JPH02114460A - 固体二次電池の製造法 - Google Patents
固体二次電池の製造法Info
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- JPH02114460A JPH02114460A JP63268442A JP26844288A JPH02114460A JP H02114460 A JPH02114460 A JP H02114460A JP 63268442 A JP63268442 A JP 63268442A JP 26844288 A JP26844288 A JP 26844288A JP H02114460 A JPH02114460 A JP H02114460A
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- JP
- Japan
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- battery
- solid
- electrolyte
- manufacturing
- sides
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
- H01M6/188—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は構成材料がすべて固体のいわゆる固体二次電池
に関する。
に関する。
従来の技術
各種の電源として使われる電池のうち構成材料がすべて
固体であるいわゆる固体電池は、液漏れがなく、したが
って高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由
で一次、二次電池ともに注目されてきた。現在のところ
各種機器のメモリーバックアップ用を中心に考えられて
いる。
固体であるいわゆる固体電池は、液漏れがなく、したが
って高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由
で一次、二次電池ともに注目されてきた。現在のところ
各種機器のメモリーバックアップ用を中心に考えられて
いる。
この固体電池では、電池内でイオンを動かすための固体
電解質がとくに重要であり、Ｌｌｌ、Ｌｉ３ＮなどのＬ
ｌ＋イオン導電性固体電解質、ＲｂＡｇ４１５、Ａｇ
ｌ−Ａｇ２Ｏ，−Ｍｏ０３などのＡｇ＋イオン導電性固
体電解質、Ｈ１イオン導電性固体電解質それにＲｂＣｕ
４１１，５ＣＩ３．５、Ｃｕ１−Ｃｕ２０−ＭｏＯ３な
どのＣｕ＋イオン導電性固体電解質などが取り上げられ
ている。
電解質がとくに重要であり、Ｌｌｌ、Ｌｉ３ＮなどのＬ
ｌ＋イオン導電性固体電解質、ＲｂＡｇ４１５、Ａｇ
ｌ−Ａｇ２Ｏ，−Ｍｏ０３などのＡｇ＋イオン導電性固
体電解質、Ｈ１イオン導電性固体電解質それにＲｂＣｕ
４１１，５ＣＩ３．５、Ｃｕ１−Ｃｕ２０−ＭｏＯ３な
どのＣｕ＋イオン導電性固体電解質などが取り上げられ
ている。
また、正極用材料としてはＣＬｌｏ、１’ｒ ｌ Ｓ２
、Ａｇｏ、ＩＴ Ｉ Ｓ２、ＣｕＯ，ｌＮｂＳ２、Ａｇ
ｏ、１ＮｂＳ２、ＷＯ３それにＣｕ、Ｍｏ６ｓ８−、、
Ｆ ｅ 、Ｍ ０６５Ｂ−ｚなどのシェブレル相化合物
があげられている。
、Ａｇｏ、ＩＴ Ｉ Ｓ２、ＣｕＯ，ｌＮｂＳ２、Ａｇ
ｏ、１ＮｂＳ２、ＷＯ３それにＣｕ、Ｍｏ６ｓ８−、、
Ｆ ｅ 、Ｍ ０６５Ｂ−ｚなどのシェブレル相化合物
があげられている。
方、負極にはＣｕ、Ａｇ ％Ｌ ｉ １，５ＷＯ３それ
に正極用と同様のシェブレル相化合物が試みられている
。
に正極用と同様のシェブレル相化合物が試みられている
。
これら電池の構造としては、他の電池と同様に正、負極
として電極活物質と結着剤を主とする層を両面に、中央
に電解質と結着剤を主とする層を配するのが一般的であ
る。集電の方法にはいろいろあるがその外側に結着剤を
含む導電性の層を設けることも一つの有効な手段である
。
として電極活物質と結着剤を主とする層を両面に、中央
に電解質と結着剤を主とする層を配するのが一般的であ
る。集電の方法にはいろいろあるがその外側に結着剤を
