JPH05290885A

JPH05290885A - 電池

Info

Publication number: JPH05290885A
Application number: JP4094254A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sasaki; 隆佐々木; Keizo Makuuchi; 恵三幕内; Kazunari Takeda; 一成武田; Shuichi Ido; 秀一井土
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency; Yuasa Corp
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】イオン伝導性高分子化合物を用いた電池にお
いて、非常に高い作業性を有し、さらに外部への液漏れ
の心配が全くなく、長期信頼性および安全性の高い電池
であり、さらに加えて高性能、高エネルギー密度を有す
る小型軽量電池である。【構成】少なくとも１種のイオン性化合物が溶解して
いる高分子物質により構成されたイオン伝導性高分子化
合物であって、ポリエーテル構造を有し、イオン伝導性
を有している高分子化合物と電気化学的活性物質と任意
に電子伝導性物質とで構成される複合正極（Ａ）および
複合負極（Ｂ）と、：少なくとも１種のイオン性化合物
が溶解している高分子物質により構成されたイオン伝導
性高分子化合物からなる電解質（Ｃ）からなる二次電池
であり、該複合正極（Ａ）、複合負極（Ｂ）および電解
質（Ｃ）を形成する方法として、少なくとも（Ｂ）又は
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と共に電離性放射線の照射によ
って電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周囲温度下で可逆的に
作動する電池に係り、電解質および正極、負極の改良お
よび、その製造法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその問題点】最近のマイクロエレクトロニ
クス化は、各種電子機器のメモリーバックアップ用電源
に代表されるように、電池の電子機器内収納、エレクト
ロニクス素子および回路との一体化に伴って、電池の小
型化、軽量化、薄形化とさらに高エネルギー密度を有す
る電池とが要望されている。１次電池の分野では、既に
リチウム電池などの小型、軽量の電池が実用化されてい
るが、その用途分野は限られている。そこで、従来の鉛
電池、ニッケル−カドミウム電池に代わる電池として、
より小型軽量化が可能な非水電解液を用いた二次電池が
注目されているが、電極活物質のサイクル特性、自己放
電特性などの実用物性を満足するものが見いだされてい
ないことが原因で現在も多くの研究機関で検討されてい
る。

【０００３】本発明者らは、より小型軽量で高エネルギ
ー密度を有する電池を設計する際、薄型電池（単位セル
当たりの厚さが１００〜５００μｍ）と呼ばれる電池に
ついて検討した。しかしながら電解質として、上記イオ
ン伝導性高分子化合物を薄膜化して使用する場合に、そ
れに充分匹敵する品質を有する薄膜状金属リチウムを作
製することが技術的に多少困難なこと、電池の製造工程
が複雑となることが問題となってきた。さらに、二次電
池として使用する場合、リチウムのデンドライトの生成
および界面の不動態化といった問題が原因で、金属リチ
ウムの使用が制限されるといった問題も生じてきた。そ
のため、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチ
ウム−スズ合金に代表されるリチウム金属含有合金の研
究が盛んに行われている。しかしながら、リチウム−ア
ルミニウム合金に代表されるように、これらの合金は合
金の強度が低いため、充放電の繰り返しによって電極の
われや微細化を生じることからサイクル特性の向上には
なっていない。

【０００４】また、他のリチウムのデンドライト生成を
抑制する方法としては、電解質塩の選択、セパレータの
改善などの検討が試みられているが、このうち、セパレ
ータに関しては従来から使用されているポリプロピレン
製不織布、ガラス繊維製不織布などを積層することによ
り、リチウムデンドライトの抑制が試みられているが、
本質的な解決には至っていない。

【０００５】したがって、上記電極活物質としては、層
状化合物のインターカレーション、またはドーピング現
象を利用したものが理想的であり、これらは、その充電
・放電における電気化学反応の際に、理論的には複雑な
化学反応を起こさないことから、極めて優れた充放電サ
イクル性能が期待される。

【０００６】上記の考え方の中で、炭素質材料を電極活
物質として用いるという例も、電極活物質のサイクル特
性、自己放電特性などの問題点の解決策として現れたも
のである。この炭素質材料の特徴は、高いドープ容量、
低い自己放電率、優れたサイクル特性、そして最も特筆
すべきことは、金属リチウムに極めて近い卑電位を有す
ることである。

