JPH04167373A - リチウム電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分解〕 本発明は高エネルギー密度でかつ量産性を有するリチウ
ム電池に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、エレクトロニクス技術の発達は目ざましく、小形
電子機器の小型化、軽量化等が進んでいる。これらに使
用する電池についても同様に小形薄形化が望まれている
。このような中、充放電可能な高エネルギー密度の電池
としてリチウム二次電池が注目されている。

リチウム電池の性能を左右するものは、正極活物質と負
極のリチウムである。正極活物質は種々研究され改良が
なされており、性能を効率良く出すために活物質とバイ
ンダと導電助剤を混合して正極としている。負極のリチ
ウムも充放電に伴いデンドライトが発生するなどの問題
があるためア負極のリチウムは合金化したとしても金属
でかつ柔軟であるため、バインダや導電助剤を必要とし
ない。そのため、一般的にリチウムもしくリチウム合金
をシート状にしてそのままで電池に組んで使用している
。

しかし、これだと正極活物質のように電解液等の接触面
積をかせぐことはできないため、実質的にリチウム表面
の電流密度が増加し電池特性を低下させる恐れがある。

またシート状であるため電流密度を小さくできず、デン
ドライトをさらに発生しやすくなっている。

その上、シート状では製造方法の自由度が小さくなり、
量産性をこれ以上向上させることができない状態である
。また電池形状も制約を受けている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するため、本発明は、リチウム電池の
負極構造をＬｉあるいはＬｉ合金を主体とする粒子また
は繊維状物と高分子固体電解質との混合物にしたことを
特徴とするものである。

尚、高分子固体電解質としては、ポリフォスフアゼン系
に加えて、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリイミ
ン系等が使用できる。

〔作用〕

上記のように、ＬｉあるいはＬｉ合金を主体とする粒子
または繊維状物を高分子固体電解質と混合するため、リ
チウム表面の電流密度が低下し、デンドライトを抑制し
、かつ負極側の過電圧を小さくする。また製造上の自由
度が大きく、量産性が向上し、種−々の電池形状も容易
に作れる。

〔実施例〕

リチウムを溶融し溶射法でリチウムの粉末を作る。次に
、該リチウム粉末と高分子固体電解質であるメトキシオ
リゴエチレンオキシポリホスファゼンとを７：３の割合
で混合する。この混合物を押し出し成形により、厚さ１
００μｍ、５０Ｘ５０ｍの寸法でステンレス箔（厚さ２
０μｍ、６０Ｘ６０ｍｍ）の中央に塗布する。このポリ
ホスファゼン高分子固体電解質は、あらかしめ過塩素酸
リチウムを６％溶解しであるものを用いている。このよ
うにして負極が作製される。

次に絞り加工しであるステンレス箔に、正極活物質とし
て■２０．・ｎＨｚｏ　の２％水溶液をデスペンサーで
１．５ｇ入れる。ステンレス箔の絞り加工 ■は５０Ｘ５０ｍｍ深さＩＩＩＩ［１１でつば幅５４ｍ
のものを用いた。ＶｚＯｓ・ｎＨ，０水溶液はアモルフ
ァス■２０．を蒸留水に所定量大れて溶かしたものであ
る。

そして、ｖ２０．・ｎＨ，ｏ水溶液が入ったステンレス
の絞り加工品を乾燥器に入れて水を除去する。１００°
Ｃ，ｌｈｒと１８０°Ｃ，３ｈｒの２段階で乾燥させた
方が好ましい。これを正極とする。

次に、この正極上に先はど用いたポリホスファゼン高分
子固体電解質を１００μ−の厚さで正極活物質を覆うよ
うに塗布する。そして正極側、負極側のステンレス箔両
者の周囲を互いにホットメルト接着剤で封口し電池を組
み立てた。

得られたリチウム電池（本発明品）と従来のＬｉ板を負
極に用いたリチウム電池（従来品）について、２５μＡ
／ｃｌｌの電流密度で充放電した結果を、第１図に示す
。

これにより、本発明品は従来品より２倍以上にサイクル
寿命が長（、従来品が急激に容量低下したのはデンドラ
イトによる短絡によるものである。

本発明は、量産性の高い製造が可能になる。例えば、正
極活物質、負極活物質ともロールコータやスプレー法な
どのコーティング方式によりステンレス箔に均一に塗布
することができる。次にラミネートフィルムのように、
高分子固体電解質を介して正極、負極をはり合わせる。

そして電池を必要な寸法に裁断してこれ全体をラミネー
トシールする。この時電極から端子が取り出せるように
あらかじめラミネートフィルムには穴が開けられている
。このように薄形形状のものであれば１つのラインで連
続で製造できるので生産性が向上する。

尚、上記実施例では、高分子固体電解質としてポリフォ
スフアゼン系を用いたが、これに加えてポリプロピレン
オキシド、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル系や
、ポリメタクリル酸エステル等のポリエステル系やポリ
イミン系のいずれかを使用しても効果がある。

〔発明の効果〕

本発明は、リチウム電池の負極構造をＬｉあるいはＬｉ
合金を主体とする粒子または繊維状物と高分子固体電解
質との混合物にしたため、電解質との接触面積が向上し
、電流密度を低下させてデンドライトの抑制や電池特性
を向上させる。また、製造上の自由度が大きく量産性を
向上することができる等工業的価値極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明品と従来品の充放電サイクル試験の結果
を示す比較図である。 特許出願人　新神戸電機株式会社 （代表出願人）　代表取締役　齋　木　　　挙第１図 サイクル数　（回）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）負極の活物質としてＬｉあるいはＬｉ合金を用い
   たリチウム電池において、負極構造がＬｉあるいはＬｉ
   合金を主体とする粒子または繊維状物と高分子固体電解
   質との混合物であることを特徴とするリチウム電池。
2. （２）高分子固体電解質は、ポリフォスファゼンを含む
   ことを特徴とする請求項（１）記載のリチウム電池。
3. （３）高分子固体電解質は、ポリフォスファゼン系に加
   えて、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリイミン系
   のいずれかを含むことを特徴とする請求項（１）記載の
   リチウム電池。