JPH0746611B2 - 薄型リチウム電池の製造法 - Google Patents
薄型リチウム電池の製造法Info
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- JPH0746611B2 JPH0746611B2 JP60055188A JP5518885A JPH0746611B2 JP H0746611 B2 JPH0746611 B2 JP H0746611B2 JP 60055188 A JP60055188 A JP 60055188A JP 5518885 A JP5518885 A JP 5518885A JP H0746611 B2 JPH0746611 B2 JP H0746611B2
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- electrolyte
- current collector
- battery
- collector plate
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- 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
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
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- 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
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リチウムまたはリチウム合金を負極とし、
正負両極集電板の周辺部において熱融着性材料にて融着
封止された構造を有する薄型リチウム電池に関する。
正負両極集電板の周辺部において熱融着性材料にて融着
封止された構造を有する薄型リチウム電池に関する。
従来より汎用されるボタン型やコイン型などのリチウム
電池は、一般に、正極としてTiS2などの活物質とテフロ
ン粉末などの結合剤と必要に応じて炭素粉末などの電子
伝導助剤とを混合してシート状に成形したものを使用す
ると共に、負極としてリチウムまたはリチウム合金を使
用し、これら両極間にセパレータを介在させて正極集電
板と負極集電板との間に配置し、かつリチウム塩と非水
溶媒とからなる高流動性の液体である電解質をセパレー
タおよび正極に浸潤するように注入した上で、両極集電
板の周縁をパツキング材を挾んで屈曲して封止した構造
を有している（文献不詳）。
電池は、一般に、正極としてTiS2などの活物質とテフロ
ン粉末などの結合剤と必要に応じて炭素粉末などの電子
伝導助剤とを混合してシート状に成形したものを使用す
ると共に、負極としてリチウムまたはリチウム合金を使
用し、これら両極間にセパレータを介在させて正極集電
板と負極集電板との間に配置し、かつリチウム塩と非水
溶媒とからなる高流動性の液体である電解質をセパレー
タおよび正極に浸潤するように注入した上で、両極集電
板の周縁をパツキング材を挾んで屈曲して封止した構造
を有している（文献不詳）。
しかしながら、近年における電子機器類の小型化、軽量
化、薄型化などに伴つて、リチウム電池としてもカード
型やフレキシブル型などのたとえば総厚が0.5mm程度と
いう非常に薄型で高性能なものが要望されている。この
ような薄型電池では、正負両極およびセパレータなどの
電池要素自体も薄くする必要があり、かつ加工技術上の
制約から封止部分には接着方式を採用せざるを得ない
（文献不詳）。
化、薄型化などに伴つて、リチウム電池としてもカード
型やフレキシブル型などのたとえば総厚が0.5mm程度と
いう非常に薄型で高性能なものが要望されている。この
ような薄型電池では、正負両極およびセパレータなどの
電池要素自体も薄くする必要があり、かつ加工技術上の
制約から封止部分には接着方式を採用せざるを得ない
（文献不詳）。
しかるに、正極として前述した正極活物質と結合剤と必
要に応じて電子伝導助剤との混合物の成形体を用いる場
合、薄型電池に適合する一定した薄厚のものを成形する
こと自体が困難であり、しかも厚みが0.1mm程度になる
と組成や密度などの均一性ならびに強度が不充分になる
という問題点がある。また従来の高流動性の液体からな
る電解質を滴下によつて電池内に添加する際、薄型電池
用として両極集電板もほぼ平板状であることから電解質
が周辺側へ流れ出し易く、必要量をうまく添加すること
が非常に困難となる。
要に応じて電子伝導助剤との混合物の成形体を用いる場
