JPH04171676A - 固体電解質電池 - Google Patents
固体電解質電池Info
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- JPH04171676A JPH04171676A JP2301738A JP30173890A JPH04171676A JP H04171676 A JPH04171676 A JP H04171676A JP 2301738 A JP2301738 A JP 2301738A JP 30173890 A JP30173890 A JP 30173890A JP H04171676 A JPH04171676 A JP H04171676A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は導電性フィルムを用いた固体電解質電池に関す
る。
る。
（ロ）従来の技術
近年の電子機器類の小型化、軽量化、薄型化に伴い、こ
れに使用する電池としても小型で、且つ総厚み寸法が０
．５ｍｍ程度という極めて薄型の高性能なものが要望さ
れている。
れに使用する電池としても小型で、且つ総厚み寸法が０
．５ｍｍ程度という極めて薄型の高性能なものが要望さ
れている。
これらの用途に用いられる電池としては、リチウム電池
が高エネルギー密度、信頼性の点で有望であるが、従来
使用される電解質は液体電解質であった。この場合、電
池の封口方法としてガスケットを介したクリンプシール
を用いた封口技術が主として用いられている。
が高エネルギー密度、信頼性の点で有望であるが、従来
使用される電解質は液体電解質であった。この場合、電
池の封口方法としてガスケットを介したクリンプシール
を用いた封口技術が主として用いられている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
ところで上記従来の電池では電池が薄くなるほど封口部
材の電池容積に占める割合が大きくなり、電池のエネル
ギー密度の低下を招いてしまい、また、電解液と電極活
物質が反応してしまうため、電解液の分解が生じ、電池
の特性劣化を招いたり、自己放電も大きいという問題が
あった。
材の電池容積に占める割合が大きくなり、電池のエネル
ギー密度の低下を招いてしまい、また、電解液と電極活
物質が反応してしまうため、電解液の分解が生じ、電池
の特性劣化を招いたり、自己放電も大きいという問題が
あった。
このため、従来の電池系では電解液の分解による電池の
特性劣化や自己放電率が大きく、また電池の薄型化が困
難であるという問題点があった。
特性劣化や自己放電率が大きく、また電池の薄型化が困
難であるという問題点があった。
本発明が解決しようとする課題は、係る従来技術の問題
点に鑑み、漏液や電解液分解の心配のない電池を提供し
、且つ電池の薄型形状に適した正極、及び負極を提供す
ることを目的としている。
点に鑑み、漏液や電解液分解の心配のない電池を提供し
、且つ電池の薄型形状に適した正極、及び負極を提供す
ることを目的としている。
（ニ）課咥を解決するための手段
本発明は、正極として無機金属化合物成るいは導電性ポ
リマーと、有機高分子化合物５、アルカリ金属塩とを溶
剤に溶解させ、こノｔを基材上にキャストし、乾燥する
ことによって形成した導電性フィルムを用い、負極とし
て炭素材料と、有機高分子化合物と、アルカリ金属とを
溶剤に溶解させ、これを基材−１−にキャストし、乾燥
することによって形成した導電性フィルムを用い、電解
質として有機高分子化合物と、アルカリ金属塩とを溶剤
に溶解させ、こｈを基材」−にキャストし、乾燥するこ
とによって形成した導電性フィルムを用いた固体電解質
電池にある。
リマーと、有機高分子化合物５、アルカリ金属塩とを溶
剤に溶解させ、こノｔを基材上にキャストし、乾燥する
ことによって形成した導電性フィルムを用い、負極とし
て炭素材料と、有機高分子化合物と、アルカリ金属とを
溶剤に溶解させ、これを基材−１−にキャストし、乾燥
することによって形成した導電性フィルムを用い、電解
質として有機高分子化合物と、アルカリ金属塩とを溶剤
に溶解させ、こｈを基材」−にキャストし、乾燥するこ
とによって形成した導電性フィルムを用いた固体電解質
電池にある。
（ホ）作用
」二記の構成により、薄くて均一で、形状自由度の大き