【０００７】一方、従来、電気化学反応を利用した電池
や電池以外の電気化学デバイス、すなわち電気二重層キ
ャパシタ、エレクトロクロミック素子などの電解質とし
ては、一般的に液体電解質、特に有機電解液にイオン性
化合物を溶解したものが用いられてきたが、液体電解質
は、部品外部への液漏れ、電極物質の溶出、揮発などが
発生しやすいため、長期信頼性などの問題や、封口工程
での電解液の飛散などが問題となっていた。

【０００８】そのため、これら耐漏液性、長期保存性を
向上させるために、高いイオン伝導性を有するイオン伝
導性高分子化合物が報告され、上記の問題を解決する手
段の１つとして、さらに研究が進められている。

【０００９】現在研究が進められているイオン伝導性高
分子化合物は、エチレンオキシドを基本単位とするホモ
ポリマーまたはコポリマーの直鎖状高分子、網状架橋高
分子または櫛型高分子などであるが、低温でのイオン伝
導度を上げることを目的として、網状架橋高分子または
櫛型高分子にして結晶化を防ぐことが提案され、実施さ
れている。特に上記網状架橋高分子を用いたイオン伝導
性高分子化合物は、機械的強度が大でありかつ低温での
イオン伝導度が良好であるため有用である。

【００１０】上記イオン伝導性高分子化合物を電気化学
デバイスの電解質に応用する際、内部抵抗を低くするた
めに電解質の薄膜化が必要となってくる。イオン伝導性
高分子化合物の場合、均一な薄膜を任意の形状に容易に
加工することが可能であるが、その方法が問題となって
くる。例えば、イオン伝導性高分子化合物の溶液をキャ
ストして溶媒を蒸発、除去する方法、あるいは、重合性
モノマーあるいはマクロマーを基板上に塗布して、加熱
重合する方法、あるいは活性光線の照射により硬化させ
る方法がある。従来、主に加熱重合する方法が簡便であ
り多く用いられてきた。しかしながら、加熱重合時間が
非常に長くなり成造速度を向上させることが困難なこ
と、加熱炉中において温度勾配が生じ易いこと、不活性
ガス雰囲気中で加熱するため、加熱炉および付帯設備が
大型になることなどの問題があった。

【００１１】さらに、加熱重合による硬化方法は、上記
の問題に加えて、イオン伝導性高分子化合物組成液中に
おいて重合禁止剤のかたよりが生じるため、架橋ネット
ワークが不規則な構造となるなどの問題があり、上述の
製造速度や設備などの問題に加えて大きな問題となって
いた。

【００１２】また、紫外線の照射による硬化方法におい
てさえも、紫外線照射ランプの増設により硬化時間が短
縮できるものの、それにともなう不活性ガス雰囲気区域
の大型化および紫外線照射ランプから発せられる熱の問
題が深刻なものとなっていた。したがって、紫外線照射
設備に加えてその付帯設備の大型化が問題となってい
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記従来技術
の問題点に鑑み、電池特性の向上、高性能電極の作製を
目的とし、本発明では、イオン伝導性高分子化合物を用
いた電池において、非常に高い作業を有し、さらに外部
への液漏れの心配が全くなく、長期信頼性および安全性
の高い電池を提供するものであり、さらに加えて高性
能、高エネルギー密度を有する小型軽量電池を提供する
ものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
種のイオン性化合物が溶解している高分子物質により構
成されたイオン伝導性高分子化合物であって、ポリエー
テル構造を有し、イオン伝導性を有している高分子化合
物と電気化学的活性物質と任意に電子伝導性物質とで構
成される複合正極（Ａ）および複合負極（Ｂ）と、：少
なくとも１種のイオン性化合物が溶解している高分子物
質により構成されたイオン伝導性高分子化合物からなる
電解質（Ｃ）からなる二次電池であり、該複合正極
（Ａ）、複合負極（Ｂ）および電解質（Ｃ）を形成する
方法として、少なくとも（Ｂ）又は（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）と共に電離性放射線の照射によって電極を形成す
ることを第１の発明とする。また、上記イオン伝導性高
分子化合物が、少なくとも１種のイオン性化合物が溶解
した反応性二重結合を持つポリエーテルである高分子化
合物で、上記活性光線の照射によって反応させることに
より、架橋ネットワーク構造を有する高分子化合物とな
ることを第２の発明とし、上記電離性放射線の照射にお
いて、特に電子線を使用する場合、該電子線が少なくと
も１００ｋＶ以上の加速電圧で照射されることを第３の
発明とする。