合、薄型電池に適合する一定した薄厚のものを成形する
こと自体が困難であり、しかも厚みが0.1mm程度になる
と組成や密度などの均一性ならびに強度が不充分になる
という問題点がある。また従来の高流動性の液体からな
る電解質を滴下によつて電池内に添加する際、薄型電池
用として両極集電板もほぼ平板状であることから電解質
が周辺側へ流れ出し易く、必要量をうまく添加すること
が非常に困難となる。
一方、前述のように正負両極集電板の周辺部で接着封止
する場合、塗料溶液型の接着剤を用いると、封止部幅が
非常に狭くかつ平坦状であるために周辺部全域に適量を
均等に塗布することが困難であり、硬化前の接着剤が電
池内部に流入して電解質と混じり合つて電池性能に悪影
響を及ぼす惧れがある。また封止をホツトメルト型接着
剤などの熱融着性材料による熱融着にて行う場合、該材
料として予め幅や厚みを適当に設定した環状シート形態
のものを使用できるので上記塗料溶液型における欠点は
解消されるが、融着時の加熱にて液体電解質の蒸気圧が
高まり、液が飛散して封止自体が困難になるという問題
点があつた。
する場合、塗料溶液型の接着剤を用いると、封止部幅が
非常に狭くかつ平坦状であるために周辺部全域に適量を
均等に塗布することが困難であり、硬化前の接着剤が電
池内部に流入して電解質と混じり合つて電池性能に悪影
響を及ぼす惧れがある。また封止をホツトメルト型接着
剤などの熱融着性材料による熱融着にて行う場合、該材
料として予め幅や厚みを適当に設定した環状シート形態
のものを使用できるので上記塗料溶液型における欠点は
解消されるが、融着時の加熱にて液体電解質の蒸気圧が
高まり、液が飛散して封止自体が困難になるという問題
点があつた。
したがつてこの発明は、上述の如き問題点を解決するこ
とにより、組立製作が容易でかつ優れた性能を備えた薄
型リチウム電池を提供することを目的としている。
とにより、組立製作が容易でかつ優れた性能を備えた薄
型リチウム電池を提供することを目的としている。
この発明者らは、上記目的において鋭意検討を重ねた結
果、電解質として粘性化したものを使用し、かつこの電
解質と正極活物質を主体とする粘性混練物を正極材料と
することにより、電解質が塗り付け手段にて電池内に簡
単に添加可能となり、従来の液体電解質の如き周辺部へ
の流れ出しを防止できると共に、熱融着性材料の熱融着
による封止方式を採用しても加熱時に電解質が飛散せず
容易に確実な封止が行え、また正極がスクリーン印刷な
どの塗布手段で薄く均等厚みに形成でき、その厚みも任
意に調整することが可能であり、しかも均一な組成およ
び密度が得られることを見い出し、この発明をなすに至
つた。
果、電解質として粘性化したものを使用し、かつこの電
解質と正極活物質を主体とする粘性混練物を正極材料と
することにより、電解質が塗り付け手段にて電池内に簡
単に添加可能となり、従来の液体電解質の如き周辺部へ
の流れ出しを防止できると共に、熱融着性材料の熱融着
による封止方式を採用しても加熱時に電解質が飛散せず
容易に確実な封止が行え、また正極がスクリーン印刷な
どの塗布手段で薄く均等厚みに形成でき、その厚みも任
意に調整することが可能であり、しかも均一な組成およ
び密度が得られることを見い出し、この発明をなすに至
つた。
すなわち、この発明は、正極集電板と負極集電板との間
に正極とリチウムまたはリチウム合金からなる負極と両
極間に介在するセパレータとを含む電池要素が配置さ
れ、上記両極集電板の周辺部で熱融着性材料にて融着封
止された構造の薄型リチウム電池において、電解質とし
てリチウム塩と非水系溶媒とゲル化剤とを含む粘性体を
使用するとともに、上記正極集電板上に上記電解質と正
極活物質を主体とする粘性混練物層からなる正極を塗布
形成することを特徴とする薄型リチウム電池の製造法に
係るものである。
に正極とリチウムまたはリチウム合金からなる負極と両
極間に介在するセパレータとを含む電池要素が配置さ
れ、上記両極集電板の周辺部で熱融着性材料にて融着封
止された構造の薄型リチウム電池において、電解質とし
てリチウム塩と非水系溶媒とゲル化剤とを含む粘性体を
使用するとともに、上記正極集電板上に上記電解質と正
極活物質を主体とする粘性混練物層からなる正極を塗布
形成することを特徴とする薄型リチウム電池の製造法に
係るものである。
この発明において使用する電解質は、既述のようにリチ
ウム塩と非水系溶媒とゲル化剤とからなるものであり、
ゲル化剤による増粘作用にて従来の液体電解質のような
高流動性を示さない粘性体となつていることから、セパ
レータなどの電池要素に塗り付けて電池内へ添加できる
と共に、熱融着による封止時の加熱によつても飛散しな
いという優れた特徴を持つている。
