JPH11204136A - バイポーラ型リチウムイオン２次電池及びその製造方法 - Google Patents
バイポーラ型リチウムイオン２次電池及びその製造方法Info
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- JPH11204136A JPH11204136A JP10002545A JP254598A JPH11204136A JP H11204136 A JPH11204136 A JP H11204136A JP 10002545 A JP10002545 A JP 10002545A JP 254598 A JP254598 A JP 254598A JP H11204136 A JPH11204136 A JP H11204136A
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- JP
- Japan
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- battery
- ion secondary
- secondary battery
- lithium ion
- negative electrode
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各電池単位ごとに電圧チェック、容量チェッ
クが行える構造のバイポーラ型リチウムイオン２次電池
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ゲル電解質が含浸されたセパレータ１０
の両側に正極１２及び負極１４が形成され、電池単位を
構成している。この電池単位を、絶縁物２２で周囲が覆
われた集電箔１６を介して複数個積層し、各電池単位を
直列に接続する。このような積層体を正極側集電箔１８
と負極側集電箔２０との間に挟み込み、バイポーラ型リ
チウムイオン２次電池を構成する。
クが行える構造のバイポーラ型リチウムイオン２次電池
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ゲル電解質が含浸されたセパレータ１０
の両側に正極１２及び負極１４が形成され、電池単位を
構成している。この電池単位を、絶縁物２２で周囲が覆
われた集電箔１６を介して複数個積層し、各電池単位を
直列に接続する。このような積層体を正極側集電箔１８
と負極側集電箔２０との間に挟み込み、バイポーラ型リ
チウムイオン２次電池を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラ型リチ
ウムイオン２次電池の構造の改良及びそのための製造方
法の改良に関する。
ウムイオン２次電池の構造の改良及びそのための製造方
法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、バイポーラ型リチウムイオン２次
電池は、集電箔上の片面に負極を設け、他の片面に正極
を設けたものを電解質・セパレータを介して積層するこ
とにより製造していた。
電池は、集電箔上の片面に負極を設け、他の片面に正極
を設けたものを電解質・セパレータを介して積層するこ
とにより製造していた。
【０００３】実開平４−５４１４８号公報には、このよ
うな構造の電池が開示されている。図２には、本従来例
の電池の断面図が示される。図２において、銅板１００
ａ，１００ｂの間に、複数個の基板１０２が、電解質１
０４を介して積層されている。この基板１０２は、ステ
ンレス薄板等よりなる導電性の基板本体１０６を隔壁と
して、その一側面側に正極活物質１０８を、他側面側に
負極活物質１１０をそれぞれ付着している。
うな構造の電池が開示されている。図２には、本従来例
の電池の断面図が示される。図２において、銅板１００
ａ，１００ｂの間に、複数個の基板１０２が、電解質１
０４を介して積層されている。この基板１０２は、ステ
ンレス薄板等よりなる導電性の基板本体１０６を隔壁と
して、その一側面側に正極活物質１０８を、他側面側に
負極活物質１１０をそれぞれ付着している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、各電池の単位、すなわち電解質１０４を挟ん
だ正極活物質１０８、負極活物質１１０を独立して形成
することができない。このため、電池全体に電圧を印可
した場合の合計電圧しか測定できず、個々の電池単位ご
とに実際に加わる電圧が測定できない。従って、製造時
に不良な電池単位が存在してもチェックできず、使用中
その部分に電圧が集中し、破損の恐れが大きくなるとい
う問題があった。
おいては、各電池の単位、すなわち電解質１０４を挟ん
だ正極活物質１０８、負極活物質１１０を独立して形成
することができない。このため、電池全体に電圧を印可
した場合の合計電圧しか測定できず、個々の電池単位ご
とに実際に加わる電圧が測定できない。従って、製造時
に不良な電池単位が存在してもチェックできず、使用中
その部分に電圧が集中し、破損の恐れが大きくなるとい
う問題があった。
【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、各電池単位ごとに電圧チェッ
ク、容量チェックが行える構造のバイポーラ型リチウム
イオン２次電池及びその製造方法を提供することにあ
る。