【００１５】さらに、上記イオン伝導性高分子化合物
が、イオン性化学物を溶解することができる物質を含ん
でいることを特徴とする。

【００１６】上記電離性放射線の照射により上記複合正
極（Ａ）、複合負極（Ｂ）および電解質（Ｃ）を形成す
ることにより、低温でかつ短時間で処理することが可能
となり、そのため、従来の熱的方法あるいは可視又は紫
外線照射による方法と比較して作業性が格段に向上し、
品質の均一性を図ることが可能である。この場合、複合
正極（Ａ）、電解質（Ｃ）は複合負極（Ｂ）に比較し
て、硬化性が良好なため、熱的又は可視若しくは紫外線
照射によって形成してもよい。

【００１７】また、上記複合正極、複合負極および電解
質（セパレータ）を、電離性放射線などの活性光線の照
射により形成するため、上記イオン伝導性高分子化合物
の架橋度を容易にコントロールすることができるため、
種々の複合正極、複合負極および電解質を形成する際
に、照射量を制御することにより、電気化学的に最適な
電極および電解質を作製することが可能となる。

【００１８】さらに、イオン伝導性高分子化合物を電解
質（セパレータ）として用いることにより、複合負極周
辺部におけるリチウムのデンドライト生成を抑制するこ
とが可能であり、かつ機械的強度に優れ、熱的、電気化
学的に安定なセパレータを提供することが可能である。

【００１９】また、上記電離性放射線とは、γ線、Ｘ
線、電子線、中性子線などが挙げられる。上記イオン伝
導性高分子化合物を架橋する際に、これら電離性放射線
を用いる方法は非常に効率的である。

【００２０】なお、ポリエーテルを架橋した高分子化合
物に金属塩を溶解したイオン伝導性高分子化合物は、エ
ーテル結合によって生成した架橋ポリマーであるため
に、分子間水素結合のない、ガラス転移温度の低い構造
となり、溶解した金属塩イオンの泳動がきわめて容易に
なる。

【００２１】また、ポリエチレングリコールジメタクリ
レートまたはポリエチレングリコールジアクリレートと
ポリエチレングリコールモノメタクリレートまたはポリ
エチレングリコールモノアクリレートの混合物を反応さ
せた架橋ネットワーク構造の高分子を用いてもよい。

【００２２】次に、このようにして得られた高分子化合
物に含有するイオン性化合物としては、例えばLiClO₄、
LiSCN、LiBF₄、LiAsF₆、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、N
aI、NaSCN、NaBr、KSCN、などのLi、Na、またはKの１種
を含む無機イオン塩、(CH₃)₄NBF₄、(CH₃)₄NBr、(C₂H₅)₄
NClO₄、(C₂H₅)₄NI、(C₃H₇)₄NBr、(n-C₄H₉)₄NClO₄、(n-C
₄H₉)₄NI、(C₂H₅)₄N-maleate、(C₂H₅)₄N-benzoate、(C₂H
₅)₄N-phtalate等の四級アンモニウム塩、ステアリルス
ルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ド
デシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機イオン塩が
挙げられる。これらのイオン性化合物は、２種以上を併
用してもよい。

【００２３】このイオン性化合物の使用量があまり多す
ぎると、過剰のイオン性化合物、例えば無機イオン塩が
解離せず、単に混在するのみとなり、イオン伝導度を逆
に低下させる結果となる。また、上記イオン性化合物の
配合割合は、電極活物質によって適当な配合割合が異な
る。例えば、層状化合物のインターカレーションを利用
した電池においては、電解質の伝導度が最大となる付近
が好ましいし、またドーピング現象を利用する導電性高
分子を電極活物質として使用する電池においては、充放
電により電解質中のイオン濃度が変化に対応しうる必要
がある。