ウム塩と非水系溶媒とゲル化剤とからなるものであり、
ゲル化剤による増粘作用にて従来の液体電解質のような
高流動性を示さない粘性体となつていることから、セパ
レータなどの電池要素に塗り付けて電池内へ添加できる
と共に、熱融着による封止時の加熱によつても飛散しな
いという優れた特徴を持つている。
このような電解質に使用するリチウム塩および非水系溶
媒としては、従来よりリチウム電池用として知られる種
々のものをいずれも使用可能である。たとえば、好適な
リチウム塩の代表例としては、LiBφ4（φはフエニル基
を意味する）、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6などが挙げら
れ、これらは２種以上を併用しても差し支えなく、また
予め非水系溶媒の付加物としたものであつてもよい。一
方、非水系溶媒の好適な代表例としてはプロピレンカー
ボネート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、ジ
オキソランなどが挙げられ、これらは２種以上を併用し
ても差し支えない。なおリチウム塩の濃度は0.3〜3mol/
lが好ましい。
媒としては、従来よりリチウム電池用として知られる種
々のものをいずれも使用可能である。たとえば、好適な
リチウム塩の代表例としては、LiBφ4（φはフエニル基
を意味する）、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6などが挙げら
れ、これらは２種以上を併用しても差し支えなく、また
予め非水系溶媒の付加物としたものであつてもよい。一
方、非水系溶媒の好適な代表例としてはプロピレンカー
ボネート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、ジ
オキソランなどが挙げられ、これらは２種以上を併用し
ても差し支えない。なおリチウム塩の濃度は0.3〜3mol/
lが好ましい。
ゲル化剤としては、リチウム塩と反応せずかつ非水系溶
媒と均一に混じり合つてゲル化する性質を備えるもので
あればよく、その好適な代表例としてポリメタクリル酸
アルキルエステル、とくに好ましくは構成単位であるメ
タクリル酸アルキルエステルの一般式CH2=C(CH3)COORで
示されるＲがメチル基、エチル基、プロピル基などの低
級アルキル基からなり、平均分子量が5,000〜20,0000程
度のものが挙げられる。このゲル化剤の使用量は粘性体
の粘度が適度の範囲となるように適宜設定すればよく、
上記粘度が高くなりすぎると粘稠性が高過ぎて塗り付け
が困難となり、逆に低くなりすぎると流動性が大き過ぎ
て従来の液体電解質と同様の問題を生じる。因にゲル化
剤としてポリメタクリル酸アルキルエステルを使用する
場合は、その使用量は非水系溶媒100重量部に対して10
〜30重量部程度が使用量の目安である。
媒と均一に混じり合つてゲル化する性質を備えるもので
あればよく、その好適な代表例としてポリメタクリル酸
アルキルエステル、とくに好ましくは構成単位であるメ
タクリル酸アルキルエステルの一般式CH2=C(CH3)COORで
示されるＲがメチル基、エチル基、プロピル基などの低
級アルキル基からなり、平均分子量が5,000〜20,0000程
度のものが挙げられる。このゲル化剤の使用量は粘性体
の粘度が適度の範囲となるように適宜設定すればよく、
上記粘度が高くなりすぎると粘稠性が高過ぎて塗り付け
が困難となり、逆に低くなりすぎると流動性が大き過ぎ
て従来の液体電解質と同様の問題を生じる。因にゲル化
剤としてポリメタクリル酸アルキルエステルを使用する
場合は、その使用量は非水系溶媒100重量部に対して10
〜30重量部程度が使用量の目安である。
なお、この発明で使用する電解質の粘性体として、上述
したリチウム塩とポリメタクリル酸アルキルエステルと
非水系溶媒との好適な組合せは多数存在するが、電池特
性および電解質の均質性の面でLiBφ4のジメトキシエタ
ン付加物とポリメチルメタクリレートとプロピレンカー
ボネートとの組合せが最も良好な結果が得られている。
したリチウム塩とポリメタクリル酸アルキルエステルと
非水系溶媒との好適な組合せは多数存在するが、電池特
性および電解質の均質性の面でLiBφ4のジメトキシエタ
ン付加物とポリメチルメタクリレートとプロピレンカー
ボネートとの組合せが最も良好な結果が得られている。
この発明の特徴点は、電解質として上記粘性体を使用す
ること、ならびに正極をこの粘性からなる電解質と正極
活物質とを主体とした粘性混練物層にて構成することに
ある。すなわち、このような粘性混練物はスクリーン印
刷を始めとする種々の塗布手段によつて正極集電体上に
