウムイオン電池と高分子
電解質を使用するリチウムポリマー二次電池とに分けら
れ、このうちリチウムポリマー二次電池において用いる
高分子電解質としては純粋固体高分子電解質、ゲル高分
子電解質及びハイブリッド高分子電解質がある。
【0004】このハイブリッド高分子電解質は、サブミ
クロン以下に多孔質化された高分子マトリックス内に電
解質が充填されて製造される。ハイブリッド高分子電解
質は、電解液注入のための孔極形成と極板に柔軟性を与
えて作業性を高めるために電極活物質組成物にジブチル
フタル酸のような可塑剤が付加えられ、前記可塑剤は電
池の組立前にエーテルなどの有機溶媒によって抽出、除
去される方法が提案されている。
クロン以下に多孔質化された高分子マトリックス内に電
解質が充填されて製造される。ハイブリッド高分子電解
質は、電解液注入のための孔極形成と極板に柔軟性を与
えて作業性を高めるために電極活物質組成物にジブチル
フタル酸のような可塑剤が付加えられ、前記可塑剤は電
池の組立前にエーテルなどの有機溶媒によって抽出、除
去される方法が提案されている。
【0005】これと関連して、ハイブリッド高分子電解
質を採用する米国のベルコア(bellcore)社の
リチウムポリマー二次電池(米国特許第5460904
号、5478668号、5705297号)の製造方法
は次の通りである。
質を採用する米国のベルコア(bellcore)社の
リチウムポリマー二次電池(米国特許第5460904
号、5478668号、5705297号)の製造方法
は次の通りである。
【0006】まず、単位陽極板及び単位陰極板を形成す
る。このために、アセトン溶媒と陽極活物質や陰極活物
質のような電極活物質、バインダー、導電剤及び可塑剤
を混ぜてスラリーを作り、このスラリーをドクターブレ
ード法でPETベースフィルム上に薄膜シートに形成し
た後、前記PETベースフィルムを除去して陽極活物質
または陰極活物質の電極シートを得る。次に、前記陽極
シートを陽極集電体に、そして陰極シートを陰極集電体
にラミネート工法で熱と圧力を加えて圧着する。ここ
で、前記陽極集電体または陰極集電体は、外部引張力を
加えて形成された多数個の貫通孔を有するエキスパンド
メタル(expanded metal)の形状を用い
ている。前記貫通孔により、後述するバイセル構造の単
位電池セルにおいて可塑剤を抽出しやすくしている。こ
こでバイセル構造とは、陰極に対してその両面にセパレ
ータが付着し、前記セパレータの外面に陽極が付着して
いる構造をいう。次にこれを所定の大きさに切断して単
位陽極板または陰極板を形成する。次に、単位陽極板/
セパレータ/単位陰極板/セパレータ/単位陽極板/を
積層して再び熱と圧力でラミネート工程を行ってバイセ
ル構造の単位電池セルを形成する。
る。このために、アセトン溶媒と陽極活物質や陰極活物
質のような電極活物質、バインダー、導電剤及び可塑剤
を混ぜてスラリーを作り、このスラリーをドクターブレ
ード法でPETベースフィルム上に薄膜シートに形成し
た後、前記PETベースフィルムを除去して陽極活物質
または陰極活物質の電極シートを得る。次に、前記陽極
シートを陽極集電体に、そして陰極シートを陰極集電体
にラミネート工法で熱と圧力を加えて圧着する。ここ
で、前記陽極集電体または陰極集電体は、外部引張力を
加えて形成された多数個の貫通孔を有するエキスパンド
メタル(expanded metal)の形状を用い
ている。前記貫通孔により、後述するバイセル構造の単
位電池セルにおいて可塑剤を抽出しやすくしている。こ
こでバイセル構造とは、陰極に対してその両面にセパレ
ータが付着し、前記セパレータの外面に陽極が付着して
いる構造をいう。次にこれを所定の大きさに切断して単
位陽極板または陰極板を形成する。次に、単位陽極板/
セパレータ/単位陰極板/セパレータ/単位陽極板/を
積層して再び熱と圧力でラミネート工程を行ってバイセ
ル構造の単位電池セルを形成する。
【0007】次に、バイセル構造の単位電池セルをエー
テル溶液に漬けて可塑剤を抽出する。ここで、前記可塑
剤を抽出する工程はリチウムポリマー2次電池に用いら
れるPEまたはPPセパレータを製造する工程で既に使
われており、一般の毛織製品の製造工程でも既に用いら
れている。
テル溶液に漬けて可塑剤を抽出する。ここで、前記可塑
剤を抽出する工程はリチウムポリマー2次電池に用いら
れるPEまたはPPセパレータを製造する工程で既に使
われており、一般の毛織製品の製造工程でも既に用いら
れている。
【0008】次に、バイセル構造を有する単位電池セル
を9枚重ねて9バイセルをなすように積層し、これを並
列連結させ、その後、可塑剤の抽出部位に電解液を含浸
させ、外装をケーシングする。
を9枚重ねて9バイセルをなすように積層し、これを並
列連結させ、その後、可塑剤の抽出部位に電解液を含浸
させ、外装をケーシングする。
【0009】ところが、このようにリチウムポリマー二
次電池の製造工程において、可塑剤の含有されたセパレ
ータは取扱いが難しく、可塑剤によって粘性を持ったセ
パレータに不純物が吸着し、バイセル状態における可塑
剤の抽出/乾燥に伴う工程時間が長くなり生産性が著し
く劣化する。さらにバイセルラミネーション後の抽出工
