JPH09283177A - Battery - Google Patents

Battery

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Publication number
JPH09283177A
JPH09283177A JP8122626A JP12262696A JPH09283177A JP H09283177 A JPH09283177 A JP H09283177A JP 8122626 A JP8122626 A JP 8122626A JP 12262696 A JP12262696 A JP 12262696A JP H09283177 A JPH09283177 A JP H09283177A
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JP
Japan
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battery
case
electrolyte
negative electrode
positive electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8122626A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Okada
幹雄 岡田
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication of JPH09283177A publication Critical patent/JPH09283177A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the lifetime of a battery by regulating inner pressure of a case. SOLUTION: In this battery, the inner pressure of a case 6 is set at 1.0×10<5> Pa or more. Consequently, even in the case where volume of the active material of a positive electrode 1 or a negative electrode 2 is expanded or shrunk, pressurizing force at the same degree with the inner pressure of the case 6 is always applied to the positive electrode 1 and the negative electrode 2. With this structure, pressurizing force to be applied to the positive electrode 1 and the negative electrode 2 can be sufficiently strengthened in comparison with the conventional battery. Consequently, since the appropriate pressurizing force is always applied to the electrodes, even in the case where the volume of the active material is changed at the time of charging and discharging fall of the active material with charging and discharging can be controlled by appropriately adjusting the inner pressure of the case 6, and a battery having a long lifetime is obtained. An upper limit value of the inner pressure depends on the kind and thickness of the case 6, but a high pressure such as several hundreds air pressure can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電池およびその製
造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery and a method for manufacturing the battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】正極板および負極板を、円筒形または角
形の金属ケースなどの、形状に柔軟性をもたないケース
内に収納した、鉛電池、ニッケルカドミウム電池、ニッ
ケル水素電池、リチウムイオン電池などの従来の電池で
は、ケースによって正極板および負極板を圧迫すること
により、充電または放電による活物質の正極板または負
極板からの脱落、およびそれに起因する電池の寿命の低
下を抑制していた。
2. Description of the Related Art A lead battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are housed in a case having a non-flexible shape such as a cylindrical or prismatic metal case. In a conventional battery such as the one described above, by pressing the positive electrode plate and the negative electrode plate with a case, the active material is prevented from dropping from the positive electrode plate or the negative electrode plate due to charging or discharging, and the reduction in the life of the battery caused thereby. .

【0003】しかし、従来の電池において、充電または
放電によって正極または負極の活物質の体積が膨張また
は収縮する場合、その活物質の体積変化によってケース
による正極板および負極板の圧迫の強度が変化する。
However, in the conventional battery, when the volume of the active material of the positive electrode or the negative electrode expands or contracts due to charging or discharging, the volume change of the active material changes the strength of compression of the positive electrode plate and the negative electrode plate due to the case. .

【0004】従って、常に適切な電極の圧迫強度を保つ
ことができないという問題点があった。特に、金属また
は合金である活物質を用いた場合においては、その活物
質の充電または放電による体積膨張または体積収縮の割
合が大きいため、この問題が顕著となっていた。
Therefore, there has been a problem that it is not possible to always maintain an appropriate electrode compression strength. In particular, when an active material that is a metal or an alloy is used, the volume expansion or volume contraction of the active material due to charging or discharging is large, and this problem has been remarkable.

【0005】また、正極板および負極板を、アルミニウ
ム−ポリエチレンラミネートシートなどの形状に柔軟性
を有するケース内に収納し、ケース内の容積が変化しう
る場合の従来の電池においては、ケース内に電極および
電解質を収納して、内部を減圧しながらケースを密閉化
することによって、大気圧と同程度の圧力が電極にかか
る仕組みとなっていた。この従来の電池においては、充
電または放電によって活物質が体積膨張または収縮した
場合においても、電極にかかる圧迫力はそれほど変化し
ないが、その場合の圧迫力は大気圧と同程度であるため
に十分に強いものではなく、充電または放電による活物
質の正極板または負極板からの脱落、およびそれに起因
する電池の寿命の低下を十分に抑制することができない
という問題点があった。
Further, in a conventional battery in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are housed in a case having a shape such as an aluminum-polyethylene laminate sheet and having flexibility, and the volume in the case can be changed, By accommodating the electrode and the electrolyte and sealing the case while decompressing the inside, the electrode is applied with a pressure approximately equal to the atmospheric pressure. In this conventional battery, even when the active material expands or contracts in volume by charging or discharging, the pressing force applied to the electrodes does not change so much, but the pressing force in that case is almost the same as the atmospheric pressure. However, there is a problem in that it is not possible to sufficiently suppress the fall of the active material from the positive electrode plate or the negative electrode plate due to charging or discharging, and the decrease in battery life caused thereby.