【００２４】このイオン性化合物の含有方法等について
は特に制限はないが、例えば、メチルエチルケトンやテ
トラハイドロフラン等の有機溶剤に溶解して、有機化合
物に均一に混合した後、有機溶媒を真空減圧により除去
する方法等が挙げられる。

【００２５】次に、本発明では、イオン伝導性高分子化
合物に、該イオン伝導性高分子化合物中に含まれるイオ
ン性化合物を溶解できる物質を含ませてもよく、この種
の物質を含ませることによって、高分子化合物の基本骨
格を変えることなく、伝導度を著しく向上できる。

【００２６】イオン性化合物を溶解できる物質として
は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートな
どの環状炭酸エステル、γーブチロラクトンなどの環状
エステル、テトラヒドロフランまたはその誘導体、１，
３−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタンなどのエー
テル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリ
ル類、ジオキソランまたはその誘導体、スルホランまた
はその誘導体などの単独またはそれら２種以上の混合物
などが挙げられる。しかしこれらに限定されるものでは
ない。またその配合割合及び配合方法は任意である。

【００２７】なお、本発明のイオン伝導性高分子化合物
の塗布方法については、例えばアプリケータロールなど
のローラコーティング、スクリーンコーティング、ドク
ターブレード法、スピンコーティング、バーコーダーな
どの手段を用いて均一な厚みに塗布することが望ましい
が、これらに限定されるものではない。

【００２８】また、本発明の複合正極に使用する正極活
物質としては、以下の電池電極材料が挙げられる。

【００２９】すなわち、CuO、Cu₂O、Ag₂O、CuS、CuSO₄
などのＩ族金属化合物、TiS₂、SiO₂、SnOなどのＩＶ族
金属化合物、V₂O₅、V₆O₁₂、VO_X、Nb₂O₅、Bi₂O₃、Sb₂O₃
などのV族金属化合物、CrO₃、Cr₂O₃、MoO₃、MoS₂、W
O₃、SeO₂などのＶＩ族金属化合物、MnO₂、Mn₂O₃などの
ＶＩＩ族金属化合物、Fe₂O₃、FeO、Fe₃O₄、Ni₂O₃、Ni
O、CoO₃、CoO などのＶＩＩＩ族金属化合物、または一
般式Li_XMX_U、Li_XMN_UX₂（M、NはＩ〜ＶＩＩＩ族の金属、
X は酸素、硫黄などのカルコゲン化合物を示す。）など
で表わされる、例えばリチウム−コバルト系複合酸化物
あるいはリチウムーマンガン系複合酸化物などの金属化
合物、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレ
ン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高
分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などである
が、これらに限定されるものではない。

【００３０】さらに、複合負極に使用する負極活物質と
しては、以下の電池電極材料が挙げられる。

【００３１】すなわち、カーボンなどの炭素質材料、
〔例えば上記炭素質材料が、Ｘ線回折による分析結果；格子面間隔（dOO2） 3.35〜3.40 A ａ軸方向の結晶子の大きさ La 200 A 以上ｃ軸方向の結晶子の大きさ Lc 200 A 以上真密度 2.00〜2.25 g/cm³ また、異方性のピッチを 2000 ℃以上の温度で焼成した
炭素粉末（平均粒子径１５μｍ以下）あるいは炭素繊維
であるものが望ましいが、もちろんこれらの範囲に限定
されるものではない。〕あるいはリチウム金属、リチウ
ム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−スズ、リ
チウム−アルミニウム−スズ、リチウム−ガリウム、お
よびウッド合金などのリチウム合金などであるが、これ
らに限定されるものではない。または上記正極活物質と
して使用するものを用いることもできる。

【００３２】なお、本発明の複合正極および複合負極の
塗布方法については、例えばアプリケータロールなどの
ローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクタ
ーブレード法、スピンコーティング、バーコーダーなど
の手段を用いて均一な厚みに塗布することが望ましい
が、これらに限定されるものではない。なお、これらの
手段を用いた場合、電解質層およびカレントコレクター
と接触する電気化学的活性物質の実表面積を増加させる
ことが可能となる。