程中、バブリング(bubbling)の不良が発生す
るという問題がある。
次電池の製造工程において、可塑剤の含有されたセパレ
ータは取扱いが難しく、可塑剤によって粘性を持ったセ
パレータに不純物が吸着し、バイセル状態における可塑
剤の抽出/乾燥に伴う工程時間が長くなり生産性が著し
く劣化する。さらにバイセルラミネーション後の抽出工
程中、バブリング(bubbling)の不良が発生す
るという問題がある。
【0010】また、陽極集電体や陰極集電体のような電
極集電体がエキスパンドメタルの形状を有するリチウム
ポリマー二次電池を製造する場合には、陽極板や陰極板
のような電極板の製造のための連続工程時において、エ
キスパンドメタルの延伸方向と引張力が加えられる方向
とが同一なので、前記電極板の製造時電極集電体の延伸
による永久変形が発生する。従って、連続工程に基づく
大量生産体制に適さないという問題点がある。
極集電体がエキスパンドメタルの形状を有するリチウム
ポリマー二次電池を製造する場合には、陽極板や陰極板
のような電極板の製造のための連続工程時において、エ
キスパンドメタルの延伸方向と引張力が加えられる方向
とが同一なので、前記電極板の製造時電極集電体の延伸
による永久変形が発生する。従って、連続工程に基づく
大量生産体制に適さないという問題点がある。
【0011】さらに、エキスパンドメタルの形状を有す
る電極集電体を使用してリチウムポリマー二次電池を製
造する場合には、厚いというだけでなく、電極集電体が
延伸された後のその厚さの偏差が、35μm程度の厚さ
において10μm以上となるために、電極シートを前記
電極集電体に付着する段階においてもその厚さの管理が
難しいという問題点がある。
る電極集電体を使用してリチウムポリマー二次電池を製
造する場合には、厚いというだけでなく、電極集電体が
延伸された後のその厚さの偏差が、35μm程度の厚さ
において10μm以上となるために、電極シートを前記
電極集電体に付着する段階においてもその厚さの管理が
難しいという問題点がある。
【0012】一方、エキスパンドメタルの形状の電極集
電体を用いる代わりに、貫通孔の大きさが極端に小さな
穿孔メタルやフォイルの形状を有する電極集電体を使用
してバイセル構造の電池セルを製造する場合には、電気
伝導度は向上されるが、バイセル構造の電池セルから可
塑剤の抽出が円滑でないという問題点がある。
電体を用いる代わりに、貫通孔の大きさが極端に小さな
穿孔メタルやフォイルの形状を有する電極集電体を使用
してバイセル構造の電池セルを製造する場合には、電気
伝導度は向上されるが、バイセル構造の電池セルから可
塑剤の抽出が円滑でないという問題点がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するためになされたものであって、その目的は、ハ
イブリッド高分子電解質を使用するリチウムポリマー二
次電池の製造工程において、エキスパンドメタルの形状
だけでなく、貫通孔の小さい穿孔メタルやフォイルの形
状を有する電極集電体を使用しうるリチウムポリマー二
次電池及びその製造方法を提供することである。
解決するためになされたものであって、その目的は、ハ
イブリッド高分子電解質を使用するリチウムポリマー二
次電池の製造工程において、エキスパンドメタルの形状
だけでなく、貫通孔の小さい穿孔メタルやフォイルの形
状を有する電極集電体を使用しうるリチウムポリマー二
次電池及びその製造方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の前記目
的は、可塑剤を含む所定の単位陽極板、単位陰極板及び
セパレータを製造する段階と、前記単位陽極板、前記単
位陰極板及び前記セパレータから各々前記可塑剤を抽出
して乾燥する段階と、前記単位陽極板と前記単位陰極板
との間にセパレータが介在された状態で積層して単位電
池セルを形成する段階と、前記可塑剤の抽出部位に電解
液を含浸させる段階とを含むリチウムポリマー二次電池
の製造方法によって達成される。
的は、可塑剤を含む所定の単位陽極板、単位陰極板及び
セパレータを製造する段階と、前記単位陽極板、前記単
位陰極板及び前記セパレータから各々前記可塑剤を抽出
して乾燥する段階と、前記単位陽極板と前記単位陰極板
との間にセパレータが介在された状態で積層して単位電
池セルを形成する段階と、前記可塑剤の抽出部位に電解
液を含浸させる段階とを含むリチウムポリマー二次電池
の製造方法によって達成される。
【0015】さらに本発明は、前記単位陽極板は、陽極
集電体の少なくとも一面に陽極活物質層が形成され、所
定の大きさに切断されて製造され、前記単位陰極板は、
陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物質層が形成さ
れ、所定の大きさに切断されて製造されることを特徴と
する前記リチウムポリマー二次電池の製造方法である。
集電体の少なくとも一面に陽極活物質層が形成され、所
定の大きさに切断されて製造され、前記単位陰極板は、
陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物質層が形成さ
れ、所定の大きさに切断されて製造されることを特徴と
