JPS6049573A - 固体薄膜二次電池およびその製造方法 - Google Patents
固体薄膜二次電池およびその製造方法Info
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- JPS6049573A JPS6049573A JP58156881A JP15688183A JPS6049573A JP S6049573 A JPS6049573 A JP S6049573A JP 58156881 A JP58156881 A JP 58156881A JP 15688183 A JP15688183 A JP 15688183A JP S6049573 A JPS6049573 A JP S6049573A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
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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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
次電池およびその製造方法に関する。
従来、リチウムまたはリチウム合金を負極に用いた電池
系では充分な充放電特性を有するものは少なかった。わ
ずかに、近年、リチウム／二硫化チタン系が注目されて
いるにすぎない。
系では充分な充放電特性を有するものは少なかった。わ
ずかに、近年、リチウム／二硫化チタン系が注目されて
いるにすぎない。
ところが、二硫化チタン（ＴｉＳ２）は放電時リチウム
が１原子入るのみで、エネルギー密度が４８Ｈｈ ／ｋ
ｇ程度であり、大きなエネルギー密度が必要とされる電
池系には適しない。また、特性のよい二硫化チタン正極
はケミカルヘーパーディポジション法で形成するのが好
ましく、そのため製造コストが高くならざるを得ないと
いう欠点もあった。
が１原子入るのみで、エネルギー密度が４８Ｈｈ ／ｋ
ｇ程度であり、大きなエネルギー密度が必要とされる電
池系には適しない。また、特性のよい二硫化チタン正極
はケミカルヘーパーディポジション法で形成するのが好
ましく、そのため製造コストが高くならざるを得ないと
いう欠点もあった。
従って、製造が容易で、かつエネルギー密度が高く、し
かも充放電特性の優れた二次電池の出現が望まれている
。
かも充放電特性の優れた二次電池の出現が望まれている
。
本発明はそのような要望に応えるべくなされたもので、
正極活物質に三硫化モリブデン、電解質に有機ポリマー
電解質、負極活物質にリチウムまたはリチウム合金を用
いて電池を構成することにより、目的を達成したもので
ある。
正極活物質に三硫化モリブデン、電解質に有機ポリマー
電解質、負極活物質にリチウムまたはリチウム合金を用
いて電池を構成することにより、目的を達成したもので
ある。
本発明における正極活物質としての三硫化モリブデンは
Ｍ ｏ Ｓ ３の化学式を有し、充放電反応に際して約
４個のリチウムの出入りができ、そのためエネルギー密
度が７１７Ｗｈ ／ｋｇと二硫化チタンに比べ約２倍の
高エネルギー密度を有し、従来にない高性能の固体薄膜
二次電池をｉ；Ｉることができる。
Ｍ ｏ Ｓ ３の化学式を有し、充放電反応に際して約
４個のリチウムの出入りができ、そのためエネルギー密
度が７１７Ｗｈ ／ｋｇと二硫化チタンに比べ約２倍の
高エネルギー密度を有し、従来にない高性能の固体薄膜
二次電池をｉ；Ｉることができる。
この三硫化モリブデンは、たとえばチオモリブデン酸ア
ンモニウム（（ＮＨ４）２ＭＯ３４）の熱分解によって
得られる。電池正極として形成するには、チオモリブデ
ン酸アンモニウムに欠けや割れの防止のためポリテトラ
フルオルエチレンなどの結着剤を重量比で１００ ：
１〜１０程度加えて、これをステンレス鋼板などの導電
性基板に圧着し、アルゴンなどの不活性ガス気流中で熱
処理してチオモリブデン酸アンモニウムを熱分解させて
三硫化モリブデン層を形成させる。熱分）Ｗに際し、加
熱温度を２７０〜３８０℃にし、１〜１０時間熱処理す
ると、得られる三硫化モリブデンがアモルファスになり
、後述するように電気特性の良好なものが得られる。
ンモニウム（（ＮＨ４）２ＭＯ３４）の熱分解によって
得られる。電池正極として形成するには、チオモリブデ
ン酸アンモニウムに欠けや割れの防止のためポリテトラ
フルオルエチレンなどの結着剤を重量比で１００ ：
１〜１０程度加えて、これをステンレス鋼板などの導電
性基板に圧着し、アルゴンなどの不活性ガス気流中で熱
処理してチオモリブデン酸アンモニウムを熱分解させて
三硫化モリブデン層を形成させる。熱分）Ｗに際し、加
熱温度を２７０〜３８０℃にし、１〜１０時間熱処理す
ると、得られる三硫化モリブデンがアモルファスになり
、後述するように電気特性の良好なものが得られる。
有機ポリマー電解質は、たとえばポリエチレンオキサイ
ド（以／”Ｆ、ＰＥＯという）やポリメチルメタクリレ
ートなどの有機ポリマーとＬｊＣ１０４、ＬｉＢＦ４な
どの電解質を混合するか、あるいは両者の共通溶媒にポ
リマーと電解質を溶解させ、溶液状態で混合したのち、
溶媒を除去したものなどが用いられる。また、エチレン
