JPH0935705A - ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 - Google Patents
ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法Info
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- JPH0935705A JPH0935705A JP7179835A JP17983595A JPH0935705A JP H0935705 A JPH0935705 A JP H0935705A JP 7179835 A JP7179835 A JP 7179835A JP 17983595 A JP17983595 A JP 17983595A JP H0935705 A JPH0935705 A JP H0935705A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ポリマー電解質・リチウム電池の電極内の電
子伝導性およびイオン伝導性を高め、電池のインピーダ
ンスの低減と高容量化および長寿命化を図る。 【構成】 活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒
子を、機械的エネルギーにより埋め込み、固定化させ
る。
子伝導性およびイオン伝導性を高め、電池のインピーダ
ンスの低減と高容量化および長寿命化を図る。 【構成】 活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒
子を、機械的エネルギーにより埋め込み、固定化させ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はポリマー電解質を用いた
リチウム電池の、とくにその電極の構成に関するもので
ある。
リチウム電池の、とくにその電極の構成に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ポリマー電解質を用いたリチウム電池
は、活物質の連続塗着法により長尺の薄膜電極の作製が
容易でしかも大電流での充放電が可能である。
は、活物質の連続塗着法により長尺の薄膜電極の作製が
容易でしかも大電流での充放電が可能である。
【０００３】この電解質は固体としての特長を有し、特
に負極に金属リチウムを用いた二次電池の場合、電解液
として有機電解液を用いた時に問題となるリチウムデン
ドライト析出が抑制される。このため、内部短絡による
発熱・発火が非常に起こりにくく十分な安全性の確保が
可能となる。ポリマー電解質にはポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）やポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）に
リチウム塩を添加した型のものやリチウム塩を溶解した
非水電解液にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）やポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などを溶解させたものある
いは多官能性のモノマーを電磁波などにより三次元的に
重合させてゲル状にしたものがある。一方、正、負極に
はイオン伝導性を確保するために正、負極構成材料に前
記ポリマー電解質を混合したものを用いている。
に負極に金属リチウムを用いた二次電池の場合、電解液
として有機電解液を用いた時に問題となるリチウムデン
ドライト析出が抑制される。このため、内部短絡による
発熱・発火が非常に起こりにくく十分な安全性の確保が
可能となる。ポリマー電解質にはポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）やポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）に
リチウム塩を添加した型のものやリチウム塩を溶解した
非水電解液にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）やポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などを溶解させたものある
いは多官能性のモノマーを電磁波などにより三次元的に
重合させてゲル状にしたものがある。一方、正、負極に
はイオン伝導性を確保するために正、負極構成材料に前
記ポリマー電解質を混合したものを用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】有機電解液を使用した
リチウム電池の場合、活物質、導電剤および結着剤等か
らなる正、負極構成材料の混合物を塗着または加圧成型
した正、負極に電解液を浸透させており、各構成成分と
電解液は密接に接触して電子伝導のパスを保持している
とともに、十分な反応界面を形成して良好なイオン伝導