な正極、負極、高分子固体電解質フィルムを容易に作製
することが可能となる。
な正極、負極、高分子固体電解質フィルムを容易に作製
することが可能となる。
また、固体の電解質は電池の漏液や、電解液の分解を抑
制し、自己放電も抑えることも可能となる。
制し、自己放電も抑えることも可能となる。
そしてこれらの構成により、特に電極の薄型化に有効と
なる。
なる。
（へ）実施例
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
「実施例１」
まず、アルカリ金属塩としてのＬｉＢＦ、を溶剤として
のＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し、これに有機高
分子化合物としてのポリエチレンオキサイドを加え、均
一になるまで振り混ぜ、さらに、ＭｎＯ，を加えて均一
になるまで振り混ぜ、この液を正極外装体上にキャスト
し、８０℃の条件で真空乾燥し、厚み３０μｍの正極用
導電性フィルムを得た。
のＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し、これに有機高
分子化合物としてのポリエチレンオキサイドを加え、均
一になるまで振り混ぜ、さらに、ＭｎＯ，を加えて均一
になるまで振り混ぜ、この液を正極外装体上にキャスト
し、８０℃の条件で真空乾燥し、厚み３０μｍの正極用
導電性フィルムを得た。
また、ＬｉＢＦ、をＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解
し、これにポリエチレンオキサイドを加え、均一 ３
− 一になるまで振り混ぜ、これに炭素材料としてのグラフ
ァイトを加えて再度均一になるまで振り混ぜ、この液を
負極外装体上にキャストし、８０℃の条件で真空乾燥し
て、厚み寸法３０μｍの負極用導電性フィルムを得た。
し、これにポリエチレンオキサイドを加え、均一 ３
− 一になるまで振り混ぜ、これに炭素材料としてのグラフ
ァイトを加えて再度均一になるまで振り混ぜ、この液を
負極外装体上にキャストし、８０℃の条件で真空乾燥し
て、厚み寸法３０μｍの負極用導電性フィルムを得た。
さらに、Ｌ ｉ Ｂ Ｆ ＋をＮ−メチル−２−ピロリ
ドンに溶解し、これにポリエチレンオキサイドを加え、
均一になるまで振り混ぜ、この液をガラス基板上にキャ
ストし、８０℃の条件で真空乾燥し、厚み寸法３０μｍ
の高分子固体電解質フィルムを得た。
ドンに溶解し、これにポリエチレンオキサイドを加え、
均一になるまで振り混ぜ、この液をガラス基板上にキャ
ストし、８０℃の条件で真空乾燥し、厚み寸法３０μｍ
の高分子固体電解質フィルムを得た。
以上の電極及び電解質を用いて第１図に示すような扁平
型リチウム二次電池を組み立てた。第１図において、１
は正極フィルム、２は負極フィルム、３は高分子固体電
解質フィルムであり、前記方法を用いて形成されたもの
である。また、４は絶縁封口材、５は正極外装体、６は
負極外装体である。このようにして組み立てられた電池
を本発明電池Ａとする。
型リチウム二次電池を組み立てた。第１図において、１
は正極フィルム、２は負極フィルム、３は高分子固体電
解質フィルムであり、前記方法を用いて形成されたもの
である。また、４は絶縁封口材、５は正極外装体、６は
負極外装体である。このようにして組み立てられた電池
を本発明電池Ａとする。
また、比較例として、前記高分子固体電解質フィルムの
代わりに、電解液にＬｉＢＦ、−ＰＣ溶液（液体）を用
い、これをポリプロピレン製のセパレータに含浸せしめ
た以外は前記本発明電池へと同様にして比較電池Ｂを作
製した。
代わりに、電解液にＬｉＢＦ、−ＰＣ溶液（液体）を用
い、これをポリプロピレン製のセパレータに含浸せしめ
た以外は前記本発明電池へと同様にして比較電池Ｂを作
製した。
こうして得られた電池Ａ、Ｂについて充放電試験を行っ
た。この時の条件は充電の場合、充電電流１ｍＡで、３
．６ｖまで、放電の場合は放電電流１ｍＡで２．０Ｖま
で行うことにした。
た。この時の条件は充電の場合、充電電流１ｍＡで、３
．６ｖまで、放電の場合は放電電流１ｍＡで２．０Ｖま
で行うことにした。
第２図は前記各電池Ａ、Ｂの１ケ月間室温保存後の放電
特性を示す図である。いずれの電池も初期放電特性では
容量２０ｍＡｈを示し、充放電効率は１０ｏｚを示した
がこの図のように保存後では本発明電池Ａが２０ｍＡｈ