ものであり、その目的は、各電池単位ごとに電圧チェッ
ク、容量チェックが行える構造のバイポーラ型リチウム
イオン２次電池及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、バイポーラ型リチウムイオン２次電池で
あって、ゲル電解質が含浸されたセパレータの両面にそ
れぞれ正極と負極とが形成された電池単位が複数個積層
された構造を有することを特徴とする。
に、本発明は、バイポーラ型リチウムイオン２次電池で
あって、ゲル電解質が含浸されたセパレータの両面にそ
れぞれ正極と負極とが形成された電池単位が複数個積層
された構造を有することを特徴とする。
【０００７】また、上記バイポーラ型リチウムイオン２
次電池の製造方法であって、通気性を有するセパレータ
を正極材と負極材とで挟む工程と、この挟まれたセパレ
ータに電解質が溶解した電解液と樹脂との混合液を含浸
する工程と、このセパレータを加熱し、その後冷却する
ことにより、含浸された混合液をゲル化する工程と、に
より電池単位を形成し、これを積層することを特徴とす
る。
次電池の製造方法であって、通気性を有するセパレータ
を正極材と負極材とで挟む工程と、この挟まれたセパレ
ータに電解質が溶解した電解液と樹脂との混合液を含浸
する工程と、このセパレータを加熱し、その後冷却する
ことにより、含浸された混合液をゲル化する工程と、に
より電池単位を形成し、これを積層することを特徴とす
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００９】図１には、本発明に係るバイポーラ型リチ
ウムイオン２次電池の構成図が示される。図１におい
て、ゲル電解質が含浸されたセパレータ１０の両面にそ
れぞれ正極１２及び負極１４が形成された電池単位が、
集電箔１６を介して複数個積層されている。このような
積層体が、正極側及び負極側の集電箔１８、２０によっ
て挟まれ、バイポーラ型リチウムイオン２次電池が構成
されている。
ウムイオン２次電池の構成図が示される。図１におい
て、ゲル電解質が含浸されたセパレータ１０の両面にそ
れぞれ正極１２及び負極１４が形成された電池単位が、
集電箔１６を介して複数個積層されている。このような
積層体が、正極側及び負極側の集電箔１８、２０によっ
て挟まれ、バイポーラ型リチウムイオン２次電池が構成
されている。
【００１０】上述の正極１２は、例えばアルミニウム箔
上に、ＬｉＭｎ2Ｏ4のような活物質をその片面のみに塗
布し乾燥させたものである。また負極１４は、例えば銅
上に黒鉛のような活物質をその片面のみに塗布し乾燥さ
せたものである。上記電池単位は、正極１２の活物質側
と負極１４の活物質側とを対向させ、セパレータ１０を
挟んで形成されている。
上に、ＬｉＭｎ2Ｏ4のような活物質をその片面のみに塗
布し乾燥させたものである。また負極１４は、例えば銅
上に黒鉛のような活物質をその片面のみに塗布し乾燥さ
せたものである。上記電池単位は、正極１２の活物質側
と負極１４の活物質側とを対向させ、セパレータ１０を
挟んで形成されている。
【００１１】また、集電箔１６としては、例えばニッケ
ル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステ
ンレス（ＳＵＳ）等が使用される。この集電箔１６は、
その周囲は例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレ
ン（ＰＰ）、ポリテトラフルオラエチレン（ＰＴＦＥ）
のような絶縁物２２によって覆われている。これによ
り、厚さの極めて薄い電池単位を、集電箔１６を介して
積層していく場合の、各電極間の短絡を防止することが
できる。
ル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステ
ンレス（ＳＵＳ）等が使用される。この集電箔１６は、
その周囲は例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレ
ン（ＰＰ）、ポリテトラフルオラエチレン（ＰＴＦＥ）
のような絶縁物２２によって覆われている。これによ
り、厚さの極めて薄い電池単位を、集電箔１６を介して
積層していく場合の、各電極間の短絡を防止することが
できる。
【００１２】また、正極側集電箔１８としてはアルミニ
ウム等が使用され、負極側集電箔２０としては銅等が使
用されている。正極側集電箔１８と負極側集電箔２０と
の間に、複数の電池単位が積層されているので、電池の
直列接続となり、各電池単位の電位の合計分だけの起電
力を有するバイポーラ型リチウムイオン２次電池を構成
することができる。
ウム等が使用され、負極側集電箔２０としては銅等が使
用されている。正極側集電箔１８と負極側集電箔２０と
の間に、複数の電池単位が積層されているので、電池の
直列接続となり、各電池単位の電位の合計分だけの起電
力を有するバイポーラ型リチウムイオン２次電池を構成
することができる。
【００１３】なお、図１に示された例では、各電極及び
集電箔が矩形状をなしているが、これを円筒形状とする
ことも好適である。
集電箔が矩形状をなしているが、これを円筒形状とする
ことも好適である。
【００１４】次に、上記バイポーラ型リチウムイオン２
次電池の製造方法について説明する。
次電池の製造方法について説明する。
【００１５】正極１２及び負極１４については、前述し
