JPH07192763A - 高分子固体電解質二次電池 - Google Patents
高分子固体電解質二次電池Info
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- JPH07192763A JPH07192763A JP5331303A JP33130393A JPH07192763A JP H07192763 A JPH07192763 A JP H07192763A JP 5331303 A JP5331303 A JP 5331303A JP 33130393 A JP33130393 A JP 33130393A JP H07192763 A JPH07192763 A JP H07192763A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 正極活物質層中の負極活物質イオンの拡散を
促進して、容量を高めることができる高分子固体電解質
二次電池を得る。 【構成】 正極活物質層２中に正極集電体１に向うに従
って濃度が薄くなるように高分子固体電解質を添加す
る。具体的には、まず正極集電体１の上に高分子固体電
解質の含有量が最も少ない第１の活物質混練物を塗布し
て第１の活物質形成層２ａを形成する。次に第１の活物
質形成層２ａの上に、この第１の活物質形成層２ａより
も高分子固体電解質の含有量が多い第２の活物質形成層
２ｂを形成する。更に第２の活物質形成層２ｂの上に、
この第２の活物質形成層２ｂよりも高分子固体電解質の
含有量が多い第３の活物質形成層２ｃを形成する。
促進して、容量を高めることができる高分子固体電解質
二次電池を得る。 【構成】 正極活物質層２中に正極集電体１に向うに従
って濃度が薄くなるように高分子固体電解質を添加す
る。具体的には、まず正極集電体１の上に高分子固体電
解質の含有量が最も少ない第１の活物質混練物を塗布し
て第１の活物質形成層２ａを形成する。次に第１の活物
質形成層２ａの上に、この第１の活物質形成層２ａより
も高分子固体電解質の含有量が多い第２の活物質形成層
２ｂを形成する。更に第２の活物質形成層２ｂの上に、
この第２の活物質形成層２ｂよりも高分子固体電解質の
含有量が多い第３の活物質形成層２ｃを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高分子固体電解質二次電
池に関するものである。
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に高分子固体電解質二次電池は正極
集電体の片面に形成された正極活物質層と負極集電体の
片面に形成された負極活物質層とが高分子固体電解質層
を介して積層された構造を有している。正極活物質層に
は正極活物質層中の負極活物質イオンの拡散が促進され
るように高分子固体電解質を添加したものや、正極活物
質層中の導電性を高めるために導電助剤を添加したもの
がある。
集電体の片面に形成された正極活物質層と負極集電体の
片面に形成された負極活物質層とが高分子固体電解質層
を介して積層された構造を有している。正極活物質層に
は正極活物質層中の負極活物質イオンの拡散が促進され
るように高分子固体電解質を添加したものや、正極活物
質層中の導電性を高めるために導電助剤を添加したもの
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正極活
物質層中に高分子固体電解質を添加しても、正極活物質
層中の負極活物質イオンの拡散を促進するのには限界が
あり、電池の容量を十分に高めることができなかった。
物質層中に高分子固体電解質を添加しても、正極活物質
層中の負極活物質イオンの拡散を促進するのには限界が
あり、電池の容量を十分に高めることができなかった。
【０００４】本発明の目的は、正極活物質層中の負極活
物質イオンの拡散を促進して、容量を高めることができ
る高分子固体電解質二次電池を提供することにある。
物質イオンの拡散を促進して、容量を高めることができ
る高分子固体電解質二次電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、正
極集電体上に形成された正極活物質層中に高分子固体電
解質が添加された正極板を用いる高分子固体電解質二次
電池を対象にして、高分子固体電解質を正極集電体に向
うに従って濃度が薄くなるように添加する。
極集電体上に形成された正極活物質層中に高分子固体電
解質が添加された正極板を用いる高分子固体電解質二次