オキザイドなどの環状モノマーをＬｉＢＦ４’、Ｌ ｉ
Ｃ１０４などの電解質の存在下で開環重合させ上記電
解質をポリマーマトリックス中に担持または化学結合さ
せたものも用いることができる。
ド（以／”Ｆ、ＰＥＯという）やポリメチルメタクリレ
ートなどの有機ポリマーとＬｊＣ１０４、ＬｉＢＦ４な
どの電解質を混合するか、あるいは両者の共通溶媒にポ
リマーと電解質を溶解させ、溶液状態で混合したのち、
溶媒を除去したものなどが用いられる。また、エチレン
オキザイドなどの環状モノマーをＬｉＢＦ４’、Ｌ ｉ
Ｃ１０４などの電解質の存在下で開環重合させ上記電
解質をポリマーマトリックス中に担持または化学結合さ
せたものも用いることができる。
負極活物質としては、リチウムや、リチウム、合金が用
いられるが、その際のリチウム合金としてはリチウムと
たとえばアルミニウム、水銀、亜鉛、カドミうムなどと
の合金があげられる。
いられるが、その際のリチウム合金としてはリチウムと
たとえばアルミニウム、水銀、亜鉛、カドミうムなどと
の合金があげられる。
電池形成はたとえばつぎに示すように行なわれる。
前記のように、導電性基板上に、チオモリブデン酸アン
モニウムに結着剤を添加したものを圧着し、アルゴン気
流中２７０〜３８０℃の温度で１〜１０時間熱処理して
チオモリブデン酸アンモニウムを熱分解させて三硫化モ
リブデンを生成させ、次にたとえばＰＥＯとＬｉＢＦ４
（モル比で４．５ ： １）をアセトニトリルに熔解
したものを真空含浸により三硫化モリブデンの薄層内の
すきまに含浸させ真空乾燥によりアセトニトリルを除去
する。その後、前記のＰＥ０−’ＬｉＢＦ４を塗布し乾
燥して電解質層とし、ついで該電解質層上にリチウムま
たはリチウム合金の薄膜を蒸着により形成するか、ある
いはリチウムまたはリチウム合金の薄膜を電解質層に押
し付けることによって負極を形成する。
モニウムに結着剤を添加したものを圧着し、アルゴン気
流中２７０〜３８０℃の温度で１〜１０時間熱処理して
チオモリブデン酸アンモニウムを熱分解させて三硫化モ
リブデンを生成させ、次にたとえばＰＥＯとＬｉＢＦ４
（モル比で４．５ ： １）をアセトニトリルに熔解
したものを真空含浸により三硫化モリブデンの薄層内の
すきまに含浸させ真空乾燥によりアセトニトリルを除去
する。その後、前記のＰＥ０−’ＬｉＢＦ４を塗布し乾
燥して電解質層とし、ついで該電解質層上にリチウムま
たはリチウム合金の薄膜を蒸着により形成するか、ある
いはリチウムまたはリチウム合金の薄膜を電解質層に押
し付けることによって負極を形成する。
上記のような製造方法によれば、従来のようにケミカル
ペーパーディポジションやスパッタ法によらず正極およ
び電解質層を形成することができるので装置に費用がか
からない。また、このような製造方法によれば、正極、
電解質および負極とも各１０μｍ程度の厚さで形成する
ことができるので、非常に薄い電池を得ることができる
。さらに、前記のようにアモルファスの三硫化モリブデ
ンを得て、そのすきまの中に有機ポリマー電解質を含浸
させることにより正極内に電解質がよく分散した反応面
積の大きい正極が得られ、充放電時の電流密度が低くな
って充放電特性の良好な二次電池が得られるようになる
。
ペーパーディポジションやスパッタ法によらず正極およ
び電解質層を形成することができるので装置に費用がか
からない。また、このような製造方法によれば、正極、
電解質および負極とも各１０μｍ程度の厚さで形成する
ことができるので、非常に薄い電池を得ることができる
。さらに、前記のようにアモルファスの三硫化モリブデ
ンを得て、そのすきまの中に有機ポリマー電解質を含浸
させることにより正極内に電解質がよく分散した反応面
積の大きい正極が得られ、充放電時の電流密度が低くな
って充放電特性の良好な二次電池が得られるようになる
。
次に実施例をあげて本発明を説明する。
実施例
厚さ１００μｍのステンレス鋼板上に、チオモリブデン
酸アンモニウムとポリテトラフルオルエチレン粉末との
混合物（混合比は体積比で１００ ： ４）を約１０μ
ｍ厚に圧着し、アルゴンガス気流中３３０℃で６時間熱
処理して、チオモリブデン酸アンモニウムを熱分解させ
、三硫化モリブデンのアモルファス膜を形成させた。
酸アンモニウムとポリテトラフルオルエチレン粉末との
混合物（混合比は体積比で１００ ： ４）を約１０μ
ｍ厚に圧着し、アルゴンガス気流中３３０℃で６時間熱
処理して、チオモリブデン酸アンモニウムを熱分解させ
、三硫化モリブデンのアモルファス膜を形成させた。
次にＰＥＯとＬｉＢＦ４ （モル比で４．５４１．）を
アセトニトリルに熔解させ、これを真空含浸により三硫
化モリブデンの薄膜内のすきまに含浸させ・真空乾燥に
より、アセトニトリル その後、前記のＰＲＯ−ＬｉＢＦ４を約１０，ｌｊｍ厚
になるように塗布し、塗布後、乾燥して電解質層とし、
ついで蒸着によりリチウムを約１０μｍ厚に形成し、電
池とした。
アセトニトリルに熔解させ、これを真空含浸により三硫
化モリブデンの薄膜内のすきまに含浸させ・真空乾燥に
より、アセトニトリル その後、前記のＰＲＯ−ＬｉＢＦ４を約１０，ｌｊｍ厚
になるように塗布し、塗布後、乾燥して電解質層とし、
ついで蒸着によりリチウムを約１０μｍ厚に形成し、電
池とした。
この電池の構成を第１図に示す。第１図中、■は導電性
