JPH10261437A

JPH10261437A - ポリマ電解質およびそれを用いたリチウム・ポリマ電池

Info

Publication number: JPH10261437A
Application number: JP10003663A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nishimura; 賢西村; Masahiko Ogawa; 昌彦小川; Tetsuhisa Sakai; 哲久酒井; Akiko Ishida; 明子石田; Nobuo Eda; 信夫江田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1998-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリマアロイのゲル電解質を用いてリチウム
デンドライトの発生を抑制する。またこのことから安全
性・信頼性の高い電池を提供する。【解決手段】有機電解液に難溶性のポリマと可溶性の
ポリマから成るポリマアロイフィルムと、有機電解液か
ら成るゲル状のポリマ電解質において、アロイフィルム
の相分離サイズを１００ｎｍ未満に規制する。このポリ
マアロイゲルはリチウムデンドライトの発生を抑制し、
これをを導入したリチウム・ポリマ電池は安全性・信頼
性の高い電池として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリマ電解質および
それを用いたリチウム・ポリマ電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、例えば正極
にＬｉＣｏＯ₂、負極に天然黒鉛、エチレンカーボネイ
トをベースとした有機電解液により構成されており、高
エネルギー密度という特徴を持っている。この特徴を活
かして携帯用のパソコンや電話の電源などに広く利用さ
れている。そしてこの電池のさらなる高エネルギー密度
化には、金属リチウム負極の導入が有効である。

【０００３】金属リチウム負極は高い放電容量を持ち、
天然黒鉛負極と比較した場合、その理論容量は重量当た
り約１０倍、体積当たり約２．５倍である。しかし容量
では優位性があるものの、金属リチウム負極には重大な
課題がある。それは充放電サイクルに伴う負極の形状変
化であり、また樹枝状リチウム（以下、デンドライトと
略す）の発生である。

【０００４】デンドライトは基板から脱離しやすく、脱
離したものは基板との電気接触が絶たれて充放電反応に
利用されなくなる。またリチウムは強い還元剤であるた
め、電解液と反応して被膜を形成する。このため、デン
ドライトによって表面積が増大すると、被膜体積が増大
して充放電可能なリチウム量が減少する。これらの理由
から、デンドライトの発生により負極のサイクル効率は
著しく低下する。長いサイクル数を維持するには、正極
容量に対して大過剰量のリチウムを充填しなければなら
ず、結果として電池のエネルギー密度を下げることにな
る。

【０００５】またリチウム表面積の大幅な増大は、その
ような電池を高温で使用したり保存したりすると、場合
によっては電池の発熱につながる可能性がある。Procee
dings of Seventh International Meeting on Lithium
Batteries, P.12(1994)記載のレポートによれば、充放
電により負極がデンドライト状に変化してリチウム表面
積が大幅に増大すると、自己発熱速度が急激に増大し、
極端な場合には電解液との反応により熱暴走を引き起こ
す。

【０００６】さらに、デンドライトがポリプロピレンや
ポリエチレン製の多孔質セパレータを貫通して電池の内
部短絡を招いたり、サイクル効率や安全性を低下させる
原因となる。

【０００７】このデンドライトの発生を抑えるべく、従
来の有機電解液に代わる固体電解質の研究開発が推進さ
れている。中でも特に、形状フレキシブルで薄膜形成が
容易であるという点からポリマ電解質が注目されてい
る。この電解質はポリマにリチウム塩を固溶したもの
で、第３２回電池討論会講演要旨集ｐ．２５５（１９９
１）に示されるようにデンドライト析出の抑制効果も確
認されている。しかしポリマ電解質のイオン伝導度は、
ポリエチレンオキシド（以下ＰＥＯと記す）−ＬｉＣｌ
Ｏ₄複合体の場合、１０^-7Ｓ／ｃｍ程度である。この値
は有機電解液の１０^- ³〜１０^-2Ｓ／ｃｍと比較して極端
に低い。そのため上記電解質を電池に組み込んだ場合、
内部抵抗が増大するため電池の放電容量を著しく損な
う。

