JPH11144736A - リチウムイオン電解質電池および該電池の製造方法 - Google Patents
リチウムイオン電解質電池および該電池の製造方法Info
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- JPH11144736A JPH11144736A JP9310364A JP31036497A JPH11144736A JP H11144736 A JPH11144736 A JP H11144736A JP 9310364 A JP9310364 A JP 9310364A JP 31036497 A JP31036497 A JP 31036497A JP H11144736 A JPH11144736 A JP H11144736A
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- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】バインダーとして、無機バインダーを用いて、
物理的、化学的に安定なリチウムイオン電池を提供す
る。 【解決手段】二次電解質電池、特に無機バインダーを含
有するリチウムイオン電解質電池、および該電池の製造
方法に関する。バインダー材料を活物質と混合して、第
１および／または第２の電極の表面上に均一に塗布す
る。バインダー材料は活物質に不溶であり、関連する有
機電解質に対しても不溶性である。
物理的、化学的に安定なリチウムイオン電池を提供す
る。 【解決手段】二次電解質電池、特に無機バインダーを含
有するリチウムイオン電解質電池、および該電池の製造
方法に関する。バインダー材料を活物質と混合して、第
１および／または第２の電極の表面上に均一に塗布す
る。バインダー材料は活物質に不溶であり、関連する有
機電解質に対しても不溶性である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、二次
電解質電池、特に無機バインダーを含有するリチウムイ
オン電解質電池、および該電池の製造方法に関する。
電解質電池、特に無機バインダーを含有するリチウムイ
オン電解質電池、および該電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン電解質電池（例えば、リ
チウムイオン二次電池）は、数年前から当該技術分野で
公知となっている。更に、有機ポリマー（例えば、PVD
F、EPDM、およびいくつかのフッ素含有共重合体）を用
いて結合されたアノード材料およびカソード材料を利用
するリチウム電池もまた、同じように当該技術分野で周
知である。
チウムイオン二次電池）は、数年前から当該技術分野で
公知となっている。更に、有機ポリマー（例えば、PVD
F、EPDM、およびいくつかのフッ素含有共重合体）を用
いて結合されたアノード材料およびカソード材料を利用
するリチウム電池もまた、同じように当該技術分野で周
知である。
【０００３】リチウムイオン電池における有機バインダ
ーの利用は十分確立されているにもかかわらず、電池
（単電池／集合電池）の性能に関連していくつかの公知
の制約がある。確かに、有機バインダーを利用する場
合、バインダーの一部が電解質に溶解することによっ
て、物理的および／または化学的に不安定になることが
ある。なぜなら、リチウムイオン電池に使用される電解
質もまた、有機化合物から形成されているからである。
従って、こうした溶解が起こると、バインダー（および
電極）の劣化が早まり、それに伴って、活物質とその関
連する電流コレクター／電極との接着が失われる可能性
がある。
ーの利用は十分確立されているにもかかわらず、電池
（単電池／集合電池）の性能に関連していくつかの公知
の制約がある。確かに、有機バインダーを利用する場
合、バインダーの一部が電解質に溶解することによっ
て、物理的および／または化学的に不安定になることが
ある。なぜなら、リチウムイオン電池に使用される電解
質もまた、有機化合物から形成されているからである。
従って、こうした溶解が起こると、バインダー（および
電極）の劣化が早まり、それに伴って、活物質とその関
連する電流コレクター／電極との接着が失われる可能性
がある。
【０００４】その他に、有機バインダーを使用して電極
を作製し、それを電流コレクターに接着させる場合、有
機溶剤を使用する必要が生じる（実際にはバインダーを
活物質ペースト／塗料と混合するときに必要となる）。
従って、混合された活物質／バインダーを電流コレクタ
ーに塗布した後、しかも電池の製造が完了する前に、残
存する溶剤をすべて除去しなければならない。この除去
がうまくいかないと、電池容量がかなり損失し、サイク
ル寿命が減少する。
を作製し、それを電流コレクターに接着させる場合、有
機溶剤を使用する必要が生じる（実際にはバインダーを
活物質ペースト／塗料と混合するときに必要となる）。