【００３３】これらの場合、必要に応じて、グラファイ
ト、カーボンブラックアセチレンブラックなどのカーボ
ン（ここでいうカーボンとは、上述の負極活物質におけ
るカーボンとは全く異なる特性を有するものである。）
および金属粉末、導電性金属酸化物などの導電材料を複
合正極あるいは複合負極内に混合して、電子伝導の向上
を図ることができる。また、上記複合正極および複合負
極を製造するとき、均一な混合分散系を得るために、数
種の分散剤と分散媒を加えることができる。さらに増粘
剤、増量剤、粘着補助剤等を添加することも可能であ
る。

【００３４】セパレータは、上記イオン伝導性高分子化
合物を単独でシート状にして複合正極と複合負極の間に
配置するか、複合正極表面または複合負極表面に上記イ
オン伝導性高分子化合物組成液を塗布して硬化し、電池
を形成することも可能である。

【００３５】正極集電板としては、アルミニウム、ステ
ンレス、チタン、銅などの材質が、また、負極集電板と
しては、ステンレス、鉄、ニッケル、銅などの材質が好
ましいが、特に限定するものではない。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の詳細について、実施例により
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３７】

【実施例１】下記の手順にしたがって、本発明の実施例
１のシート状電池を作製した。

【００３８】ａ）電池の正極活物質としてＬｉＣｏＯ
_２を、導電剤としてアセチレンブラックを用い、そして
ポリエチレングリコールジアクリレート（分子量：５０
００）とポリエチレングリコールモノアクリレート（分
子量：４００）を６：４に混合した有機化合物とを混合
したものを複合正極として使用した。この複合正極の作
製方法は以下の通りである。

【００３９】すなわちＬｉＣｏＯ₂とアセチレンブラッ
クを８５：１５の重量比率で混合したものに、上記有機
化合物１０重量部に、四フッ化ホウ酸リチウム１重量
部、１，２−ジメトキシエタン１０重量部およびγ−ブ
チロラクトン１０重量部を混合させたものを、乾燥不活
性ガス雰囲気中、１０：３の重量比率で混合した。これ
らの混合物を、アルミニウムからなる正極集電板の表面
に導電性カーボン被膜を形成した集電体の上にキャスト
した。その後、乾燥不活性ガス雰囲気中、加速電圧２５
０ｋＶ、電子線量１２Ｍｒａｄの電子線を照射すること
により硬化させた。ステンレス集電体上に形成した複合
正極被膜の厚さは、６０μｍであった。

【００４０】ｂ）電池の負極活物質としてカーボン粉
末を用い、そしてポリエチレングリコールジアクリレー
ト（分子量：５０００）とポリエチレングリコールモノ
アクリレート（分子量：４００）を６：４に混合した有
機化合物とを混合したものを複合負極として使用した。

【００４１】この複合負極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわちカーボン粉末と上記有機化合物１０重量部
に、四フッ化ホウ酸リチウム１重量部、１，２−ジメト
キシエタン１０重量部およびγ−ブチロラクトン１０重
量部を混合させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、
７：３の重量比率で混合した。これらの混合物を、ステ
ンレス鋼からなる負極集電板の表面に導電性カーボン被
膜を形成した集電体の上にキャストした。その後、乾燥
不活性ガス雰囲気中、加速電圧２５０ｋＶ、電子線量１
０Ｍｒａｄの電子線を照射することにより硬化させた。
ステンレス集電体上に形成した複合負極被膜の厚さは、
３０μｍであった。

【００４２】次に上記複合負極上に本発明のイオン伝導
性高分子化合物層を形成させるべく、上記有機化合物３
０重量部と四フッ化ホウ酸リチウム６重量部、１，２−
ジメトキシエタン３２重量部およびγ−ブチロラクトン
３２重量部を混合したものを上記複合負極上にキャスト
し、乾燥不活性ガス雰囲気中、加速電圧２５０ｋＶ、電
子線量８Ｍｒａｄの電子線を照射して硬化させた。これ
によって得られた電解質層の厚みは、２５μｍであっ
た。