性をも確保している。
リチウム電池の場合、活物質、導電剤および結着剤等か
らなる正、負極構成材料の混合物を塗着または加圧成型
した正、負極に電解液を浸透させており、各構成成分と
電解液は密接に接触して電子伝導のパスを保持している
とともに、十分な反応界面を形成して良好なイオン伝導
性をも確保している。
【０００５】一方、ポリマー電解質を用いた電池では通
常、活物質粒子等にポリマー電解質を混合させているの
みであるので、活物質粒子等とポリマー電解質との接触
性が充分でなく、電池のインピーダンスは有機電解液を
用いた電池に比べて大きくなり電池作動時の電圧低下の
要因となっていた。このインピーダンスを低減させるた
めには正極中の導電剤の量を多くすることにより解決で
きるが正極中の導電剤量の増加は活物質量の減少をもた
らし正極の単位面積あるいは体積当たりの容量は減少す
ることになる。
常、活物質粒子等にポリマー電解質を混合させているの
みであるので、活物質粒子等とポリマー電解質との接触
性が充分でなく、電池のインピーダンスは有機電解液を
用いた電池に比べて大きくなり電池作動時の電圧低下の
要因となっていた。このインピーダンスを低減させるた
めには正極中の導電剤の量を多くすることにより解決で
きるが正極中の導電剤量の増加は活物質量の減少をもた
らし正極の単位面積あるいは体積当たりの容量は減少す
ることになる。
【０００６】また、添加された導電剤がゲル状電解質中
の電解液を吸収するのでインピーダンスも予想したほど
には改善されない。
の電解液を吸収するのでインピーダンスも予想したほど
には改善されない。
【０００７】一方、負極に炭素材料等の粉末を用いた場
合にも負極の構成材料の粒子間にポリマー粒子が混合さ
れるため、正極と同様の現象が見られ、電池のインピー
ダンスが増大する。
合にも負極の構成材料の粒子間にポリマー粒子が混合さ
れるため、正極と同様の現象が見られ、電池のインピー
ダンスが増大する。
【０００８】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、ポリマー電解質を用いた電池の電極の電子伝導性
とイオン伝導性を、電極中の導電剤粒子の量を増やすこ
となく向上させ、インピーダンスが小さく容量密度に優
れたリチウム電池を提供するものである。
あり、ポリマー電解質を用いた電池の電極の電子伝導性
とイオン伝導性を、電極中の導電剤粒子の量を増やすこ
となく向上させ、インピーダンスが小さく容量密度に優
れたリチウム電池を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のポリマー電解質・リチウム電池は活物質
粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー電解質を備え、前記
活物質粒子の表面に少なくとも導電剤粒子を機械的エネ
ルギーによって埋め込んだ材料を用いて電極としたもの
である。
めに、本発明のポリマー電解質・リチウム電池は活物質
粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー電解質を備え、前記
活物質粒子の表面に少なくとも導電剤粒子を機械的エネ
ルギーによって埋め込んだ材料を用いて電極としたもの
である。
【００１０】
【作用】従来のポリマー電解質・リチウム電池に用いる
電極は、活物質粒子にポリマー電解質を単に混合させて
いるものであり、有機電解液を用いた場合に比べて電極
内の電子伝導性やイオン伝導性が低下し、結果として電
池の容量密度が低下していた。
電極は、活物質粒子にポリマー電解質を単に混合させて
いるものであり、有機電解液を用いた場合に比べて電極
内の電子伝導性やイオン伝導性が低下し、結果として電
池の容量密度が低下していた。
【００１１】しかしながら、本発明では活物質粒子の表
面に導電剤粒子を機械的エネルギーによって埋め込み固
定しているので、活物質粒子相互間の電子伝導性を導電
剤粒子を過剰に添加することなく最少必要量で確保する
ことができる。
面に導電剤粒子を機械的エネルギーによって埋め込み固
定しているので、活物質粒子相互間の電子伝導性を導電
剤粒子を過剰に添加することなく最少必要量で確保する
ことができる。
【００１２】さらに、導電剤粒子は活物質粒子の表面に
最小必要量に近い量で存在するため、従来のように電極
中に過剰に存在する導電剤がゲル状電解質中の電解液を
吸収して電解液中のリチウムイオンが活物質粒子に到達
することを妨害することもない。そして、これらの作用
により電極の電子伝導性とイオン伝導性を向上させて電
池のインピーダンスを低下させることができる。また、
導電剤粒子の量を最小必要量にすることによって、電極
内の活物質の充填量を大きくすることができ、電池の容
量密度やサイクル寿命を向上させることができる。
最小必要量に近い量で存在するため、従来のように電極
中に過剰に存在する導電剤がゲル状電解質中の電解液を
吸収して電解液中のリチウムイオンが活物質粒子に到達
することを妨害することもない。そして、これらの作用