電池を対象にして、高分子固体電解質を正極集電体に向
うに従って濃度が薄くなるように添加する。
【０００６】請求項２の発明では、高分子固体電解質を
正極集電体に向うに従って段階的に濃度を薄くする。
正極集電体に向うに従って段階的に濃度を薄くする。
【０００７】請求項３の発明では、高分子固体電解質と
してリチウム塩を含有するメトキシオリゴエチレンオキ
シポリフォスファゼンを用い、正極活物質層をアモルフ
ァスの五酸化バナジウムによって形成する。
してリチウム塩を含有するメトキシオリゴエチレンオキ
シポリフォスファゼンを用い、正極活物質層をアモルフ
ァスの五酸化バナジウムによって形成する。
【０００８】請求項４の発明では、正極集電体上に形成
された正極活物質層中に高分子固体電解質及び導電助剤
が添加された正極板を用いる高分子固体電解質二次電池
を対象にして、高分子固体電解質及び導電助剤を正極集
電体に向うに従って濃度が薄くなるように添加する。
された正極活物質層中に高分子固体電解質及び導電助剤
が添加された正極板を用いる高分子固体電解質二次電池
を対象にして、高分子固体電解質及び導電助剤を正極集
電体に向うに従って濃度が薄くなるように添加する。
【０００９】請求項５の発明では、高分子固体電解質及
び導電助剤を正極集電体に向うに従って段階的に濃度を
薄くする。
び導電助剤を正極集電体に向うに従って段階的に濃度を
薄くする。
【００１０】請求項６の発明では、高分子固体電解質と
してリチウム塩を含有するメトキシオリゴエチレンオキ
シポリフォスファゼンを用い、導電助剤としてアセチレ
ンブラックを用い、正極活物質層をアモルファスの五酸
化バナジウムによって形成する。
してリチウム塩を含有するメトキシオリゴエチレンオキ
シポリフォスファゼンを用い、導電助剤としてアセチレ
ンブラックを用い、正極活物質層をアモルファスの五酸
化バナジウムによって形成する。
【００１１】
【作用】高分子固体電解質二次電池では高分子固体電解
質層から正極集電体に向かって負極活物質イオンが拡散
し、拡散した負極活物質イオンが正極活物質と反応して
電池の充放電が行われる。正極活物質層中に高分子固体
電解質を添加すると、添加した高分子固体電解質を介し
て正極活物質の内部に負極活物質イオンが容易に拡散す
る。反応は活物質層の表面側で進行するため、表面側に
高分子固体電解質を多くするのが好ましい。正極集電体
に近づくほど、負極活物質イオンは正極集電体に引き付
けられて、活物質層内部に拡散しやすくなる。したがっ
て正極集電体に近づくにしたがって高分子固体電解質の
添加量は少なくて済む。そこで本発明のように高分子固
体電解質を正極集電体に向うに従って濃度が薄くなるよ
うに添加すると、正極活物質の充填量を大きく低下させ
ることなく、負極活物質イオンを正極活物質層内に容易
に拡散させることができ、電池の容量を高めることがで
きる。
質層から正極集電体に向かって負極活物質イオンが拡散
し、拡散した負極活物質イオンが正極活物質と反応して
電池の充放電が行われる。正極活物質層中に高分子固体
電解質を添加すると、添加した高分子固体電解質を介し
て正極活物質の内部に負極活物質イオンが容易に拡散す
る。反応は活物質層の表面側で進行するため、表面側に
高分子固体電解質を多くするのが好ましい。正極集電体
に近づくほど、負極活物質イオンは正極集電体に引き付
けられて、活物質層内部に拡散しやすくなる。したがっ
て正極集電体に近づくにしたがって高分子固体電解質の
添加量は少なくて済む。そこで本発明のように高分子固
体電解質を正極集電体に向うに従って濃度が薄くなるよ
うに添加すると、正極活物質の充填量を大きく低下させ
ることなく、負極活物質イオンを正極活物質層内に容易
に拡散させることができ、電池の容量を高めることがで
きる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本実施例の高分子固体電解質二次電
池の概略断面図を示している。本図に示すように本実施
例の高分子固体電解質二次電池は正極集電体１の片面に
形成された正極活物質層２と負極集電体３の片面に形成
された負極活物質層４とが高分子固体電解質層５を介し
て積層された構造を有している。正極集電体１及び負極
集電体３は共に厚み２０μm のＳＵＳ箔により形成され
ており、その外周端部１ｂ及び３ｂはポリエチレン樹脂
からなるホットメルト６により完全に接続されている。
正極活物質層２は正極活物質材料と高分子固体電解質と
導電助剤との混合物により形成されており、高分子固体
電解質層５から正極集電体１に向うに従って高分子固体