塗布できるため、薄型電池用正極としてたとえば0.1mm
程度あるいはそれ以下の均一な層厚とすることが容易で
あり、厚みの調整も可能であり、また混練物であるため
に組成および成分密度の均一化が図れるという利点があ
る。
ること、ならびに正極をこの粘性からなる電解質と正極
活物質とを主体とした粘性混練物層にて構成することに
ある。すなわち、このような粘性混練物はスクリーン印
刷を始めとする種々の塗布手段によつて正極集電体上に
塗布できるため、薄型電池用正極としてたとえば0.1mm
程度あるいはそれ以下の均一な層厚とすることが容易で
あり、厚みの調整も可能であり、また混練物であるため
に組成および成分密度の均一化が図れるという利点があ
る。
ここで上記正極に使用される正極活物質としては、従来
よりリチウム電池に用いられているものを種々使用可能
であり、たとえば好適なものとしてTiS2、MoS2、MoS3、
FeS2、ZrS2、NbS2、NiPS3、VSe2、V6O13、V2O5などが挙
げられ、これらは２種以上を併用しても差し支えない。
よりリチウム電池に用いられているものを種々使用可能
であり、たとえば好適なものとしてTiS2、MoS2、MoS3、
FeS2、ZrS2、NbS2、NiPS3、VSe2、V6O13、V2O5などが挙
げられ、これらは２種以上を併用しても差し支えない。
このような正極活物質を前記電解質と混練することによ
り正極形成用の粘性混練物が得られるが、正極中におい
て活物質粒子が相互接触状態を維持してセパレータ側よ
り正極集電板表面に至る電気的経路を形成する必要があ
るため、活物質はある程度以上の比率で存在することが
望ましい。一方、正極中の活物質粒子の充填量が大き過
ぎると、これら粒子間の間隙にリチウム伝導性を維持す
るための電解質が少くなりリチウムイオンが拡散しにく
くなつて反応への寄与率が低下する。従つて、上記観点
から正極活物質／電解質の比率は体積比で1/0.3〜1/1程
度、とくに好ましくは1/0.4〜1/0.8とするのがよい。
り正極形成用の粘性混練物が得られるが、正極中におい
て活物質粒子が相互接触状態を維持してセパレータ側よ
り正極集電板表面に至る電気的経路を形成する必要があ
るため、活物質はある程度以上の比率で存在することが
望ましい。一方、正極中の活物質粒子の充填量が大き過
ぎると、これら粒子間の間隙にリチウム伝導性を維持す
るための電解質が少くなりリチウムイオンが拡散しにく
くなつて反応への寄与率が低下する。従つて、上記観点
から正極活物質／電解質の比率は体積比で1/0.3〜1/1程
度、とくに好ましくは1/0.4〜1/0.8とするのがよい。
なお、この発明では粘性混練物からなる正極中に電子伝
導性を向上させる目的でカルボニルニツケル、アセチレ
ンブラツクなどの電子伝導助剤を含有させてもよい。こ
のような電子伝導助剤は、使用される正極活物質の種類
による電子伝導性の差異に応じて添加量を変化すればよ
いが、通常は粘性混練物中の５〜12容量％を占める添加
量とすることが望ましい。なお、このように電子伝導助
剤を添加した場合は、正極中において前記電気的経路が
形成され易くなるので正極活物質の使用比率を前記範囲
よりある程度低下させることができる。
導性を向上させる目的でカルボニルニツケル、アセチレ
ンブラツクなどの電子伝導助剤を含有させてもよい。こ
のような電子伝導助剤は、使用される正極活物質の種類
による電子伝導性の差異に応じて添加量を変化すればよ
いが、通常は粘性混練物中の５〜12容量％を占める添加
量とすることが望ましい。なお、このように電子伝導助
剤を添加した場合は、正極中において前記電気的経路が
形成され易くなるので正極活物質の使用比率を前記範囲
よりある程度低下させることができる。
次にこの発明の電池構成を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明に係るリチウム電池の一例を示すもの
である。図において、１はステンレス鋼からなる方形平
板状の正極集電板、２は周辺部2aを一面側へ段状に曲折
したステンレス鋼からなる浅い方形皿状の負極集電板、
３は両極集電板1,2の対向する周辺部1a,2a間を熱融着封
止したホツトメルト接着剤やハーメチツクシール可能な
セラミツクなどからなる熱融着性材料、４は両極集電板
1,2間に構成される空間５内において正極集電板１側に
配された正極、６は空間５内において負極集電板２側に
装填されたリチウムまたはリチウム合金からなる負極、
７は両極4,6間に介在させた多孔性ポリプロピレンなど
の多孔性材料からなるセパレータである。
である。図において、１はステンレス鋼からなる方形平
板状の正極集電板、２は周辺部2aを一面側へ段状に曲折