たように、アルミニウム箔上（正極）あるいは銅上（負
極）に各活物質を塗布し乾燥させることにより製造す
る。
たように、アルミニウム箔上（正極）あるいは銅上（負
極）に各活物質を塗布し乾燥させることにより製造す
る。
【００１６】また、この正極１２及び負極１４の各活物
質側を対向配置し、ゲル電解質が含浸されたセパレータ
１０を挟み込んで電池単位とするが、これは以下の工程
により製造する。すなわち、正極１２及び負極１４の各
活物質を対向させ、通気性を有するセパレータとして不
織布をその間に挟み込む。これを、ＬｉＰＦ6電解質を
含むＥＣ：ＤＥＣ＝１：１の電解液に、ＰＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ樹脂を１５％分散させた混合液の中に浸漬する。この
ＰＶＤＦ−ＨＦＰの代わりに、アクリルやＰＡＮ等の樹
脂を使用することもできる。また、電解質としては、Ｌ
ｉＰＦ6のほかにＬｉＢＦ4等も使用することができる。
また、電解質を溶解する溶液としては、ＰＣ等も使用す
ることができる。上記電解質が溶解した電解液と樹脂と
の混合液は、まだゲル状になっていないので、この工程
により、不織布中に浸透していく。
質側を対向配置し、ゲル電解質が含浸されたセパレータ
１０を挟み込んで電池単位とするが、これは以下の工程
により製造する。すなわち、正極１２及び負極１４の各
活物質を対向させ、通気性を有するセパレータとして不
織布をその間に挟み込む。これを、ＬｉＰＦ6電解質を
含むＥＣ：ＤＥＣ＝１：１の電解液に、ＰＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ樹脂を１５％分散させた混合液の中に浸漬する。この
ＰＶＤＦ−ＨＦＰの代わりに、アクリルやＰＡＮ等の樹
脂を使用することもできる。また、電解質としては、Ｌ
ｉＰＦ6のほかにＬｉＢＦ4等も使用することができる。
また、電解質を溶解する溶液としては、ＰＣ等も使用す
ることができる。上記電解質が溶解した電解液と樹脂と
の混合液は、まだゲル状になっていないので、この工程
により、不織布中に浸透していく。
【００１７】以上のように、上記混合液中に上述した電
池単位を浸漬した後、１２０℃の温度に加熱する。加熱
後、混合液中から電池単位を取り出し、室温に冷却し、
不織布中に含浸された混合液をゲル化する。この工程に
より、ゲル電解質が含浸されたセパレータ１０の両面に
正極１２及び負極１４が形成された電池単位を得ること
ができる。
池単位を浸漬した後、１２０℃の温度に加熱する。加熱
後、混合液中から電池単位を取り出し、室温に冷却し、
不織布中に含浸された混合液をゲル化する。この工程に
より、ゲル電解質が含浸されたセパレータ１０の両面に
正極１２及び負極１４が形成された電池単位を得ること
ができる。
【００１８】以上のように構成した電池単位の短絡や容
量及び電圧のチェックをした後、この電池単位を、Ｐ
Ｅ、ＰＰ、ＰＴＦＥ等の絶縁体で周囲を囲んだステンレ
ス箔等の集電箔１６を介して積層し、バイポーラ電池を
得ることができる。なお、積層物を固定するため、Ｐ
Ｅ、ＰＰが溶解する温度でホットプレスすることも好適
である。あるいは、全体をモールディングすることも好
適である。
量及び電圧のチェックをした後、この電池単位を、Ｐ
Ｅ、ＰＰ、ＰＴＦＥ等の絶縁体で周囲を囲んだステンレ
ス箔等の集電箔１６を介して積層し、バイポーラ電池を
得ることができる。なお、積層物を固定するため、Ｐ
Ｅ、ＰＰが溶解する温度でホットプレスすることも好適
である。あるいは、全体をモールディングすることも好
適である。
【００１９】上述したように電解質が溶解した電解液の
中に、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ等の樹脂を混合するのは、電解
液のみでは、不織布中に電解液を保持するのが難しく、
また充放電によりＬｉデンドライトが発生しやすいため
である。これに対し、樹脂を混合しゲル化させると、粒
界の発生を防止でき、抵抗の増加を抑制できる。
中に、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ等の樹脂を混合するのは、電解
液のみでは、不織布中に電解液を保持するのが難しく、
また充放電によりＬｉデンドライトが発生しやすいため
である。これに対し、樹脂を混合しゲル化させると、粒
界の発生を防止でき、抵抗の増加を抑制できる。
【００２０】本発明においては、バイポーラ型リチウム
イオン２次電池を製造する際に、各電池単位すなわち正
極１２、負極１４及びセパレータ１０からなる電池単位
を形成し、この電池単位を積層していくという手順とな
る。従って、製造時にこの電池単位毎にその電圧チェッ
ク及び容量チェックを行うことができる。このため、製
造時に不良な電池単位が存在した場合には、これを取り
除くことができる。この結果、使用中にその不良な電池
単位部分に電圧が集中し、破損することを防止すること
ができる。
イオン２次電池を製造する際に、各電池単位すなわち正
極１２、負極１４及びセパレータ１０からなる電池単位
を形成し、この電池単位を積層していくという手順とな
る。従って、製造時にこの電池単位毎にその電圧チェッ
ク及び容量チェックを行うことができる。このため、製
造時に不良な電池単位が存在した場合には、これを取り
除くことができる。この結果、使用中にその不良な電池