【０００８】そこで電解液と同程度のイオン伝導度を確
保するために、ポリママトリクスの中に電解液を含浸さ
せたゲル電解質の開発が進められている。ゲルに使用さ
れるポリマはＰＥＯのように電解液に可溶性のものが主
である。ゲルのイオン伝導はそれに含まれる液体相を介
して行われるので、電解液レベルの高いイオン伝導度が
得られる。しかしポリマが電解液に溶解してその機械強
度が弱くなるため、固体としての機能が失われる。よっ
てゲルを電池に組み込んだ場合、デンドライト成長が抑
制しきれず、それにより内部短絡を招く。よって課題は
ゲルの機械強度の向上である。

【０００９】ゲル電解質の機械強度を向上させる手段と
して例えば特開平５−１０９３１０号公報に開示されて
いるように光架橋性モノマーと電解液の混合物を電子線
や紫外線を照射して架橋性ゲル電解質とする方法がある
が、大きな機械強度の向上は得られていない。更に、架
橋性ゲル電解質はＬｉＣｏＯ₂のような４Ｖ級の正極に
対して不安定であり、短期間のうちにゲル電解質が分解
または変成してしまうというもある。

【００１０】そこで、例えば特開昭６１−１８３２５３
号公報に開示されているようにゲル電解質とポリプロピ
レン多孔膜を共存させるという方法が開発されている。
しかし、ポリプロピレン多孔膜を使用しても本質的な解
決策とはならず、上記のように多孔質セパレータを単独
で用いた場合同様、リチウムデンドライトによる内部短
絡を引き起こす。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにゲル電解
質には、実用に十分なイオン伝導度、リチウムデンドラ
イトによる内部短絡を防止するための機械的強度および
４Ｖ級活物質に対する安定性が求められている。

【００１２】本発明はゲル電解質に求められている上記
の諸特性を満足する新規ゲル電解質およびそれを用いた
電池を提供することを目的とする。

【００１３】

【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、本発明のゲル状ポリマアロイ電解質は、有機電解
液に難溶性のポリマと可溶性のポリマから成るポリマア
ロイフィルムの少なくとも可溶性のポリマのミクロ相分
離のサイズを１００ｎｍ未満に設定したものである。こ
の値は、デンドライトの直径よりも小さいものであるた
め、デンドライトの析出が起こらない。

【００１４】さらに、電解液に難溶性のポリマには、Ｐ
ＶＤＦあるいはフッ化ビニリデンのコポリマを用いる。
また可溶性のポリマにはポリメタクリル酸メチル（ＰＭ
ＭＡ）を用いる。

【００１５】また、本発明のリチウム・ポリマ電池は、
負極と正極の間に上記のゲル状ポリマアロイ電解質を配
して構成したものである。本発明の電解質を使用するこ
とによりデンドライトの析出がなく、よって内部ショー
トが起こらずサイクル効率や安全性が高い電池が実現可
能となる。

【００１６】さらに、負極には金属リチウム、リチウム
合金、リチウムを吸蔵・放出可能な無機化合物、リチウ
ムを吸蔵・放出可能な炭素材の群から選ばれた少なくと
も１つを用いるものである。また、正極活物質にはリチ
ウム含有遷移金属酸化物を用いるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のゲル状ポリマアロイ電解
質は、有機電解液に難溶性のポリマと可溶性のポリマか
ら成るポリマアロイフィルムと有機電解液から成り、相
分離したポリマアロイフィルムの少なくとも可溶性のポ
リマの相分離のサイズが１００ｎｍ未満であるゲル状ポ
リマ電解質である。ポリマアロイフィルムの相分離のサ
イズを制御することでリチウムデンドライトの発生を抑
止するものである。

【００１８】また、本発明のリチウム・ポリマ電池は、
負極と正極の間に本発明のゲル状ポリマアロイ電解質を
配して構成したリチウム・ポリマ電池である。本発明の
電解質の使用により、内部ショートが起こらずサイクル
効率や安全性が高い電池が実現可能となる。