【0006】近年、電子機器の発展に伴って、新しい高
性能電池の出現が期待されている。現在、電子機器の電
源としては、一次電池では二酸化マンガン・亜鉛電池
が、また二次電池ではニッケル・カドミウム電池、ニッ
ケル・亜鉛電池、ニッケル・水素化物電池等のニッケル
系電池および鉛電池が、主に使用されている。これらの
電池の電解液には、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液
や硫酸等の水溶液が使用されている。水の理論分解電圧
は1.23Vであり、その値以上の電池系にすると、水
の分解が起こりやすくなり、電気エネルギ−として安定
に蓄えることは困難となるため、たかだか起電力が2V程
度のものが実用化されているにすぎない。したがって、
3V以上の高電圧系電池の電解液としては、非水系電解
液を使用することになる。しかし、非水系電解液はほと
んどが可燃性であり、非水系電解液を使用した電池はそ
の安全性が問題となる。従って、非水電解液よりも化学
反応性に乏しい固体電解質を非水系電解液の代わりに使
用することによって、電池の安全性を向上させる試みが
さかんにおこなわれている。
In recent years, with the development of electronic equipment, the appearance of new high-performance batteries is expected. Currently, the main sources of power for electronic devices are manganese dioxide / zinc batteries for primary batteries, and nickel-based batteries such as nickel / cadmium batteries, nickel / zinc batteries, nickel / hydride batteries and lead batteries for secondary batteries. Is used for. An alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide or an aqueous solution such as sulfuric acid is used as the electrolytic solution of these batteries. The theoretical decomposition voltage of water is 1.23V, and if the battery system is more than that value, the decomposition of water will occur easily and it will be difficult to store it stably as electric energy. Therefore, the electromotive force is about 2V at most. The thing is only put to practical use. Therefore,
A non-aqueous electrolyte solution is used as an electrolyte solution for a high-voltage battery of 3 V or more. However, most non-aqueous electrolytes are flammable, and batteries using non-aqueous electrolytes have a problem in safety. Therefore, various attempts have been made to improve the safety of the battery by using a solid electrolyte having a chemical reactivity lower than that of the non-aqueous electrolyte solution instead of the non-aqueous electrolyte solution.

【0007】しかし、正極、負極および電解質を、円筒
型または角形の金属ケースなどの、形状に柔軟性を有し
ないケース内に収納した従来の電池において、固体電解
質を使用した場合、充電または放電による活物質の体積
の膨張または収縮によって正極板、負極板および固体電
解質にかかる圧迫力が大きく変化するために、電極と電
解質との界面の剥離が起こりやすくなり、その剥離が電
極と固体電解質との界面電荷移動の障害となり、電池の
寿命が低下するという問題点があった。また、正極およ
び負極を、アルミニウム−ポリエチレンラミネートシー
トなどの、形状に柔軟性を有するケース内に収納し、ケ
ース内の容積が変化しうる従来の電池において固体電解
質を使用した場合では、電極および固体電解質にかかる
圧迫力は大気圧と同程度であるために十分に強いもので
はなく、電極と固体電解質との間の剥離が起こりやす
く、その剥離が電極と電解質との界面電荷移動の障害と
なり、電池の寿命が低下するという問題点があった。
However, in a conventional battery in which a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte are housed in a case having a non-flexible shape such as a cylindrical or prismatic metal case, when a solid electrolyte is used, charging or discharging may occur. Since the compressive force applied to the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the solid electrolyte changes significantly due to the expansion or contraction of the volume of the active material, peeling of the interface between the electrode and the electrolyte easily occurs, and the peeling between the electrode and the solid electrolyte occurs. There has been a problem that the interfacial charge transfer is hindered and the life of the battery is shortened. Moreover, when the positive electrode and the negative electrode are housed in a case having flexibility in shape, such as an aluminum-polyethylene laminate sheet, and a solid electrolyte is used in a conventional battery in which the volume in the case may change, the electrode and the solid The pressing force applied to the electrolyte is not sufficiently strong because it is about the same as atmospheric pressure, and peeling between the electrode and the solid electrolyte easily occurs, which peeling hinders interfacial charge transfer between the electrode and the electrolyte. There is a problem that the life of the battery is reduced.