したステンレス鋼からなる浅い方形皿状の負極集電板、
３は両極集電板1,2の対向する周辺部1a,2a間を熱融着封
止したホツトメルト接着剤やハーメチツクシール可能な
セラミツクなどからなる熱融着性材料、４は両極集電板
1,2間に構成される空間５内において正極集電板１側に
配された正極、６は空間５内において負極集電板２側に
装填されたリチウムまたはリチウム合金からなる負極、
７は両極4,6間に介在させた多孔性ポリプロピレンなど
の多孔性材料からなるセパレータである。
ここで、前述した粘性体からなる電解質は通常では組込
み前のセパレータ７に予め塗布して含浸させることによ
り、電池内に添加される。このとき、電解質が粘性体で
あるため、組立て基面に多少の傾斜があつたり、振動が
加わつても周辺へ流れ出ることがなく、塗り付け位置か
ら組込み位置へのセパレータ７の運搬時にも滴下する惧
れはなく、しかも添加量を広範囲で調整することが可能
である。また正極４は、既述のように正極活物質と電解
質と必要に応じて電子伝導助剤とを混練して得られる粘
性混練物を正極集電板１上にスクリーン印刷などで塗布
して形成されたものである。
み前のセパレータ７に予め塗布して含浸させることによ
り、電池内に添加される。このとき、電解質が粘性体で
あるため、組立て基面に多少の傾斜があつたり、振動が
加わつても周辺へ流れ出ることがなく、塗り付け位置か
ら組込み位置へのセパレータ７の運搬時にも滴下する惧
れはなく、しかも添加量を広範囲で調整することが可能
である。また正極４は、既述のように正極活物質と電解
質と必要に応じて電子伝導助剤とを混練して得られる粘
性混練物を正極集電板１上にスクリーン印刷などで塗布
して形成されたものである。
一方、熱融着性材料３としては、熱融着前の形態が両極
集電板1,2の周辺部1a,2aの幅に対応する幅に予め設定し
た環状などの成形シートであるものを使用できる。すな
わち、封止操作は上記両周辺部1a,2a間に上記成形シー
トを挾んで圧接し、この状態で両周辺部1a,2a部分を所
定温度まで加熱すればよい。そして、この加熱過程にお
いては電解質が粘性体であるために従来の液体のように
飛散することがなく、容易に確実な封止が達成される。
また上述のように熱融着前の形態が固形の成形物である
ことから、取扱い操作および組付け操作が非常に容易で
あると共に、塗料溶液型接着剤を用いる場合のように空
間５内へ流入して電解質と混じり合う惧れがない。
集電板1,2の周辺部1a,2aの幅に対応する幅に予め設定し
た環状などの成形シートであるものを使用できる。すな
わち、封止操作は上記両周辺部1a,2a間に上記成形シー
トを挾んで圧接し、この状態で両周辺部1a,2a部分を所
定温度まで加熱すればよい。そして、この加熱過程にお
いては電解質が粘性体であるために従来の液体のように
飛散することがなく、容易に確実な封止が達成される。
また上述のように熱融着前の形態が固形の成形物である
ことから、取扱い操作および組付け操作が非常に容易で
あると共に、塗料溶液型接着剤を用いる場合のように空
間５内へ流入して電解質と混じり合う惧れがない。
なお、このような熱融着性材料３にはホツトメルト型接
着剤、ハーメチツクシール可能なセラミツクを始め、種
々のものを使用できる。
着剤、ハーメチツクシール可能なセラミツクを始め、種
々のものを使用できる。
また、負極６としてはリチウムおよびリチウム合金のい
ずれも使用可能であるが、リチウム単独では長期の間に
電解質と反応する可能性があるため、アルミニウムなど
との合金化を図ることが望ましい。
ずれも使用可能であるが、リチウム単独では長期の間に
電解質と反応する可能性があるため、アルミニウムなど
との合金化を図ることが望ましい。
なお、この発明の電池における両極集電板は、第１図で
示すようにその一方を皿形とする以外に、両方を皿形と
したり、周辺部間にセラミツク製などのスペーサを介挿
することにより両方共に平板状としてもよい。このスペ
ーサを用いる場合はその両面と両極集電板との間をそれ
ぞれ熱融着性材料にて熱融着封止することは言うまでも
ない。またここでいう薄型電池とは電池総厚が1.0mm以
下、とくに0.3〜0.7mm程度のものを指し、外形は方形以
外に円形など用途に応じた形状とできる。
示すようにその一方を皿形とする以外に、両方を皿形と
したり、周辺部間にセラミツク製などのスペーサを介挿
することにより両方共に平板状としてもよい。このスペ
ーサを用いる場合はその両面と両極集電板との間をそれ
ぞれ熱融着性材料にて熱融着封止することは言うまでも
ない。またここでいう薄型電池とは電池総厚が1.0mm以
下、とくに0.3〜0.7mm程度のものを指し、外形は方形以