【００１９】さらに、正極、負極の少なくともいずれか
一方に本発明の高分子電解質を含むリチウム・ポリマ電
池である。電極中に本発明のポリマー電解質を混合する
ことで、活物質へのリチウムイオンまたは電解液の供給
を円滑にすることができる。

【００２０】有機電解液に難溶性のポリマとしては、ポ
リフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンのコポリ
マの群から選ばれた少なくとも１つが好ましい。

【００２１】有機電解液に可溶性のポリマとしては、ポ
リメタクリル酸メチル（以下ＰＭＭＡと記す）が１００
ｎｍ未満のサイズに相分離するのに好ましい。

【００２２】また、ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ
化ビニリデンのコポリマの群から選ばれた少なくとも１
つのポリマとポリメタクリル酸メチルが混合あるいは相
溶したポリマアロイフィルムと、有機電解液から成るゲ
ル状のポリマ電解質が好ましい組み合わせである。

【００２３】さらに、負極としては、金属リチウム、リ
チウム合金、リチウムを吸蔵・放出可能な無機化合物、
リチウムを吸蔵・放出可能な炭素材の群から選ばれた少
なくとも１つを用いる。

【００２４】正極活物質としては、リチウム含有遷移金
属酸化物を用いる。本発明のゲル状ポリマアロイ電解質
は、ポリマアロイフィルムの相分離のサイズを制御する
ことでリチウムデンドライトの発生を抑止するものであ
る。

【００２５】ポリマアロイの構造は、ポリマの組み合わ
せにもよるが、Ａポリマの海にＢポリマの島が点在する
海島構造や、Ａ、Ｂ各ポリマが連続的に絡み合った変調
構造などである。いずれにせよ、Ａポリマリッチ相とＢ
ポリマリッチ相にミクロ相分離した構造を有し、そのサ
イズはいずれも数μｍ以下である。

【００２６】上記の相分離構造により、ポリマアロイゲ
ルの機械強度の維持と高イオン伝導性を両立させる要因
となる。ポリマアロイフィルムを電解液に浸漬させる
と、電解液に可溶性のポリマに電解液が浸透し、ゲル状
になる。しかし、難溶性のポリマがミクロに絡み合って
いるため、可溶性のポリマは固定化され流動することは
ない。よって機械強度が強く高イオン伝導性のゲルとし
て機能する。

【００２７】一方、リチウムデンドライトは１００ｎｍ
以上の直径を有している。このサイズがポリマアロイの
設計を行う基準になる。本電解質のイオン伝導は有機電
解液に可溶性のポリマ相を介して行われるので、リチウ
ム析出はこの相とリチウム負極との界面で行われる。

【００２８】この時、ポリマアロイの可溶性のポリマの
相分離サイズが１００ｎｍ以上だと、このポリマ相を介
してデンドライトが成長してしまう。しかし、相分離サ
イズが小さくデンドライトの直径以下であれば、リチウ
ムはデンドライト状に析出することができず、平坦に成
長する。

【００２９】よって本発明の電解質の使用により、内部
ショートが起こらずサイクル効率や安全性が高い電池が
実現可能となる。

【００３０】この相分離のサイズを１００ｎｍ未満とす
るのに好ましい有機電解液に難溶性のポリマはポリフッ
化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンのコポリマの群
から選ばれた少なくとも１つであり、可溶性のポリマが
ポリメタクリル酸メチルである。

【００３１】また、ポリフッ化ビニリデンとＰＭＭＡは
ともにＬｉＣｏＯ₂などの４Ｖ級正極活物質に対して安
定であるため、前記の架橋性ゲル電解質では実現が困難
であった４Ｖ級リチウム二次電池にも適用可能となる。

【００３２】特に、負極としてデンドライトが析出しや
すい金属リチウムを用いた場合の効果が大きい。しか
し、金属リチウムに比べデンドライトの発生・成長が改
善されている、例えばリチウム合金、リチウムの吸蔵放
出が可能な無機化合物、炭素などを用いた場合でも、本
発明の電解質を用いれば安全性や各種特性を向上するこ
とができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに説明す
る。