する前記リチウムポリマー二次電池の製造方法である。
【0016】さらに本発明は、前記陽極活物質層は、陽
極活物質スラリーよりなる陽極シートを前記陽極集電体
にラミネートして前記陽極集電体上に形成され、前記陰
極活物質層は、陰極活物質スラリーよりなる陰極シート
を前記陰極集電体にラミネートして前記陰極集電体上に
形成されることを特徴とする前記リチウムポリマー二次
電池の製造方法である。
極活物質スラリーよりなる陽極シートを前記陽極集電体
にラミネートして前記陽極集電体上に形成され、前記陰
極活物質層は、陰極活物質スラリーよりなる陰極シート
を前記陰極集電体にラミネートして前記陰極集電体上に
形成されることを特徴とする前記リチウムポリマー二次
電池の製造方法である。
【0017】さらに本発明は、前記陽極活物質層は、陽
極活物質スラリーを前記陽極集電体に直接コーティング
して前記陽極集電体上に形成され、または前記陰極活物
質層は陰極活物質スラリーを前記陰極集電体に直接コー
ティングして前記陰極集電体上に形成されることを特徴
とする前記リチウムポリマー二次電池の製造方法であ
る。
極活物質スラリーを前記陽極集電体に直接コーティング
して前記陽極集電体上に形成され、または前記陰極活物
質層は陰極活物質スラリーを前記陰極集電体に直接コー
ティングして前記陰極集電体上に形成されることを特徴
とする前記リチウムポリマー二次電池の製造方法であ
る。
【0018】さらに本発明は、前記陽極活物質層は、陽
極活物質スラリーよりなる陽極シートを前記陽極集電体
にラミネートして前記陽極集電体上に形成され、または
前記陰極活物質層は、陰極活物質スラリーを前記陰極集
電体に直接コーティングして前記陰極集電体上に形成さ
れることを特徴とする前記リチウムポリマー二次電池の
製造方法である。
極活物質スラリーよりなる陽極シートを前記陽極集電体
にラミネートして前記陽極集電体上に形成され、または
前記陰極活物質層は、陰極活物質スラリーを前記陰極集
電体に直接コーティングして前記陰極集電体上に形成さ
れることを特徴とする前記リチウムポリマー二次電池の
製造方法である。
【0019】さらに本発明は、前記陰極集電体または前
記陽極集電体は、フォイル形状であることを特徴とする
前記リチウムポリマー二次電池の製造方法である。
記陽極集電体は、フォイル形状であることを特徴とする
前記リチウムポリマー二次電池の製造方法である。
【0020】さらに本発明は、前記電池セルは、単位陽
極板/セパレータ/単位陰極板/セパレータ/単位陽極
板のように積層されたバイセル構造をなす単位電池セル
が、複数個並列連結されることを特徴とする前記リチウ
ムポリマー二次電池の製造方法である。
極板/セパレータ/単位陰極板/セパレータ/単位陽極
板のように積層されたバイセル構造をなす単位電池セル
が、複数個並列連結されることを特徴とする前記リチウ
ムポリマー二次電池の製造方法である。
【0021】さらに本発明は、単位陽極板と単位陰極
板、前記単位陽極板と単位陰極板との間を絶縁するセパ
レータ、およびリチウムイオンの移動経路を提供するハ
イブリッド高分子電解質を備えたリチウムポリマー二次
電池であって、前記単位陽極板はフォイルの形状を有す
る陽極集電体の少なくとも一面に陽極活物質層が形成さ
れ、前記単位陰極板はフォイルの形状を有する陰極集電
体の少なくとも一面に陰極活物質層が形成される、前記
方法によって製造されることを特徴とするリチウムポリ
マー二次電池である。
板、前記単位陽極板と単位陰極板との間を絶縁するセパ
レータ、およびリチウムイオンの移動経路を提供するハ
イブリッド高分子電解質を備えたリチウムポリマー二次
電池であって、前記単位陽極板はフォイルの形状を有す
る陽極集電体の少なくとも一面に陽極活物質層が形成さ
れ、前記単位陰極板はフォイルの形状を有する陰極集電
体の少なくとも一面に陰極活物質層が形成される、前記
方法によって製造されることを特徴とするリチウムポリ
マー二次電池である。
【0022】さらに本発明は、単位陽極板/セパレータ
/単位陰極板/セパレータ/単位陽極板のように積層さ
れたバイセル構造の単位電池セルが、複数個並列連結さ
れることを特徴とする前記リチウムポリマー二次電池で
ある。
/単位陰極板/セパレータ/単位陽極板のように積層さ
れたバイセル構造の単位電池セルが、複数個並列連結さ
れることを特徴とする前記リチウムポリマー二次電池で
ある。
【0023】さらに本発明は、陽極板と陰極板、前記陽
極板と陰極板とを絶縁するセパレータ、およびリチウム
イオンの移動経路を提供するハイブリッド高分子電解質
を備えたリチウムポリマー二次電池であって、前記陽極
板はフォイルの形状を有する陽極集電体の少なくとも一
面に陽極活物質層が形成され、前記陰極板はフォイルの
形状を有する陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物質
層が形成されることを特徴とするリチウムポリマー二次
電池である。
極板と陰極板とを絶縁するセパレータ、およびリチウム
イオンの移動経路を提供するハイブリッド高分子電解質
を備えたリチウムポリマー二次電池であって、前記陽極
板はフォイルの形状を有する陽極集電体の少なくとも一
面に陽極活物質層が形成され、前記陰極板はフォイルの