により電極の電子伝導性とイオン伝導性を向上させて電
池のインピーダンスを低下させることができる。また、
導電剤粒子の量を最小必要量にすることによって、電極
内の活物質の充填量を大きくすることができ、電池の容
量密度やサイクル寿命を向上させることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１４】［実施例１］図１に本発明の電池の断面図
を示す。図において１は高クロム含有量の耐食性ステン
レス製ケース、２はステンレス製封口板である。３はＶ
2Ｏ5を活物質に用いた正極である。この正極は以下のよ
うにして作製した。
を示す。図において１は高クロム含有量の耐食性ステン
レス製ケース、２はステンレス製封口板である。３はＶ
2Ｏ5を活物質に用いた正極である。この正極は以下のよ
うにして作製した。
【００１５】まず、活物質となるＶ2Ｏ5微粒子１００重
量部とアセチレンブラック導電剤微粒子４重量部を準備
し、高速気流衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーショ
ンシステムを用いて、Ｖ2Ｏ5微粒子の表面にアセチレン
ブラック導電剤微粒子を機械的エネルギーにより打ち込
み、固定化した。この表面処理を施したＶ2Ｏ5微粒子１
０４重量部に対し水溶液分散型フッ素樹脂結着剤７重量
部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマル
チコーターにより集電体であるアルミニウム箔４上に８
０μｍの厚みで塗布して乾燥させた。そして、炭酸プロ
ピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にＬｉＰＦ6を
１モル／ｌの濃度で溶解させてなる電解液８０重量部に
架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレート１
８重量部とトリメチロールプロパントリアクリレート２
重量部および熱重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル
（ＡＩＢＮ）０．５重量部からなる混合溶液を所定量、
減圧含浸した。最後にこれを８０℃密封下にて熱硬化法
により正極をゲル化させ、円盤状に打ち抜いた後、ケー
ス１の内面に載置した。
量部とアセチレンブラック導電剤微粒子４重量部を準備
し、高速気流衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーショ
ンシステムを用いて、Ｖ2Ｏ5微粒子の表面にアセチレン
ブラック導電剤微粒子を機械的エネルギーにより打ち込
み、固定化した。この表面処理を施したＶ2Ｏ5微粒子１
０４重量部に対し水溶液分散型フッ素樹脂結着剤７重量
部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマル
チコーターにより集電体であるアルミニウム箔４上に８
０μｍの厚みで塗布して乾燥させた。そして、炭酸プロ
ピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にＬｉＰＦ6を
１モル／ｌの濃度で溶解させてなる電解液８０重量部に
架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレート１
８重量部とトリメチロールプロパントリアクリレート２
重量部および熱重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル
（ＡＩＢＮ）０．５重量部からなる混合溶液を所定量、
減圧含浸した。最後にこれを８０℃密封下にて熱硬化法
により正極をゲル化させ、円盤状に打ち抜いた後、ケー
ス１の内面に載置した。
【００１６】５は厚さ４０μｍのポリマー電解質であ
り、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒に
ＬｉＰＦ6を１モル／ｌの濃度で溶解させてなる電解液
８０重量部にポリエチレングリコールジアクリレート１
８重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート２
重量部および光重合開始剤ベンジルジメチルケタール
０．１重量部を添加混合し、この溶液を波長３６５ｎｍ
の紫外線照射により硬化させゲル状にしたものである。
り、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒に
ＬｉＰＦ6を１モル／ｌの濃度で溶解させてなる電解液
８０重量部にポリエチレングリコールジアクリレート１
８重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート２
重量部および光重合開始剤ベンジルジメチルケタール
０．１重量部を添加混合し、この溶液を波長３６５ｎｍ
の紫外線照射により硬化させゲル状にしたものである。
【００１７】６は厚さ８０μｍの金属リチウム負極であ