従って、混合された活物質／バインダーを電流コレクタ
ーに塗布した後、しかも電池の製造が完了する前に、残
存する溶剤をすべて除去しなければならない。この除去
がうまくいかないと、電池容量がかなり損失し、サイク
ル寿命が減少する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、物理的および化学的安定性の優れた活物質を有する
リチウムイオン電解質電池を提供することである。本発
明の更なる目的は、無機バインダーを用いた電極を製造
する独自の方法を提供することである。これらのおよび
他の目的は、本明細書、特許請求の範囲、および図面に
照らして明らかになるであろう。
は、物理的および化学的安定性の優れた活物質を有する
リチウムイオン電解質電池を提供することである。本発
明の更なる目的は、無機バインダーを用いた電極を製造
する独自の方法を提供することである。これらのおよび
他の目的は、本明細書、特許請求の範囲、および図面に
照らして明らかになるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ面を
有する第１の電流コレクターおよび第２の電流コレクタ
ーを備えたリチウムイオン電解質電池を指向するもので
ある。有機電解質は、液体、ポリマー、プラスチック、
またはゲルの電解質から成る群より選ばれ、特定の電極
と関連して使用される。第１および第２の電流コレクタ
ーのうちの少なくとも一つは、それぞれの面に活物質が
塗布されている。活物質は、それぞれ第１または第２の
電流コレクターの面に活物質を結合させる手段と関連付
けられる。バインター手段は、活物質にも有機電解質に
も溶解しない。更に、バインダー手段ならびにそれと関
連する活物質は、サイクル中および保存中、機械的にも
化学的にも安定である。
有する第１の電流コレクターおよび第２の電流コレクタ
ーを備えたリチウムイオン電解質電池を指向するもので
ある。有機電解質は、液体、ポリマー、プラスチック、
またはゲルの電解質から成る群より選ばれ、特定の電極
と関連して使用される。第１および第２の電流コレクタ
ーのうちの少なくとも一つは、それぞれの面に活物質が
塗布されている。活物質は、それぞれ第１または第２の
電流コレクターの面に活物質を結合させる手段と関連付
けられる。バインター手段は、活物質にも有機電解質に
も溶解しない。更に、バインダー手段ならびにそれと関
連する活物質は、サイクル中および保存中、機械的にも
化学的にも安定である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施態様におい
て、バインダー手段は無機化合物を含む。この化合物に
は、ケイ酸、リチウム塩、Li2Si5O11 （ポリケイ酸リチ
ウムとしても知られる）、ならびに当業者に公知の他の
無機化合物が含まれていてもよいが、バインダー手段に
要求される上述の特性を満足するものでなければならな
い。本発明のもう一つの好ましい実施態様において、バ
インダー手段は、第１および第２の両方の電流コレクタ
ー用の活物質と関連づけられる。もちろん、第１または
第２の電流コレクターのうちの一つだけと関連づけて使
用することも考えられる。
て、バインダー手段は無機化合物を含む。この化合物に
は、ケイ酸、リチウム塩、Li2Si5O11 （ポリケイ酸リチ
ウムとしても知られる）、ならびに当業者に公知の他の
無機化合物が含まれていてもよいが、バインダー手段に
要求される上述の特性を満足するものでなければならな
い。本発明のもう一つの好ましい実施態様において、バ
インダー手段は、第１および第２の両方の電流コレクタ
ー用の活物質と関連づけられる。もちろん、第１または
第２の電流コレクターのうちの一つだけと関連づけて使
用することも考えられる。
【０００８】本発明はまた、ａ）第１および第２の電流
コレクターのうちの少なくとも一つの電流コレクターの
面を被覆するために、バインダー材料と活物質とを混合
する工程（ただし、バインダー材料は活物質に不溶であ
り、しかも関する有機電解質にも不溶であるとともに、
サイクル中および保存中において、機械的にも化学的に
も安定である）と、ｂ）第１および第２の電流コレクタ
ーのうちの少なくとも一つの電流コレクターの面に、混
合されたバインダー材料および活物質を塗布する工程
と、ｃ）液体、ポリマー、プラスチック、またはゲルの
電解質から成る群より選ばれる有機電解質を、第１およ
び第２の電流コレクターに関連づける工程と、を含む、
リチウムイオン電解質電池の製造方法をも対象とする。
コレクターのうちの少なくとも一つの電流コレクターの
面を被覆するために、バインダー材料と活物質とを混合
する工程（ただし、バインダー材料は活物質に不溶であ
り、しかも関する有機電解質にも不溶であるとともに、
サイクル中および保存中において、機械的にも化学的に
も安定である）と、ｂ）第１および第２の電流コレクタ
ーのうちの少なくとも一つの電流コレクターの面に、混
合されたバインダー材料および活物質を塗布する工程