電解質及び導電助剤の濃度が段階的に薄くなるように３
つの活物質形成層２ａ〜２ｃから形成されている。この
正極活物質層２は次のようにして形成した。まずメトキ
シオリゴエチレンオキシポリフォスファゼン（ＭＥＰ
７）と該ＭＥＰ７に対して８重量％のＬｉＣｌＯ4 から
なるリチウム塩とを１、２−ジメトキシエタン（ＤＭ
Ｅ）中に２０重量％溶かして作った高分子固体電解質用
溶液を作った。次にアモルファスの五酸化バナジウム
（Ｖ2 Ｏ5 ）からなる正極活物質材料と高分子固体電解
質用溶液とアセチレンブラックからなる導電助剤とを混
練して第１の混練物を作った。なお混練する割合は、ア
モルファスのＶ2 Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬｉＣｌＯ4 との
混合物（高分子固体電解質用溶液からＤＭＥを除いたも
の）と、アセチレンブラックとの重量比が５：２：３と
なる割合にした。そして第１の混練物を正極集電体１の
一方の表面１ａの中央部分に塗布してからＤＭＥを揮発
除去して厚み５０μm の第１の活物質形成層２ａを作っ
た。次にアモルファスのＶ2Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬｉＣ
ｌＯ4 との混合物と、アセチレンブラックとを重量比が
３：３：４になるように混練し、その他は第１の混練物
と同様にして第２の混練物を作った。そして第２の混練
物を第１の活物質形成層２ａ上に塗布してからＤＭＥを
揮発除去して厚み５０μm の第２の活物質形成層２ｂを
作った。次にアモルファスのＶ2 Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬ
ｉＣｌＯ4 との混合物と、アセチレンブラックとを重量
比が１：４：５になるように混練し、その他は第１の混
練物と同様にして第３の混練物を作った。そして第３の
混練物を第２の活物質形成層２ｂ上に塗布してからＤＭ
Ｅを揮発除去して厚み５０μm の第３の活物質形成層２
ｃを作った。このように複数の活物質形成層から正極活
物質層を作ると、正極集電体に向うに従って高分子固体
電解質及び導電助剤の濃度が薄くなる電池を簡単に作れ
る。
に説明する。図１は本実施例の高分子固体電解質二次電
池の概略断面図を示している。本図に示すように本実施
例の高分子固体電解質二次電池は正極集電体１の片面に
形成された正極活物質層２と負極集電体３の片面に形成
された負極活物質層４とが高分子固体電解質層５を介し
て積層された構造を有している。正極集電体１及び負極
集電体３は共に厚み２０μm のＳＵＳ箔により形成され
ており、その外周端部１ｂ及び３ｂはポリエチレン樹脂
からなるホットメルト６により完全に接続されている。
正極活物質層２は正極活物質材料と高分子固体電解質と
導電助剤との混合物により形成されており、高分子固体
電解質層５から正極集電体１に向うに従って高分子固体
電解質及び導電助剤の濃度が段階的に薄くなるように３
つの活物質形成層２ａ〜２ｃから形成されている。この
正極活物質層２は次のようにして形成した。まずメトキ
シオリゴエチレンオキシポリフォスファゼン（ＭＥＰ
７）と該ＭＥＰ７に対して８重量％のＬｉＣｌＯ4 から
なるリチウム塩とを１、２−ジメトキシエタン（ＤＭ
Ｅ）中に２０重量％溶かして作った高分子固体電解質用
溶液を作った。次にアモルファスの五酸化バナジウム
（Ｖ2 Ｏ5 ）からなる正極活物質材料と高分子固体電解
質用溶液とアセチレンブラックからなる導電助剤とを混
練して第１の混練物を作った。なお混練する割合は、ア
モルファスのＶ2 Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬｉＣｌＯ4 との
混合物（高分子固体電解質用溶液からＤＭＥを除いたも
の）と、アセチレンブラックとの重量比が５：２：３と
なる割合にした。そして第１の混練物を正極集電体１の
一方の表面１ａの中央部分に塗布してからＤＭＥを揮発
除去して厚み５０μm の第１の活物質形成層２ａを作っ
た。次にアモルファスのＶ2Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬｉＣ
ｌＯ4 との混合物と、アセチレンブラックとを重量比が
３：３：４になるように混練し、その他は第１の混練物
と同様にして第２の混練物を作った。そして第２の混練
物を第１の活物質形成層２ａ上に塗布してからＤＭＥを
揮発除去して厚み５０μm の第２の活物質形成層２ｂを