【００４３】ｃ）ｂ）で得られた電解質／複合負極／
負極集電体と、ａ）で得られた正極集電体／複合負極を
接触させることにより、それぞれシート状電池を作製し
た。第１図は、本発明のシート状電池の断面図である。
図中１は、アルミニウムからなる正極集電板で、２は複
合正極であり、正極活物質にＬｉＣｏＯ₂ を、導電剤と
してアセチレンブラックを、結着剤としてポリエチレン
グリコールジアクリレートとポリエチレングリコールモ
ノアクリレートを混合した有機化合物を用いた。また、
３は、本発明のイオン伝導性高分子化合物からなる電解
質層である。４は複合負極であり、負極活物質としてカ
ーボン粉末を、結着剤として上記有機化合物を用いた。
５はステンレス鋼からなる負極集電板で、外装も兼ねて
いる。６は、変性ポリプロピレンからなる封口材であ
る。

【００４４】

【比較例１】下記の手順にしたがって、比較例１のシ−
ト状電池を作製した。

【００４５】ａ）電池の正極活物質としてＬｉＣｏＣ
₂を、導電剤としてアセチレンブラックを用い、そして
ポリエチレングリコールジアクリレート（分子量：５０
００）とポリエチレングリコールモノアクリレート（分
子量：４００）を６：４に混合した有機化合物とを混合
したものを複合正極として使用した。

【００４６】この複合正極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわちＬｉＣｏＯ₂ とアセチレンブラックを８
５：１５の重量比率で混合したものに、上記有機化合物
１０重量部に、四フッ化ホウ酸リチウム１重量部、アゾ
ビスイソブチロニトリル０．０５重量部、１，２−ジメ
トキシエタン１０重量部およびγ−ブチロラクトン１０
重量部を混合させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、
１０：３の重量比率で混合した。これらの混合物を、ア
ルミニウムからなる正極集電板の表面に導電性カーボン
被膜を形成した集電体の上にキャストした。その後、乾
燥不活性ガス雰囲気中、１００℃で１時間放置すること
により硬化させた。ステンレス集電体上に形成した複合
正極被膜の厚さは、６０μｍであった。

【００４７】ｂ）電極の負極活物質としてカーボン粉
末を用い、そしてポリエチレングリコールジアクリレー
ト（分子量：５０００）とポリエチレングリコールモノ
アクリレート（分子量：４００）を６：４に混合した有
機化合物とを混合したものを複合負極として使用した。

【００４８】この複合負極の作製方法は以下の通りであ
る。

【００４９】すなわちカーボン粉末と上記有機化合物１
０重量部に、四フッ化ホウ酸リチウム１重量部、アゾビ
スイソブチロニトリル０．０５重量部、１，２−ジメト
キシエタン１０重量部およびγ−ブチロラクトン１０重
量部を混合させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、
７：３の重量比率で混合した。これらの混合物を、ステ
ンレス鋼からなる負極集電板の表面に導電性カーボン被
膜を形成した集電体の上にキャストした。その後、乾燥
不活性ガス雰囲気中、１００℃で３時間放置することに
より硬化させた。ステンレス集電体上に形成した複合負
極被膜の厚さは、３０μｍであった。

【００５０】次に上記複合負極に本発明のイオン伝導性
高分子化合物層を形成させるべく、上記有機化合物３０
重量部と四フッ化ホウ酸リチウム６重量部、アゾビスイ
ソブチロニトリル０．０５重量部、１，２−ジメトキシ
エタン３２重量部およびγ−ブチロラクトン３２重量部
を混合したものを上記複合負極にキャストし、乾燥不活
性ガス雰囲気中、１００℃で１時間放置することにより
硬化させた。これによって得られた電解質層の厚みは、
２５μｍであった。

【００５１】ｃ）ｂ）で得られた電解質／複合負極／
負極集電体と、ａ）で得られた正極集電体／複合正極を
接触させることにより、それぞれシート状電池を作製し
た。

【００５２】

【比較例２】下記の手順にしたがって、比較例２のシー
ト状電池を作製した。

【００５３】ａ）比較例２の複合正極は、比較例１と
同様の方法で作製した。なお、ステンレス集電体上に形
成した複合正極被膜の厚さは、６０μｍであった。

【００５４】ｂ）比較例２の複合負極は、比較例１と
同様の方法で作製した。なお、ステンレス集電体上に形
成した複合負極被膜の厚さは、３０μｍであった。

【００５５】次に上記複合負極に本発明のイオン伝導性
高分子化合物層を形成させるべく、比較例１と同様の有
機化合物３０重量部と四フッ化ホウ酸リチウム６重量
部、１，２−ジメトキシエタン３２重量部、γ−ブチロ
ラクトン３２重量部およびベンジルメチルケタール０．
０３重量部を混合したものを上記複合負極にキャスト
し、乾燥不活性ガス雰囲気中、２０ｍＷ／ｃｍ² の紫外
線を６０秒間照射することにより硬化させた。これによ
って得られた電解質層の厚みは、２５μｍであった。