と、ｃ）液体、ポリマー、プラスチック、またはゲルの
電解質から成る群より選ばれる有機電解質を、第１およ
び第２の電流コレクターに関連づける工程と、を含む、
リチウムイオン電解質電池の製造方法をも対象とする。
【０００９】この方法の好ましい実施態様において、混
合工程には、無機バインダー水溶液と特定の活物質との
混合が含まれる。本発明のもう一つの好ましい実施態様
において、本発明は、ａ）第１および第２の電流コレク
ターのうちの少なくとも一つの電流コレクターの面を被
覆するために、バインダー材料と活物質とを混合する工
程と、ｂ）バインダー材料と活物質とを化学的に結合す
る工程と、ｃ）結合されたバインダー材料および活物質
を、それぞれ第１および第２の電流コレクターの面に化
学的に接着させる工程と、ｄ）結合され更に接着された
バインダー材料および活物質を、液体、ポリマー、プラ
スチック、またはゲルの電解質から成る群より選ばれる
有機電解質に関連づける工程と、ｅ）バインダー材料が
有機電解質に溶解するのを抑制して、バインダー材料の
機械的および化学的安定性を保持し、更に、電池サイク
ル中および保存中に、結合され更に接着されたバインダ
ー材料および活物質を保持する工程と、を含む、リチウ
ムイオン電解質電池の製造に関連した化学的方法を対象
とする。
合工程には、無機バインダー水溶液と特定の活物質との
混合が含まれる。本発明のもう一つの好ましい実施態様
において、本発明は、ａ）第１および第２の電流コレク
ターのうちの少なくとも一つの電流コレクターの面を被
覆するために、バインダー材料と活物質とを混合する工
程と、ｂ）バインダー材料と活物質とを化学的に結合す
る工程と、ｃ）結合されたバインダー材料および活物質
を、それぞれ第１および第２の電流コレクターの面に化
学的に接着させる工程と、ｄ）結合され更に接着された
バインダー材料および活物質を、液体、ポリマー、プラ
スチック、またはゲルの電解質から成る群より選ばれる
有機電解質に関連づける工程と、ｅ）バインダー材料が
有機電解質に溶解するのを抑制して、バインダー材料の
機械的および化学的安定性を保持し、更に、電池サイク
ル中および保存中に、結合され更に接着されたバインダ
ー材料および活物質を保持する工程と、を含む、リチウ
ムイオン電解質電池の製造に関連した化学的方法を対象
とする。
【００１０】本発明は多種多様な形態の実施態様が可能
であるが、図面で示され、更に本明細書中で説明されて
いるのは一つの特定の実施態様であり、本発明の開示内
容は、本発明の原理を例示するものであるとみなすべき
であり、本発明がここに示された実施態様に限定される
ものではないことを理解されたい。電解質電池10が図１
に示されており、この電池には、第１の電流コレクター
12（アノード）と、第２の電流コレクター14（カソー
ド）と、電解質16とが含まれている。図示されていない
が、電解質は、従来の組成物から作製することができ
る。ただし、該電解質には、液体、ポリマー、プラスチ
ック、またはゲルが含まれるものとする。本発明は、ガ
ラスまたは固体酸化物の電解質と共に使用することを意
図しない。
であるが、図面で示され、更に本明細書中で説明されて
いるのは一つの特定の実施態様であり、本発明の開示内
容は、本発明の原理を例示するものであるとみなすべき
であり、本発明がここに示された実施態様に限定される
ものではないことを理解されたい。電解質電池10が図１
に示されており、この電池には、第１の電流コレクター
12（アノード）と、第２の電流コレクター14（カソー
ド）と、電解質16とが含まれている。図示されていない
が、電解質は、従来の組成物から作製することができ
る。ただし、該電解質には、液体、ポリマー、プラスチ
ック、またはゲルが含まれるものとする。本発明は、ガ
ラスまたは固体酸化物の電解質と共に使用することを意
図しない。
【００１１】電流コレクター12は、無機バインダー材料
19を含有した活性電極材料18で被覆されている。一つの
好ましい無機バインダー、すなわちポリケイ酸リチウム
が、本発明で使用されるものとして開示されるが、他の
従来の無機材料も同じように使用可能であるのは当業者
であれば当然理解されよう。ただし、こうした無機材料
は、電池サイクル中および保存中に必要となる所望の接
着、化学的および物理的安定性を呈するものでなけりば
ならない。
19を含有した活性電極材料18で被覆されている。一つの
好ましい無機バインダー、すなわちポリケイ酸リチウム
が、本発明で使用されるものとして開示されるが、他の
従来の無機材料も同じように使用可能であるのは当業者
であれば当然理解されよう。ただし、こうした無機材料
は、電池サイクル中および保存中に必要となる所望の接
着、化学的および物理的安定性を呈するものでなけりば
ならない。
【００１２】図１にはまた、電流コレクター14が示され
ている。この電流コレクターは活物質20で被覆されてい
るが、活物質には無機バインダーは含まれていない。ア