作った。次にアモルファスのＶ2 Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬ
ｉＣｌＯ4 との混合物と、アセチレンブラックとを重量
比が１：４：５になるように混練し、その他は第１の混
練物と同様にして第３の混練物を作った。そして第３の
混練物を第２の活物質形成層２ｂ上に塗布してからＤＭ
Ｅを揮発除去して厚み５０μm の第３の活物質形成層２
ｃを作った。このように複数の活物質形成層から正極活
物質層を作ると、正極集電体に向うに従って高分子固体
電解質及び導電助剤の濃度が薄くなる電池を簡単に作れ
る。
【００１３】負極活物質層４は厚み４０μm のリチウム
箔により形成されている。高分子固体電解質層５はＭＥ
Ｐ７とＬｉＣｌＯ4 との混合物からなるもので、前述の
高分子固体電解質用溶液を活物質形成層２ｃ上に塗布し
てからＤＭＥを揮発除去して０．１mmの厚みに形成し
た。
箔により形成されている。高分子固体電解質層５はＭＥ
Ｐ７とＬｉＣｌＯ4 との混合物からなるもので、前述の
高分子固体電解質用溶液を活物質形成層２ｃ上に塗布し
てからＤＭＥを揮発除去して０．１mmの厚みに形成し
た。
【００１４】次に本実施例の高分子固体電解質二次電池
の特性を調べるために、本実施例と従来例と比較例の各
電池を用いて試験を行った。従来例の電池はアモルファ
スのＶ2 Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬｉＣｌＯ4 との混合物
と、アセチレンブラックとの重量比が３：３：４になる
ように正極活物質層を一層から形成し、その他は本実施
例の電池と同じ方法で製造した。比較例の電池は高分子
固体電解質層から正極集電体に向うに従って高分子固体
電解質及び導電助剤の濃度が段階的に濃くなるように本
実施例の電池における第１の活物質形成層２ａの組成と
第３の活物質形成層２ｃの組成とを入れ代えて正極活物
質層を形成し、その他は本実施例の電池と同じ方法で製
造した。そして各電池を２５℃において電流値０．３ｍ
Ａ、放電終止電圧２．０Ｖで放電して各電池の放電容量
を調べた。図２はその測定結果を示している。本図より
本実施例の電池は従来例の電池及び比較例の電池に比べ
て放電容量が高いのが判る。
の特性を調べるために、本実施例と従来例と比較例の各
電池を用いて試験を行った。従来例の電池はアモルファ
スのＶ2 Ｏ5 と、ＭＥＰ７とＬｉＣｌＯ4 との混合物
と、アセチレンブラックとの重量比が３：３：４になる
ように正極活物質層を一層から形成し、その他は本実施
例の電池と同じ方法で製造した。比較例の電池は高分子
固体電解質層から正極集電体に向うに従って高分子固体
電解質及び導電助剤の濃度が段階的に濃くなるように本
実施例の電池における第１の活物質形成層２ａの組成と
第３の活物質形成層２ｃの組成とを入れ代えて正極活物
質層を形成し、その他は本実施例の電池と同じ方法で製
造した。そして各電池を２５℃において電流値０．３ｍ
Ａ、放電終止電圧２．０Ｖで放電して各電池の放電容量
を調べた。図２はその測定結果を示している。本図より
本実施例の電池は従来例の電池及び比較例の電池に比べ
て放電容量が高いのが判る。
【００１５】なお本実施例では高分子固体電解質用溶液
を作る際にリチウム塩としてＬｉＣｌＯ4 を用いたが、
ＬｉＢＦ4 、ＬｉＢＦ6 、ＬｉＳＯ3 ＣＦ3 等をリチウ
ム塩として用いることができる。
を作る際にリチウム塩としてＬｉＣｌＯ4 を用いたが、
ＬｉＢＦ4 、ＬｉＢＦ6 、ＬｉＳＯ3 ＣＦ3 等をリチウ
ム塩として用いることができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、高分子固体電解質を正
極集電体に向うに従って濃度が薄くなるように添加する
ので、正極活物質の充填量を大きく低下させることな
く、負極活物質イオンを正極活物質層内に容易に拡散さ
せることができ、電池の容量を高めることができる。
極集電体に向うに従って濃度が薄くなるように添加する
ので、正極活物質の充填量を大きく低下させることな
く、負極活物質イオンを正極活物質層内に容易に拡散さ
せることができ、電池の容量を高めることができる。
【図１】 本実施例の高分子固体電解質二次電池の概略
断面図である。
断面図である。
【図２】 試験に用いた電池の放電容量を示す図であ
る。
る。
Claims (6)
- 【請求項１】 正極集電体上に形成された正極活物質層
中に高分子固体電解質が添加された正極板を用いる高分
子固体電解質二次電池において、 前記高分子固体電解質は前記正極集電体に向うに従って