形状を有する陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物質
層が形成されることを特徴とするリチウムポリマー二次
電池である。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳しく説明する。
明を詳しく説明する。
【0025】図1のフローチャートを参照すると、本発
明に係るリチウムポリマー二次電池は、単位陽極板(図
2の21)、単位陰極板(図2の22)及びセパレータ
(図2の23)を形成する段階(段階43)、前記単位
陽極板(図2の21)、前記単位陰極板及び前記セパレ
ータから各々可塑剤を抽出して乾燥させる段階(段階4
4)、これらを用いてモノセル構造またはバイセル構造
の単位電池セルを形成する段階(段階45)、前記単位
電池セルを多数個重ねて並列連結して電池セルを形成す
る段階(段階46)、電解液を含浸さる段階(段階4
7)、および外装をケーシングする段階(段階48)に
よって製造される。
明に係るリチウムポリマー二次電池は、単位陽極板(図
2の21)、単位陰極板(図2の22)及びセパレータ
(図2の23)を形成する段階(段階43)、前記単位
陽極板(図2の21)、前記単位陰極板及び前記セパレ
ータから各々可塑剤を抽出して乾燥させる段階(段階4
4)、これらを用いてモノセル構造またはバイセル構造
の単位電池セルを形成する段階(段階45)、前記単位
電池セルを多数個重ねて並列連結して電池セルを形成す
る段階(段階46)、電解液を含浸さる段階(段階4
7)、および外装をケーシングする段階(段階48)に
よって製造される。
【0026】さらに、図2〜4を参照してより詳細に製
造方法を説明する。
造方法を説明する。
【0027】まず図2を参照し、単位陽極板21、単位
陰極板22及びセパレータ23を形成する過程(図1の
段階43)を説明する。陽極板は、陽極集電体の少なく
とも一面に陽極活物質層を形成し、また陰極板は、陰極
集電体の少なくとも一面に陰極活物質層を各々形成する
ことによって製造される。前記陽極板または前記陰極板
は各々必要とする所定の大きさに切断され、単位陽極板
21または単位陰極板22が形成される。ここで、前記
単位陽極板21または前記単位陰極板22には、陽極タ
ブ26aまたは陰極タブ24a(図4)が形成され、こ
れらタブは陽極集電体21aまたは陰極集電体22aの
一縁部から伸張して形成されたり、または陽極集電体2
1aもしくは陰極集電体22aの一縁部に別に溶接され
て付着されうる。
陰極板22及びセパレータ23を形成する過程(図1の
段階43)を説明する。陽極板は、陽極集電体の少なく
とも一面に陽極活物質層を形成し、また陰極板は、陰極
集電体の少なくとも一面に陰極活物質層を各々形成する
ことによって製造される。前記陽極板または前記陰極板
は各々必要とする所定の大きさに切断され、単位陽極板
21または単位陰極板22が形成される。ここで、前記
単位陽極板21または前記単位陰極板22には、陽極タ
ブ26aまたは陰極タブ24a(図4)が形成され、こ
れらタブは陽極集電体21aまたは陰極集電体22aの
一縁部から伸張して形成されたり、または陽極集電体2
1aもしくは陰極集電体22aの一縁部に別に溶接され
て付着されうる。
【0028】次に、陽極集電体21a上に陽極活物質層
21bを形成し、または陰極集電体22a上に陰極活物
質層22bを形成する方法の一例は、電極シートを電極
集電体21a、22a上にラミネートする方法であり、
他の方法の例は、電極集電体21a、22a上に電極活
物質スラリーを直接コーティングする方法である。
21bを形成し、または陰極集電体22a上に陰極活物
質層22bを形成する方法の一例は、電極シートを電極
集電体21a、22a上にラミネートする方法であり、
他の方法の例は、電極集電体21a、22a上に電極活
物質スラリーを直接コーティングする方法である。
【0029】ここで上述の電極シートを電極集電体21
a、22a上にラミネートする方法を説明する。
a、22a上にラミネートする方法を説明する。
【0030】陽極活物質スラリー及び陰極活物質スラリ
ーのような電極活物質スラリーを用意して、ドクターブ
レード方式で陽極シート及び陰極シートのような薄膜の
電極シートを形成した後、これらを各々所定厚さの陽極
集電体21aまたは陰極集電体22aのような電極集電
体上にラミネーション方式で圧着することにより、陽極
集電体21a上に陽極活物質層21bが、陰極集電体2
2a上に陰極活物質層22bが各々形成されうる。
ーのような電極活物質スラリーを用意して、ドクターブ
レード方式で陽極シート及び陰極シートのような薄膜の
電極シートを形成した後、これらを各々所定厚さの陽極
集電体21aまたは陰極集電体22aのような電極集電
体上にラミネーション方式で圧着することにより、陽極
集電体21a上に陽極活物質層21bが、陰極集電体2
2a上に陰極活物質層22bが各々形成されうる。
【0031】この際、前記陽極活物質スラリー及び前記
陰極活物質スラリーは、アセトンにPVDF(poly
vinylidene fluoride)バインダー
を10質量%溶かし、15〜18質量%の可塑剤を混合