り、７はポリプロピレン製のガスケットである。これを
本発明の電池Ａとした。電池の評価は２０℃にてインピ
ーダンス測定と充放電試験により行い、放電は電流密度
１．０ｍＡ／ｃｍ2で放電下限電圧２．０ＶもしくはＶ2
Ｏ5１モル当たり１ファラデー（１Ｆ）まで、充電は電
流密度０．２８ｍＡ／ｃｍ2で充電上限電圧３．８Ｖの
範囲でサイクルさせて行った。
り、７はポリプロピレン製のガスケットである。これを
本発明の電池Ａとした。電池の評価は２０℃にてインピ
ーダンス測定と充放電試験により行い、放電は電流密度
１．０ｍＡ／ｃｍ2で放電下限電圧２．０ＶもしくはＶ2
Ｏ5１モル当たり１ファラデー（１Ｆ）まで、充電は電
流密度０．２８ｍＡ／ｃｍ2で充電上限電圧３．８Ｖの
範囲でサイクルさせて行った。
【００１８】［実施例２］Ｖ2Ｏ5微粒子１００重量部と
アセチレンブラック導電剤微粒子４重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、この機械的エネル
ギーによってＶ2Ｏ5微粒子の表面にアセチレンブラック
微粒子を打ち込み固定化した。この表面処理を施したＶ
2Ｏ5微粒子を用いた以外は、（実施例１）と同様にして
電池を作製し、これを本発明の電池Ｂとした。また、電
池の充放電試験は（実施例１）と同様に行った。
アセチレンブラック導電剤微粒子４重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、この機械的エネル
ギーによってＶ2Ｏ5微粒子の表面にアセチレンブラック
微粒子を打ち込み固定化した。この表面処理を施したＶ
2Ｏ5微粒子を用いた以外は、（実施例１）と同様にして
電池を作製し、これを本発明の電池Ｂとした。また、電
池の充放電試験は（実施例１）と同様に行った。
【００１９】［実施例３］以下のようにして正極を作製
した。
した。
【００２０】まず、Ｖ2Ｏ5微粒子１００重量部とアセチ
レンブラック導電剤微粒子２重量部を準備し、高速気流
衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーションシステムを
用い、この機械的エネルギーによってＶ2Ｏ5微粒子の表
面にアセチレンブラック微粒子を打ち込み、固定化し
た。ついで、この表面処理を施したＶ2Ｏ5微粒子１０２
重量部と、ポリマー微粒子である平均分子量７０万のポ
リメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子４重量部を用
い、上記と同様の方法により機械的エネルギーによって
前記Ｖ2Ｏ5微粒子の表面にＰＭＭＡ微粒子を打ち込み、
固定化した。そして、このようにして得られたＶ2Ｏ5粒
子１０４重量部に水溶液分散型フッ素樹脂結着剤７重量
部を混合しスラリー状にした後、このスラリーをマルチ
コーターにより集電体であるアルミニウム箔４上に８０
μｍの厚みで塗布した。そして、正極が半乾燥状態にあ
るとき、２本ローラーにより６０μｍの厚みまで加圧し
圧縮してその後乾燥させた。この正極の多孔度は３３％
であった。
レンブラック導電剤微粒子２重量部を準備し、高速気流
衝撃法、具体的にはハイブリダイゼーションシステムを
用い、この機械的エネルギーによってＶ2Ｏ5微粒子の表
面にアセチレンブラック微粒子を打ち込み、固定化し
た。ついで、この表面処理を施したＶ2Ｏ5微粒子１０２
重量部と、ポリマー微粒子である平均分子量７０万のポ
リメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子４重量部を用
い、上記と同様の方法により機械的エネルギーによって
前記Ｖ2Ｏ5微粒子の表面にＰＭＭＡ微粒子を打ち込み、
固定化した。そして、このようにして得られたＶ2Ｏ5粒
子１０４重量部に水溶液分散型フッ素樹脂結着剤７重量
部を混合しスラリー状にした後、このスラリーをマルチ
コーターにより集電体であるアルミニウム箔４上に８０
μｍの厚みで塗布した。そして、正極が半乾燥状態にあ
るとき、２本ローラーにより６０μｍの厚みまで加圧し
圧縮してその後乾燥させた。この正極の多孔度は３３％
であった。
【００２１】ついで、この正極を円盤状に打ち抜き、炭
酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にＬｉＰ
Ｆ6を１モル／ｌの濃度で溶解させた電解液の所定量を
前記正極内に注液し、減圧含浸の後７０℃にて加熱して
前記ＰＭＭＡ微粒子に前記電解液を吸収させてゲル状に
した。ゲル中のポリマー濃度は約１５重量％であった。
酸プロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にＬｉＰ
Ｆ6を１モル／ｌの濃度で溶解させた電解液の所定量を
前記正極内に注液し、減圧含浸の後７０℃にて加熱して
前記ＰＭＭＡ微粒子に前記電解液を吸収させてゲル状に
した。ゲル中のポリマー濃度は約１５重量％であった。
【００２２】また、ポリマー電解質５は、前記ポリマー
微粒子と前記電解液を、ポリマー濃度が約１５重量％と