【0008】特に、二次電池においては、充放電による
活物質の体積膨張収縮の繰り返しによって、電極と固体
電解質との界面の剥離が非常に生じやすくなるため、サ
イクル寿命の低下が極めて深刻な問題となっていた。
Particularly, in a secondary battery, peeling of the interface between the electrode and the solid electrolyte is apt to occur due to repeated volume expansion and contraction of the active material due to charge and discharge, so that reduction in cycle life is a very serious problem. It was.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記した電池の問題点を解決するためになされたものであ
り、充電または放電によって正極または負極の少なくと
もいずれか一方の活物質の体積が膨張または収縮する電
池においても、常に正極および負極の適度な圧迫を保
ち、充放電に伴う活物質の脱落のない電池を提供すると
共に、固体電解質を有する電池においても電極と固体電
解質との剥離をも抑制することができる、寿命の長い電
池を提供する。
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems of the battery, and the volume of the active material of at least one of the positive electrode and the negative electrode is changed by charging or discharging. Even in a battery that expands or contracts, a suitable pressure is always applied to the positive electrode and the negative electrode, and a battery in which the active material does not fall off due to charge and discharge is provided, and also in a battery having a solid electrolyte, separation of the electrode and the solid electrolyte is achieved. A battery with a long life, which can suppress

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、正極と負極と
電解質とを有する積層体と、該積層体が被覆される柔軟
性を有する外装体と、前記外装体で被覆された積層体が
密閉収納される電池ケースとを備えてなり、電池ケース
の内圧が1.0×105 Pa以上であることを特徴と
し、電解質が固体電解質であることを特徴とし、正極と
電解質と負極との積層体が、圧迫力均一手段により挟ま
れたことを特徴とし、これらを組み合わせたことを特徴
とする。
The present invention provides a laminate having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, a flexible outer casing with which the laminate is covered, and a laminate covered with the outer casing. A battery case that is hermetically housed, wherein the internal pressure of the battery case is 1.0 × 10 5 Pa or more, the electrolyte is a solid electrolyte, and the positive electrode, the electrolyte, and the negative electrode The laminated body is characterized by being sandwiched by means for uniform pressing force, and is characterized by combining these.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明による電池は、正極、負
極、電解質の積層体が、樹脂シート、樹脂シートと金属
とのラミネートシート(例えば、アルミニウム−ポリエ
チレンラミネートシートなど)又は金属箔等の柔軟性を
有する外装体aによって覆われた密閉化された構造を有
し、かつ前記外装体で被覆された積層体が電池ケースb
内に密閉収納されており、その電池ケースbの内圧を
1.0×105 Pa以上としたことを特徴とする。従っ
て、充電または放電によって正極または負極の少なくと
もいずれか一方の活物質の体積が膨張または収縮して
も、正極および負極には常に密閉ケースbの内圧と同程
度の圧迫力がかかることになる。しかも密閉ケースbの
内圧を1.0×105 Pa以上とすることによって、従
来の電池よりも正極および負極にかかる圧迫力を十分に
強くすることができる。ゆえに、本発明による電池は、
密閉ケースb内の圧力を適度に調節することによって、
充電または放電によって活物質の体積が変化した場合に
おいても、常に電極に適度な圧迫力がかかった電池とな
り、充放電に伴う活物質の脱落を抑制することができ、
寿命の長い電池となる。内圧の上限値としては、一概に
は決められないが、電池ケースの種類や電池ケースの肉
厚等によって大きく左右されるものであり、使用形態に
よっては数百気圧といった高圧にすることも可能である
し、数十、数気圧といった値も取り得ることができるこ
とは言うまでもない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a battery according to the present invention, a laminate of a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is made of a resin sheet, a laminate sheet of a resin sheet and a metal (for example, an aluminum-polyethylene laminate sheet) or a flexible metal foil. Is a battery case b, which has a sealed structure covered with an exterior body a having a property of being sealed and which is covered with the exterior body.
It is characterized in that it is hermetically housed inside and the internal pressure of the battery case b is set to 1.0 × 10 5 Pa or more. Therefore, even if the volume of the active material of at least one of the positive electrode and the negative electrode expands or contracts due to charging or discharging, the positive electrode and the negative electrode are always subjected to the same compressive force as the internal pressure of the sealed case b. Moreover, by setting the internal pressure of the closed case b to 1.0 × 10 5 Pa or more, the compressive force applied to the positive electrode and the negative electrode can be made sufficiently stronger than that of the conventional battery. Therefore, the battery according to the invention is
By adjusting the pressure in the closed case b to an appropriate level,
Even when the volume of the active material changes due to charging or discharging, the battery always has an appropriate pressing force applied to the electrodes, and the active material can be prevented from falling off due to charging and discharging,
The battery has a long life. Although the upper limit of the internal pressure cannot be determined unconditionally, it is greatly influenced by the type of battery case, the wall thickness of the battery case, etc., and can be set to a high pressure of several hundreds of atmospheres depending on the usage. Of course, it goes without saying that values such as several tens and several atmospheres can be taken.