してバインダー溶液を製造した後、2〜5質量%のカー
ボンブラック導電剤と、70質量%のLiCoO2陽極
活物質またはカーボン陰極活物質に各々入れて十分に攪
拌し、20,000mPa・sの粘度になるようにす
る。さらに、前記陽極集電体21aは、所定の厚さ、例
えば5〜30μm程度の厚さのAlフォイルを、また前
記陰極集電体22aは、所定の厚さ、例えば約5〜20
μm程度の厚さのCuフォイルをその素材とし、これら
それぞれの形状はエキスパンドメタル、穿孔メタル及び
フォイルの何れか一つでありうる。
陰極活物質スラリーは、アセトンにPVDF(poly
vinylidene fluoride)バインダー
を10質量%溶かし、15〜18質量%の可塑剤を混合
してバインダー溶液を製造した後、2〜5質量%のカー
ボンブラック導電剤と、70質量%のLiCoO2陽極
活物質またはカーボン陰極活物質に各々入れて十分に攪
拌し、20,000mPa・sの粘度になるようにす
る。さらに、前記陽極集電体21aは、所定の厚さ、例
えば5〜30μm程度の厚さのAlフォイルを、また前
記陰極集電体22aは、所定の厚さ、例えば約5〜20
μm程度の厚さのCuフォイルをその素材とし、これら
それぞれの形状はエキスパンドメタル、穿孔メタル及び
フォイルの何れか一つでありうる。
【0032】さらに上述の電極集電体上に電極活物質ス
ラリーを直接コーティングする方法を説明する。
ラリーを直接コーティングする方法を説明する。
【0033】陽極活物質スラリー及び陰極活物質スラリ
ーを用意した後、前記陽極活物質スラリーは陽極集電体
21a上に、および前記陰極活物質スラリーは陰極集電
体22a上にドクターブレード方式で直接コーティング
する。このように、直接コーティングする場合にはラミ
ネーション工程がなくなるので、工程がさらに簡素化さ
れ、電極集電体と電極活物質スラリーとの間の接触面積
が増大されて結着力が向上される利点がある。
ーを用意した後、前記陽極活物質スラリーは陽極集電体
21a上に、および前記陰極活物質スラリーは陰極集電
体22a上にドクターブレード方式で直接コーティング
する。このように、直接コーティングする場合にはラミ
ネーション工程がなくなるので、工程がさらに簡素化さ
れ、電極集電体と電極活物質スラリーとの間の接触面積
が増大されて結着力が向上される利点がある。
【0034】この際、前記陽極集電体21aは、所定の
厚さ、例えば5〜30μm程度の厚さのAlフォイル
を、前記陰極集電体22aは、所定の厚さ、例えば約5
〜20μm程度の厚さのCuフォイルをその素材としう
る。次に陽極活物質スラリーまたは陰極活物質スラリー
の製造方法を説明すると、溶媒のNMP(N-Meth
yl-2-Pyrrolidone)にPVDFバインダ
ーを10%溶かし、18%の可塑剤を混合してバインダ
ー溶液を製造した後、2%のカーボンブラック導電剤
と、70%のLiCoO2陽極活物質またはカーボン陰
極活物質に各々入れて十分に攪拌して20,000〜5
0,000mPa・sの粘度になるようにして製造す
る。
厚さ、例えば5〜30μm程度の厚さのAlフォイル
を、前記陰極集電体22aは、所定の厚さ、例えば約5
〜20μm程度の厚さのCuフォイルをその素材としう
る。次に陽極活物質スラリーまたは陰極活物質スラリー
の製造方法を説明すると、溶媒のNMP(N-Meth
yl-2-Pyrrolidone)にPVDFバインダ
ーを10%溶かし、18%の可塑剤を混合してバインダ
ー溶液を製造した後、2%のカーボンブラック導電剤
と、70%のLiCoO2陽極活物質またはカーボン陰
極活物質に各々入れて十分に攪拌して20,000〜5
0,000mPa・sの粘度になるようにして製造す
る。
【0035】前記セパレータ23は、PVDFとHFP
を混合したバインダー、シリカ、可塑剤、および溶媒で
構成されたスラリーを、所定の厚さ、例えば約40μm
厚に薄く成形する。
を混合したバインダー、シリカ、可塑剤、および溶媒で
構成されたスラリーを、所定の厚さ、例えば約40μm
厚に薄く成形する。
【0036】ここで、前記陽極集電体上および前記陰極
集電体上には、それぞれ独立して上述のラミネートまた
はコーティングのいずれか方法により活物質層を形成す
ることができる。例えば、陽極活物質層をラミネートに
より陽極集電体上に形成し、陰極活物質層をコーティン
グにより陰極集電体上に形成することができる。
集電体上には、それぞれ独立して上述のラミネートまた
はコーティングのいずれか方法により活物質層を形成す
ることができる。例えば、陽極活物質層をラミネートに
より陽極集電体上に形成し、陰極活物質層をコーティン
グにより陰極集電体上に形成することができる。
【0037】次に、前記単位陽極板21、単位陰極板2
2及び前記セパレータ23のそれぞれからエーテル等の
溶媒を用いて可塑剤を抽出し、これらを各々乾燥させる
段階を説明する(段階44)。
2及び前記セパレータ23のそれぞれからエーテル等の
溶媒を用いて可塑剤を抽出し、これらを各々乾燥させる
段階を説明する(段階44)。
【0038】前記単位陽極板21、前記単位陰極板22
及び前記セパレータ23から可塑剤を抽出すれば、可塑
剤が抽出された後の空間はナノサイズの微細気孔として