基板としてのステンレス鋼板、２は三硫化モリブデンよ
りなる正極、３はＰＥ０−ＬｉＢＦ４よりなる電解質層
、４はリチウムよりなる負極である。
基板としてのステンレス鋼板、２は三硫化モリブデンよ
りなる正極、３はＰＥ０−ＬｉＢＦ４よりなる電解質層
、４はリチウムよりなる負極である。
この電池の２０℃、５μＡ／ｃＴＡの定電流で充電２゜
５■〜放電ｉ、ｏ ｖでの充放電特性を調べた結果を第
２図に示す。
５■〜放電ｉ、ｏ ｖでの充放電特性を調べた結果を第
２図に示す。
比較例
二硫化チタンとポリテトラフルオルエチレンを体積比で
１００：４に混合したものを厚さ１００μ川のステンレ
ス鋼板上に約１０μｍ厚に圧着したのち、ＰＥ０−Ｌｉ
ＢＦ４を約１０．ｕｍ厚に塗布、乾燥して電解質層とし
、その後、蒸着法でリチウムを約１０μｍ厚に形成して
電池を製造した。この電池を前記実施例と同様に２０℃
、５μΔ／ ｃＪの定電流で充電２．５Ｖ〜放電１．Ｏ
Ｖまで充放電させた際の特性を第２図に示す。
１００：４に混合したものを厚さ１００μ川のステンレ
ス鋼板上に約１０μｍ厚に圧着したのち、ＰＥ０−Ｌｉ
ＢＦ４を約１０．ｕｍ厚に塗布、乾燥して電解質層とし
、その後、蒸着法でリチウムを約１０μｍ厚に形成して
電池を製造した。この電池を前記実施例と同様に２０℃
、５μΔ／ ｃＪの定電流で充電２．５Ｖ〜放電１．Ｏ
Ｖまで充放電させた際の特性を第２図に示す。
第２図に示すように、本発明の実施例の電池は比較例の
電池に比べて放電容量が大きぐ、また充放電特性も優れ
ており、二次電池として優れたものである。
電池に比べて放電容量が大きぐ、また充放電特性も優れ
ており、二次電池として優れたものである。
第１図は本発明の固体薄膜二次電池の一実施例を示す断
面図であり、第２図は本発明の実施例の電池と従来電池
の充放電特性図である。
面図であり、第２図は本発明の実施例の電池と従来電池
の充放電特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ 三硫化モリブデンを正極活物質とする正極、有
機ポリマー電解質層およびリチウムまたはリチウム合金
を負極活物質とする負極を有してなる固体薄膜二次電池
。 （２）導電性基板上に、チオモリブデン酸アンモニウム
に結着剤を配合したものを圧着し、チオモリブデン酸ア
ンモニうムを熱分解して三硫化モリブデンを生成させる
ことによって正極を形成し、つぎに有機ポリマー電解質
の溶剤溶液を塗布し、乾燥して溶剤を除去して有機ポリ
マー電解質層を形成し、ついでリチウムまたはリチウム
合金を負極活物質とする負極を形成することを特徴とす
る固体薄膜二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58156881A JPS6049573A (ja) | 1983-08-27 | 1983-08-27 | 固体薄膜二次電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58156881A JPS6049573A (ja) | 1983-08-27 | 1983-08-27 | 固体薄膜二次電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6049573A true JPS6049573A (ja) | 1985-03-18 |
Family
ID=15637427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58156881A Pending JPS6049573A (ja) | 1983-08-27 | 1983-08-27 | 固体薄膜二次電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2616970A1 (fr) * | 1987-06-18 | 1988-12-23 | Elf Aquitaine | Ensemble multi-couches pour la realisation de l'assemblage d'un generateur, procede d'elaboration de cet ensemble et de realisation du generateur complet, et generateur ainsi realise |
-
1983
- 1983-08-27 JP JP58156881A patent/JPS6049573A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2616970A1 (fr) * | 1987-06-18 | 1988-12-23 | Elf Aquitaine | Ensemble multi-couches pour la realisation de l'assemblage d'un generateur, procede d'elaboration de cet ensemble et de realisation du generateur complet, et generateur ainsi realise |
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