【0012】また、固体電解質を用いた場合、従来の電
池においては、充電または放電による活物質の体積の膨
張または収縮によって電極および電解質にかかる圧迫力
が大きく変化するか、または電極および電解質にかかる
圧迫力が十分に強くなかったために、電極と電解質との
界面の剥離が起こりやすくなり、その剥離が電極と電解
質との界面電荷移動の障害となっていた。しかし、本発
明による電池においては、充電または放電によって活物
質の体積が膨張または収縮しても常に電極および電解質
に適度な圧迫力がかかるため、電極と固体電解質との界
面の剥離が起こり難くい。そのため、電極と電解質との
界面電荷移動が順調に進行し、電池の寿命が長くなる。
Further, when a solid electrolyte is used, in a conventional battery, the compression force applied to the electrode and the electrolyte is greatly changed by the expansion or contraction of the volume of the active material due to charging or discharging, or the electrode and the electrolyte are affected. Since the compressive force was not sufficiently strong, peeling of the interface between the electrode and the electrolyte was likely to occur, and the peeling hindered the interfacial charge transfer between the electrode and the electrolyte. However, in the battery according to the present invention, even if the volume of the active material expands or contracts due to charging or discharging, an appropriate pressing force is always applied to the electrode and the electrolyte, so that the separation of the interface between the electrode and the solid electrolyte is less likely to occur. . Therefore, the interfacial charge transfer between the electrode and the electrolyte proceeds smoothly and the life of the battery is extended.

【0013】本発明の一態様として、ステンレス板等の
圧迫力均一手段で積層体を挟ませるため、充電または放
電によって活物質の体積が膨張または収縮しても、電極
および電解質全体により均一な圧迫力をかけることがで
きる。
As one aspect of the present invention, since the laminate is sandwiched by means of uniform pressing force such as a stainless plate, even if the volume of the active material expands or contracts due to charge or discharge, the electrode and the electrolyte are pressed uniformly. You can exert your strength.

【0014】本発明においては、特に、充放電による体
積変化の大きい金属または合金の活物質を用いた電池、
および充放電によって活物質の体積膨張および体積収縮
が繰り返される二次電池において、従来の電池の問題点
が大幅に改善される。
In the present invention, in particular, a battery using a metal or alloy active material that undergoes a large volume change due to charge and discharge,
Also, in the secondary battery in which the active material undergoes repeated volume expansion and volume contraction due to charge and discharge, the problems of the conventional battery are significantly improved.

【0015】すなわち、負極材料としては、特に、金属
リチウムやAl、Si、Pb、Sn、Zn、Cd等とリ
チウムとの合金、LiFe2 3 、WO2 等の遷移金属
複合酸化物、WO2 、MoO2 等の遷移金属酸化物、グ
ラファイト、カーボン等の炭素質材料、Li5 (Li3
N)等の窒化リチウム又はこれらの混合物が適用でき
る。
That is, as the negative electrode material, in particular, metal lithium, an alloy of Al, Si, Pb, Sn, Zn, Cd or the like with lithium, a transition metal composite oxide such as LiFe 2 O 3 or WO 2, or WO 2 is used. , Transition metal oxides such as MoO 2 , carbonaceous materials such as graphite and carbon, Li 5 (Li 3
Lithium nitride such as N) or a mixture thereof can be applied.

【0016】一方、正極材料としては、特に、リチウム
を吸蔵放出可能な化合物としてV25 を使用している
が、これに限定されるものではない。これ以外にも、無
機化合物としては、組成式LixMO2 、またはLiy
2 4 (ただし、Mは遷移金属、0≦x≦1、0≦y
≦2)で表される、複合酸化物、トンネル状の空孔を有
する酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物を用いるこ
とができる。その具体例としては、LiCoO2 、Li
NiO2 、LiMn2 4 、Li2 Mn2 4、MnO
2 、FeO、V6 13、TiO2 、TiS2 等が挙げら
れる。また、有機化合物としては、例えばポリアニリン
等の導電性ポリマー等が挙げられる。さらに、無機化合
物、有機化合物を問わず、上記各種活物質を混合して用
いてもよい。
On the other hand, as the positive electrode material, V 2 O 5 is used as a compound capable of inserting and extracting lithium, but the present invention is not limited to this. In addition to this, as the inorganic compound, a composition formula LixMO 2 or Liy
M 2 O 4 (where M is a transition metal, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y
A complex oxide represented by ≦ 2), an oxide having tunnel-shaped vacancies, and a metal chalcogenide having a layered structure can be used. Specific examples thereof include LiCoO 2 and Li.
NiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 , MnO
2, FeO, V 6 O 13 , TiO 2, TiS 2 and the like. In addition, examples of the organic compound include conductive polymers such as polyaniline. Further, the above-mentioned various active materials may be mixed and used regardless of an inorganic compound or an organic compound.

【0017】さらに、電池ケースの密閉化においては、
例えば、加圧雰囲気において、封口、かしめ、又は溶接
等によって密閉化してもよいが、これに限るものでもな
い。
Further, in sealing the battery case,
For example, in a pressurized atmosphere, sealing may be performed by caulking, caulking, welding or the like, but not limited to this.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to preferred embodiments.