ノードの活物質は無機バインターを使用しないで示され
ているが、無機バインダーと、アノード、カソード、ま
たはそれら両方の活物質との混合物も対象となること
は、当業者には理解されるであろう（また、実験により
示されるであろう）。
ている。この電流コレクターは活物質20で被覆されてい
るが、活物質には無機バインダーは含まれていない。ア
ノードの活物質は無機バインターを使用しないで示され
ているが、無機バインダーと、アノード、カソード、ま
たはそれら両方の活物質との混合物も対象となること
は、当業者には理解されるであろう（また、実験により
示されるであろう）。
【００１３】以下の説明にもあるように、無機バインダ
ーを使用すると、長期にわたるサイクル中および保存中
に電池内の物理的および化学的安定性が保持され、これ
によって電池の性能が向上することが、実験を介してわ
かっている。実際には、無機バインダーが有機電解質に
不溶であるために、特定の活物質との結合を生じ、その
結果、混合されたバインダー／活物質の特定電流コレク
ター表面への優れた接着が得られ、しかもバインダーが
電解質に部分的または全体的に溶解した場合に起こる劣
化が生じる恐れはない。
ーを使用すると、長期にわたるサイクル中および保存中
に電池内の物理的および化学的安定性が保持され、これ
によって電池の性能が向上することが、実験を介してわ
かっている。実際には、無機バインダーが有機電解質に
不溶であるために、特定の活物質との結合を生じ、その
結果、混合されたバインダー／活物質の特定電流コレク
ター表面への優れた接着が得られ、しかもバインダーが
電解質に部分的または全体的に溶解した場合に起こる劣
化が生じる恐れはない。
【００１４】無機バインダーをリチウムイオン電解質電
池に利用することから得られる利点を示すために（なら
びに、こうした電池の製造方法を開示するために）、四
つの独立した実験を行った。このうつの三つの実験では
無機バインダーを使用し、一つの実験では使用しなかっ
た。最初の三つの実験に関して、次のような共通の特徴
を持たせて三電極電池を作製した。
池に利用することから得られる利点を示すために（なら
びに、こうした電池の製造方法を開示するために）、四
つの独立した実験を行った。このうつの三つの実験では
無機バインダーを使用し、一つの実験では使用しなかっ
た。最初の三つの実験に関して、次のような共通の特徴
を持たせて三電極電池を作製した。
【００１５】１．黒鉛アノードを次のように作製した。
1.0gの水酸化リチウム（LiOH、Aldrich 社製）を、100g
の蒸留水に溶解した。23.4g のポリケイ酸リチウム（Al
drich 社製の20% 水溶液）を、このLiOH溶液と混合し
た。次に、この溶液に45.0g の黒鉛粉末（Lonza 社製の
KS-6）を添加した。これに150gの蒸留水を添加し、クリ
ーム状のペーストが生成するまで全体的な混合を行っ
た。混合後、ペーストを銅箔（KISCO ）上に塗布した。
この銅箔（電流コレクター）は厚さがおよそ12ミクロン
であった。（実際の塗布物の厚さを測定したところ、乾
燥後30〜50ミクロンの範囲にあった）。次に、塗布され
た箔を周囲温度で１時間乾燥し、続いて100℃に加熱し
たオーブン中で更に２時間の乾燥サイクルを施した。こ
の初期加熱段階の後、窒素流下で、400 ℃で更に５分間
加熱し、ポリケイ酸リチウムからいっさいの残留水を除
去した。次に、こうして得られた熱処理済みのアノード
を減圧下で保存し、使用に備えた。
1.0gの水酸化リチウム（LiOH、Aldrich 社製）を、100g
の蒸留水に溶解した。23.4g のポリケイ酸リチウム（Al
drich 社製の20% 水溶液）を、このLiOH溶液と混合し
た。次に、この溶液に45.0g の黒鉛粉末（Lonza 社製の
KS-6）を添加した。これに150gの蒸留水を添加し、クリ
ーム状のペーストが生成するまで全体的な混合を行っ
た。混合後、ペーストを銅箔（KISCO ）上に塗布した。
この銅箔（電流コレクター）は厚さがおよそ12ミクロン
であった。（実際の塗布物の厚さを測定したところ、乾
燥後30〜50ミクロンの範囲にあった）。次に、塗布され
た箔を周囲温度で１時間乾燥し、続いて100℃に加熱し
たオーブン中で更に２時間の乾燥サイクルを施した。こ
の初期加熱段階の後、窒素流下で、400 ℃で更に５分間
加熱し、ポリケイ酸リチウムからいっさいの残留水を除
去した。次に、こうして得られた熱処理済みのアノード
を減圧下で保存し、使用に備えた。
【００１６】２．LiCoO2カソードを次のように作製し
た。1.0gのLiOH（Aldrich 社製）を21g の蒸留水に溶解
し、これに24g のポリケイ酸リチウム（Aldrich 社製の
20% 水溶液）を添加した。1.9gの黒鉛粉末（Lonza 社製
のKS-6）、2.9gのC-100 カーボンブラック（Cheveron社
製）、および85.6g のLiCoO2粉末（FMC 社製）、更に2.