なるように混合した後、９０℃で加熱してゾル状とした
ものを徐冷してゲル状とし、これを円盤状に打ち抜いて
前記正極３の上に載置した。
微粒子と前記電解液を、ポリマー濃度が約１５重量％と
なるように混合した後、９０℃で加熱してゾル状とした
ものを徐冷してゲル状とし、これを円盤状に打ち抜いて
前記正極３の上に載置した。
【００２３】その他の構成は（実施例１）と同様にし、
この電池を本発明の電池Ｃとした。電池試験についても
（実施例１）と同様にして行った。
この電池を本発明の電池Ｃとした。電池試験についても
（実施例１）と同様にして行った。
【００２４】［実施例４］Ｖ2Ｏ5微粒子１００重量部と
アセチレンブラック導電剤微粒子２重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、このときの機械的
エネルギーによってＶ2Ｏ5微粒子の表面にアセチレンブ
ラック微粒子を打ち込み、固定化した。
アセチレンブラック導電剤微粒子２重量部を準備し、高
速乾式粉砕機、具体的には圧縮力とせん断力を利用した
メカノフュージョンシステムを用い、このときの機械的
エネルギーによってＶ2Ｏ5微粒子の表面にアセチレンブ
ラック微粒子を打ち込み、固定化した。
【００２５】ついで、この表面処理を施したＶ2Ｏ5微粒
子１０２重量部とＰＭＭＡ微粒子４重量部を用い、上記
と同様のメカノフュージョンシステムを使用し、機械的
エネルギーによって前記Ｖ2Ｏ5微粒子表面にＰＭＭＡ微
粒子を打ち込み、固定化した。
子１０２重量部とＰＭＭＡ微粒子４重量部を用い、上記
と同様のメカノフュージョンシステムを使用し、機械的
エネルギーによって前記Ｖ2Ｏ5微粒子表面にＰＭＭＡ微
粒子を打ち込み、固定化した。
【００２６】その他の構成は（実施例３）と同様にし、
この電池を本発明の電池Ｄとした。電池試験についても
（実施例３）と同様にして行った。
この電池を本発明の電池Ｄとした。電池試験についても
（実施例３）と同様にして行った。
【００２７】［比較例１］比較の正極は以下のようにし
て作製した。
て作製した。
【００２８】まずＶ2Ｏ5微粒子１００重量部にアセチレ
ンブラック導電剤微粒子を単に混合し、この混合粉体の
比抵抗値を測定して電池にしたときに必要なアセチレン
ブラック微粒子の添加量を検討したところ１０重量部が
最低限必要であることがわかった。
ンブラック導電剤微粒子を単に混合し、この混合粉体の
比抵抗値を測定して電池にしたときに必要なアセチレン
ブラック微粒子の添加量を検討したところ１０重量部が
最低限必要であることがわかった。
【００２９】そして、Ｖ2Ｏ5微粒子１００重量部とアセ
チレンブラック微粒子１０重量部を混合して合剤を作製
し、この合剤に、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体
積混合溶媒にＬｉＰＦ6を１モル／ｌの濃度で溶解させ
た電解液８０重量部と架橋剤ポリエチレングリコールジ
アクリレート１８重量部とトリメチロールプロパントリ
アクリレート２重量部および熱重合開始剤アゾビスイソ
ブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．５重量部からなる混合
溶液を混合した。ついで、この混合物をアルミニウム箔
上に８０μｍの厚みで塗布し、８０℃密封下にて熱硬化
法により正極をゲル化させた後、円盤状に打ち抜きケー
ス内面に載置して正極を作製した。
チレンブラック微粒子１０重量部を混合して合剤を作製
し、この合剤に、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等体
積混合溶媒にＬｉＰＦ6を１モル／ｌの濃度で溶解させ
た電解液８０重量部と架橋剤ポリエチレングリコールジ
アクリレート１８重量部とトリメチロールプロパントリ
アクリレート２重量部および熱重合開始剤アゾビスイソ
ブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．５重量部からなる混合
溶液を混合した。ついで、この混合物をアルミニウム箔
上に８０μｍの厚みで塗布し、８０℃密封下にて熱硬化
法により正極をゲル化させた後、円盤状に打ち抜きケー
ス内面に載置して正極を作製した。
【００３０】その他の構成は（実施例１）と同様にし、
これを比較の電池Ｅとした。また、電池試験についても
（実施例１）と同様にして行った。
これを比較の電池Ｅとした。また、電池試験についても
（実施例１）と同様にして行った。
【００３１】［比較例２］Ｖ2Ｏ5微粒子１００重量部と
アセチレンブラック１０重量部からなる混合合剤に対
し、水溶液分散型フッ素樹脂結着剤７重量部およびポリ
マー微粒子であるカルボキシメチルセルロース２．５重
量部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマ
ルチコーターにより集電体であるアルミニウム箔４上に
１００μｍの厚みで塗布した。
アセチレンブラック１０重量部からなる混合合剤に対