含む導電性の層を設けることも一つの有効な手段である
。
発明が解決しようとする課題
このような構成の固体二次電池を製造し充放電を行なっ
たところ、その条件にもよるが比較的少ないサイクル数
で容量の低下が認められた。すなわち、充放電を繰返す
と内部抵抗が増加して性能の劣化が認められた。その原
因について調べた結果、この電池の場合も他の電解質に
溶液を用いる電池の場合の電池と同様にとくに電極が充
放電の過程で若干でも膨張することが認められた。この
ような溶液を用いる電池の場合には溶液が膨張の大きな
原因であり外観からも明らかに観察できる。
たところ、その条件にもよるが比較的少ないサイクル数
で容量の低下が認められた。すなわち、充放電を繰返す
と内部抵抗が増加して性能の劣化が認められた。その原
因について調べた結果、この電池の場合も他の電解質に
溶液を用いる電池の場合の電池と同様にとくに電極が充
放電の過程で若干でも膨張することが認められた。この
ような溶液を用いる電池の場合には溶液が膨張の大きな
原因であり外観からも明らかに観察できる。
これに対して固体二次電池では、当然溶液は存在しない
ので、観察できるような膨張はない、しかし、ごくわず
かな膨張でもあると、今度は逆に溶液がないので内部抵
抗が増加して諸性能が劣化する。 さらに、放電特性や
寿命などの点で有望である電解質としてＲｂＣｕ４１１
．５ＣＩ３．５、などのＣｕ＋イオン導電性固体電解質
、正極および負極用材料としてＣｕ ｙＭ Ｏａ Ｓ
［１−ｚなどのシェブレル相化合物を用いた際に、大気
中の水分による電極や電解質材料の変質などの悪影響も
発生しやすい問題があった。
ので、観察できるような膨張はない、しかし、ごくわず
かな膨張でもあると、今度は逆に溶液がないので内部抵
抗が増加して諸性能が劣化する。 さらに、放電特性や
寿命などの点で有望である電解質としてＲｂＣｕ４１１
．５ＣＩ３．５、などのＣｕ＋イオン導電性固体電解質
、正極および負極用材料としてＣｕ ｙＭ Ｏａ Ｓ
［１−ｚなどのシェブレル相化合物を用いた際に、大気
中の水分による電極や電解質材料の変質などの悪影響も
発生しやすい問題があった。
課題を解決するための手段
電極材料あるいはこれに結着剤を加えた層を両面に、中
央に電解質あるいはこれに結着剤を加えた層をそれぞれ
配し、たとえば加熱により一体化した後に、薄型のリチ
ウム電池などに利用されている金属および樹脂からなる
薄膜を電槽として用い、その周囲を加熱融着することに
より電池を構成する。ここでの金属としては、アルミニ
ウム。
央に電解質あるいはこれに結着剤を加えた層をそれぞれ
配し、たとえば加熱により一体化した後に、薄型のリチ
ウム電池などに利用されている金属および樹脂からなる
薄膜を電槽として用い、その周囲を加熱融着することに
より電池を構成する。ここでの金属としては、アルミニ
ウム。
銅、ニッケル、ステンレススチール、チタンなど、樹脂
としてはポリエチレン、ポリプロピレンなとのポリオレ
フィン系のそれぞれ薄板がよい。
としてはポリエチレン、ポリプロピレンなとのポリオレ
フィン系のそれぞれ薄板がよい。
さらに電極を構成する前、すなわち加熱により一体化時
あるいはその後に電極の両外側面に２枚の板を配し、こ
の２枚の板を電池周辺部で接着する工程を加える。この
場合、板は集電体であっても、別に配しても良い。この
接着には、熱可塑性樹脂が好ましくポリエチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリアクリル系、ポリスチレン系樹脂など
が用いられる。
あるいはその後に電極の両外側面に２枚の板を配し、こ
の２枚の板を電池周辺部で接着する工程を加える。この
場合、板は集電体であっても、別に配しても良い。この
接着には、熱可塑性樹脂が好ましくポリエチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリアクリル系、ポリスチレン系樹脂など
が用いられる。
作 用
電極材料あるいはこれに結着剤を加えた層を両面に、中
央に電解質あるいはこれに結着剤を加えた層を配し、一
体止する際に好ましくは、電極の両外側面に板を配し、