単位部分に電圧が集中し、破損することを防止すること
ができる。
【００２１】以上のようにして構成した本発明に係るバ
イポーラ型リチウムイオン２次電池の充放電試験を実施
したところ、電池単位を２層積層した場合に、０．５ｍ
Ａ／ｃｍ2の充放電電流で、３．２時間充電し、２．６
時間放電した場合に（６−８．５Ｖ間）、１００サイク
ル後も初期の８５％の容量を得ることができた。これに
より耐久性のよいバイポーラ型リチウムイオン２次電池
が得られていることが確認された。
イポーラ型リチウムイオン２次電池の充放電試験を実施
したところ、電池単位を２層積層した場合に、０．５ｍ
Ａ／ｃｍ2の充放電電流で、３．２時間充電し、２．６
時間放電した場合に（６−８．５Ｖ間）、１００サイク
ル後も初期の８５％の容量を得ることができた。これに
より耐久性のよいバイポーラ型リチウムイオン２次電池
が得られていることが確認された。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゲル電解質が含浸されたセパレータの両面に正極と負極
とが形成された電池単位を製造し、これを積層するの
で、製造時に電池単位毎に電圧チェック及び容量チェッ
クを行うことができる。この結果、バイポーラ型リチウ
ムイオン２次電池の製造時に不良な電池単位を排除する
ことができ、不良な電池単位に電圧が集中して破損する
ことを防止することができる。
ゲル電解質が含浸されたセパレータの両面に正極と負極
とが形成された電池単位を製造し、これを積層するの
で、製造時に電池単位毎に電圧チェック及び容量チェッ
クを行うことができる。この結果、バイポーラ型リチウ
ムイオン２次電池の製造時に不良な電池単位を排除する
ことができ、不良な電池単位に電圧が集中して破損する
ことを防止することができる。
【図１】 本発明に係るバイポーラ型リチウムイオン２
次電池の構成図である。
次電池の構成図である。
【図２】 従来におけるバイポーラ型リチウムイオン２
次電池の構成の断面図である。
次電池の構成の断面図である。
１０ セパレータ、１２ 正極、１４ 負極、１６ 集
電箔、１８ 正極側集電箔、２０ 負極側集電箔、２２
絶縁物、１００ａ，１００ｂ 銅板、１０２基板、１
０４ 電解質、１０６ 基板本体、１０８ 正極活物
質、１１０ 負極活物質。
電箔、１８ 正極側集電箔、２０ 負極側集電箔、２２
絶縁物、１００ａ，１００ｂ 銅板、１０２基板、１
０４ 電解質、１０６ 基板本体、１０８ 正極活物
質、１１０ 負極活物質。
Claims (2)
- 【請求項１】 ゲル電解質が含浸されたセパレータの両
面にそれぞれ正極と負極とが形成された電池単位が複数
個積層された構造を有することを特徴とするバイポーラ
型リチウムイオン２次電池。 - 【請求項２】 請求項１記載のバイポーラ型リチウムイ
オン２次電池の製造方法であって、 通気性を有するセパレータを正極材と負極材とで挟む工
程と、前記挟まれたセパレータに電解質が溶解した電解
液と樹脂との混合液を含浸する工程と、このセパレータ
を加熱し、その後冷却することにより、前記含浸された
混合液をゲル化する工程と、により前記セルを形成し、
これを積層することを特徴とするバイポーラ型リチウム
イオン２次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10002545A JPH11204136A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バイポーラ型リチウムイオン２次電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10002545A JPH11204136A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バイポーラ型リチウムイオン２次電池及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11204136A true JPH11204136A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11532362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10002545A Pending JPH11204136A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バイポーラ型リチウムイオン２次電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11204136A (ja) |
Cited By (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2001052745A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-02-23 | Sony Corp | 非水系ゲル２次電池とその製造方法 |
| JP2001068165A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Sony Corp | 非水系ポリマ二次電池 |
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