【００３４】（実施例１）本実施例では、有機溶媒に難
溶性のポリマであるＰＶＤＦと、可溶性のポリマである
ＰＭＭＡとを相溶させて得たポリマアロイフィルムのゲ
ル電解質を作製した。

【００３５】ポリマアロイフィルムの作製方法を下記に
示す。まず、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（以下ＮＭ
Ｐと記す）にＰＶＤＦを１〜１０重量％とＰＭＭＡを１
〜１０重量％溶解したポリマの液体を５０：５０の重量
比率で混合し調整した。次に、得られた溶液を平滑な金
属板あるいはガラス板に塗布し、８０℃の乾燥機中で溶
媒を蒸発除去して薄膜のポリマアロイフィルムを得た。
溶液の塗布量はフィルム厚みが２０μｍになるように調
整した。得られたフィルムはさらに８０℃で真空乾燥し
て、残存溶媒や水分を十分に除去した。

【００３６】得られたポリマアロイフィルムを透過型電
子顕微鏡にて観察したところ、明確な相分離構造は認め
られなかった。１００ｎｍ以上の相分離構造が存在して
いるならば透過型電子顕微鏡で十分確認できることか
ら、本発明のポリマアロイフィルムは１００ｎｍ未満の
相分離構造を有するものであると結論できる。

【００３７】ゲル電解質は上記ポリマアロイフィルムを
有機電解液の浴槽に浸漬させることにより得た。有機電
解液としては、エチレンカーボネートとエチルメチルカ
ーボネートが２５：７５の体積混合溶媒に、溶質として
ＬｉＰＦ₆を１．５モル／リットル溶解したものを使用
した。

【００３８】上記のゲル電解質を直径１７ｍｍに打ち抜
き、２枚の直径１５ｍｍの金属リチウム箔で挟み、コイ
ン型電池ケース内に設置、封口してイオン伝導度測定用
セルを作製した。交流インピーダンス法によりイオン伝
導度を測定した結果、イオン伝導度は、σ＝１．２×１
０^-3Ｓ・ｃｍ^-1であった。

【００３９】さらに、上記のゲル電解質を直径１５ｍｍ
に打ち抜いたものを用いて図１に示すコイン型電池を作
製した。正極層４は活物質であるＬｉＣｏＯ₂と導電材
のカーボンフラックと結着材のポリ４フッ化エチレンの
水性ディスパージョンを重量比で１００：３：１０の割
合で混合したものをアルミニウム箔の正極集電体５に塗
着、乾燥し、圧延したのち、直径１２．５ｍｍに打ち抜
いて作製した。負極層２は直径１４ｍｍの金属リチウム
をコイン型電池ケースの蓋３に直接圧着して作製した。
上記の正極、ポリマアロイのゲル電解質１、負極を積層
し、コイン型電池ケース６内に設置し、ガスケット７で
封口することにより本実施例１の電池を作製した。

【００４０】（比較例１）電解質として、ポリフッ化ビ
ニリデンを電解液でゲル化したものをポリプロピレン多
孔膜の多孔部に挿入してなるゲル電解質を用いて、実施
例１と同様の構成のイオン伝導度測定用セルおよびコイ
ン型電池を作製した。

【００４１】イオン伝導度測定用セルは次のようにして
作製した。エチレンカーボネートとエチルメチルカーボ
ネートが２５：７５の体積混合溶媒に、溶質としてＬｉ
ＰＦ ₆を１．５モル／リットル溶解したもの電解液８．
５ｇにＰＶＤＦ粉末１．５ｇを加え十分に分散させた。
前記ＰＶＤＦ分散液を直径１７ｍｍのポリプロピレン多
孔膜セパレータ(多孔度３８％)に塗布した後、このセパ
レータを２枚の直径１５ｍｍの金属リチウム箔で挟み、
コイン型電池ケース内に設置、封口してイオン伝導度測
定用セルを作製した。作製したコイン型セルを９０℃５
分間加熱してＰＶＤＦ分散液を完全にゲル化することに
より目的の高分子ゲル電解質を作製した。加熱終了後、
コイン型セルを室温まで冷却し、交流インピーダンス法
を用いてゲル電解質のイオン伝導度を測定した。その結
果、σ＝８．１×１０^-4Ｓ・ｃｍ ^-1であった。