0gのTriton（登録商標）X-100 （Aldrich 社製）を一緒
に添加し、続いてクリーム状のペーストが生成するまで
攪拌混合を行った。次に、このペーストをAl箔（電流コ
レクター）上に塗布した（塗布ブレートを用いた）。こ
のAl箔は厚さがおよそ25μm であった。塗布物の厚さを
測定したところ、乾燥後およそ30〜70ミクロンであっ
た。（下塗したAl箔は次のようにして作製した。まず、
ポリケイ酸リチウムおよび黒鉛の懸濁液をAl箔上に塗布
した。次に、100 ℃で１時間予備乾燥し、最後に400 ℃
で５分間処理した。典型的な下塗層の厚さは、２〜４ミ
クロンであった。）次に、塗布された箔を周囲温度で１
時間乾燥させ、続いて100 ℃に加熱したオーブン中で更
に２時間の乾燥サイクルを施した。この初期加熱段階の
後、窒素流下で、400 ℃で更に５分間加熱し、ポリケイ
酸リチウムからいっさいの残留水を除去した。次に、こ
うして得られた熱処理済みのカソードを減圧下で保存
し、使用に備えた。
た。1.0gのLiOH（Aldrich 社製）を21g の蒸留水に溶解
し、これに24g のポリケイ酸リチウム（Aldrich 社製の
20% 水溶液）を添加した。1.9gの黒鉛粉末（Lonza 社製
のKS-6）、2.9gのC-100 カーボンブラック（Cheveron社
製）、および85.6g のLiCoO2粉末（FMC 社製）、更に2.
0gのTriton（登録商標）X-100 （Aldrich 社製）を一緒
に添加し、続いてクリーム状のペーストが生成するまで
攪拌混合を行った。次に、このペーストをAl箔（電流コ
レクター）上に塗布した（塗布ブレートを用いた）。こ
のAl箔は厚さがおよそ25μm であった。塗布物の厚さを
測定したところ、乾燥後およそ30〜70ミクロンであっ
た。（下塗したAl箔は次のようにして作製した。まず、
ポリケイ酸リチウムおよび黒鉛の懸濁液をAl箔上に塗布
した。次に、100 ℃で１時間予備乾燥し、最後に400 ℃
で５分間処理した。典型的な下塗層の厚さは、２〜４ミ
クロンであった。）次に、塗布された箔を周囲温度で１
時間乾燥させ、続いて100 ℃に加熱したオーブン中で更
に２時間の乾燥サイクルを施した。この初期加熱段階の
後、窒素流下で、400 ℃で更に５分間加熱し、ポリケイ
酸リチウムからいっさいの残留水を除去した。次に、こ
うして得られた熱処理済みのカソードを減圧下で保存
し、使用に備えた。
【００１７】３．コントロール電極を次のように作製し
た。2gのポリ（フッ化ビニリデン）（「PVDF」）を98g
の1-メチル-2- ピロリドン（「NMP 」）溶剤に溶解して
調したポリマー溶液100.0gに、98.0g の黒鉛粉末（Lonz
a 社製のKS-6）を添加した。次に、クリーム状のペース
トが生成するまで、これらの成分を一緒に混合した。次
に、このペーストを銅箔上に塗布した。この銅箔は厚さ
がおよそ12μm であった。（下塗した銅箔は次のように
して作製した。まず、黒鉛−ポリケイ酸リチウムの懸濁
液を銅箔上に塗布し、続いて100 ℃で１時間予備乾燥し
た。その後、初期加熱された塗布物を、窒素流下で、40
0 ℃で５分間加熱した。銅箔上の下塗層の厚さを測定し
たところ、２〜４ミクロンの範囲にあった。）塗布完了
後、減圧下、約120 ℃で約12時間かけてNMP 溶剤を除去
した。塗膜層の典型的な厚さを測定したところ、80〜90
μm であった。上記の電極を作製した後、以下の三つの
実験を行った。
た。2gのポリ（フッ化ビニリデン）（「PVDF」）を98g
の1-メチル-2- ピロリドン（「NMP 」）溶剤に溶解して
調したポリマー溶液100.0gに、98.0g の黒鉛粉末（Lonz
a 社製のKS-6）を添加した。次に、クリーム状のペース
トが生成するまで、これらの成分を一緒に混合した。次
に、このペーストを銅箔上に塗布した。この銅箔は厚さ
がおよそ12μm であった。（下塗した銅箔は次のように
して作製した。まず、黒鉛−ポリケイ酸リチウムの懸濁
液を銅箔上に塗布し、続いて100 ℃で１時間予備乾燥し
た。その後、初期加熱された塗布物を、窒素流下で、40
0 ℃で５分間加熱した。銅箔上の下塗層の厚さを測定し
たところ、２〜４ミクロンの範囲にあった。）塗布完了
後、減圧下、約120 ℃で約12時間かけてNMP 溶剤を除去
した。塗膜層の典型的な厚さを測定したところ、80〜90
μm であった。上記の電極を作製した後、以下の三つの
実験を行った。
【００１８】実験No.1 この実験では、以下のようにして作製した三電極電池に
おける黒鉛アノード（上述したように作製したもので、
ポリケイ酸リチウム無機バインダーを含んでいる）を評
価した。作用電極（塗布層の厚さはおよそ43ミクロンで
ある）を２×2cm2の大きさに裁断した。金属リチウム
（これも２×2cm2の大きさに裁断した）を対電極として
用い、作用電極と対電極との間にリチウム参照電極（0.
5 ×0.5cm2に裁断）を配置した。各電極は、電解質溶液
に浸漬したガラス繊維セパレーターを用いて離間させ
た。図２から分かるように、この電池は、充放電電流1m
A で0.005 〜2.500Vのサイクルであった。電圧が2.500V