外に円形など用途に応じた形状とできる。
以上の如く構成されるこの発明のリチウム電池は、既述
した正極の薄層化および電池組立て上の利点のほか、後
記実施例と比較例の電池特性の比較において明確に示さ
れるように正極利用率が向上し、一次電池としては放電
容量が大きく、二次電池としては多数回の充放電を繰り
返しても一回当たりの放電容量が大きいという重要な特
徴点を備えている。この理由については明確ではない
が、正極活物質は一般に充放電により体積変化を伴つて
粒子間の接触が弱くなり、従来の成形シートからなる正
極では正極中に浸透した非水系溶媒中に活物質粒子が分
散していき正極の劣化が大きくなるのに対し、この発明
のものでは正極中のゲル成分の粘性により活物質粒子の
移動が阻止され、正極の劣化が抑制されることによると
推測される。なお、このような効果は正極中に電子伝導
助剤を含有させて電子伝導性を高めることによつて一層
顕著に現われる。
した正極の薄層化および電池組立て上の利点のほか、後
記実施例と比較例の電池特性の比較において明確に示さ
れるように正極利用率が向上し、一次電池としては放電
容量が大きく、二次電池としては多数回の充放電を繰り
返しても一回当たりの放電容量が大きいという重要な特
徴点を備えている。この理由については明確ではない
が、正極活物質は一般に充放電により体積変化を伴つて
粒子間の接触が弱くなり、従来の成形シートからなる正
極では正極中に浸透した非水系溶媒中に活物質粒子が分
散していき正極の劣化が大きくなるのに対し、この発明
のものでは正極中のゲル成分の粘性により活物質粒子の
移動が阻止され、正極の劣化が抑制されることによると
推測される。なお、このような効果は正極中に電子伝導
助剤を含有させて電子伝導性を高めることによつて一層
顕著に現われる。
この発明に係る薄型リチウム電池は、電解質としてゲル
化剤を含む粘性体が用いられ、かつ正極が上記電解質と
正極活物質とを主体とした粘性混練物を正極集電板上に
塗布して形成されるものであるから、正負両極集電板の
周辺部で熱融着封止する際に電解質が飛散せず確実な封
止が可能であり、かつ電解質を塗り付けなどの簡単な手
段にて周辺側へ流出することなく必要領域全体に均一に
添加でき、その添加量も広範囲で調整可能であり、しか
も均一な組成および密度でかつ薄く均等な厚みの正極が
容易に得られ、正極の強度上の問題もなく正極利用率が
高いという優れた効果を奏する。
化剤を含む粘性体が用いられ、かつ正極が上記電解質と
正極活物質とを主体とした粘性混練物を正極集電板上に
塗布して形成されるものであるから、正負両極集電板の
周辺部で熱融着封止する際に電解質が飛散せず確実な封
止が可能であり、かつ電解質を塗り付けなどの簡単な手
段にて周辺側へ流出することなく必要領域全体に均一に
添加でき、その添加量も広範囲で調整可能であり、しか
も均一な組成および密度でかつ薄く均等な厚みの正極が
容易に得られ、正極の強度上の問題もなく正極利用率が
高いという優れた効果を奏する。
以下、この発明の実施例を比較例と対比して具体的に説
明する。なお、以下において部とあるのは重量部を意味
する。
明する。なお、以下において部とあるのは重量部を意味
する。
実施例１ LiBφ4のジメトキシエタン付加物（LiBφ4；ジメトキシ
エタンのモル比1:3）22.4部をプロピレンカーボネート4
7.6部に溶解し、これにポリメチルメタクリレート（平
均分子量12,000）10.5部を添加混合して密封し、120℃
で30分間放置して均一な粘性体からなる電解質を得た。
この電解質は25℃におけるイオン伝導度1.8×10-3S/cm
であつた。
エタンのモル比1:3）22.4部をプロピレンカーボネート4
7.6部に溶解し、これにポリメチルメタクリレート（平
均分子量12,000）10.5部を添加混合して密封し、120℃
で30分間放置して均一な粘性体からなる電解質を得た。
この電解質は25℃におけるイオン伝導度1.8×10-3S/cm
であつた。
次に、この電解質とCVD（化学気相蒸着）法で製造したT
iS2粉末とを乳鉢中で体積比30:70で充分に混練し得られ
た粘性混練物をスクリーン印刷法により一辺15mmの正方
形で厚さ0.05mmのステンレス製平板からなる正極集電板
上に塗布し、一辺10mmの正方形で厚さ0.1mmの正極を形
成した。この正極上に厚さ25μｍの多孔性ポリプロピレ
ンからなるセパレータ（ポリプラスチツクス社製の商品
名ジユラガード2400）に凹凸形状を形成して、上記電解
質を予め塗り付けて全体に均一に含浸させた厚さ約0.1m
mのセパレータを積層し、さらにこのセパレータ上にリ
チウム−アルミニウム合金製の一辺4mm,厚み100μｍの