し、水溶液分散型フッ素樹脂結着剤７重量部およびポリ
マー微粒子であるカルボキシメチルセルロース２．５重
量部を混合してスラリー状にした後、このスラリーをマ
ルチコーターにより集電体であるアルミニウム箔４上に
１００μｍの厚みで塗布した。
【００３２】そして、この正極が半乾燥状態にあると
き、２本ローラーにより７０μｍの厚みまで加圧圧縮し
乾燥させた。正極の多孔度は３６％であった。
き、２本ローラーにより７０μｍの厚みまで加圧圧縮し
乾燥させた。正極の多孔度は３６％であった。
【００３３】この正極を円盤状に打ち抜いた後、炭酸プ
ロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にＬｉＰＦ6
を１モル／ｌの濃度で溶解させた電解液を所定量、前記
電極上に注液し、減圧含浸後７０℃で加熱して前記電解
液をゲル化し固定した。ゲル中のポリマー濃度は約１５
重量％であった。
ロピレンと炭酸エチレンの等体積混合溶媒にＬｉＰＦ6
を１モル／ｌの濃度で溶解させた電解液を所定量、前記
電極上に注液し、減圧含浸後７０℃で加熱して前記電解
液をゲル化し固定した。ゲル中のポリマー濃度は約１５
重量％であった。
【００３４】ポリマー電解質５は前記ポリマー微粒子と
前記電解液をポリマー濃度が約１５重量％となるように
混合し、９０℃で加熱してゾル状にしたものを徐冷によ
りゲル状とし、これを円盤上に打ち抜いたものを前記正
極３上に載置した。
前記電解液をポリマー濃度が約１５重量％となるように
混合し、９０℃で加熱してゾル状にしたものを徐冷によ
りゲル状とし、これを円盤上に打ち抜いたものを前記正
極３上に載置した。
【００３５】そして、この他の構成は（実施例１）と同
様にし、これを比較の電池Ｆとした。また、電池試験に
ついても（実施例１）と同様にして行った。
様にし、これを比較の電池Ｆとした。また、電池試験に
ついても（実施例１）と同様にして行った。
【００３６】ついで、本発明の電池Ａ〜Ｄおよび比較の
電池Ｅ、Ｆを用いて測定したインピーダンス値（ただ
し、１ｋＨｚにて測定した電池３個の平均値）を（表
１）に示す。
電池Ｅ、Ｆを用いて測定したインピーダンス値（ただ
し、１ｋＨｚにて測定した電池３個の平均値）を（表
１）に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】また、図２にこれらの電池の充放電サイク
ル寿命を示す。（表１）および図２に示したように、本
発明の電池では正極の活物質粒子の表面に導電剤粒子や
ポリマー粒子が埋め込み固定化されているので、正極内
の電子伝導度やリチウムイオン伝導度が向上し、インピ
ーダンス値が小さくなり電池の充放電サイクル寿命が向
上した。なお、本実施例では正極活物質にＶ2Ｏ5を用い
たが、これ以外にリチウム電池に通常用いられる正極活
物質であるＬｉｘＭｎＯ 2（０≦ｘ≦０．５）やＬｉＣ
ｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などであってもよ
い。また、正極活物質以外に負極活物質に適用してもよ
い。
ル寿命を示す。（表１）および図２に示したように、本
発明の電池では正極の活物質粒子の表面に導電剤粒子や
ポリマー粒子が埋め込み固定化されているので、正極内
の電子伝導度やリチウムイオン伝導度が向上し、インピ
ーダンス値が小さくなり電池の充放電サイクル寿命が向
上した。なお、本実施例では正極活物質にＶ2Ｏ5を用い
たが、これ以外にリチウム電池に通常用いられる正極活
物質であるＬｉｘＭｎＯ 2（０≦ｘ≦０．５）やＬｉＣ
ｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などであってもよ
い。また、正極活物質以外に負極活物質に適用してもよ
い。
【００３９】導電剤にはアセチレンブラックを用いたが
他のカーボンブラックやグラファイトなど他の炭素材あ
るいはそれらの混合物であってもよく、ポリマー粒子に
ついてもポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキ
サイド等の従来から用いられているポリマー粒子を用い
ても同様の効果が得られた。
他のカーボンブラックやグラファイトなど他の炭素材あ
るいはそれらの混合物であってもよく、ポリマー粒子に
ついてもポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキ
サイド等の従来から用いられているポリマー粒子を用い
ても同様の効果が得られた。
【００４０】さらに、活物質粒子に導電剤粒子等を打ち
込む際には、ハイブリダイゼーションシステムやメカノ
フージョンシステムを用いたが、これ以外にも粒子間に
主に圧縮力やせん断力による機械的エネルギーを作用さ
せるシステムであれば同様の効果が得られる。
込む際には、ハイブリダイゼーションシステムやメカノ
フージョンシステムを用いたが、これ以外にも粒子間に
主に圧縮力やせん断力による機械的エネルギーを作用さ
せるシステムであれば同様の効果が得られる。