【0019】最初に、リウムイオン導電性ポリマー膜の
作製について説明する。まず、エチレンカーボネート
(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比
率1:1で混合し、1mol/lのLiPF6 を加えて
電解液とした。この電解液と分子量約10,000のポ
リアクリロニトリル(PAN)とを重量比率7:1で混
合したものをステンレス板上に塗布し、100℃で30
分間加熱した後、−20℃で15時間冷却したところゲ
ル状となり、厚さ30μmのポリマー電解質となった。
First, the production of the lithium ion conductive polymer film will be described. First, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 1: 1 and 1 mol / l of LiPF 6 was added to prepare an electrolytic solution. A mixture of this electrolytic solution and polyacrylonitrile (PAN) having a molecular weight of about 10,000 at a weight ratio of 7: 1 was applied on a stainless steel plate, and the mixture was heated at 100 ° C. for 30 minutes.
After heating for 1 minute, it was cooled at −20 ° C. for 15 hours to form a gel and a polymer electrolyte having a thickness of 30 μm.

【0020】次に、正極の作製について説明する。ま
ず、結晶性五酸化バナジウム70Wt%、アセチレンブ
ラック6wt%、ポリビニリデンフルオライド9wt
%、n−メチルピロリドン(NMP)15wt%を混合
したものを、幅18mm、長さ32mm、厚さ20μm
のアルミニウム箔上に塗布し、150℃で乾燥してNM
Pを蒸発させた。以上の操作をアルミニウム箔の両面に
おこなった後に、プレスをして正極を製作した。プレス
後の正極の厚さは170μmであった。
Next, the production of the positive electrode will be described. First, crystalline vanadium pentoxide 70 Wt%, acetylene black 6 wt%, polyvinylidene fluoride 9 wt
%, N-methylpyrrolidone (NMP) 15 wt% mixed, width 18 mm, length 32 mm, thickness 20 μm
Applied on the aluminum foil of and dried at 150 ° C to NM
The P was evaporated. After performing the above operation on both sides of the aluminum foil, pressing was performed to manufacture a positive electrode. The thickness of the positive electrode after pressing was 170 μm.

【0021】厚さ14μmの銅の負極集電体に厚さ10
μmの金属リチウム箔を圧着して負極板とした。
A copper negative electrode current collector having a thickness of 14 μm has a thickness of 10
A metallic lithium foil of μm was pressure-bonded to obtain a negative electrode plate.

【0022】図1に、実施例1における本発明による電
池(A)および(B)を模式的に示す断面図を示す。図
において、1は正極、2は負極、3はポリマー電解質で
ある。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing batteries (A) and (B) according to the present invention in Example 1. In the figure, 1 is a positive electrode, 2 is a negative electrode, and 3 is a polymer electrolyte.

【0023】4は圧迫力均一手段であるステンレス板で
あり、材質はこれに限られるものではなく、圧迫力が均
一にできるものであれば足りる。5はポリ塩化ビニルシ
ート、6はステンレスケース、7はポリ塩化ビニルシー
トの熱融着部である。
Reference numeral 4 denotes a stainless plate which is a means for making the pressing force uniform, and the material is not limited to this, and any material that can make the pressing force uniform is sufficient. Reference numeral 5 is a polyvinyl chloride sheet, 6 is a stainless steel case, and 7 is a heat-sealed portion of the polyvinyl chloride sheet.

【0024】上記のように準備した正極1、ポリマー電
解質3および負極2を、正極1が3層、負極2が4層に
なり、負極2が両端となるように、正極1と負極2の間
にポリマー電解質3を介在させて重ね、3枚の正極集電
体同士および4枚の負極集電体同士をそれぞれ電気的に
接続した。この正極1、負極2およびポリマー電解質3
の積層体を、両側から幅20mm、長さ34mm、厚さ
0.5mmのステンレス板4で挟み、さらにポリ塩化ビ
ニルのシート5で覆い、このシート5の内部を減圧しな
がらシート5の周囲を熱融着することによってシート5
の内部を密閉化した。
Between the positive electrode 1, the polymer electrolyte 3 and the negative electrode 2 prepared as described above, between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 so that the positive electrode 1 has three layers, the negative electrode 2 has four layers, and the negative electrode 2 has both ends. The three positive electrode current collectors and four negative electrode current collectors were electrically connected to each other with the polymer electrolyte 3 interposed therebetween. The positive electrode 1, the negative electrode 2 and the polymer electrolyte 3
The laminated body of 2 is sandwiched from both sides by a stainless plate 4 having a width of 20 mm, a length of 34 mm and a thickness of 0.5 mm, and further covered with a polyvinyl chloride sheet 5, and the inside of the sheet 5 is depressurized to surround the periphery of the sheet 5. Sheet 5 by heat fusion
The inside of was sealed.