【００４２】コイン型電池を実施例１と同様の構成に
し、イオン伝導度測定用セルと同様の方法で作製した。
これを比較例１の電池とする。

【００４３】（比較例２）ゲル電解質として架橋性ゲル
電解質を用いて、実施例１と同様の構成のコイン型電池
を作製した。

【００４４】コイン型電池は次のようにして作製した。
光架橋性ポリマーであるポリエチレングリコールジアク
リレート、光重合開始剤ベンジルジメチルケタール、プ
ロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの等体積
混合物にＬｉＰＦ₆を１モル／Ｌ溶解した電解液を重量
比２０：０．１：８０で混合した溶液を調整した。この
溶液を負極金属リチウム上に厚さ５０μｍで塗布し、こ
れに最大出力波長３６５ｎｍの紫外線を３分間照射し
た。これにより前記モノマーが重合硬化して、非水電解
液を含有したゲル電解質が負極金属リチウム上に形成さ
れる。これに実施例１と同じ正極を積層し、電池ケース
内に配置することで比較例２の電池を得た。

【００４５】実施例１および比較例１、２の電池の１サ
イクル目の充放電曲線を図２に示す。電池試験は０．５
６ｍＡ／ｃｍ²の定電流方式で行い、４．２Ｖ〜３．０
Ｖの電圧範囲で室温にて測定した。

【００４６】図２より、実施例１および比較例１のリチ
ウム・ポリマ電池の放電容量は２．０ｍＡ／ｃｍ²以上
の放電容量を示し、常温作動型の電池として十分な性能
を有するものである。一方、比較例２の電池は充電時の
電池電圧が４．１Ｖ付近で平坦になり、４．２Ｖまで充
電できなかった。これは架橋性ゲル電解質が酸化作用の
強いＬｉＣｏＯ₂によって分解しているためであると考
えられる。

【００４７】次に、実施例１及び比較例１の電池を充電
電流０．２Ｃ（０．５６ｍＡ／ｃｍ ²）とし、放電電流
０．２Ｃ（０．５６ｍＡ／ｃｍ²）、０．５Ｃ（１．４
ｍＡ／ｃｍ²），１．０Ｃ（２．８ｍＡ／ｃｍ²）、２．
０Ｃ（５．６ｍＡ／ｃｍ²）の各条件で試験を行い、そ
の放電容量を測定した。その結果を図３に示す。

【００４８】図３より実施例１は比較例１と比較して、
すべての放電電流において放電特性が優れている。実施
例１の電池のゲル電解質はＰＶＤＦとＰＭＭＡが相溶化
しているため実質的に均質な高分子電解質だけでできて
おり、イオン移動がセパレータ全体で容易に行われてい
るためである。一方、比較例１ではポリプロピレン多孔
膜の多孔度が３８％と低い上に、多孔膜の孔の中にゲル
電解質が詰め込まれているという構造を持つため、イオ
ン移動がセパレータ全体で容易に行われず、孔の部分だ
けで部分的に行われるためである。図３から分かるよう
に、この違いは放電電流値が高いハイレート放電になる
ほど顕著に表れる。

【００４９】図４に実施例１と比較例１の電池のサイク
ル特性を示す。実施例１および比較例１の電池は共に３
００サイクルまで安定に充放電した。実施例１の電池を
３００サイクル目が終了したところで分解観察した結
果、リチウム負極と電解質の界面に僅かにデンドライト
が堆積していたが、デンドライトの貫通は認められなか
った。同様に比較例１の電池も分解観察した結果、デン
ドライトの貫通は認められなかったが、ポリプロピレン
多孔膜の孔中のゲル電解質で生成していた。このことか
ら実施例１の電池がリチウムデンドライトの成長を抑制
し、高い安全性と高い信頼性を有するリチウム二次電池
として機能することが明らかになった。