【００４１】また、電解液の溶質にはＬｉＰＦ6を用い
たが、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＮ（ＣＦ3Ｓ
Ｏ2）2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4など他のリチウム塩で
あってもよい。
たが、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＮ（ＣＦ3Ｓ
Ｏ2）2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4など他のリチウム塩で
あってもよい。
【００４２】また、リチウム電池用負極には金属リチウ
ムを用いたが、これ以外にリチウムを含む化合物、例え
ばＬｉＡｌ合金やＣxＬｉ（リチウムを吸蔵した炭素あ
るいは黒鉛）などであってもよい。
ムを用いたが、これ以外にリチウムを含む化合物、例え
ばＬｉＡｌ合金やＣxＬｉ（リチウムを吸蔵した炭素あ
るいは黒鉛）などであってもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明の電池では電極の
活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒子が機械的
エネルギーによって埋め込み固定化されているので、電
極内の電子伝導性やリチウムイオン伝導性を向上させる
ことができ、この結果、電池のインピーダンスを小さく
して電池容量や充放電サイクル寿命を向上させることが
できる。
活物質粒子の表面に導電剤粒子やポリマー粒子が機械的
エネルギーによって埋め込み固定化されているので、電
極内の電子伝導性やリチウムイオン伝導性を向上させる
ことができ、この結果、電池のインピーダンスを小さく
して電池容量や充放電サイクル寿命を向上させることが
できる。
【図１】本発明のポリマー電解質・リチウム電池の断面
図
図
【図２】本発明と比較の電池の充放電サイクル寿命を示
す図
す図
１ ケース ２ 封口板 ３ Ｖ2Ｏ5正極 ４ アルミニウム箔 ５ ポリマー電解質 ６ 金属リチウム負極 ７ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】活物質粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー
電解質からなる電極を備え、 前記活物質粒子の表面には少なくとも導電剤粒子が機械
的エネルギーによって埋め込まれているポリマー電解質
・リチウム電池。 - 【請求項２】活物質粒子と導電剤粒子とゲル状ポリマー
電解質からなる電極を備え、 前記活物質粒子の表面には、導電剤粒子とゲル状ポリマ
ー電解質を構成するポリマー粒子が機械的エネルギーに
よって埋め込まれている請求項１記載のポリマー電解質
・リチウム電池。 - 【請求項３】ポリマー粒子にリチウム塩を溶解した電解
液が吸収され、膨潤または溶解し、架橋してゲル状にな
る請求項２記載のポリマー電解質・リチウム電池。 - 【請求項４】活物質粒子と、導電剤粒子または／および
ポリマー粒子の間に主に圧縮力、せん断力を作用させ
て、機械的エネルギーによって活物質粒子の表面に前記
導電剤粒子または／およびポリマー粒子を埋め込むポリ
マー電解質・リチウム電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17983595A JP3622276B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17983595A JP3622276B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935705A true JPH0935705A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3622276B2 JP3622276B2 (ja) | 2005-02-23 |
Family
ID=16072736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17983595A Expired - Fee Related JP3622276B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ポリマー電解質・リチウム電池およびその電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3622276B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004006285A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Tdk Corp | リチウム二次電池 |
| JP2005135872A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池の電極材料およびその製造方法、並びにそれを用いた非水二次電池 |