【0025】このようにして製作した電池を、高さ40
mm、幅22.2mm、厚さ5mmのステンレスケース
6中に挿入して、ステンレスケース6をそれぞれ1.5
×105 Paおよび2.0×105 Paの高圧雰囲気中
で密封することによって、ステンレスケースの内圧がそ
れぞれ1.5×105 Pa、2.0×105 Paであ
り、容量61mAhである本発明による電池(A)およ
び(B)を作製した。
The battery manufactured in this manner is used at a height of 40
mm, width 22.2 mm, and thickness 5 mm.
By sealing in a high-pressure atmosphere of × 10 5 Pa and 2.0 × 10 5 Pa, the internal pressure of the stainless steel case is 1.5 × 10 5 Pa and 2.0 × 10 5 Pa, respectively, and the capacity is 61 mAh. Batteries (A) and (B) according to the present invention were produced.

【0026】本発明による電池(A)および(B)は、
形状に柔軟性を有しないステンレス板4で正極、負極お
よび電解質を挟んでいるため、充電または放電によって
活物質の体積が膨張または収縮しても、電極および電解
質全体により均一な圧迫力をかけることができる。ま
た、正極および負極をシート5の中で積層させているた
めに、ステンレス板4およびシート5を使用することに
よる電池の容量密度の低下を少なくすることができ、シ
ート5の中の正極および負極をさらに多層に積層させる
ことによって容量密度をさらに向上させることもでき
る。
The batteries (A) and (B) according to the present invention are
Since the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte are sandwiched by the stainless steel plate 4 which does not have flexibility in shape, even if the volume of the active material expands or contracts due to charging or discharging, a uniform pressing force is applied to the entire electrode and the electrolyte. You can Further, since the positive electrode and the negative electrode are laminated in the sheet 5, the decrease in the capacity density of the battery due to the use of the stainless plate 4 and the sheet 5 can be suppressed, and the positive electrode and the negative electrode in the sheet 5 can be reduced. It is also possible to further improve the capacity density by further stacking the above.

【0027】比較例1として、ステンレスケース6内を
加圧せずに、ステンレスケース6の内圧が大気圧(1.
0×105 Pa)のまま、ステンレスケース6を密封し
たこと以外は本発明による電池(A)および(B)と同
様にして、容量61mAhの従来から公知の比較電池
(C)を製作した。
As Comparative Example 1, the internal pressure of the stainless steel case 6 was atmospheric pressure (1.
A conventionally known comparative battery (C) having a capacity of 61 mAh was produced in the same manner as the batteries (A) and (B) according to the present invention, except that the stainless steel case 6 was sealed while keeping 0 × 10 5 Pa).

【0028】また、比較例2として、シート5で覆う代
わりに、幅20mm、長さ34mm、厚さ1mmのステ
ンレス板をスペーサーとしてステンレスケース6内に挿
入することによって電極に圧迫をきかせたこと以外は従
来から公知の電池(C)と同様にして、容量61mAh
の従来から公知の比較電池(D)を製作した。
As Comparative Example 2, instead of covering with the sheet 5, a stainless plate having a width of 20 mm, a length of 34 mm, and a thickness of 1 mm was inserted into the stainless case 6 as a spacer to press the electrodes. Has a capacity of 61 mAh in the same manner as the conventionally known battery (C).
A conventionally known comparative battery (D) was manufactured.

【0029】上記の本発明による電池(A)および
(B)、および従来から公知の電池(C)および(D)
を用いて、電池電圧が1.8Vに低下するまでの6mA
の定電流放電および放電後の30分間の休止、電池電圧
が3.8Vに達するまでの6mAの定電流充電、2時間
の3.8Vの定電圧充電、充電後の30分間の休止を1
サイクルとする室温での充放電試験をおこなった。
The above-mentioned batteries (A) and (B) according to the present invention and conventionally known batteries (C) and (D).
6mA until the battery voltage drops to 1.8V
Constant current discharge and 30 minutes rest after discharging, 6mA constant current charging until battery voltage reaches 3.8V, 2 hours 3.8V constant voltage charging, 30 minutes rest after charging 1
A cycle charge / discharge test was performed at room temperature.

【0030】図2に、これらの電池の充放電試験におけ
る、サイクル数が電池容量に与える影響を示す。同図か
ら、本発明による電池(A)および(B)は、従来から
公知の電池(C)および(D)よりも優れたサイクル寿
命を示していることが理解される。また、本発明による
電池(B)は本発明による電池(A)よりも優れたサイ
クル寿命を示しており、ステンレスケース6の内圧が高
いほど優れたサイクル寿命を示す結果となっている。ス
テンレスケース6の内圧を2.0×105 Paよりもさ
らに高くして内圧の最適化を行うことによって、本発明
による電池のサイクル寿命がさらに改善されるものと考
えられる。
FIG. 2 shows the effect of the number of cycles on the battery capacity in the charge / discharge test of these batteries. From the figure, it is understood that the batteries (A) and (B) according to the present invention exhibit a cycle life superior to those of the conventionally known batteries (C) and (D). Further, the battery (B) according to the present invention has a better cycle life than the battery (A) according to the present invention, and the higher the internal pressure of the stainless steel case 6, the better the cycle life. It is considered that the cycle life of the battery according to the present invention is further improved by optimizing the internal pressure by making the internal pressure of the stainless steel case 6 higher than 2.0 × 10 5 Pa.