この２枚の板を電池周辺部で接着する工程を加えて後に
、金属および樹脂からなる薄板を電槽として用い、電池
周辺部で接着とくに加熱融着することにより電池を構成
する。このことにより、本願では電極と電解質の層が強
固に圧着した状態で電池が得られるので、充放電の過程
で若干でも膨張する現象を抑制し、したがって内部抵抗
が増大することなく、シかも、大気中からの水分による
電解質の変質も防止できるので、優れた放電性能や自己
故電性が得られ、さらに比較的少ないサイクル数で容量
が低下することがなくなる。
央に電解質あるいはこれに結着剤を加えた層を配し、一
体止する際に好ましくは、電極の両外側面に板を配し、
この２枚の板を電池周辺部で接着する工程を加えて後に
、金属および樹脂からなる薄板を電槽として用い、電池
周辺部で接着とくに加熱融着することにより電池を構成
する。このことにより、本願では電極と電解質の層が強
固に圧着した状態で電池が得られるので、充放電の過程
で若干でも膨張する現象を抑制し、したがって内部抵抗
が増大することなく、シかも、大気中からの水分による
電解質の変質も防止できるので、優れた放電性能や自己
故電性が得られ、さらに比較的少ないサイクル数で容量
が低下することがなくなる。
実施例
正極用材料として銅シェブレル（Ｃｕ２Ｍｏｅｓｅ）を
用い、これに電解質としてＲｂ Ｃｕ４１１，５Ｃ！３
．５を２０ｗｔ％、結着剤として市販のポリ塩化ビニル
が６ｗｔ％になるように、そのテトラヒドロフラン溶液
を加え充分攪拌して後、半乾燥状態にしておく。
用い、これに電解質としてＲｂ Ｃｕ４１１，５Ｃ！３
．５を２０ｗｔ％、結着剤として市販のポリ塩化ビニル
が６ｗｔ％になるように、そのテトラヒドロフラン溶液
を加え充分攪拌して後、半乾燥状態にしておく。
一方、負極にも銅シェブレル（Ｃｕ２ＭＯａＳａ）を用
い正極と同様に電解質ＲｂＣｕ４１．．５Ｃ１３゜５を
２０ｗｔ％、結着剤としてポリ塩化ビニルが８ｗｔ％に
なるように、そのテトラヒドロフラン溶液を加え充分攪
拌して後、半乾燥状態にしておく、それに電解質として
ＲｂＣｕ４１＋、５Ｃ１３，５を用い、結着剤としてポ
リエチレンが８ｗｔ％になるようにその温ベンゼン溶液
を加え、半乾燥状態にしておく。
い正極と同様に電解質ＲｂＣｕ４１．．５Ｃ１３゜５を
２０ｗｔ％、結着剤としてポリ塩化ビニルが８ｗｔ％に
なるように、そのテトラヒドロフラン溶液を加え充分攪
拌して後、半乾燥状態にしておく、それに電解質として
ＲｂＣｕ４１＋、５Ｃ１３，５を用い、結着剤としてポ
リエチレンが８ｗｔ％になるようにその温ベンゼン溶液
を加え、半乾燥状態にしておく。
つぎに、径２０ ｍ ｍの型内に正極用、電解質、負極
用の順にそれぞれ１ｇ、０．６ｇ、１ｇ充填し、まずこ
れを１６０８Ｃに加熱したプレス機で５００Ｋｇ／ｃｍ
２の条件で加圧し、その後にその両面にツム中にカーボ
ンブラック微粉末を分散させた市販のカーボンフィルム
を集電体として当てた後、さらにその外側に厚さ０．３
ｍｍ、径２６ｍｍのＣｕ板を当てて１２０°Ｃ，５００
Ｋｇ／ｃｍ２の条件で加圧一体止した。これを電池周辺
部に該当する部分に厚さ０．１０ｍｍのポリエチレンフ
ィルムを用いこれと一体化した厚さ０．０５ｍｍのアル
ミニウム板２枚の間に挟み、アルミニウム板の上から内
側のポリエチレンフィルムを加熱融着して電池を構成し
た。なお、Ｃｕ板とアルミニウム板は、導電性接着剤で
接着固定した。
用の順にそれぞれ１ｇ、０．６ｇ、１ｇ充填し、まずこ
れを１６０８Ｃに加熱したプレス機で５００Ｋｇ／ｃｍ
２の条件で加圧し、その後にその両面にツム中にカーボ
ンブラック微粉末を分散させた市販のカーボンフィルム
を集電体として当てた後、さらにその外側に厚さ０．３
ｍｍ、径２６ｍｍのＣｕ板を当てて１２０°Ｃ，５００
Ｋｇ／ｃｍ２の条件で加圧一体止した。これを電池周辺
部に該当する部分に厚さ０．１０ｍｍのポリエチレンフ
ィルムを用いこれと一体化した厚さ０．０５ｍｍのアル
ミニウム板２枚の間に挟み、アルミニウム板の上から内
側のポリエチレンフィルムを加熱融着して電池を構成し
た。なお、Ｃｕ板とアルミニウム板は、導電性接着剤で
接着固定した。
この電池をＡとする。
つぎに、比較のために型内に正極用、電解質、負極用の