残り、この微細気孔は陽極板及び陰極板内の活物質が形
成するミクロサイズの気孔を相互連結することができ
る。さらにこのナノサイズの気孔は、熱と圧力が加えら
れるラミネーション工程を行なった後でも陥没しないの
で、電解液を容易に含浸させうる。
及び前記セパレータ23から可塑剤を抽出すれば、可塑
剤が抽出された後の空間はナノサイズの微細気孔として
残り、この微細気孔は陽極板及び陰極板内の活物質が形
成するミクロサイズの気孔を相互連結することができ
る。さらにこのナノサイズの気孔は、熱と圧力が加えら
れるラミネーション工程を行なった後でも陥没しないの
で、電解液を容易に含浸させうる。
【0039】さらに、後述するバイセルまたはモノセル
構造のラミネーション工程前に予め単位陽極板21、単
位陰極板22及びセパレータ23からそれぞれ可塑剤を
抽出しているため、(1)可塑剤の抽出工程時間がさら
に短縮される、(2)バイセルまたはモノセルのような
単位電池セルの乾燥工程の代りに単位陽極板21、単位
陰極板22及びセパレータ23のそれぞれの乾燥工程に
代えられるために乾燥工程時間が短縮される、(3)バ
イセルまたはモノセルのような単位電池セルにおいて可
塑剤を抽出する場合に発生するバブリングの不良がなく
なるので生産性が向上される、という利点を有する。
構造のラミネーション工程前に予め単位陽極板21、単
位陰極板22及びセパレータ23からそれぞれ可塑剤を
抽出しているため、(1)可塑剤の抽出工程時間がさら
に短縮される、(2)バイセルまたはモノセルのような
単位電池セルの乾燥工程の代りに単位陽極板21、単位
陰極板22及びセパレータ23のそれぞれの乾燥工程に
代えられるために乾燥工程時間が短縮される、(3)バ
イセルまたはモノセルのような単位電池セルにおいて可
塑剤を抽出する場合に発生するバブリングの不良がなく
なるので生産性が向上される、という利点を有する。
【0040】さらに、電極集電体21a、22aの形状
が可塑剤の抽出工程に影響を与えないために、陽極集電
体21a及び陰極集電体22aとしてエキスパンドメタ
ルや穿孔メタルの形状だけでなくフォイルの形状を有す
る集電体も使用可能になる。
が可塑剤の抽出工程に影響を与えないために、陽極集電
体21a及び陰極集電体22aとしてエキスパンドメタ
ルや穿孔メタルの形状だけでなくフォイルの形状を有す
る集電体も使用可能になる。
【0041】次いで、モノセル構造またはバイセル構造
を有するように前記単位陽極板21、前記単位陰極板2
2及び前記セパレータ23を積層して単位電池セルを形
成する(段階45)。
を有するように前記単位陽極板21、前記単位陰極板2
2及び前記セパレータ23を積層して単位電池セルを形
成する(段階45)。
【0042】モノセル構造(図2参照)の単位電池セル
は、単位陽極板21/セパレータ23/単位陰極板22
を積層してラミネート工程で製造され、バイセル構造
(図3参照)の単位電池セルは、単位陽極板21/セパ
レータ23/単位陰極板22/セパレータ23/単位陽
極板21を積層してラミネート工程で製造されるもので
ある。
は、単位陽極板21/セパレータ23/単位陰極板22
を積層してラミネート工程で製造され、バイセル構造
(図3参照)の単位電池セルは、単位陽極板21/セパ
レータ23/単位陰極板22/セパレータ23/単位陽
極板21を積層してラミネート工程で製造されるもので
ある。
【0043】次に、前記バイセル構造またはモノセル構
造の単位電池セルを多数個重ねて並列連結する(段階4
6)。この時点で、電池セル20は電解液の含浸されて
いない非活性状態である。
造の単位電池セルを多数個重ねて並列連結する(段階4
6)。この時点で、電池セル20は電解液の含浸されて
いない非活性状態である。
【0044】図4を参照すると、単位陽極板21に形成
または付着された陽極タブ26aよりなる陽極タブ群2
6は、所定長さの陽極端子25と溶接等によって連結さ
れ、単位陰極板22に形成または付着された陰極タブ2
4aよりなる陰極タブ群24は所定長さの陰極端子27
と溶接等によって連結される。前記陽極端子25と前記
陰極端子27は、ケーシングされた後、外部回路(図示
せず)と連結されて電気エネルギーを供給する。
または付着された陽極タブ26aよりなる陽極タブ群2
6は、所定長さの陽極端子25と溶接等によって連結さ
れ、単位陰極板22に形成または付着された陰極タブ2
4aよりなる陰極タブ群24は所定長さの陰極端子27
と溶接等によって連結される。前記陽極端子25と前記
陰極端子27は、ケーシングされた後、外部回路(図示
せず)と連結されて電気エネルギーを供給する。
【0045】次に、電解液を含浸させ(段階47)、電
解液の含浸されたハイブリッド高分子電解質の電池セル
20を製造し、これを密封及びケーシングする(段階4
8)。
解液の含浸されたハイブリッド高分子電解質の電池セル
20を製造し、これを密封及びケーシングする(段階4
8)。
【0046】図4を参照すれば、前記陽極タブ群26と
前記陰極タブ群24をV字形に折曲し、下部ケース31
の空間部32の一側内壁に密着させた状態で電池セル2
0を前記下部ケース31の空間部32に挿入した後、前
記下部ケース31と上部ケース33とを密閉する。この