【0031】前記実施例における電池は、リチウム電池
であるが、本発明はリチウム電池に限定されるものでは
なく、鉛電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素
電池、リチウムイオン電池、活物質に銀または亜鉛を用
いた電池など、充電または放電によって、正極または負
極の少なくともいずれか一方の活物質の体積が膨張また
は収縮するすべての電池に関し、適用可能である。
The battery in the above embodiment is a lithium battery, but the present invention is not limited to a lithium battery, and a lead battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a lithium ion battery, and silver or zinc as an active material. The present invention is applicable to all batteries in which the volume of at least one of the positive electrode and the negative electrode active material expands or contracts by charging or discharging, such as a battery using.

【0032】また、前記実施例においては、ポリマー電
解質を使用しているが、本発明はポリマー電解質電池に
限定されるものではなく、無機固体電解質または液体電
解質を用いた電池であってもよく、上記液体電解質は水
系、非水系を問わない。つまり、電解質として電解液を
用いてもよく、この場合セパレーターが必要なことは言
うまでもない。そして、ポリマー電解質である高分子と
しては、ポリアクリロニトリルを使用しているが、これ
に限定されるものではなく、ポリエチレンオキシド、ポ
リプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアクリロ
ニトリル、ポリビニリデンフルオライド、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリ
レート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリ
ル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポ
リエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポ
リイソプレン、もしくはこれらの誘導体を、単独あるい
は混合して用いてもよい。また、上記ポリマーを構成す
る各種モノマーを共重合させた高分子を用いてもよい。
Further, although the polymer electrolyte is used in the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to the polymer electrolyte battery, and a battery using an inorganic solid electrolyte or a liquid electrolyte may be used, The liquid electrolyte may be aqueous or non-aqueous. In other words, it goes without saying that an electrolytic solution may be used as the electrolyte, and in this case, a separator is required. And, as the polymer that is the polymer electrolyte, although polyacrylonitrile is used, it is not limited to this, polyethylene oxide, polyether such as polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride. , Polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, polyvinyl alcohol, polymethacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polybutadiene, polystyrene, polyisoprene, or derivatives thereof may be used alone or in combination. Moreover, you may use the high molecule | numerator which copolymerized the various monomer which comprises the said polymer.

【0033】加えて、前記実施例におけるリチウムイオ
ン導電性ポリマー膜では、高分子中に含有させる有機電
解液として、ECとDECとの混合溶液を用いている
が、これに限定されるものではなく、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、γ- ブチロラクトン、スル
ホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2-ジメト
キシエタン、1,2-ジエトキシエタン、テトラヒドロフラ
ン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチ
ルアセテート等の極性溶媒、もしくはこれらの混合溶媒
を使用してもよい。ポリマー電解質がこれらの有機電解
液無しでイオン伝導性を有する場合には、有機電解液を
使用しなくてもよい。前記実施例に使用したポリマー電
解質は無孔性であるが、孔中に有機電解液を含有させた
多孔性ポリマー電解質を使用してもよく、多孔性ポリマ
ー電解質を用いることによって高率での充放電が可能な
ポリマー電解質電池とすることができる。
In addition, in the lithium ion conductive polymer film in the above-mentioned embodiment, a mixed solution of EC and DEC is used as the organic electrolyte contained in the polymer, but the organic electrolyte is not limited to this. , Ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl A polar solvent such as tetrahydrofuran, dioxolane or methyl acetate, or a mixed solvent thereof may be used. When the polymer electrolyte has ion conductivity without these organic electrolytes, the organic electrolyte may not be used. Although the polymer electrolyte used in the above examples is non-porous, a porous polymer electrolyte having an organic electrolyte solution contained in the pores may be used, and by using the porous polymer electrolyte, charging at a high rate is possible. The polymer electrolyte battery can be discharged.

【0034】さらに、前記実施例においては、リチウム
イオン導電性ポリマー膜中に含有させるリチウム塩とし
てLiPF6 を使用しているが、その他に、LiB
4 、LiAsF6 、LiClO4 、LiSCN、Li
I、LiCF3 SO3 、LiCl、LiBr、LiCF
3 CO2 等のリチウム塩、又はこれらの混合物を用いて
もよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, LiPF 6 is used as the lithium salt contained in the lithium ion conductive polymer film.
F 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiSCN, Li
I, LiCF 3 SO 3 , LiCl, LiBr, LiCF
A lithium salt such as 3 CO 2 or a mixture thereof may be used.