順にそれぞれ１ｇ、０．６ｇ、１ｇ充填し、加熱せずに
プレス機で５００Ｋｇ／Ｃｍ２の条件で加圧し、Ａと同
様に、その両面にカーボンフィルムな集電体として当て
た後、さらにその外側にＣｕ板を当てて、５００Ｋｇ／
ｃｍ２の条件で加圧一体止した。さらにその外側にあて
たアルミニウム板の上から内側のポリエチレンフィルム
を加熱融着して電池を構成した。これをＢとして加えた
。
順にそれぞれ１ｇ、０．６ｇ、１ｇ充填し、加熱せずに
プレス機で５００Ｋｇ／Ｃｍ２の条件で加圧し、Ａと同
様に、その両面にカーボンフィルムな集電体として当て
た後、さらにその外側にＣｕ板を当てて、５００Ｋｇ／
ｃｍ２の条件で加圧一体止した。さらにその外側にあて
たアルミニウム板の上から内側のポリエチレンフィルム
を加熱融着して電池を構成した。これをＢとして加えた
。
以上の２つの電池についてまず通常の充放電での放電電
圧と容量を比較した。０．１０ｍＡで０゜５２Ｖまでの
充電−０，３ｍＡで０．３■までの放電を行なったとこ
ろ、Ａでは平均電圧は０．４８■、放電容量は１８．５
ｍＡｈを示したのに対して、Ｂではそれぞれ０．４５Ｖ
、１６．４ｍＡｈであり、いずれもＡが優れていた。
圧と容量を比較した。０．１０ｍＡで０゜５２Ｖまでの
充電−０，３ｍＡで０．３■までの放電を行なったとこ
ろ、Ａでは平均電圧は０．４８■、放電容量は１８．５
ｍＡｈを示したのに対して、Ｂではそれぞれ０．４５Ｖ
、１６．４ｍＡｈであり、いずれもＡが優れていた。
そこでつぎにこの充放電の条件で各電池の自己放電特性
を調べた。０．５５Ｖまで充電後３０８Ｃで一月間放置
した後容量を調べたところ容量維持率がＡでは９７．３
％であったのにＢでは９０゜１％であった。
を調べた。０．５５Ｖまで充電後３０８Ｃで一月間放置
した後容量を調べたところ容量維持率がＡでは９７．３
％であったのにＢでは９０゜１％であった。
最後に２つの電池の寿命特性を調べた。電池は、いずれ
も１０セル用いた。周囲温度を２５°Ｃとした。その結
果、放電容量が初期の６０％にまで劣化するサイクル数
が、Ａでは１０５０〜１１００サイクルであったのに対
して、Ｂでは６５０〜７５０サイクルであった。この結
果から明らかなようにＡが長寿命であった。
も１０セル用いた。周囲温度を２５°Ｃとした。その結
果、放電容量が初期の６０％にまで劣化するサイクル数
が、Ａでは１０５０〜１１００サイクルであったのに対
して、Ｂでは６５０〜７５０サイクルであった。この結
果から明らかなようにＡが長寿命であった。
なお、実施例では単電池を例にして示したが、容量や電
圧を高めるために採用する積層構造の電池の場合にも同
じ手法を用いることができる。
圧を高めるために採用する積層構造の電池の場合にも同
じ手法を用いることができる。
発明の効果
電極材料あるいはこれに結着剤を加えた層を両面に、中
央に電解質あるいはこれに結着剤を加えたする層を配し
、たとえば加熱により一体化する際に、好ましくは、電
極の創外側面に板を配し、この２枚の板を電池周辺部で
接着する工程を加えてから金属および樹脂からなる薄板
を電槽として用い、その周囲を加熱融着することにより
電池を構成する。これらにより、充放電の過程でとくに
電極が膨張する現象を抑制し、したがって電池の充放電
中での内部抵抗の増加を抑え、さらに、大気中の水分に
よる悪影響を除くことが可能になり、優れた放電性能や
一自己放電特性が得られ、また、長寿命化が可能になる
。
央に電解質あるいはこれに結着剤を加えたする層を配し
、たとえば加熱により一体化する際に、好ましくは、電
極の創外側面に板を配し、この２枚の板を電池周辺部で
接着する工程を加えてから金属および樹脂からなる薄板
を電槽として用い、その周囲を加熱融着することにより
電池を構成する。これらにより、充放電の過程でとくに
電極が膨張する現象を抑制し、したがって電池の充放電
中での内部抵抗の増加を抑え、さらに、大気中の水分に
よる悪影響を除くことが可能になり、優れた放電性能や
一自己放電特性が得られ、また、長寿命化が可能になる
。
Claims (5)
- （１）電極材料と結着剤を主とする層を両面に、中央に
電解質と結着剤を主とする層をそれぞれ配し、加熱によ