に達した後、その電圧を20分間保持した。この実験の結
果に基づいて計算したころ、第１サイクルのクーロン効
率はおよそ82% であった。
おける黒鉛アノード（上述したように作製したもので、
ポリケイ酸リチウム無機バインダーを含んでいる）を評
価した。作用電極（塗布層の厚さはおよそ43ミクロンで
ある）を２×2cm2の大きさに裁断した。金属リチウム
（これも２×2cm2の大きさに裁断した）を対電極として
用い、作用電極と対電極との間にリチウム参照電極（0.
5 ×0.5cm2に裁断）を配置した。各電極は、電解質溶液
に浸漬したガラス繊維セパレーターを用いて離間させ
た。図２から分かるように、この電池は、充放電電流1m
A で0.005 〜2.500Vのサイクルであった。電圧が2.500V
に達した後、その電圧を20分間保持した。この実験の結
果に基づいて計算したころ、第１サイクルのクーロン効
率はおよそ82% であった。
【００１９】実験No.2 この実験では、上述した三電極電池を試験に利用して、
PVDFバインダーを有する電極を評価した。この有機バイ
ンダーは厚さがおよそ82ミクロンであった。図３から分
かるように、電池のサイクル条件は充放電電流は2mA で
あったのを除き、上記のものと同じであった。この実験
の結果に基づいて計算したころ、第１サイクルのクーロ
ン効率はおよそ65% となり、無機バインダーを使用した
実験No.1の電池よりもかなり低かった。
PVDFバインダーを有する電極を評価した。この有機バイ
ンダーは厚さがおよそ82ミクロンであった。図３から分
かるように、電池のサイクル条件は充放電電流は2mA で
あったのを除き、上記のものと同じであった。この実験
の結果に基づいて計算したころ、第１サイクルのクーロ
ン効率はおよそ65% となり、無機バインダーを使用した
実験No.1の電池よりもかなり低かった。
【００２０】実験No.3 この実験でも、上述した三電極電池を試験に利用した
が、ポリケイ酸リチウムバインダーを有するLiCoO2カソ
ード（作用電極）の評価を目的とした。この無機バイン
ダーの厚さを測定したところ、およそ39μm であった。
この実験では、図４から分かるように、この三電極電池
は、充放電電流1mA で3.200 〜4.200Vのサイクルであっ
た。この実験の結果に基づいて計算したころ、第１サイ
クルのクーロン効率はおよそ91% であり、続くサイクル
ではおよそ100%であった。
が、ポリケイ酸リチウムバインダーを有するLiCoO2カソ
ード（作用電極）の評価を目的とした。この無機バイン
ダーの厚さを測定したところ、およそ39μm であった。
この実験では、図４から分かるように、この三電極電池
は、充放電電流1mA で3.200 〜4.200Vのサイクルであっ
た。この実験の結果に基づいて計算したころ、第１サイ
クルのクーロン効率はおよそ91% であり、続くサイクル
ではおよそ100%であった。
【００２１】実験No.4 この実験では、ポリケイ酸リチウムバインダーを有する
LiCoO2カソード、および同様にポリケイ酸リチウムバイ
ンダーを有する黒鉛アノードを使用して、二電極電池
（三電極電池と対比して）を作製した。この電池では更
に、エチレンカーボネートおよびジメチルカーボネート
（重量比 3：２）の1M LiAsF6 溶液を含む電解質利用し
た。この電池は、充放電電流1mA で2.700 〜4.150Vのサ
イクルであった。図５から分かるように、充放電時間が
極めて近接していた。このことから、無機バインダーを
使用するとクーロン効率は向上することが実証された。
これまでの説明は、本発明を単に説明および例示するも
のであり、本発明がこれらに限定されるものではない。
ただし、記載された特許請求の範囲により限定される
が、当業者は、開示内容を見れば、本発明の範囲から逸
脱することなしにその修正および変更を行うことができ
るであろう。
LiCoO2カソード、および同様にポリケイ酸リチウムバイ
ンダーを有する黒鉛アノードを使用して、二電極電池
（三電極電池と対比して）を作製した。この電池では更
に、エチレンカーボネートおよびジメチルカーボネート
（重量比 3：２）の1M LiAsF6 溶液を含む電解質利用し
た。この電池は、充放電電流1mA で2.700 〜4.150Vのサ
イクルであった。図５から分かるように、充放電時間が
極めて近接していた。このことから、無機バインダーを
使用するとクーロン効率は向上することが実証された。
これまでの説明は、本発明を単に説明および例示するも
のであり、本発明がこれらに限定されるものではない。
ただし、記載された特許請求の範囲により限定される
が、当業者は、開示内容を見れば、本発明の範囲から逸
脱することなしにその修正および変更を行うことができ
るであろう。
【００２２】
【図１】本発明のリチウムイオン電解質電池の略図であ
る。
る。
【図２】実験１の結果のグラフであり、特に電圧対時間
を示している。
を示している。
【図３】実験２の結果のグラフであり、特に電圧対時間
を示している。
を示している。
【図４】実験３の結果のグラフであり、特に電圧対時間
を示している。
を示している。
【図５】本発明の無機バインダーを利用した二電極電池
を用いて行った実験の結果のグラフであり、特に電圧対