【0035】尚、正極、負極、電解質の積層体からなる
電極を被覆する外装体の材料としては、実施例において
ポリ塩化ビニルシートを用いたがこれに限定されるもの
でもなく、アルミニウム−ポリエチレンラミネートシー
ト等でもよい。電池ケースとしては角形に限るものでは
なく、円筒形等であってもよい。また、材質も金属製に
限られることはなく、樹脂製であってもよい。
A polyvinyl chloride sheet was used in the examples as the material for the exterior body covering the electrode composed of the laminated body of the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte, but the material is not limited to this, and an aluminum-polyethylene laminate is used. It may be a sheet or the like. The battery case is not limited to the rectangular shape, but may be a cylindrical shape or the like. Also, the material is not limited to metal, and may be resin.

【0036】本発明における電池ケースとは、電池ケー
ス本体と封口用の蓋あるいは電池ケース本体のみを意味
する。本体のみの場合は、この本体が封口用の蓋も兼ね
る場合である。
The battery case in the present invention means only the battery case body and the lid for sealing or the battery case body. When only the main body is used, the main body also serves as a lid for sealing.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明は、正極と負極と電解質とを有す
る積層体と、該積層体が被覆される外装体と、前記外装
体で被覆された積層体が密閉収納される電池ケースとを
備えてなり、電池ケースの内圧が1.0×105 Pa以
上であることを特徴とし、電解質が固体電解質であるこ
とを特徴とし、正極と電解質と負極との積層体が、圧迫
力均一手段により挟まれたことを特徴とし、これらを組
み合わせたことを特徴とする。
The present invention comprises a laminate having a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte, an exterior body covering the laminate, and a battery case in which the laminate covered with the exterior body is hermetically housed. It is characterized in that the internal pressure of the battery case is 1.0 × 10 5 Pa or more, the electrolyte is a solid electrolyte, and the laminate of the positive electrode, the electrolyte and the negative electrode is a means for uniform pressing force. It is characterized by being sandwiched by, and characterized by combining these.

【0038】これにより、充電または放電によって正極
または負極の少なくともいずれか一方の活物質の体積が
膨張または収縮しても、正極および負極には常に電池ケ
ースの内圧と同程度の圧迫力がかかることになる。そし
て、電池ケースの内圧を調節することによって、上記圧
迫力を適切なものとすることもできる。
As a result, even if the volume of the active material of at least one of the positive electrode and the negative electrode expands or contracts due to charging or discharging, the positive electrode and the negative electrode are always subjected to the same compressive force as the internal pressure of the battery case. become. Then, the compression force can be made appropriate by adjusting the internal pressure of the battery case.

【0039】従って、本発明による電池は、充放電に伴
う活物質の脱落や固体電解質を有する電池における電極
と固体電解質との剥離を抑制することができ、もって長
寿命の電池とすることができる。
Therefore, the battery according to the present invention can prevent the active material from falling off due to charge / discharge and peeling between the electrode and the solid electrolyte in the battery having the solid electrolyte, and thus can be a long-life battery. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例における本発明になる電池(A)および
(B)を示す断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing batteries (A) and (B) according to the present invention in Examples.

【図2】実施例における本発明電池と従来電池における
充放電サイクル数と放電容量との関係を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the discharge capacity of the battery of the present invention and a conventional battery in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極板 3 ポリマー電解質 4 ステンレス板 5 ポリ塩化ビニルシート 6 ステンレスケース 7 ポリ塩化ビニルシートの熱融着部 1 Positive Electrode 2 Negative Electrode Plate 3 Polymer Electrolyte 4 Stainless Steel Plate 5 Polyvinyl Chloride Sheet 6 Stainless Steel Case 7 Thermal Bonding Portion of Polyvinyl Chloride Sheet

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年7月31日[Submission date] July 31, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】本実施例における本発明になる電池の断面模式
図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a battery according to the present invention in this example.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と負極と電解質とを有する積層体
と、該積層体が被覆される柔軟性を有する外装体と、前
記外装体で被覆された積層体が密閉収納される電池ケー
スとを備えてなり、 電池ケースの内圧が1.0×105 Pa以上であること
を特徴とする電池。
1. A laminated body having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, a flexible outer casing covering the laminated body, and a battery case in which the laminated body covered with the outer casing is hermetically housed. A battery characterized in that the internal pressure of the battery case is 1.0 × 10 5 Pa or more.
【請求項2】 電解質が固体電解質であることを特徴と
する請求項1記載の電池。
2. The battery according to claim 1, wherein the electrolyte is a solid electrolyte.
【請求項3】 正極と電解質と負極との積層体が、圧迫
力均一手段により挟まれていることを特徴とする請求項
1叉は2記載の電池。
3. The battery according to claim 1, wherein the laminated body of the positive electrode, the electrolyte and the negative electrode is sandwiched by means for compressing force uniformly.
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