際、陽極端子25と陰極端子27は前記下部ケース31
と前記上部ケース33の接合部に介在されて外部に引出
される。
前記陰極タブ群24をV字形に折曲し、下部ケース31
の空間部32の一側内壁に密着させた状態で電池セル2
0を前記下部ケース31の空間部32に挿入した後、前
記下部ケース31と上部ケース33とを密閉する。この
際、陽極端子25と陰極端子27は前記下部ケース31
と前記上部ケース33の接合部に介在されて外部に引出
される。
【0047】また本発明は、上記方法によって製造され
たリチウムポリマー二次電池を含む。すなわち本発明の
リチウムポリマー二次電池は、単位陽極板と単位陰極
板、前記単位陽極板と単位陰極板との間を絶縁するセパ
レータ、およびリチウムイオンの移動経路を提供するハ
イブリッド高分子電解質を備えており、前記単位陽極板
はフォイルの形状を有する陽極集電体の少なくとも一面
に陽極活物質層が形成され、前記単位陰極板はフォイル
の形状を有する陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物
質層が形成されることによって製造される。
たリチウムポリマー二次電池を含む。すなわち本発明の
リチウムポリマー二次電池は、単位陽極板と単位陰極
板、前記単位陽極板と単位陰極板との間を絶縁するセパ
レータ、およびリチウムイオンの移動経路を提供するハ
イブリッド高分子電解質を備えており、前記単位陽極板
はフォイルの形状を有する陽極集電体の少なくとも一面
に陽極活物質層が形成され、前記単位陰極板はフォイル
の形状を有する陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物
質層が形成されることによって製造される。
【0048】また本発明のリチウムポリマー二次電池
は、単位陽極板/セパレータ/単位陰極板/セパレータ
/単位陽極板のように積層されたバイセル構造をなす単
位電池セルの複数個が、並列連結されてなる電池セルを
有しても良い。
は、単位陽極板/セパレータ/単位陰極板/セパレータ
/単位陽極板のように積層されたバイセル構造をなす単
位電池セルの複数個が、並列連結されてなる電池セルを
有しても良い。
【0049】また本発明のリチウムポリマー二次電池
は、陽極板と陰極板、前記陽極板と陰極板とを絶縁する
セパレータ、およびリチウムイオンの移動経路を提供す
るハイブリッド高分子電解質を備えており、前記陽極板
はフォイルの形状を有する陽極集電体の少なくとも一面
に陽極活物質層が形成され、前記陰極板はフォイルの形
状を有する陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物質層
が形成されるリチウムポリマー二次電池も含む。
は、陽極板と陰極板、前記陽極板と陰極板とを絶縁する
セパレータ、およびリチウムイオンの移動経路を提供す
るハイブリッド高分子電解質を備えており、前記陽極板
はフォイルの形状を有する陽極集電体の少なくとも一面
に陽極活物質層が形成され、前記陰極板はフォイルの形
状を有する陰極集電体の少なくとも一面に陰極活物質層
が形成されるリチウムポリマー二次電池も含む。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、ハイブリッド高分子電
解質を使用するリチウムポリマー二次電池の生産性が向
上され、リチウムポリマー二次電池の電極集電体の形状
としてエキスパンドメタルや穿孔メタルの形状だけでな
くフォイルの形状を有する集電体も使用しうる。
解質を使用するリチウムポリマー二次電池の生産性が向
上され、リチウムポリマー二次電池の電極集電体の形状
としてエキスパンドメタルや穿孔メタルの形状だけでな
くフォイルの形状を有する集電体も使用しうる。
【0051】さらに本発明の製造方法は、バイセルまた
はモノセル構造のラミネーション工程前に予め単位陽極
板、単位陰極板及びセパレータからそれぞれ可塑剤を抽
出しているため、(1)可塑剤の抽出工程時間がさらに
短縮される、(2)バイセルまたはモノセルのような単
位電池セルの乾燥工程の代りに単位陽極板21、単位陰
極板22及びセパレータ23のそれぞれの乾燥工程に代
えられるために乾燥工程時間が短縮される、(3)バイ
セルまたはモノセルのような単位電池セルにおいて可塑
剤を抽出する場合に発生するバブリングの不良がなくな
るので生産性が向上される、という利点を有する。
はモノセル構造のラミネーション工程前に予め単位陽極
板、単位陰極板及びセパレータからそれぞれ可塑剤を抽
出しているため、(1)可塑剤の抽出工程時間がさらに
短縮される、(2)バイセルまたはモノセルのような単
位電池セルの乾燥工程の代りに単位陽極板21、単位陰
極板22及びセパレータ23のそれぞれの乾燥工程に代
えられるために乾燥工程時間が短縮される、(3)バイ
セルまたはモノセルのような単位電池セルにおいて可塑
剤を抽出する場合に発生するバブリングの不良がなくな
るので生産性が向上される、という利点を有する。
【0052】以上、本発明に係るリチウムポリマー二次
電池とその製造方法は図面に基づいて説明したが、これ
は例示的なものに過ぎず、当業者であればより多様な変
形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解する