時間を示している。
を用いて行った実験の結果のグラフであり、特に電圧対
時間を示している。
１０ 電解質電池、１２ 第１の電流コレクター（アノ
ード）、１４ 第２の電流コレクター（カソード）、１
６ 電解質、１８ 活性電極材料、１９ 無機バインダ
ー材料、２０ 活物質
ード）、１４ 第２の電流コレクター（カソード）、１
６ 電解質、１８ 活性電極材料、１９ 無機バインダ
ー材料、２０ 活物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー エー マスコ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01760 ナティック タマラックロード 20
Claims (11)
- 【請求項１】 それぞれ面を有する第１の電流コレクタ
ーおよび第２の電流コレクターと、 液体、ポリマー、プラスチック、またはゲルの電解質か
ら成る群より選ばれる有機電解質と、 該面にそれぞれ塗布された活物質を有する、該第１およ
び第２の電流コレクターのうちの少なくとも一つと、 該第１または第２の電流コレクターの面に該活物質を結
合させるバインダー手段と関連付けられた該活物質と、 少なくとも該有機電解質に不溶性で、しかも電池サイク
ル中および保存中、機械的にも化学的にも安定である該
バインダー手段と、を含むリチウムイオン電解質電池。 - 【請求項２】 前記バインダー手段が無機化合物を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電解
質電池。 - 【請求項３】 前記バインダー手段がケイ酸、リチウム
塩を含むことを特徴とする請求項２に記載のリチウムイ
オン電解質電池。 - 【請求項４】 前記バインダー手段がLi2Si5O11 を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のリチウムイオン電解
質電池。 - 【請求項５】 前記バインダー手段が前記第１および第
２の電流コレクター用の前記活物質と関連付けられてい
ることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電
解質電池。 - 【請求項６】 前記第２の電流コレクターが、黒鉛／炭
素を用いて作製されたアノードを含むことを特徴とする
請求項１に記載のリチウムイオン電解質電池。 - 【請求項７】 第１および第２の電流コレクターのうち
の少なくとも一つの電流コレクターの面を被覆するため
にバインダー材料と活物質とを混合する工程（ただし、
該バインダー材料は少なくとも有機電解質にも不溶であ
り、しかも電池サイクル中および保存中、機械的にも化
学的にも安定である）と、 該第１および第２の電流コレクターのうちの少なくとも
１つの電流コレクターの面に、混合された該バインダー
材料および活物質を塗布する工程と、 液体、ポリマー、プラスチック、またはゲルの電解質か
ら成る群より選ばれる有機電解質を、該第１および第２
の電流コレクターに関連づける工程と、を含む、リチウ
ムイオン電解質電池の製造方法 - 【請求項８】 前記混合工程が、無機バインダー水溶液
と特定の前記活物質との混合を含むことを特徴とする請
求項７に記載の製造方法。 - 【請求項９】 前記バインダー材料が無機化合物を含む
ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。 - 【請求項１０】 第１および第２の電流コレクターのう
ちの少なくとも一つの電流コレクターの面を被覆するた
めにバインダー材料と活物質とを混合する工程と、 該バインダー材料と該活物質とを化学的に結合する工程
と、 結合された該バインダー材料および活物質を、該第１ま
たは第２の電流コレクターのそれぞれの面に化学的に接
着させる工程と、 結合され更に接着された該バインダー材料および活物質
を、液体、ポリマー、プラスチック、またはゲルの電解
質から成る群より選ばれる有機電解質に関連づける工程
と、 該バインダー材料が該有機電解質に溶解するのを抑制し
て、該バインダー材料の機械的および化学的安定性を保
持し、更に、電池サイクル中および保存中に、結合され
更に接着された該バインダー材料および活物質を保持す
る工程と、を含む、リチウムイオン電解質電池の製造に
関連した化学的方法。 - 【請求項１１】 前記バインダー材料が無機化合物を含
むことを特徴とする請求項１０に記載の化学的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9310364A JPH11144736A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | リチウムイオン電解質電池および該電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9310364A JPH11144736A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | リチウムイオン電解質電池および該電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144736A