【００５６】ｃ）ｂ）で得られた電解質／複合負極／
負極集電体と、ａ）で得られた正極集電体／複合正極を
接触させることにより、それぞれシート状電池を作製し
た。実施例１、比較例１および比較例２のシート状電池
の電極面積は、作製工程によって種々変更することが可
能であるが、本実施例では、その電極面積を１００ｃｍ
²としたものを作製した。

【００５７】これらシート状電池を用いて、２５℃ で
５０μＡ／ｃｍ²定電流の充放電サイクル試験を行っ
た。なお、充電終止電圧４．１Ｖ、放電終止電圧２．７
Ｖとして充放電サイクル試験を行った。第２図に充放電
サイクル数と電池容量の関係を示したものである。第２
図からわかるように、本発明のイオン伝導性高分子化合
物を用いたシート状電池は、比較例のシート状電池と比
較して、優れた充放電サイクル特性を示すことがわか
る。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、少なく
とも１種のイオン性化合物が溶解している高分子物質に
より構成されたイオン伝導性高分子化合物と電気化学的
活性物質と任意に電子伝導性物質とで構成される複合正
極（Ａ）および複合負極（Ｂ）と、：少なくとも１種の
イオン性化合物が溶解している高分子物質により構成さ
れたイオン伝導性高分子化合物からなる電解質（Ｃ）
を、少なくとも複合負極（Ｂ）又は（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）と共に電離性放射線の照射により形成することに
より、低温で短時間で処理することが可能となり、従来
の熱的方法と比較して作業性が格段に向上し、品質の均
一性を図ることが可能である。

【００５９】これらのことから、電池の製造工程の作業
性および電池の性能を向上させることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート状電池の断面図である。

【図２】実施例１のシート状電池、比較例１および比較
例２のシート状電池の充放電サイクル数と電池容量の関
係を示したグラフである。

【符号の説明】

１・・・正極集電体、２・・・複合正
極、３・・・電解質、４・・・複
合負極、５・・・負極集電体、６・・
・封口材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田一成大阪府高槻市城西町６番６号湯浅電池株式会社内 (72)発明者井土秀一大阪府高槻市城西町６番６号湯浅電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１種のイオン性化合物が溶解
している高分子物質により構成されたイオン伝導性高分
子化合物であって、ポリエーテル構造を有し、イオン伝
導性を有している高分子化合物と電気化学的活性物質と
任意に電子伝導性物質とで構成される複合正極（Ａ）お
よび複合負極（Ｂ）と、：少なくとも１種のイオン性化
合物が溶解している高分子物質により構成されたイオン
伝導性高分子化合物からなる電解質（Ｃ）からなる電池
であり、該複合正極（Ａ）、複合負極（Ｂ）および電解
質（Ｃ）を形成する方法として、少なくとも（Ｂ）又は
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と共に電離性放射線の照射によ
って形成することを特徴とする電池。
【請求項２】上記イオン伝導性高分子化合物が、少な
くとも１種のイオン性化合物が溶解した反応性二重結合
を持つポリエーテルである高分子化合物で、上記電離性
放射線の照射によって反応させることにより、架橋ネッ
トワーク構造を有する高分子化合物となることを特徴と
する請求項１記載の電池。
【請求項３】上記電離性放射線の照射において、特に
電子線を使用する場合、該電子線が少なくとも１００ｋ
Ｖ以上の加速電圧で照射されることを特徴とする請求項
１または２記載の電池。
【請求項４】上記イオン伝導性高分子化合物が、イオ
ン性化合物を溶解することができる物質を含んでいるこ
とを特徴とする請求項１、２または３の電池。