JP2000067870A - 多孔性高分子電解質を備えた電極及び非水電解質電池 - Google Patents
多孔性高分子電解質を備えた電極及び非水電解質電池Info
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- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 活物質層の隅々にまで高分子溶液を浸透させ
ることによって、気泡の発生等による多孔性高分子電解
質の欠陥発生を防ぎ、安全性をさらに改善する。 【解決手段】 金属集電体として有孔金属体を用いる。
例えば、有孔金属体からなる金属集電体上に活物質粒子
からなる活物質層を形成し、この後、該活物質層に高分
子溶液を含浸させ、溶媒抽出法により高分子を多孔性と
する。
ることによって、気泡の発生等による多孔性高分子電解
質の欠陥発生を防ぎ、安全性をさらに改善する。 【解決手段】 金属集電体として有孔金属体を用いる。
例えば、有孔金属体からなる金属集電体上に活物質粒子
からなる活物質層を形成し、この後、該活物質層に高分
子溶液を含浸させ、溶媒抽出法により高分子を多孔性と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔性高分子電解
質を備えた電極及び非水電解質電池に関する。
質を備えた電極及び非水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、電解液の低減、安全性の向
上、電解質イオンの拡散速度の確保等の目的から、金属
集電体上に活物質表面に多孔性高分子電解質が形成され
た活物質層が形成された構造を有する多孔性高分子電解
質を備えた電極が本発明者らにより提案されている（例
えば、特開平８−１９５２２０、特開平９−２５９９２
３参照）。
上、電解質イオンの拡散速度の確保等の目的から、金属
集電体上に活物質表面に多孔性高分子電解質が形成され
た活物質層が形成された構造を有する多孔性高分子電解
質を備えた電極が本発明者らにより提案されている（例
えば、特開平８−１９５２２０、特開平９−２５９９２
３参照）。
【０００３】この多孔性高分子電解質を備えた電極は、
高分子電解質を多孔性とし、その孔中の遊離の電解液中
の速やかなイオン拡散によって電池の高率充放電特性を
向上させようとするものであり、このような電極を用い
ることによって、高分子電解質が電極の孔中に充填され
た分だけ遊離の電解液量が減らされて従来の高分子電解
質を使用しない電池よりも安全で、また、高分子電解質
の孔中の速やかなイオン拡散によって十分な性能の得ら
れる電池の作製が可能となるというものである。
高分子電解質を多孔性とし、その孔中の遊離の電解液中
の速やかなイオン拡散によって電池の高率充放電特性を
向上させようとするものであり、このような電極を用い
ることによって、高分子電解質が電極の孔中に充填され
た分だけ遊離の電解液量が減らされて従来の高分子電解
質を使用しない電池よりも安全で、また、高分子電解質
の孔中の速やかなイオン拡散によって十分な性能の得ら
れる電池の作製が可能となるというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記多孔性
高分子電解質を備えた電極は、例えば、金属集電体上に
活物質層を形成した後、この活物質層中に多孔性高分子
電解質となる高分子の溶解された高分子溶液を含浸さ
せ、この後、含浸された高分子に溶媒抽出法により孔を
形成することによって作製される。
高分子電解質を備えた電極は、例えば、金属集電体上に
活物質層を形成した後、この活物質層中に多孔性高分子
電解質となる高分子の溶解された高分子溶液を含浸さ
せ、この後、含浸された高分子に溶媒抽出法により孔を
形成することによって作製される。
【０００５】しかしながら、小さな多数の孔を有してな
る活物質層の隅々にまで高分子溶液を浸透させることは
難しく、電極の中に気泡が残ることが多い。このような
気泡は、基体となる金属集電体近傍で発生しやすく、気
泡となった所では本来形成されるはずの高分子が保持さ
れず、多孔性高分子が形成されない欠陥個所となる。特
に、このような欠陥の発生は、粘性の高い高分子溶液を
用いる場合に生じやすい。
る活物質層の隅々にまで高分子溶液を浸透させることは
難しく、電極の中に気泡が残ることが多い。このような
気泡は、基体となる金属集電体近傍で発生しやすく、気
泡となった所では本来形成されるはずの高分子が保持さ
れず、多孔性高分子が形成されない欠陥個所となる。特
に、このような欠陥の発生は、粘性の高い高分子溶液を
用いる場合に生じやすい。
【０００６】そして、この様な欠陥個所ではデンドライ
トが発生したり、また、遊離の電解液が増加したりする
こともあって、安全性の低下につながる。
トが発生したり、また、遊離の電解液が増加したりする
こともあって、安全性の低下につながる。
【０００７】本発明は以上に鑑み、活物質層の隅々にま
で高分子溶液を浸透させることが容易な多孔性高分子電
解質を備えた電極を提供することを目的とし、さらに
は、より高性能の非水電解質電池を提供することを目的
とする。
で高分子溶液を浸透させることが容易な多孔性高分子電
解質を備えた電極を提供することを目的とし、さらに
は、より高性能の非水電解質電池を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の多孔性高分子電
解質を備えた電極は、表面に多孔性高分子電解質が形成
された活物質からなる活物質層が主として金属集電体上
に形成されてなる電極であって、前記金属集電体が有孔
金属体であることを特徴とするものであり、金属集電体
として有孔金属体を用いることによって、活物質層中に
高分子溶液を含浸させた場合にその内部に溜まる空気が
集電体に形成された孔の作用で抜けやすくなり、活物質
層の隅々にまで高分子溶液を浸透させることが容易とな
る。
解質を備えた電極は、表面に多孔性高分子電解質が形成
された活物質からなる活物質層が主として金属集電体上
に形成されてなる電極であって、前記金属集電体が有孔
金属体であることを特徴とするものであり、金属集電体
として有孔金属体を用いることによって、活物質層中に
高分子溶液を含浸させた場合にその内部に溜まる空気が
集電体に形成された孔の作用で抜けやすくなり、活物質
層の隅々にまで高分子溶液を浸透させることが容易とな
る。
【０００９】また、本発明の多孔性高分子電解質を備え
た電極は、その作製時に活物質層の隅々にまで高分子溶
液を浸透させることが容易な構造とすることを目的とし
て考え出されたものであるが、本発明の電極は、その製
造上の利点のみならず、安全性をさらに向上させること
ができると言う利点をも有するものである。
た電極は、その作製時に活物質層の隅々にまで高分子溶
液を浸透させることが容易な構造とすることを目的とし
て考え出されたものであるが、本発明の電極は、その製
造上の利点のみならず、安全性をさらに向上させること
ができると言う利点をも有するものである。
【００１０】すなわち、多孔性高分子電解質を備えない
電極では、重量エネルギー密度を向上させるために有孔
金属箔、金属網、エキスパンドメタル等の有孔金属体を
集電体として用いると、実質的な集電面積が小さくなる
ことにより、短絡時等の大電流が流れる場合に電流密度
の増大による局部的な発熱が生じ易くなり、また、集電
体の熱伝導抵抗が大きくなり電池とした場合の放熱性能
が悪くなって、安全性が低下するという問題があった。
電極では、重量エネルギー密度を向上させるために有孔
金属箔、金属網、エキスパンドメタル等の有孔金属体を
集電体として用いると、実質的な集電面積が小さくなる
ことにより、短絡時等の大電流が流れる場合に電流密度
の増大による局部的な発熱が生じ易くなり、また、集電
体の熱伝導抵抗が大きくなり電池とした場合の放熱性能
が悪くなって、安全性が低下するという問題があった。
【００１１】これに対し、表面に多孔性高分子電解質が
形成された活物質からなる活物質層が主として金属集電
体上に形成されてなる電極の場合には、金属集電体とし
て有孔金属体、特に孔が多数開いているものを用いるこ
とによって、無孔金属体を用いる場合に比べて活物質層
内の電流経路が長くなり、これにより大電流が流れた場
合の多孔性高分子電解質部分での抵抗発熱も大きくなっ
て高分子電解質の溶融等が早く生じ、結果としてこれに
よる電流遮断がより早期に発生することになり、逆に安
全性が向上するのである。
形成された活物質からなる活物質層が主として金属集電
体上に形成されてなる電極の場合には、金属集電体とし
て有孔金属体、特に孔が多数開いているものを用いるこ
とによって、無孔金属体を用いる場合に比べて活物質層
内の電流経路が長くなり、これにより大電流が流れた場
合の多孔性高分子電解質部分での抵抗発熱も大きくなっ
て高分子電解質の溶融等が早く生じ、結果としてこれに
よる電流遮断がより早期に発生することになり、逆に安
全性が向上するのである。
【００１２】また、本発明の非水電解質電池は、正極ま
たは負極の少なくともいずれか一方の電極を、上記本発
明の電極とするものであって、上記のように高容量密度
で安全性の優れた電池となる。
たは負極の少なくともいずれか一方の電極を、上記本発
明の電極とするものであって、上記のように高容量密度
で安全性の優れた電池となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる有孔金
属体としては、孔を多数有するものが好ましく、例え
ば、有孔金属箔、金属網、エキスパンドメタル等を用い
ることができ、その材質は特に限定しないが、銅，アル
ミニウム，ニッケルまたはステンレスを用いるのが好ま
しい。また、孔の大きさ、形状、配置、数は、高分子溶
液および空気が透過するように適宜決めるのが良い。
属体としては、孔を多数有するものが好ましく、例え
ば、有孔金属箔、金属網、エキスパンドメタル等を用い
ることができ、その材質は特に限定しないが、銅，アル
ミニウム，ニッケルまたはステンレスを用いるのが好ま
しい。また、孔の大きさ、形状、配置、数は、高分子溶
液および空気が透過するように適宜決めるのが良い。
【００１４】有孔金属箔を用いる場合、そのせん孔率は
集電特性と箔の強度、材質により適宜変えるのが好まし
く、特に限定されるものではないが、５％から70％の範
囲で容易に使用可能であり、10％から40％の範囲での使
用が好ましい。また、有孔金属箔の厚さも、材質と箔の
強度により適宜変えるのが好ましく、特に限定されるも
のではないが、好ましくは５〜１００μｍの厚さ、より
好ましくは５〜３０μｍの厚さとするのが良い。さら
に、有孔金属箔の孔の形状としては、円形，長方形，正
方形，多角形、これらを複合した形状等種々の形状のも
のを用いることが可能であるが、金属箔の長さ方向に長
い形状を持つ孔が好ましく、さらに鈍角もしくは曲線を
有する形状のものが好ましい。
集電特性と箔の強度、材質により適宜変えるのが好まし
く、特に限定されるものではないが、５％から70％の範
囲で容易に使用可能であり、10％から40％の範囲での使
用が好ましい。また、有孔金属箔の厚さも、材質と箔の
強度により適宜変えるのが好ましく、特に限定されるも
のではないが、好ましくは５〜１００μｍの厚さ、より
好ましくは５〜３０μｍの厚さとするのが良い。さら
に、有孔金属箔の孔の形状としては、円形，長方形，正
方形，多角形、これらを複合した形状等種々の形状のも
のを用いることが可能であるが、金属箔の長さ方向に長
い形状を持つ孔が好ましく、さらに鈍角もしくは曲線を
有する形状のものが好ましい。
【００１５】多孔性高分子電解質の材質は、特に限定は
しないが、例えば、ポリビニリデンフルオライド、ポリ
エチレンオキシド，ポリプロピレンオキシド等のポリエ
ーテル，ポリアクリロニトリル，ポリビニリデンフルオ
ライド，ポリ塩化ビニリデン，ポリメチルメタクリレー
ト，ポリメチルアクリレート，ポリビニルアルコール，
ポリメタクリロニトリル，ポリビニルアセテート，ポリ
ビニルピロリドン，ポリエチレンイミン，ポリブタジエ
ン，ポリスチレン，ポリイソプレン及びこれらの誘導
体、また、上記ポリマーを構成する各種モノマーを共重
合させた高分子を単独で、あるいは混合して用いる事が
でき、種々の高分子の中でも電解液により膨潤する性質
を持つゲル状の高分子等が好ましい。これは、このよう
な材質の多孔性高分子電解質は、弾力性を有し、充放電
による活物質の体積膨張収縮に追随して形状変化するか
らである。
しないが、例えば、ポリビニリデンフルオライド、ポリ
エチレンオキシド，ポリプロピレンオキシド等のポリエ
ーテル，ポリアクリロニトリル，ポリビニリデンフルオ
ライド，ポリ塩化ビニリデン，ポリメチルメタクリレー
ト，ポリメチルアクリレート，ポリビニルアルコール，
ポリメタクリロニトリル，ポリビニルアセテート，ポリ
ビニルピロリドン，ポリエチレンイミン，ポリブタジエ
ン，ポリスチレン，ポリイソプレン及びこれらの誘導
体、また、上記ポリマーを構成する各種モノマーを共重
合させた高分子を単独で、あるいは混合して用いる事が
でき、種々の高分子の中でも電解液により膨潤する性質
を持つゲル状の高分子等が好ましい。これは、このよう
な材質の多孔性高分子電解質は、弾力性を有し、充放電
による活物質の体積膨張収縮に追随して形状変化するか
らである。
【００１６】本発明の電極の利点がより明確に現れるの
は、有孔金属体からなる金属集電体上に活物質粒子から
なる活物質層を形成し、該活物質層に高分子を含浸させ
る工程をへることによって活物質粒子間に多孔性高分子
電解質を形成することによって電極が作製される場合で
あって、以下にこのような方法について説明する。
は、有孔金属体からなる金属集電体上に活物質粒子から
なる活物質層を形成し、該活物質層に高分子を含浸させ
る工程をへることによって活物質粒子間に多孔性高分子
電解質を形成することによって電極が作製される場合で
あって、以下にこのような方法について説明する。
【００１７】はじめに有孔金属箔等の基体の上に通常の
方法により活物質の層を形成する。例えば、活物質粒
子、バインダー、溶剤、導電助剤からなる活物質合剤ペ
ーストを塗布、乾燥することによって形成する。こうし
て得られた活物質粒子からなる活物質層は、発泡金属内
に保持されて作製される電極とは異なり、主として金属
集電体上に活物質層が形成された構造で、活物質層が溶
剤の揮発のために多孔性層となる。
方法により活物質の層を形成する。例えば、活物質粒
子、バインダー、溶剤、導電助剤からなる活物質合剤ペ
ーストを塗布、乾燥することによって形成する。こうし
て得られた活物質粒子からなる活物質層は、発泡金属内
に保持されて作製される電極とは異なり、主として金属
集電体上に活物質層が形成された構造で、活物質層が溶
剤の揮発のために多孔性層となる。
【００１８】次に、この活物質層内の活物質粒子間に形
成された孔の部分ならびに活物質層の表面部分に高分子
電解質となる高分子溶液を保持させる。高分子として
は、例えば、上記したものを用いることができる。この
工程において、基体が孔を有しているために、活物質層
内の空気は基体の孔を通って排出が可能となり、活物質
層内に高分子溶液が容易に万遍なく浸透する。これによ
り、活物質層内に多孔性高分子電解質を均一にかつ活物
質表面に多孔性高分子電解質を万遍なく形成でき、欠陥
のない多孔性高分子電解質を製作することが可能とな
る。特に、高分子溶液の粘性が高い場合には、通常活物
質層内への高分子溶液の浸透が困難になるが、この様な
場合、より顕著に本発明の効果が得られる。
成された孔の部分ならびに活物質層の表面部分に高分子
電解質となる高分子溶液を保持させる。高分子として
は、例えば、上記したものを用いることができる。この
工程において、基体が孔を有しているために、活物質層
内の空気は基体の孔を通って排出が可能となり、活物質
層内に高分子溶液が容易に万遍なく浸透する。これによ
り、活物質層内に多孔性高分子電解質を均一にかつ活物
質表面に多孔性高分子電解質を万遍なく形成でき、欠陥
のない多孔性高分子電解質を製作することが可能とな
る。特に、高分子溶液の粘性が高い場合には、通常活物
質層内への高分子溶液の浸透が困難になるが、この様な
場合、より顕著に本発明の効果が得られる。
【００１９】この後、溶媒抽出法により上記保持された
高分子溶液から多孔性の高分子電解質を形成する。多孔
性の高分子電解質の製作法としては、球形の孔からなる
連通孔を形成することができるこの溶媒抽出法が最適で
ある。なお、溶媒抽出法とは、高分子溶液を、高分子に
対して不溶性で溶媒に対して相溶性である溶媒中に浸漬
することによって高分子溶液の溶媒を抽出して、その溶
媒の除去された部分が孔となって高分子が固化するとい
う多孔性高分子の製造法である。
高分子溶液から多孔性の高分子電解質を形成する。多孔
性の高分子電解質の製作法としては、球形の孔からなる
連通孔を形成することができるこの溶媒抽出法が最適で
ある。なお、溶媒抽出法とは、高分子溶液を、高分子に
対して不溶性で溶媒に対して相溶性である溶媒中に浸漬
することによって高分子溶液の溶媒を抽出して、その溶
媒の除去された部分が孔となって高分子が固化するとい
う多孔性高分子の製造法である。
【００２０】以上のようにして本発明に係る電極を作製
することができるが、用いる高分子が電解質である場合
にはそのままで、高分子が電解液の膨潤により電解質と
して動作するものである場合には、電池組み立て時の電
解液注入等の電解液浸透工程を経て始めて本発明に係る
電極となる。
することができるが、用いる高分子が電解質である場合
にはそのままで、高分子が電解液の膨潤により電解質と
して動作するものである場合には、電池組み立て時の電
解液注入等の電解液浸透工程を経て始めて本発明に係る
電極となる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について説明す
る。
る。
【００２２】［実施例１］まず、正極について説明す
る。
る。
【００２３】コバルト酸リチウム42.5ｗｔ%、アセチレ
ンブラック3ｗｔ%、ポリビニリデンフルオライド(ＰＶ
ｄＦ)4.5ｗｔ%、ｎ−メチルピロリドン(ＮＭＰ)57.5ｗ
ｔ%を混合したものを幅１００ｍｍ，長さ４８０ｍｍ，
厚さ２０μｍの図１に示すような有孔アルミニウム箔の
両面に塗布し、１５０℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させ
た。尚、図１は有孔アルミニウム箔の平面図であって、
この有孔アルミニウム箔は長円形の孔が多数設けられた
ものである。
ンブラック3ｗｔ%、ポリビニリデンフルオライド(ＰＶ
ｄＦ)4.5ｗｔ%、ｎ−メチルピロリドン(ＮＭＰ)57.5ｗ
ｔ%を混合したものを幅１００ｍｍ，長さ４８０ｍｍ，
厚さ２０μｍの図１に示すような有孔アルミニウム箔の
両面に塗布し、１５０℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させ
た。尚、図１は有孔アルミニウム箔の平面図であって、
この有孔アルミニウム箔は長円形の孔が多数設けられた
ものである。
【００２４】次に、こうして形成された活物質層の各面
にＰＶｄＦ５ｗｔ%をＮＭＰ95ｗｔ%に溶解した高分子溶
液を塗布してこれを２分間放置し、浸透圧によって活物
質層の孔中に浸透させた後に、ローラーの間を通すこと
によって、活物質層内に浸透せず、活物質層上に余分に
付着している状態の高分子溶液を除去した。次いで、こ
れを水に浸漬して、ＮＭＰを水で置換するという溶媒抽
出法によって、活物質層に保持されたＰＶｄＦを多孔性
高分子とした。最後にこれを１００℃において２５分間
乾燥して水を除去した後にプレスをおこない、全体の厚
さを２８５μｍから１７６μｍまで薄くしてから幅１９
ｍｍ，長さ４８０ｍｍのサイズに切断し、実施例の正極
母体（A）を作製した。また、孔を有しないアルミニウ
ム箔を用いた以外は同様にして比較例の正極母体（B）
を作製した。
にＰＶｄＦ５ｗｔ%をＮＭＰ95ｗｔ%に溶解した高分子溶
液を塗布してこれを２分間放置し、浸透圧によって活物
質層の孔中に浸透させた後に、ローラーの間を通すこと
によって、活物質層内に浸透せず、活物質層上に余分に
付着している状態の高分子溶液を除去した。次いで、こ
れを水に浸漬して、ＮＭＰを水で置換するという溶媒抽
出法によって、活物質層に保持されたＰＶｄＦを多孔性
高分子とした。最後にこれを１００℃において２５分間
乾燥して水を除去した後にプレスをおこない、全体の厚
さを２８５μｍから１７６μｍまで薄くしてから幅１９
ｍｍ，長さ４８０ｍｍのサイズに切断し、実施例の正極
母体（A）を作製した。また、孔を有しないアルミニウ
ム箔を用いた以外は同様にして比較例の正極母体（B）
を作製した。
【００２５】つぎに負極について説明する。
【００２６】グラファイト３６ｗｔ%，ＰＶｄＦ４ｗｔ
%，ＮＭＰ60ｗｔ%を混合した活物質ペーストを幅８０ｍ
ｍ，長さ５００ｍｍ，厚さ１４μｍの図２に示すような
有孔銅箔の両面に塗布し、１５０℃で乾燥してＮＭＰを
蒸発させた。尚、図２は有孔銅箔の平面図であって、こ
の有孔銅箔は俵形の孔が多数設けられたものである。
%，ＮＭＰ60ｗｔ%を混合した活物質ペーストを幅８０ｍ
ｍ，長さ５００ｍｍ，厚さ１４μｍの図２に示すような
有孔銅箔の両面に塗布し、１５０℃で乾燥してＮＭＰを
蒸発させた。尚、図２は有孔銅箔の平面図であって、こ
の有孔銅箔は俵形の孔が多数設けられたものである。
【００２７】続いてこうして形成された活物質層の各面
にＰＶｄＦ５ｗｔ%をＮＭＰ９５ｗｔ%に溶解した高分子
溶液を塗布して２分間放置し、浸透圧によって活物質層
の孔中に浸透させた後に、ローラーの間を通すことによ
って、活物質層内に浸透せず、活物質層上に余分に付着
している状態の高分子溶液を除去した。この負極を、水
に浸漬して、ＰＶｄＦを溶解しているＮＭＰを水で置換
するという溶媒抽出法によって、活物質層に保持された
ＰＶｄＦを多孔化処理した。最後にこれを１００℃にお
いて２５分間乾燥して水を除去した後にプレスをおこな
い、全体の厚さを３１０μｍから１９０μｍまで薄くし
た後に、幅２０ｍｍ，長さ５００ｍｍのサイズに切断し
て、実施例に係る負極母体（C）を作製した。また、孔
を有しない銅箔を用いた以外は同様にして比較例の負極
母体(D)を作製した。
にＰＶｄＦ５ｗｔ%をＮＭＰ９５ｗｔ%に溶解した高分子
溶液を塗布して２分間放置し、浸透圧によって活物質層
の孔中に浸透させた後に、ローラーの間を通すことによ
って、活物質層内に浸透せず、活物質層上に余分に付着
している状態の高分子溶液を除去した。この負極を、水
に浸漬して、ＰＶｄＦを溶解しているＮＭＰを水で置換
するという溶媒抽出法によって、活物質層に保持された
ＰＶｄＦを多孔化処理した。最後にこれを１００℃にお
いて２５分間乾燥して水を除去した後にプレスをおこな
い、全体の厚さを３１０μｍから１９０μｍまで薄くし
た後に、幅２０ｍｍ，長さ５００ｍｍのサイズに切断し
て、実施例に係る負極母体（C）を作製した。また、孔
を有しない銅箔を用いた以外は同様にして比較例の負極
母体(D)を作製した。
【００２８】以上のようにして作製した電極母体の高分
子保持量を重量増加により比較したところ、実施例に係
る電極母体（正極母体（Ａ）、負極母体（Ｃ））の方
が、比較例の電極母体（正極母体（Ｂ）、負極母体
（Ｄ））よりも多かった。これは金属箔上の活物質層に
高分子溶液が浸透する際には気泡が残留したためであ
り、有孔金属箔上の場合には、万遍なく高分子溶液が浸
透したためと考えられる。正極母体、負極母体共に明ら
かな違いが見られたが、ここでは一例として正極母体
(A)と正極母体(B)における高分子保持量を示す高分子添
加量を図３にしめす。
子保持量を重量増加により比較したところ、実施例に係
る電極母体（正極母体（Ａ）、負極母体（Ｃ））の方
が、比較例の電極母体（正極母体（Ｂ）、負極母体
（Ｄ））よりも多かった。これは金属箔上の活物質層に
高分子溶液が浸透する際には気泡が残留したためであ
り、有孔金属箔上の場合には、万遍なく高分子溶液が浸
透したためと考えられる。正極母体、負極母体共に明ら
かな違いが見られたが、ここでは一例として正極母体
(A)と正極母体(B)における高分子保持量を示す高分子添
加量を図３にしめす。
【００２９】これらの正・負極母体と、厚さ３０μｍ，
幅２２ｍｍのポリエチレンセパレータとを重ねて巻回し
た後、高さ４７．０ｍｍ，幅２２．２ｍｍ，厚さ６．４
ｍｍのステンレスケースにこの巻回体を挿入し、体積比
１：１のエチレンカーボネートとジメチルカーボネート
との混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6を加えた電解液
を注入して、公称容量４００ｍＡｈの電池(Ｅ)および
(Ｆ)を製作した。電池(Ｅ)は正極母体(A)と負極母体(C)
を備え、電池(Ｆ)は正極母体(Ｂ)と負極母体(D)を備え
たものであり、電解液が注入されることで、正極母体お
よび負極母体の多孔性高分子は多孔性高分子電解質とな
り、各電極母体は多孔性高分子電解質を備えた電極とな
る。なお、電池ケースには非復帰式の安全弁を備えた。
幅２２ｍｍのポリエチレンセパレータとを重ねて巻回し
た後、高さ４７．０ｍｍ，幅２２．２ｍｍ，厚さ６．４
ｍｍのステンレスケースにこの巻回体を挿入し、体積比
１：１のエチレンカーボネートとジメチルカーボネート
との混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6を加えた電解液
を注入して、公称容量４００ｍＡｈの電池(Ｅ)および
(Ｆ)を製作した。電池(Ｅ)は正極母体(A)と負極母体(C)
を備え、電池(Ｆ)は正極母体(Ｂ)と負極母体(D)を備え
たものであり、電解液が注入されることで、正極母体お
よび負極母体の多孔性高分子は多孔性高分子電解質とな
り、各電極母体は多孔性高分子電解質を備えた電極とな
る。なお、電池ケースには非復帰式の安全弁を備えた。
【００３０】これらの電池(Ｅ)および(Ｆ)を用いてつぎ
のような充放電試験をおこなった。４００ｍＡの電流で
4.1，4.2，4.3および4.4Ｖまで充電し、続いて、それぞ
れ4.1，４.2，4.3，および4.4Ｖの定電圧で３時間充電
した後、釘差し試験を行なった。その結果を表１にしめ
す。
のような充放電試験をおこなった。４００ｍＡの電流で
4.1，4.2，4.3および4.4Ｖまで充電し、続いて、それぞ
れ4.1，４.2，4.3，および4.4Ｖの定電圧で３時間充電
した後、釘差し試験を行なった。その結果を表１にしめ
す。
【００３１】
【表１】 基体が金属箔である場合、釘差しの結果、白煙をあげて
安全弁が作動する場合（×印）がみられた。これに対し
て有孔金属箔を基体として用いた電池はすべて安全（○
印）であった。このことから、本発明の有効性が明らか
となった。
安全弁が作動する場合（×印）がみられた。これに対し
て有孔金属箔を基体として用いた電池はすべて安全（○
印）であった。このことから、本発明の有効性が明らか
となった。
【００３２】なお、上記実施例で示した電池において
は、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの
混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6を加えた電解液を用
いたが、本発明の電池において電解液はこれに限られる
ものではなく、例えば、非水系電解液としてはこの他に
も、エチレンカーボネート，プロピレンカーボネート，
ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，γ−ブ
チロラクトン，スルホラン，ジメチルスルホキシド，ア
セトニトリル，ジメチルホルムアミド，ジメチルアセト
アミド，１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジエトキ
シエタン，テトラヒドロフラン，２−メチルテトラヒド
ロフラン，ジオキソラン，メチルアセテート等の極性溶
媒及びこれらの混合物等を用いる事ができ、また、非水
系電解液に含有させるリチウム塩としてはこの他にも、
ＬｉＢＦ4，ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＳＣＮ，
ＬｉＩ，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＣ
Ｆ3ＣＯ2等のリチウム塩及びこれらの混合物等を用いる
ことができる。
は、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの
混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6を加えた電解液を用
いたが、本発明の電池において電解液はこれに限られる
ものではなく、例えば、非水系電解液としてはこの他に
も、エチレンカーボネート，プロピレンカーボネート，
ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，γ−ブ
チロラクトン，スルホラン，ジメチルスルホキシド，ア
セトニトリル，ジメチルホルムアミド，ジメチルアセト
アミド，１，２−ジメトキシエタン，１，２−ジエトキ
シエタン，テトラヒドロフラン，２−メチルテトラヒド
ロフラン，ジオキソラン，メチルアセテート等の極性溶
媒及びこれらの混合物等を用いる事ができ、また、非水
系電解液に含有させるリチウム塩としてはこの他にも、
ＬｉＢＦ4，ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＳＣＮ，
ＬｉＩ，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＣ
Ｆ3ＣＯ2等のリチウム塩及びこれらの混合物等を用いる
ことができる。
【００３３】さらに、上記実施例においては、正極材料
たるリチウムを吸蔵放出可能な化合物としてＬｉＣｏＯ
2を使用したが、本発明において用いられる正極活物質
はこれに限定されるものではなく、例えばこれ以外に
も、組成式ＬｉｘＭＯ2，またはＬｉｙＭ2Ｏ4(ただし，
Ｍは遷移金属，０≦ｘ≦１．０≦ｙ≦２)で表される、
複合酸化物、トンネル状の孔を有する酸化物、層状構造
の金属カルコゲン化物等の無機化合物を用いることがで
きる。その具体例としては，ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉ
Ｏ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4，Ｌｉ2Ｍｎ2Ｏ4，ＭｎＯ2，Ｆｅ
Ｏ2，Ｖ2Ｏ5，Ｖ6Ｏ13，ＴｉＯ2，ＴｉＳ2等が挙げられ
る。また、例えばポリアニリン等の導電性ポリマー等の
有機化合物も用いることができ、さらに、無機化合物、
有機化合物を問わず、上記各種活物質を混合して用いる
こともできる。
たるリチウムを吸蔵放出可能な化合物としてＬｉＣｏＯ
2を使用したが、本発明において用いられる正極活物質
はこれに限定されるものではなく、例えばこれ以外に
も、組成式ＬｉｘＭＯ2，またはＬｉｙＭ2Ｏ4(ただし，
Ｍは遷移金属，０≦ｘ≦１．０≦ｙ≦２)で表される、
複合酸化物、トンネル状の孔を有する酸化物、層状構造
の金属カルコゲン化物等の無機化合物を用いることがで
きる。その具体例としては，ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉ
Ｏ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4，Ｌｉ2Ｍｎ2Ｏ4，ＭｎＯ2，Ｆｅ
Ｏ2，Ｖ2Ｏ5，Ｖ6Ｏ13，ＴｉＯ2，ＴｉＳ2等が挙げられ
る。また、例えばポリアニリン等の導電性ポリマー等の
有機化合物も用いることができ、さらに、無機化合物、
有機化合物を問わず、上記各種活物質を混合して用いる
こともできる。
【００３４】さらに、上記実施例においては、負極材料
たる化合物としてグラファイトを使用したが、本発明に
おいて用いられる負極活物質はこれに限定されるもので
はなく、例えばこれ以外にも、Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｎ，Ｚｎ，Ｃｄ等とリチウムとの合金、ＬｉＦｅ2Ｏ3等
の遷移金属複合酸化物、ＭｏＯ2等の遷移金属酸化物、
グラファイト，カーボン等の炭素質材料、Ｌｉ5(Ｌｉ3
Ｎ)等の窒化リチウム、錫またはケイ素の酸化物、金属
リチウム箔、これらの混合物等を用いることができる。
たる化合物としてグラファイトを使用したが、本発明に
おいて用いられる負極活物質はこれに限定されるもので
はなく、例えばこれ以外にも、Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｎ，Ｚｎ，Ｃｄ等とリチウムとの合金、ＬｉＦｅ2Ｏ3等
の遷移金属複合酸化物、ＭｏＯ2等の遷移金属酸化物、
グラファイト，カーボン等の炭素質材料、Ｌｉ5(Ｌｉ3
Ｎ)等の窒化リチウム、錫またはケイ素の酸化物、金属
リチウム箔、これらの混合物等を用いることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、活物質層の隅々にまで
高分子溶液を浸透させることが容易で、多孔性高分子電
解質の欠陥の少ない安全性の高い電極が提供されるとと
もに、エネルギー密度が高く安全な電極が提供される。
さらに、エネルギー密度が高く安全な電池の製造が可能
となる。
高分子溶液を浸透させることが容易で、多孔性高分子電
解質の欠陥の少ない安全性の高い電極が提供されるとと
もに、エネルギー密度が高く安全な電極が提供される。
さらに、エネルギー密度が高く安全な電池の製造が可能
となる。
【図１】 有孔アルミニウム箔の平面図である。
【図２】 有孔銅箔の平面図である。
【図３】 正極母体の高分子添加量を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 6/18 Ｈ０１Ｍ 6/18 Ｅ ５Ｈ０２９ 10/40 10/40 Ｚ Ｆターム(参考） 5H003 AA01 BB01 BC01 BC04 BC05 5H014 AA02 AA04 AA06 CC01 CC04 EE01 5H015 AA02 AA05 AA08 CC05 CC13 DD01 DD07 EE10 EE18 HH15 5H017 AA03 CC05 DD08 HH05 5H024 AA02 CC06 CC07 CC19 DD15 DD17 EE01 EE09 FF21 FF31 HH15 5H029 AJ01 AK03 AL01 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 DJ07 DJ13 DJ14 DJ16 EJ01 EJ12 HJ12
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に多孔性高分子電解質が形成された
活物質からなる活物質層が主として金属集電体上に形成
されてなる電極であって、前記金属集電体が有孔金属体
であることを特徴とする多孔性高分子電解質を備えた電
極。 - 【請求項２】 活物質粒子からなる活物質層が主として
金属集電体上に形成されてなる電極であって、活物質層
内の活物質粒子間に多孔性高分子電解質を有し、前記金
属集電体が有孔金属体であることを特徴とする多孔性高
分子電解質を備えた電極。 - 【請求項３】 多孔性高分子電解質が電解液により膨潤
する性質を持つものであることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の多孔性高分子電解質を備えた電極。 - 【請求項４】 正極または負極の少なくともいずれか一
方の電極が、上記請求項１または２または３記載の電極
であることを特徴とする非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10251850A JP2000067870A (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 多孔性高分子電解質を備えた電極及び非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10251850A JP2000067870A (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 多孔性高分子電解質を備えた電極及び非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000067870A true JP2000067870A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17228859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10251850A Pending JP2000067870A (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 多孔性高分子電解質を備えた電極及び非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000067870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111864184A (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-30 | 丰田自动车株式会社 | 带隔膜的电极板的制造方法和电池的制造方法 |
| US11251417B2 (en) * | 2015-11-13 | 2022-02-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for controlling electrodeposition using surface charge properties |
| CN114284462A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 一种正极片、电池及正极片的制备方法 |
-
1998
- 1998-08-21 JP JP10251850A patent/JP2000067870A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11251417B2 (en) * | 2015-11-13 | 2022-02-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for controlling electrodeposition using surface charge properties |
| CN111864184A (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-30 | 丰田自动车株式会社 | 带隔膜的电极板的制造方法和电池的制造方法 |
| CN114284462A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 一种正极片、电池及正极片的制备方法 |
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