り一体化した後に、金属および樹脂からなる薄板を電槽
として用い、その周囲を加熱融着することにより電池を
構成することを特徴とする固体二次電池の製造法。 - （２）電極材料を主とする層を両面に、中央に電解質を
主とする層をそれぞれ配した構成の電池において、この
電池の両外側面に２枚の板を配し、この２枚の板を電池
周辺部で接着する工程を加えた後に、金属および樹脂か
らなる薄板を電槽として用い、その周囲を加熱融着する
ことにより電池を構成することを特徴とする固体二次電
池の製造法。 - （３）電池が積層構造である特許請求の範囲第１項又は
第２項記載の固体二次電池の製造法。 - （４）電極材料が銅シェブレル構造体で、電解質が銅イ
オン導電体、特にＲｕＣｕ＿４Ｉ＿ｘＣｌ＿ｙ系固体電
解質、それらに含まれる結着剤が熱可塑性樹脂である特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の固体二次電池の製
造法。 - （５）金属がアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス
スチール、チタンなど、樹脂がポリオレフィン系のそれ
ぞれ薄膜である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
固体二次電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63268442A JPH02114460A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 固体二次電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63268442A JPH02114460A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 固体二次電池の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02114460A true JPH02114460A (ja) | 1990-04-26 |
Family
ID=17458559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63268442A Pending JPH02114460A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 固体二次電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02114460A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002042884A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | 平板積層型電池及び平板積層型電池の製造方法 |
| KR20140145146A (ko) * | 2012-04-05 | 2014-12-22 | 엘지전자 주식회사 | 무선 통신 시스템에서 ｍｂｍｓ 기반 셀 재선택 방법 및 이를 지원하는 장치 |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63268442A patent/JPH02114460A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002042884A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | 平板積層型電池及び平板積層型電池の製造方法 |
| KR20140145146A (ko) * | 2012-04-05 | 2014-12-22 | 엘지전자 주식회사 | 무선 통신 시스템에서 ｍｂｍｓ 기반 셀 재선택 방법 및 이를 지원하는 장치 |
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