であろう。
電池とその製造方法は図面に基づいて説明したが、これ
は例示的なものに過ぎず、当業者であればより多様な変
形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解する
であろう。
【図1】本発明に係るリチウムポリマー二次電池の製造
方法を説明するためのフローチャートである。
方法を説明するためのフローチャートである。
【図2】本発明に係るリチウムポリマー二次電池におい
てモノセル構造を有する単位電池セルの分離斜視図であ
る。
てモノセル構造を有する単位電池セルの分離斜視図であ
る。
【図3】本発明に係るリチウムポリマー二次電池におい
てバイセル構造を有する単位電池セルの分離斜視図であ
る
てバイセル構造を有する単位電池セルの分離斜視図であ
る
【図4】本発明に係るリチウムポリマー二次電池の分離
斜視図である。
斜視図である。
21・・・単位陽極板 21a・・・陽極集電体 21b・・・陽極活物質層 22・・・単位陰極板 22a・・・陰極集電体 22b・・・陰極活物質層 23・・・セパレータ 24・・・陰極タブ群 24a・・・陰極タブ 25・・・陽極端子 26・・・陽極タブ群 26b・・・陽極タブ 27・・・陰極端子 31・・・下部ケース 32・・・空間部 33・・・上部ケース 43〜48・・・本発明の製造方法の段階
Claims (10)
- 【請求項1】 可塑剤を含む所定の単位陽極板、単位陰
極板及びセパレータを製造する段階と、 前記単位陽極板、前記単位陰極板及び前記セパレータか
ら各々前記可塑剤を抽出して乾燥する段階と、 前記単位陽極板と前記単位陰極板との間にセパレータが
介在された状態で積層して単位電池セルを形成する段階
と、 前記可塑剤の抽出部位に電解液を含浸させる段階とを含
むリチウムポリマー二次電池の製造方法。 - 【請求項2】 前記単位陽極板は、陽極集電体の少なく
とも一面に陽極活物質層が形成され、所定の大きさに切
断されて製造され、 前記単位陰極板は、陰極集電体の少なくとも一面に陰極
活物質層が形成され、所定の大きさに切断されて製造さ
れることを特徴とする請求項1に記載のリチウムポリマ
ー二次電池の製造方法。 - 【請求項3】 前記陽極活物質層は、陽極活物質スラリ
ーよりなる陽極シートを前記陽極集電体にラミネートし
て前記陽極集電体上に形成され、 前記陰極活物質層は、陰極活物質スラリーよりなる陰極
シートを前記陰極集電体にラミネートして前記陰極集電
体上に形成されることを特徴とする請求項2に記載のリ
チウムポリマー二次電池の製造方法。 - 【請求項4】 前記陽極活物質層は、陽極活物質スラリ
ーを前記陽極集電体に直接コーティングして前記陽極集
電体上に形成され、 前記陰極活物質層は陰極活物質スラリーを前記陰極集電
体に直接コーティングして前記陰極集電体上に形成され
ることを特徴とする請求項2に記載のリチウムポリマー
二次電池の製造方法。 - 【請求項5】 前記陽極活物質層は、陽極活物質スラリ
ーよりなる陽極シートを前記陽極集電体にラミネートし
て前記陽極集電体上に形成され、 前記陰極活物質層は、陰極活物質スラリーを前記陰極集
電体に直接コーティングして前記陰極集電体上に形成さ
れることを特徴とする請求項2に記載のリチウムポリマ
ー二次電池の製造方法。 - 【請求項6】 前記陰極集電体または前記陽極集電体
は、フォイル形状であることを特徴とする請求項2〜5
に記載のリチウムポリマー二次電池の製造方法。 - 【請求項7】 単位陽極板/セパレータ/単位陰極板/
セパレータ/単位陽極板の構成で積層されたバイセル構
造をなす単位電池セルの複数個が、並列連結されて電池
セルを形成することを特徴とする請求項1〜6に記載の
リチウムポリマー二次電池の製造方法。 - 【請求項8】 単位陽極板と単位陰極板、前記単位陽極
板と単位陰極板との間を絶縁するセパレータ、およびリ
チウムイオンの移動経路を提供するハイブリッド高分子
電解質を備えたリチウムポリマー二次電池であって、 前記単位陽極板はフォイルの形状を有する陽極集電体の
少なくとも一面に陽極活物質層が形成され、 前記単位陰極板はフォイルの形状を有する陰極集電体の
少なくとも一面に陰極活物質層が形成される、請求項1
〜7のいずれか一項に記載の方法によって製造されるこ
とを特徴とするリチウムポリマー二次電池。 - 【請求項9】 単位陽極板/セパレータ/単位陰極板/
セパレータ/単位陽極板の構成で積層されたバイセル構
造をなす単位電池セルの複数個が、並列連結されて電池
セルを形成することを特徴とする請求項8に記載のリチ
ウムポリマー二次電池。 - 【請求項10】 陽極板と陰極板、前記陽極板と陰極板
とを絶縁するセパレータ、およびリチウムイオンの移動
経路を提供するハイブリッド高分子電解質を備えたリチ
ウムポリマー二次電池であって、 前記陽極板はフォイルの形状を有する陽極集電体の少な
くとも一面に陽極活物質層が形成され、 前記陰極板はフォイルの形状を有する陰極集電体の少な
くとも一面に陰極活物質層が形成されてなることを特徴
とするリチウムポリマー二次電池。
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