放電できるのに対し、比較電池Ｂは僅かに１２ｍＡｈＬ
か放電できないことが分かる。
特性を示す図である。いずれの電池も初期放電特性では
容量２０ｍＡｈを示し、充放電効率は１０ｏｚを示した
がこの図のように保存後では本発明電池Ａが２０ｍＡｈ
放電できるのに対し、比較電池Ｂは僅かに１２ｍＡｈＬ
か放電できないことが分かる。
これは、電解液にＬ ｉＢ Ｆ 、−Ｐ Ｃ溶液を用い
た比較電池Ｂの場合、電極活物質が電解液と反応してし
まうが本発明電池Ａではそのような反応がないためと考
えられる。
た比較電池Ｂの場合、電極活物質が電解液と反応してし
まうが本発明電池Ａではそのような反応がないためと考
えられる。
［実施例２コ
実施例１のＭ ｎ Ｏ、の代わりにポリアニリンを正極
に用いた以外は実施例１と同様な方法を用いて、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンからなる高分子固体電解質を用い
た本発明の薄型電池Ｃと、液体電解液としてのプロピレ
ンカーボネートを用いて作製した比較例の薄型電池りと
、を作製した。
に用いた以外は実施例１と同様な方法を用いて、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンからなる高分子固体電解質を用い
た本発明の薄型電池Ｃと、液体電解液としてのプロピレ
ンカーボネートを用いて作製した比較例の薄型電池りと
、を作製した。
これらの電池Ｃ，Ｄについて充放電試験を行った。この
時の条件は充電の場合、充電電流１ｍＡで、３，６■ま
で、放電の場合は放電電流１ｍＡで２．５Ｖまで行うこ
とにした。
時の条件は充電の場合、充電電流１ｍＡで、３，６■ま
で、放電の場合は放電電流１ｍＡで２．５Ｖまで行うこ
とにした。
第３図は前記各電池Ｃ，Ｄ＋７）１ケ月間室温保存後の
放電特性を示す図である。いずれの電池も初期放電特性
では容量４ｍＡｈを示し、充放電効率は１０ｏｚを示し
たがこの図のように保存後では本発明電池Ｃが４ｍＡｈ
放電できるのに対し、比較電池りは僅かに２．８ｍＡｈ
Ｌか放電できないことが分かる。
放電特性を示す図である。いずれの電池も初期放電特性
では容量４ｍＡｈを示し、充放電効率は１０ｏｚを示し
たがこの図のように保存後では本発明電池Ｃが４ｍＡｈ
放電できるのに対し、比較電池りは僅かに２．８ｍＡｈ
Ｌか放電できないことが分かる。
これは、電解液にＬｉＢＦ、−ＰＣ溶液を用いた比較電
池りの場合、電極活物質が電解液と反応してしまうが本
発明電池Ａではそのような反応がないためと考えられる
。
池りの場合、電極活物質が電解液と反応してしまうが本
発明電池Ａではそのような反応がないためと考えられる
。
尚、上記実施例において有機高分子化合物としては溶剤
に溶解するものならばその種類を問わないが、具体的に
は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイ
ド、ポリホスファゼンなどが挙げられる。
に溶解するものならばその種類を問わないが、具体的に
は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイ
ド、ポリホスファゼンなどが挙げられる。
また、溶剤としては窒素原子を含む環状化合物、特にピ
ロリドン及びその誘導体が良く、具体的にはＮ−メチル
−２−ピロリドン等が挙げられる。
ロリドン及びその誘導体が良く、具体的にはＮ−メチル
−２−ピロリドン等が挙げられる。
さらにアルカリ金属塩として例えばＬ ｉＣＩＱ 、、
ＬｉＢＦ＋、ＬｉＣＦ３５Ｏ＋、ＬｉＰＦ５、Ｎ ａ
Ｐ Ｆ ６、Ｎ ａ Ｂ Ｆ ｒ、Ｎ ａＣ１０、、Ｎ
ａＡｓＦ６、ＫＰ Ｆ６、Ｋ Ａ ｓ Ｆ ａ、Ｋ Ｃ
ｔｏ 、、ＫＢＦ、等が挙げられる。
ＬｉＢＦ＋、ＬｉＣＦ３５Ｏ＋、ＬｉＰＦ５、Ｎ ａ
Ｐ Ｆ ６、Ｎ ａ Ｂ Ｆ ｒ、Ｎ ａＣ１０、、Ｎ
ａＡｓＦ６、ＫＰ Ｆ６、Ｋ Ａ ｓ Ｆ ａ、Ｋ Ｃ
ｔｏ 、、ＫＢＦ、等が挙げられる。
一方、本発明の固体電解質電池の正極の種類には特に制
限はなく、上記有機高分子化合物とアルカリ金属塩とに
混合させる化合物としてアルカリ金属と可逆的に反応す
るＭｎＯ，、ＴｉＳ、、Ｆ ｅ Ｓ ２、Ｎ ｂｉ Ｓ
ｔ、Ｍｏ、Ｓｅ、、Ｃｏ Ｓ ｚ、■、０１、Ｐ２Ｏ
６、Ｃｒｏ ３、Ｖ３０ｓ、ＴｅＯ２、Ｇ ｅ Ｏ２等
の無機化合物及び電解質アニオンが可逆的にドープ、脱
ドープするポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフエ
性 ン等の導電勲ポリマーを用いることができる。
限はなく、上記有機高分子化合物とアルカリ金属塩とに
混合させる化合物としてアルカリ金属と可逆的に反応す
るＭｎＯ，、ＴｉＳ、、Ｆ ｅ Ｓ ２、Ｎ ｂｉ Ｓ
ｔ、Ｍｏ、Ｓｅ、、Ｃｏ Ｓ ｚ、■、０１、Ｐ２Ｏ
６、Ｃｒｏ ３、Ｖ３０ｓ、ＴｅＯ２、Ｇ ｅ Ｏ２等
の無機化合物及び電解質アニオンが可逆的にドープ、脱
ドープするポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフエ
性 ン等の導電勲ポリマーを用いることができる。
そして負極は上記有機高分子とアルカリ金属塩にカーボ
ンを混合して用いるが、この場合のカーボンとしてはグ
ラファイトやコークス等が挙げられる。このカーボンの
粒径は１００μｍ以下が望ましく、特に５０＋＋ｍ以下
のものが望ましい。
ンを混合して用いるが、この場合のカーボンとしてはグ
ラファイトやコークス等が挙げられる。このカーボンの
粒径は１００μｍ以下が望ましく、特に５０＋＋ｍ以下
のものが望ましい。
（ト）発明の効果
以上述べた如く、本発明は無機金属化合初成るいは導電
性ポリマーと、有機高分子化合物と、アルカリ金属塩と
を溶剤に溶解させ、これを基材上にキャストし、乾燥す
ることによって得た導電性フィルムを正極として用い、
炭素材料ヒ、有機高分子化合物と、アルカリ金属塩ビを
溶剤に溶解させ、これを基材上にキャストし、乾燥する
ことによって得た導電性フィルムを負極に用い、両極間
に有機高分子化合物と、アルカリ金属塩とを溶剤に溶解
させ、これを基材上にキャストし、乾燥することによっ
て得た固体電解質を介在せしめたことにより、薄くて、
均一で、形状自由度の大きな正極、負極、高分子固体電
解質フィルムを容易に作製することが可能となり、且つ
電池の漏液や電解液の分解の心配がなく、自己放電も抑
制することができる。
性ポリマーと、有機高分子化合物と、アルカリ金属塩と
を溶剤に溶解させ、これを基材上にキャストし、乾燥す
ることによって得た導電性フィルムを正極として用い、
炭素材料ヒ、有機高分子化合物と、アルカリ金属塩ビを
溶剤に溶解させ、これを基材上にキャストし、乾燥する
ことによって得た導電性フィルムを負極に用い、両極間
に有機高分子化合物と、アルカリ金属塩とを溶剤に溶解
させ、これを基材上にキャストし、乾燥することによっ
て得た固体電解質を介在せしめたことにより、薄くて、
均一で、形状自由度の大きな正極、負極、高分子固体電
解質フィルムを容易に作製することが可能となり、且つ
電池の漏液や電解液の分解の心配がなく、自己放電も抑
制することができる。
また、特に電極を薄型化することが可能となり、超薄型
電池を容易に製造できる効果が生まれる。
電池を容易に製造できる効果が生まれる。
第１図は本発明電池の構造を示す断面図、第２図及び第
３図は夫々本発明電池と比較電池との保存後の放電特性
を示す図である。 ］−４Ｅ％フィルム、２ 負極フィルム、３ ・固体
電解質フィルム、４ 絶縁封口材、５・ 正極外装体
、６・ 負極外装体。
３図は夫々本発明電池と比較電池との保存後の放電特性
を示す図である。 ］−４Ｅ％フィルム、２ 負極フィルム、３ ・固体
電解質フィルム、４ 絶縁封口材、５・ 正極外装体
、６・ 負極外装体。
Claims (1)
- （１）無機金属化合物或るいは導電性ポリマーと、有機
高分子化合物と、アルカリ金属塩とを溶剤に溶解させ、
これを基材上にキャストし、乾燥することによって得た
導電性フィルムを正極として用い、炭素材料と、有機高
分子化合物と、アルカリ金属塩とを溶剤に溶解させ、こ
れを基材上にキャストし、乾燥することによって得た導
電性フィルムを負極に用い、両極間に有機高分子化合物
と、アルカリ金属塩とを溶剤に溶解させ、これを基材上
にキャストし、乾燥することによって得た固体電解質を
介在せしめてなる固体電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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1990
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