| WO2008038930A1 (en) | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
| JP2011129528A (ja) * | 1997-02-04 | 2011-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
| JP2012054071A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sekisui Chem Co Ltd | リチウムイオン伝導性材料、リチウムイオン伝導性電解質膜、リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体及びリチウムイオンポリマー電池 |
| JP2022515714A (ja) * | 2018-11-30 | 2022-02-22 | イオニツク・マテリアルズ・インコーポレーテツド | コーティングされた活性材料を有する電池及び電極 |
| CN114122350A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 汕头大学 | 一种聚合物电解质-电极复合材料及其制备方法和应用 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP17983595A patent/JP3622276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011129528A (ja) * | 1997-02-04 | 2011-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
| JP2004006285A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Tdk Corp | リチウム二次電池 |
| JP2005135872A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池の電極材料およびその製造方法、並びにそれを用いた非水二次電池 |
| WO2008038930A1 (en) | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
| JP2010504624A (ja) * | 2006-09-25 | 2010-02-12 | エルジー・ケム・リミテッド | 非水電解液及びこれを含む電気化学デバイス |
| EP2070150A4 (en) * | 2006-09-25 | 2012-05-02 | Lg Chemical Ltd | WATER-FREE ELECTROLYTE AND ELECTROCHEMICAL ARRANGEMENT THEREWITH |
| US8828611B2 (en) | 2006-09-25 | 2014-09-09 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
| US9722253B2 (en) | 2006-09-25 | 2017-08-01 | Lg Chem, Ltd. | Non-aqueous electrolyte and electrochemical device comprising the same |
| JP2012054071A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sekisui Chem Co Ltd | リチウムイオン伝導性材料、リチウムイオン伝導性電解質膜、リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体及びリチウムイオンポリマー電池 |
| JP2022515714A (ja) * | 2018-11-30 | 2022-02-22 | イオニツク・マテリアルズ・インコーポレーテツド | コーティングされた活性材料を有する電池及び電極 |
| CN114122350A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 汕头大学 | 一种聚合物电解质-电极复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114122350B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-06-02 | 汕头大学 | 一种聚合物电解质-电极复合材料及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3622276B2 (ja) | 2005-02-23 |
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