【００５０】（実施例２）本願発明のポリマーアロイゲ
ル電解質を正極および負極中にも配合したポリマー二次
電池を作製した。

【００５１】正極は、コバルト酸リチウム５ｇ、カーボ
ンブラック０．１５ｇ、ポリフッ化ビニリデンのＮ−メ
チル−２−ピロリジノン（以下ＮＭＰと記す）溶液（１
２重量％）とポリメタクリル酸メチルのＮＭＰ溶液（１
２重量%）の混合溶液４ｇを混合して得られたペースト
をアルミニウム集電体上に塗着、乾燥、圧延し、直径１
５ｍｍの大きさに打ち抜いた。次に得られた正極を実施
例１と同じ電解液中に浸漬し、−５０ｃｍＨｇまで減圧
して注液した。

【００５２】負極は、球状黒鉛１０ｇ、炭素繊維０．５
３ｇ、ポリフッ化ビニリデンのＮＭＰ溶液（１２重量
％）とポリメタクリル酸メチルのＮＭＰ溶液（１２重量
%）の混合溶液８．４ｇ、ＮＭＰ４．２ｇ、アセトニト
リル４．２ｇを混合して調整したペーストを銅集電体上
に塗着、乾燥、圧延し、直径１５ｍｍの大きさに打ち抜
いて作製した。次に得られた負極をを実施例１と同じ電
解液中に浸漬し、−５０ｃｍＨｇまで減圧して注液し
た。

【００５３】ポリマーアロイゲル電解質は実施例１と同
様の方法で作製し、直径１６ｍｍの大きさに打ち抜い
た。

【００５４】上記正極、ゲル電解質、負極を積層し、コ
イン型電池ケース内に設置、封口した。得られた電池を
充電電流０．２Ｃ（０．５６ｍＡ／ｃｍ²）とし、放電
電流０．２Ｃ（０．５６ｍＡ／ｃｍ²）、０．５Ｃ
（１．４ｍＡ／ｃｍ²），１．０Ｃ（２．８ｍＡ／ｃ
ｍ²）、２．０Ｃ（５．６ｍＡ／ｃｍ²）の各条件で試験
を行い、その放電容量を測定した。その結果を図３に示
す。

【００５５】図３から明らかなように、本発明のゲル電
解質を正極及び負極内に配合した電池ではハイレート放
電においても非常に良好な放電特性を示している。これ
には２つの要因が考えられる。第１は、炭素負極の方が
リチウム金属負極より圧倒的に反応面積が大きいという
要因である。第２の要因は、実施例１や比較例１の極板
では圧延によって活物質間が密に詰まっているため充放
電時におけるリチウムイオンや電解液の移動がある程度
阻害されていることである。一方、電極内に配合された
実施例２の極板は活物質の周りに本発明のポリマーアロ
イが存在するため圧延された電極でも注液するとこのポ
リマーアロイが電解液を吸収し、活物質へリチウムイオ
ンや電解液をスムーズに供給することができる。このた
め実施例２の電池はハイレート放電においても良好な特
性を示すことができると考えられる。

【００５６】なお、本実施例では、電解液に難溶性のポ
リマとしてＰＶＤＦを用いたが、これはフッ化ビニリデ
ンのコポリマやその他のポリマであってもよい。

【００５７】また、本実施例では、電解液に可溶性のポ
リマとしてＰＭＭＡを用いたが、これはポリアクリル酸
メチルやポリメタクリル酸エチル等、他のポリマであっ
てもよい。

【００５８】なお、本実施例では、有機電解液に難溶性
のポリマとしてＰＶＤＦ、可溶性のポリマとしてＰＭＭ
Ａを用いたときの適切な配合比率を示したが、相分離サ
イズが小さく機械強度の強い高イオン伝導性の電解質と
して機能が発現する配合比率は物質によって異なるもの
である。

【００５９】また、本実施例では、有機電解液の溶質と
してＬｉＰＦ₆を用いたが、これはＬｉＣＦ₃ＳＯ₃，Ｌ
ｉＣｌＯ₄，ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂，ＬｉＡｓＦ₆ある
いはＬｉＢＦ₄など他のリチウム塩であってもよい。

【００６０】また、本実施例では、有機電解液の溶媒と
してプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの
等体積混合溶媒を用いたが、これは他の有機溶媒や混合
溶媒でもよい。