true JPH11144736A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18004361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9310364A Pending JPH11144736A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | リチウムイオン電解質電池および該電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11144736A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065680A1 (en) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Japan Science And Technology Corporation | Lithium-ion secondary cell having three electrodes |
| WO2010061965A1 (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | 住友化学株式会社 | 電極膜、電極およびその製造方法、ならびに蓄電デバイス |
| WO2010122975A1 (ja) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | 大日本印刷株式会社 | 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池 |
| WO2010122984A1 (ja) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | 大日本印刷株式会社 | 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池 |
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| CN102306748A (zh) * | 2011-08-04 | 2012-01-04 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极极片及其制备方法 |
| JP2012109205A (ja) * | 2010-10-19 | 2012-06-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、及び電池パック |
| US8673492B2 (en) | 2009-04-24 | 2014-03-18 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Cathode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US20140170494A1 (en) * | 2011-04-06 | 2014-06-19 | Umicore | Glass-coated cathode powders for rechargeable batteries |
| WO2018096702A1 (ja) | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Ａｔｔａｃｃａｔｏ合同会社 | 骨格形成剤及びこれを用いた負極 |
| JP2022045963A (ja) * | 2020-09-10 | 2022-03-23 | 株式会社日本製鋼所 | リチウムイオン電池用負極活物質、リチウムイオン電池用負極、リチウムイオン電池、リチウムイオン電池用負極活物質の製造方法、リチウムイオン電池用負極の製造方法およびリチウムイオン電池の製造方法 |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP9310364A patent/JPH11144736A/ja active Pending
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| JP2010272512A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-12-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池 |
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| WO2010122984A1 (ja) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | 大日本印刷株式会社 | 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池 |
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