方形板からなる負極を積層した。
iS2粉末とを乳鉢中で体積比30:70で充分に混練し得られ
た粘性混練物をスクリーン印刷法により一辺15mmの正方
形で厚さ0.05mmのステンレス製平板からなる正極集電板
上に塗布し、一辺10mmの正方形で厚さ0.1mmの正極を形
成した。この正極上に厚さ25μｍの多孔性ポリプロピレ
ンからなるセパレータ（ポリプラスチツクス社製の商品
名ジユラガード2400）に凹凸形状を形成して、上記電解
質を予め塗り付けて全体に均一に含浸させた厚さ約0.1m
mのセパレータを積層し、さらにこのセパレータ上にリ
チウム−アルミニウム合金製の一辺4mm,厚み100μｍの
方形板からなる負極を積層した。
次に、正極集電板の周辺部上に厚さ0.05mm、幅2mmの方
形環状シートからなる変性ポリオレフイン系ホツトメル
ト接着剤が載置された状態で、一辺15mmの正方形で厚さ
0.05mmの皿型ステンレス製板からなる負極集電板を被冠
し、両極集電板の周辺部を圧接下で180℃に加熱して熱
融着封止し、第１図で示す構造の薄型リチウム電池を作
製した。
形環状シートからなる変性ポリオレフイン系ホツトメル
ト接着剤が載置された状態で、一辺15mmの正方形で厚さ
0.05mmの皿型ステンレス製板からなる負極集電板を被冠
し、両極集電板の周辺部を圧接下で180℃に加熱して熱
融着封止し、第１図で示す構造の薄型リチウム電池を作
製した。
実施例２ 正極を形成する粘性混練物として、実施例１と同様の電
解質とTiS2粉末とカルボニルニツケル粉末とを体積比3
0:65:5の割合で混練したものを用いた以外は、実施例１
と同様にして第１図で示す構造の薄型リチウム電池を作
製した。
解質とTiS2粉末とカルボニルニツケル粉末とを体積比3
0:65:5の割合で混練したものを用いた以外は、実施例１
と同様にして第１図で示す構造の薄型リチウム電池を作
製した。
比較例 CVD法で製造したTiS2粉末とテフロン粉末とを重量比10
0:5で混合したものを厚さ0.1mmのシート状に成形し、こ
れを一辺10mmの正方形に切り取つて正極とした。この正
極を実施例１と同様の正極集電板上に載置し、その上面
に実施例１と同様の粘性体からなる電解質を滴下したの
ち、電解液を塗布していないセパレータ（実施例１と同
じ）を載置し、この上面に上記電解質を塗布し、以下実
施例１と同様にして薄型リチウム電池を作製した。
0:5で混合したものを厚さ0.1mmのシート状に成形し、こ
れを一辺10mmの正方形に切り取つて正極とした。この正
極を実施例１と同様の正極集電板上に載置し、その上面
に実施例１と同様の粘性体からなる電解質を滴下したの
ち、電解液を塗布していないセパレータ（実施例１と同
じ）を載置し、この上面に上記電解質を塗布し、以下実
施例１と同様にして薄型リチウム電池を作製した。
上記実施例および比較例にて得られた薄型リチウム電池
について25℃の温度下で放電終止電圧1.5V、充電終止電
圧2.7V、放電電流30μＡ、充電電流30μＡとして充放電
サイクル特性を調べたところ、第２図で示す結果を得
た。図中の曲線は放電容量をサイクル数に対してプロツ
トしている。なお、図中の曲線A1は実施例１、A2は実施
例２、Ｂは比較例にそれぞれ対応している。
について25℃の温度下で放電終止電圧1.5V、充電終止電
圧2.7V、放電電流30μＡ、充電電流30μＡとして充放電
サイクル特性を調べたところ、第２図で示す結果を得
た。図中の曲線は放電容量をサイクル数に対してプロツ
トしている。なお、図中の曲線A1は実施例１、A2は実施
例２、Ｂは比較例にそれぞれ対応している。
この第２図の結果から明らかなように、電解質として同
様の粘性体を用いた場合でも、正極が該電解質を含む粘
性混練物層からなる電池（実施例1,2）は、従来の成形
シートからなる正極を用いた電池に比較して、一次電池
（サイクル数１に対応）として放電容量が大きく、かつ
二次電池として多数回の充放電を繰り返しても一回当た
りの放電容量が格段に大きいことが判る。また粘性混練
物層からなる正極中に電子伝導助剤を含む電池（実施例
２）はこれを含まない電池（実施例１）よりも一次およ
び二次電池としてさらに高性能となることが判る。
様の粘性体を用いた場合でも、正極が該電解質を含む粘
性混練物層からなる電池（実施例1,2）は、従来の成形
シートからなる正極を用いた電池に比較して、一次電池
（サイクル数１に対応）として放電容量が大きく、かつ
二次電池として多数回の充放電を繰り返しても一回当た
りの放電容量が格段に大きいことが判る。また粘性混練
物層からなる正極中に電子伝導助剤を含む電池（実施例
２）はこれを含まない電池（実施例１）よりも一次およ
び二次電池としてさらに高性能となることが判る。