【００６１】また、本実施例では、負極に金属リチウム
を用いたが、本発明はリチウムイオン電池系にも有効で
あり、リチウム合金、リチウムを吸蔵・放出可能な無機
化合物あるいはリチウムを吸蔵・放出可能な炭素材であ
ってもよい。

【００６２】また、本実施例では、正極活物質にＬｉＣ
ｏＯ₂を用いたが、これはＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＭｎ₂Ｏ₄あ
るいはＬｉＭｎＯ₂など他のリチウム遷移金属酸化物で
あってもよく、リチウムを含有しないＭｎＯ₂やＶ₂Ｏ₅
などの金属化合物であってもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ポリマア
ロイフィルムの少なくとも可溶性のポリマが１００ｎｍ
未満のスケールで相分離しているゲル状のポリマアロイ
電解質を用いることにより、リチウムデンドライトの発
生を抑制することが可能となった。また、これをリチウ
ム電池用の負極と正極の間に配し構成することにより、
電池特性が良く、安全性・信頼性の高い電池が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲル電解質を用いたコイン型リチウム
電池の縦断面図

【図２】本発明のゲル電解質および比較のゲル電解質を
用いたリチウム電池の充放電曲線を示す図

【図３】本発明のゲル電解質および比較のゲル電解質を
用いたリチウム電池の放電特性を示す図

【図４】本発明のゲル電解質および比較のゲル電解質を
用いたリチウム電池のサイクル特性を示す図

【符号の説明】

１ゲル電解質２負極層３蓋４正極層５正極集電体６電池ケース７ガスケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田明子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (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

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機電解液に難溶性のポリマと可溶性の
ポリマから成るポリマアロイフィルムと、有機電解液か
ら成るゲル状ポリマ電解質において、相分離しているポ
リマアロイフィルムの少なくとも可溶性のポリマの相分
離のサイズが１００ｎｍ未満であるポリマ電解質。
【請求項２】有機電解液に難溶性のポリマがポリフッ
化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンのコポリマの群
から選ばれた少なくとも１つである請求項１記載のポリ
マ電解質。
【請求項３】有機電解液に可溶性のポリマがポリメタ
クリル酸メチルである請求項１記載のポリマ電解質。
【請求項４】ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビ
ニリデンのコポリマの群から選ばれた少なくとも１つの
ポリマとポリメタクリル酸メチルが混合あるいは相溶し
たポリマアロイフィルムと、有機電解液から成るゲル状
のポリマ電解質において、相分離しているポリマアロイ
フィルムの少なくとも可溶性のポリマの相分離のサイズ
が１００ｎｍ未満であるポリマ電解質。
【請求項５】負極と正極の間にポリマ電解質を配した
構成のリチウム電池において、ポリマ電解質は有機電解
液に難溶性のポリマと可溶性のポリマから成るポリマア
ロイフィルムと、有機電解液から成るゲル状ポリマ電解
質であり、相分離しているポリマアロイフィルムの少な
くとも可溶性のポリマの相分離のサイズが１００ｎｍ未
満であるリチウム・ポリマ電池。
【請求項６】前記ポリマ電解質を負極または正極中に
含む請求項５に記載のリチウム・ポリマ電池。
【請求項７】負極が金属リチウム、リチウム合金、リ
チウムを吸蔵・放出可能な無機化合物、リチウムを吸蔵
・放出可能な炭素材の群から選ばれた少なくとも１つで
ある請求項５あるいは６に記載のリチウム・ポリマ電
池。
【請求項８】正極活物質がリチウム含有遷移金属酸化
物である請求項５あるいは６に記載のリチウム・ポリマ
電池。
【請求項９】有機電解液に難溶性のポリマがポリフッ
化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンのコポリマの群
から選ばれた少なくとも１つである請求項５あるいは６
に記載のリチウム・ポリマ電池。
【請求項１０】有機電解液に可溶性のポリマがポリメ
タクリル酸メチルである請求項５あるいは６に記載のリ
チウム・ポリマ電池。