濃度が薄くなるように添加されていることを特徴とする
高分子固体電解質二次電池。 - 【請求項２】 前記高分子固体電解質は前記正極集電体
に向うに従って段階的に濃度が薄くなることを特徴とす
る請求項１に記載の高分子固体電解質二次電池。 - 【請求項３】 前記高分子固体電解質としてリチウム塩
を含有するメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスフ
ァゼンを用い、前記正極活物質層はアモルファスの五酸
化バナジウムによって形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の高分子固体電解質二次電池。 - 【請求項４】 正極集電体上に形成された正極活物質層
中に高分子固体電解質及び導電助剤が添加された正極板
を用いる高分子固体電解質二次電池において、 前記高分子固体電解質及び導電助剤は前記正極集電体に
向うに従って濃度が薄くなるように添加されていること
を特徴とする高分子固体電解質二次電池。 - 【請求項５】 前記高分子固体電解質及び導電助剤は前
記正極集電体に向うに従って段階的に濃度が薄くなるこ
とを特徴とする請求項４に記載の高分子固体電解質二次
電池。 - 【請求項６】 前記高分子固体電解質としてリチウム塩
を含有するメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスフ
ァゼンを用い、前記導電助剤としてアセチレンブラック
を用い、前記正極活物質層はアモルファスの五酸化バナ
ジウムによって形成されていることを特徴とする請求項
５に記載の高分子固体電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5331303A JPH07192763A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 高分子固体電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5331303A JPH07192763A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 高分子固体電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192763A true JPH07192763A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18242183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5331303A Withdrawn JPH07192763A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 高分子固体電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07192763A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005050756A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | ゲル電解質電池 |
| JP2006164783A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Nissan Motor Co Ltd | 電極、電池、およびその製造方法 |
| JP2012069248A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Hitachi Zosen Corp | 全固体電池の製造方法 |
| JP2012104270A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Toyota Motor Corp | 全固体電池 |
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-
1993
- 1993-12-27 JP JP5331303A patent/JPH07192763A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
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