第１図はこの発明に係る薄型リチウム電池の一実施例に
おける要部縦断面図、第２図はこの発明の実施例および
比較例で得られた電池の充放電サイクル特性である。 １……正極集電板、1a……周辺部、２……負極集電板、
2a……周辺部、３……熱融着性材料、４……正極、６…
…負極、７……セパレータ
おける要部縦断面図、第２図はこの発明の実施例および
比較例で得られた電池の充放電サイクル特性である。 １……正極集電板、1a……周辺部、２……負極集電板、
2a……周辺部、３……熱融着性材料、４……正極、６…
…負極、７……セパレータ
Claims (4)
- 【請求項１】正極集電板と負極集電板との間に正極とリ
チウムまたはリチウム合金からなる負極と両極間に介在
するセパレータとを含む電池要素が配置され、上記両極
集電板の周辺部で熱融着性材料にて融着封止された構造
の薄型リチウム電池において、電解質としてリチウム塩
と非水系溶媒とゲル化剤とを含む粘性体を使用するとと
もに、上記正極集電板上に上記電解質と正極活物質を主
体とする粘性混練物層からなる正極を塗布形成すること
を特徴とする薄型リチウム電池の製造法。 - 【請求項２】正極の粘性混練物層が電子伝導助剤を含有
する特許請求の範囲第（１）項記載の薄型リチウム電池
の製造法。 - 【請求項３】ゲル化剤がポリメタクリル酸アルキルエス
テルである特許請求の範囲第（１）項または第（２）項
記載の薄型リチウム電池の製造法。 - 【請求項４】電解質がLiBφ4（φはフエニル基を意味す
る）のジメトキシエタン付加物とプロピレンカーボネー
トとポリメチルメタクリレートとを含む粘性体からなる
特許請求の範囲第（３）項記載の薄型リチウム電池の製
造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60055188A JPH0746611B2 (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 薄型リチウム電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60055188A JPH0746611B2 (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 薄型リチウム電池の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61214365A JPS61214365A (ja) | 1986-09-24 |
| JPH0746611B2 true JPH0746611B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=12991727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60055188A Expired - Lifetime JPH0746611B2 (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 薄型リチウム電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746611B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284131A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
| JP4779885B2 (ja) * | 1997-02-04 | 2011-09-28 | 三菱電機株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| JP4031405B2 (ja) * | 1998-09-17 | 2008-01-09 | 株式会社東芝 | 非水電解液二次電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856227B2 (ja) * | 1978-04-04 | 1983-12-14 | 松下電器産業株式会社 | 有機電解質電池およびその製造法 |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP60055188A patent/JPH0746611B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61214365A (ja) | 1986-09-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |