JP2000149993A - Film-like lithium secondary battery - Google Patents

Film-like lithium secondary battery

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JP2000149993A
JP2000149993A JP10325234A JP32523498A JP2000149993A JP 2000149993 A JP2000149993 A JP 2000149993A JP 10325234 A JP10325234 A JP 10325234A JP 32523498 A JP32523498 A JP 32523498A JP 2000149993 A JP2000149993 A JP 2000149993A
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JP
Japan
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film
battery
positive electrode
solid electrolyte
secondary battery
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JP10325234A
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Japanese (ja)
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Haruhiko Ueda
晴彦 上田
Yuichi Tamura
裕一 田村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent internal short-circuit between a positive electrode and a negative electrode. SOLUTION: This secondary battery B1 has structure wherein a power generating element A with a polymer solid electrolyte film 3 sandwiched between a positive electrode collecting plate 1A with a positive mixture layer 1B carried and a negative electrode collecting plate 2A brought into close contact with a foil 2B of metal Li or lithium alloy is sealed using two sheets of armoring materials 4, 4 arranged in both faces of the generating element A, and at least, a peripheral edge part 3A of the polymer solid electrolyte film 3 is sealed in such a condition as sandwiched between peripheral edge parts 4A, 4A of the two materials 4, 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、負極活物質として
金属LiまたはLi合金を用いるフィルム状Li二次電
池に関し、更に詳しくは、反復する充放電の過程で成長
してくるデンドライトに基づく電池の内部短絡を防止
し、もって電池の安全性とサイクル寿命特性が向上した
フィルム状Li二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film-shaped Li secondary battery using metal Li or a Li alloy as a negative electrode active material, and more particularly, to a battery based on a dendrite that grows in the course of repeated charging and discharging. The present invention relates to a film-shaped Li secondary battery in which internal short-circuit is prevented and the safety and cycle life characteristics of the battery are improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話やビデオカメラなどの各
種電子機器の小型化,軽量化が進んでいることに伴い、
それらの駆動電源に対しては、高エネルギー密度化など
の電池特性の向上に加え、更なる小型化,軽量化への要
望が強まっている。そして、二次電池に対しては小型化
への要望が非常に強く、とりわけ薄型化への要望が顕著
になっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as various electronic devices such as mobile phones and video cameras have become smaller and lighter,
With respect to these drive power supplies, demands for further downsizing and weight reduction are increasing in addition to improvement of battery characteristics such as higher energy density. In addition, there is a strong demand for miniaturization of secondary batteries, and in particular, a demand for a reduction in thickness has been remarkable.

【0003】例えば非水電解液を用いたLiイオン二次
電池の場合、薄型化への要望に対応するために角形電池
の開発が進められ、既に厚みが7mm程度の角形電池が実
機に搭載されている。この角形電池は、正極と負極の間
にセパレータを介在させた発電要素が、深絞り加工で製
造された金属製の角形容器の中に非水電解液と一緒に収
容され、そして角形容器の開口部が封止された構造にな
っている。
For example, in the case of a Li-ion secondary battery using a non-aqueous electrolyte, a prismatic battery has been developed in order to respond to a demand for thinning, and a rectangular battery having a thickness of about 7 mm has already been mounted on a real machine. ing. In this prismatic battery, a power generating element having a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode is housed together with a non-aqueous electrolyte in a metal prismatic container manufactured by deep drawing, and an opening of the prismatic container. The part has a sealed structure.

【0004】しかしながら、この角形電池の場合、その
外形寸法は、用いる金属製の角形容器の外形寸法で一義
的に決まることになるので、電池としての形態上の自由
度は得られず、また電池缶が深絞り加工で製造されるの
でその厚みを薄くすることにも限界がある。このような
ことから、電解質としてポリマー固体電解質のフィルム
を用いることにより、全体の厚みは薄く、しかも若干の
可撓性を備えているフィルム状二次電池が開発されてい
る。とくに、負極として金属LiやLi合金の箔を用い
たLi二次電池は、多孔質の炭素材料などを負極とし、
かつ非水電解液を用いたLiイオン二次電池の場合に比
べてそのエネルギー密度が高いということから極めて精
力的な開発研究が進められている。
However, in the case of this prismatic battery, the external dimensions are uniquely determined by the external dimensions of the metal rectangular container used, so that the degree of freedom in the form of the battery cannot be obtained, and the battery cannot be obtained. Since the can is manufactured by deep drawing, there is a limit in reducing the thickness. For this reason, a film-type secondary battery having a small overall thickness and some flexibility by using a polymer solid electrolyte film as the electrolyte has been developed. In particular, Li secondary batteries using metallic Li or Li alloy foil as the negative electrode, a porous carbon material and the like as the negative electrode,
In addition, since the energy density is higher than that of a Li-ion secondary battery using a non-aqueous electrolyte, extremely vigorous development research is being advanced.

【0005】ここで、負極として金属LiまたはLi合
金の箔を用いたフィルム状Li二次電池の1例を図4に
分解斜視図として示す。この電池においては、正極端子
1aが引き出されている正極集電板1Aの片面に正極活
物質層1Bが担持されている正極1と、負極端子2aが
引き出されている負極集電板2Aの片面に金属Liまた
はLi合金の箔2Bが密着されている負極2との間に、
ポリマー固体電解質のフィルム3を挟持して発電要素A
が構成されている。これら3者の外形寸法は略同じであ
るか、またはポリマー固体電解質のフィルム3の外形寸
法は前2者のそれよりも若干大きくなっている。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of a film-shaped Li secondary battery using a metallic Li or Li alloy foil as a negative electrode. In this battery, a positive electrode 1 on which a positive electrode active material layer 1B is supported on one surface of a positive electrode current collector plate 1A from which a positive electrode terminal 1a is drawn, and a negative electrode current collector plate 2A from which a negative electrode terminal 2a is drawn. Between the negative electrode 2 and the metal Li or Li alloy foil 2B adhered to the
Power generation element A with film 3 of polymer solid electrolyte sandwiched
Is configured. The external dimensions of these three members are substantially the same, or the external dimensions of the polymer solid electrolyte film 3 are slightly larger than those of the former two.

【0006】そして、この発電要素Aの両面には、正極
1と負極2よりも外形寸法が大きい2枚の外装材4,4
が配置され、各外装材4,4の互いの周縁部4A,4A
が枠状に例えば熱融着されることにより、前記発電要素
Aが密封された構造になっている。ここで、正極1は例
えば次のようにして製造される。まず、活物質であるL
iCoO2,LiNiO2,LiMn24のような材料の
粉末と、ポリフッ化ビニリデンやスチレン系ゴムのよう
な結着剤と、カーボンブラックのような導電材とを所定
の割合で混合し、この混合物を例えばN−メチル−2−
ピロリドンのような非水溶媒を用いて混練することによ
り正極合剤のペーストを調製する。そしてそのペースト
は正極端子1aを有する例えばアルミ箔製の正極集電板
1Aの片面に塗布され、乾燥後全体に圧延処理が施さ
れ、正極集電板1Aの片面には前記ペーストの乾燥物で
ある正極活物質層1Bが担持されている正極1が製造さ
れる。
[0006] On both surfaces of the power generating element A, two exterior members 4 and 4 having outer dimensions larger than those of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are provided.
Are arranged, and the outer peripheral parts 4A, 4A of the respective exterior materials 4, 4 are arranged.
Are heat-sealed in a frame shape, for example, so that the power generating element A is sealed. Here, the positive electrode 1 is manufactured, for example, as follows. First, the active material L
A powder of a material such as iCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , a binder such as polyvinylidene fluoride or styrene rubber, and a conductive material such as carbon black are mixed at a predetermined ratio. The mixture is, for example, N-methyl-2-
A positive electrode mixture paste is prepared by kneading using a non-aqueous solvent such as pyrrolidone. Then, the paste is applied to one surface of a positive electrode current collector plate 1A made of, for example, aluminum foil having a positive electrode terminal 1a, and after being dried, the whole is subjected to a rolling treatment. On one surface of the positive electrode current collector plate 1A, a dried product of the paste is applied. A positive electrode 1 carrying a certain positive electrode active material layer 1B is manufactured.

【0007】負極2の場合は、所定厚みの金属Liまた
はLi合金の箔2Bを用意し、これを例えばSUS製の
ネットから成る負極集電板2Aの片面に重ね合わせたの
ち、全体を圧接し、前記箔をネットに密着させることに
より製造することができる。またポリマー固体電解質フ
ィルム3としては、通常、フィルム状の高分子マトリッ
クスを所定の電解液で膨潤せしめたいわゆるゲル状電解
質が用いられる。このようなゲル状電解質としては、例
えば特開平7−37419号公報に開示されているアク
リロニトリル共重合体を高分子マトリックスとするもの
や、特開平8−264205号公報に開示されているポ
リアクリロニトリルを高分子マトリックスとするものな
どをあげることができる。更に、ポリエチレンオキサイ
ドやポリプロピレンオキサイドに、Li塩を含み、Li
イオン錯体を形成する電解質なども使用されている。
In the case of the negative electrode 2, a metal Li or Li alloy foil 2B having a predetermined thickness is prepared, and the foil 2B is overlaid on one surface of a negative electrode current collector 2A made of, for example, a SUS net. It can be manufactured by bringing the foil into close contact with a net. Further, as the polymer solid electrolyte film 3, a so-called gel electrolyte obtained by swelling a film-shaped polymer matrix with a predetermined electrolyte is usually used. Examples of such a gel electrolyte include those having an acrylonitrile copolymer as a polymer matrix disclosed in JP-A-7-37419 and polyacrylonitrile disclosed in JP-A-8-264205. Examples of the polymer matrix include a polymer matrix. Further, polyethylene oxide or polypropylene oxide contains a Li salt, and Li
Electrolytes that form ionic complexes are also used.

【0008】また、外装材4,4としては、通常、図5
で示すような層構造を有するラミネートフィルムが用い
られている。すなわち、アルミ箔4aの両面に例えばポ
リエチレンテレフタレートのような高分子から成るフィ
ルムをラミネートしたり、また上記高分子をコーティン
グしたりして高分子薄層4b,4bを形成し、更に一方
の高分子薄層4bの上にエチレン−酢酸ビニル共重合
体、エチレン−アクリレート共重合体、ポリプロピレン
共重合体のようなホットメルト材の層4cを形成したも
のである。
[0008] In addition, as the exterior materials 4, 4, as shown in FIG.
A laminate film having a layer structure as shown in FIG. That is, a film made of a polymer such as polyethylene terephthalate is laminated on both surfaces of the aluminum foil 4a, or the above polymer is coated to form polymer thin layers 4b, 4b. On the thin layer 4b, a layer 4c of a hot melt material such as an ethylene-vinyl acetate copolymer, an ethylene-acrylate copolymer, or a polypropylene copolymer is formed.

【0009】電池の製造に際しては、2枚のラミネート
フィルム4,4の前記ホットメルト材の層4c,4cの
間に発電要素Aを挟み、その発電要素Aの外側にはみで
ているラミネートフィルムの周縁部4Aのみを加熱圧着
する。その結果、図6の平面図、および図6のVII−VII
線に沿う断面図である図7に示したように、ラミネート
フィルムの周縁部4Aのみがホットメルト材で封止され
た気密な封止構造になっていて、内部に発電要素Aが密
封され、一辺に正極端子1aと負極端子2aが突出して
いるフィルム状Li二次電池が得られる。すなわち、図
7の電池の場合、発電要素Aは、外装材4,4の周縁の
みを枠状に熱融着して形成されている密閉空間の中に収
容された状態になっている。
In manufacturing the battery, the power generation element A is sandwiched between the hot melt material layers 4c, 4c of the two laminated films 4, 4, and the periphery of the laminated film protruding outside the power generation element A Only the part 4A is heat-pressed. As a result, the plan view of FIG. 6 and the VII-VII of FIG.
As shown in FIG. 7 which is a cross-sectional view along the line, only the peripheral portion 4A of the laminate film has an airtight sealing structure sealed with a hot melt material, and the power generation element A is sealed inside, A film-shaped Li secondary battery in which the positive electrode terminal 1a and the negative electrode terminal 2a protrude on one side is obtained. That is, in the case of the battery shown in FIG. 7, the power generating element A is housed in a closed space formed by heat-sealing only the outer edges of the outer packaging materials 4 and 4 in a frame shape.

【0010】なお、外装材4,4としては、図4で示し
た2枚のラミネートフィルムに限定されるものではな
く、層構造は図4で示したようなラミネートフィルムを
用いて例えば一端が開口する所定形状の袋を製造し、そ
の中に発電要素Aを挿入したのち袋の開口部を加熱圧着
して封止構造にしてもよい。この電池は、各要素が薄葉
体で構成されているので、電解液を収容するための角形
容器を用いる角形電池の場合に比べてその厚みは大幅に
薄型化し、同時に若干の可撓性も備えているので、各種
の電子機器への搭載に際してはスペースの自由度が増す
という利点を有している。
The exterior materials 4 and 4 are not limited to the two laminated films shown in FIG. 4, and the layer structure is such that the laminated film shown in FIG. Alternatively, a bag having a predetermined shape may be manufactured, the power generation element A may be inserted therein, and then the opening of the bag may be heated and pressed to form a sealed structure. Since each element of the battery is formed of a thin leaf, the thickness of the battery is significantly thinner than that of a rectangular battery using a rectangular container for accommodating an electrolytic solution, and at the same time, the battery is provided with some flexibility. Therefore, there is an advantage that the degree of freedom of the space is increased when mounting on various electronic devices.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、負極として
金属LiまたはLi合金の箔を用いたフィルム状Li二
次電池の実用化にとって最大の問題は次のようなことで
ある。すなわち、充放電を反復すると負極側にLiのデ
ンドライトが成長し、それが粉末状になって負極から剥
落し、例えば図6と図7で示した構造の電池の場合、外
装材の封止箇所と発電要素Aとの間隙Cを通って正極側
に移動して電池の内部短絡が発生することがある。
By the way, the biggest problem for practical use of a film-shaped Li secondary battery using a metal Li or Li alloy foil as a negative electrode is as follows. That is, when charge and discharge are repeated, Li dendrite grows on the negative electrode side, and it becomes powdery and peels off from the negative electrode. For example, in the case of the battery having the structure shown in FIGS. In some cases, the battery may move to the positive electrode side through the gap C between the power generation element A and the battery and cause an internal short circuit of the battery.

【0012】このような問題が起こると、電池の充放電
サイクル寿命特性が大幅に低下するだけではなく、内部
短絡による発熱、更には発火という事態を招くこともあ
る。本発明は、負極として金属LiまたはLi合金の箔
を用い、かつ電解質としてポリマー固体電解質フィルム
を用いたフィルム状Li二次電池における上記した問題
を解決し、内部短絡が防止され、そして充放電サイクル
寿命特性が優れているフィルム状Li二次電池の提供を
目的とする。
When such a problem occurs, not only does the charge / discharge cycle life characteristic of the battery significantly decrease, but also heat generation due to an internal short-circuit and further fire may occur. The present invention solves the above-mentioned problems in a film-shaped Li secondary battery using a metal Li or Li alloy foil as a negative electrode and using a polymer solid electrolyte film as an electrolyte, preventing an internal short circuit, and providing a charge / discharge cycle. An object is to provide a film-shaped Li secondary battery having excellent life characteristics.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、正極合剤層が担持されてい
る正極集電板と金属LiまたはLi合金の箔が密着され
ている負極集電板との間にポリマー固体電解質のフィル
ムが挟持されている発電要素を、前記発電要素の両面に
配置された2枚の外装材を用いて密封した構造のフィル
ム状Li二次電池において、少なくとも前記ポリマー固
体電解質フィルムの周縁部が前記2枚の外装材の周縁部
の間に挟み込まれた状態で封止されていることを特徴と
するフィルム状Li二次電池が提供される。
In order to achieve the above object, the present invention provides a negative electrode in which a positive electrode current collector plate supporting a positive electrode mixture layer and a metal Li or Li alloy foil are adhered to each other. In a film-shaped Li secondary battery having a structure in which a power generation element in which a film of a polymer solid electrolyte is sandwiched between a current collector plate and two external packaging materials arranged on both surfaces of the power generation element are sealed. A film-shaped Li secondary battery is provided, wherein at least a peripheral portion of the polymer solid electrolyte film is sealed in a state sandwiched between peripheral portions of the two package members.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の電池の1例B1の断面構
造を図1に示す。この電池B1は、図4の分解斜視図で
示したように各要素を重ね合わせて製造することができ
る。その場合、ポリマー固体電解質フィルム3として
は、その外形寸法が正極1、負極2の外形寸法よりも大
きく、しかも外装材4,4の外形寸法より小さくなって
いるものを用いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a sectional structure of an example B1 of the battery of the present invention. The battery B1 can be manufactured by overlapping each element as shown in the exploded perspective view of FIG. In this case, as the polymer solid electrolyte film 3, a film whose outer dimensions are larger than the outer dimensions of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 and smaller than the outer dimensions of the outer packaging materials 4 and 4 is used.

【0015】したがって、各要素を重ね合わせると、ポ
リマー固体電解質フィルム3の周縁部3Aが2枚の外装
材4,4の周縁部4Aの間に挟み込まれた状態になる。
そして、2枚の外装材4,4の互いの周縁部4Aを例え
ば熱融着すると、それらの間に、ポリマー固体電解質フ
ィルム3の周縁部3Aが挟み込まれた状態で全体の封止
構造が形成される。
Therefore, when the respective elements are overlapped, the peripheral portion 3A of the polymer solid electrolyte film 3 is sandwiched between the peripheral portions 4A of the two outer packaging materials 4, 4.
When the peripheral edges 4A of the two exterior materials 4 and 4 are heat-sealed, for example, the entire sealing structure is formed with the peripheral edge 3A of the polymer solid electrolyte film 3 sandwiched therebetween. Is done.

【0016】したがって、この電池B1の場合、発電要
素Aと外装材4の周縁部4Aとの間はポリマー固体電解
質フィルム3の周縁部3Aで上下に画分された状態にな
っていて、図7で示した従来の電池の場合のような間隙
Cは形成されていない。そのため、反復する充放電の過
程で負極2側にデンドライトが成長してそれが粉末にな
って剥落しても、その粉末は正極1側に移動することは
ない。すなわち、内部短絡を引き起こす経路は遮断され
ているので、内部短絡は発生しないことになる。
Therefore, in the case of this battery B1, the space between the power generation element A and the peripheral portion 4A of the outer package 4 is vertically separated by the peripheral portion 3A of the polymer solid electrolyte film 3, and FIG. No gap C is formed as in the case of the conventional battery shown in FIG. Therefore, even if dendrite grows on the negative electrode 2 side in the course of repeated charging and discharging and becomes a powder and peels off, the powder does not move to the positive electrode 1 side. That is, since the path causing the internal short circuit is cut off, no internal short circuit occurs.

【0017】なお、封止構造の幅は、全体の気密性を確
保するという点でいうと、外装材の周縁部4Aにおける
幅W1が1cm程度になっていることが好ましい。図2は
本発明電池の別の例B2を示す。この電池B2の場合
は、2枚の外装材4,4で封止する箇所が電池B1の場
合のようにポリマー固体電解質フィルム3の周縁部3A
に限定されるのではなく、発電要素Aの周縁部もまた封
止された構造になっている。
The width of the sealing structure is preferably such that the width W1 at the peripheral portion 4A of the exterior material is about 1 cm from the viewpoint of securing the whole airtightness. FIG. 2 shows another example B2 of the battery of the present invention. In the case of the battery B2, the portion to be sealed with the two exterior materials 4 and 4 is the peripheral portion 3A of the polymer solid electrolyte film 3 as in the case of the battery B1.
However, the periphery of the power generating element A is also sealed.

【0018】この場合も、負極側で発生したデンドライ
トの正極側への経路が遮断されているので、電池の内部
短絡は発生しなくなる。この電池においても、封止構造
の幅W2は、1cm程度であればよい。なお、熱融着を適
用して封止構造を形成する場合、電池B1、電池B2の
いずれにおいても正極、負極、およびポリマー固体電解
質フィルムの特性を劣化させないような条件が採用され
ることはいうまでもない。例えば、適正な温度や適正な
加熱時間が採用されるべきである。
Also in this case, since the path of the dendrite generated on the negative electrode side to the positive electrode side is cut off, no internal short circuit occurs in the battery. Also in this battery, the width W2 of the sealing structure may be about 1 cm. In the case where the sealing structure is formed by applying the heat fusion, it means that conditions are employed so as not to deteriorate the characteristics of the positive electrode, the negative electrode, and the polymer solid electrolyte film in both the battery B1 and the battery B2. Not even. For example, an appropriate temperature and an appropriate heating time should be employed.

【0019】温度に関していえば、例えばポリマー固体
電解質シートや正・負極の熱量測定を事前に行うことに
より、それらが劣化しない上限温度を確認し、また外装
材が適正な融着強度を示す温度を下限温度として把握し
ておき、これら上限温度と下限温度の間の温度を採用し
て熱融着を行えばよい。以上の説明は、封止を熱融着を
適用して行うものであるが、封止は熱融着の適用に限定
されるものではなく、超音波を用いた融着を適用するこ
ともできる。
Regarding the temperature, for example, by measuring the calorific value of the polymer solid electrolyte sheet and the positive and negative electrodes in advance, the upper limit temperature at which they are not deteriorated is confirmed, and the temperature at which the exterior material exhibits appropriate fusion strength is determined. What is necessary is to grasp | ascertain as a lower limit temperature, and just to employ | adopt the temperature between these upper limit temperature and lower limit temperature, and to perform heat fusion. In the above description, the sealing is performed by applying heat fusion, but the sealing is not limited to the application of heat fusion, and fusion using ultrasonic waves can be applied. .

【0020】[0020]

【実施例】(1)電池の製造 平均粒径5μmのLiCoO2粉末、TB4300(商
品名、東海カーボン(株)製のカーボンブラック)、お
よびポリフッ化ビニリデン粉末を87:8:5の重量比
で混合し、ここにN−メチル−2−ピロリドンを添加し
て攪拌し、正極合剤のペーストを調製した。
EXAMPLES (1) Production of Battery LiCoO 2 powder having an average particle size of 5 μm, TB4300 (trade name, carbon black manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.), and polyvinylidene fluoride powder were mixed in a weight ratio of 87: 8: 5. The mixture was mixed, N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto, and the mixture was stirred to prepare a paste of the positive electrode mixture.

【0021】このペーストを、厚み50μmのアルミニ
ウム箔の片面にドクターブレード法で塗布したのち温度
200℃で30分間乾燥し、更にロール圧延して厚み1
50μmの正極板を製造した。そして、これを裁断し、
正極端子を除いた部分の外形寸法が縦15mm、横15mm
である正極1を製造した。一方、縦15mm、横15mm、
厚み300μmの金属Li箔を用意し、露点−60℃以
下のAr雰囲気下において、前記金属Li箔と外形寸法
が同じで厚みは50μmであるSUS304製のネット
の片面に前記金属Li箔を圧着して負極2を製造した。
This paste was applied to one side of a 50 μm-thick aluminum foil by a doctor blade method, dried at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes, and further roll-rolled to a thickness of 1 μm.
A 50 μm positive electrode plate was manufactured. And cut this,
The outer dimensions of the part excluding the positive terminal are 15mm long and 15mm wide
Was manufactured as the positive electrode 1. On the other hand, vertical 15mm, horizontal 15mm,
A metal Li foil having a thickness of 300 μm was prepared, and the metal Li foil was pressure-bonded to one surface of a SUS304 net having the same outer dimensions as the metal Li foil and a thickness of 50 μm under an Ar atmosphere having a dew point of −60 ° C. or less. Thus, a negative electrode 2 was manufactured.

【0022】また、Nipol1571(商品名、日本
ゼオン(株)製のアクリロニトリルブタジエン共重合
体:NBR)を用い、キャスト法により、更に乾燥して
縦17mm、横17mm、厚み約150μmのフィルムを成
膜した。ついで、露点−60℃以下のAr雰囲気中で、
エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶
媒(体積比1:2)1リットル当たり1モルの過塩素酸
リチウムを溶解せしめた非水溶液に前記したフィルムを
6時間浸漬したのち取り出し、表面の付着液をふきと
り、膨潤して縦が約29mm、横が約29mm、厚みが約2
50μmになっているポリマー固体電解質フィルム3を
製造した。なお、得られたポリマー固体電解質フィルム
3のイオン伝導度は、インピダンス法によれば、2×1
-3s/cmであった。
Further, using Nipol 1571 (trade name, acrylonitrile butadiene copolymer: NBR manufactured by Zeon Corporation), the film was further dried by a casting method to form a film having a length of 17 mm, a width of 17 mm and a thickness of about 150 μm. did. Then, in an Ar atmosphere having a dew point of −60 ° C. or less,
The above-mentioned film was immersed for 6 hours in a non-aqueous solution in which 1 mol of lithium perchlorate was dissolved per liter of a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 1: 2), taken out, and the adhered liquid on the surface was wiped off. Swollen, about 29mm long, 29mm wide, about 2mm thick
A polymer solid electrolyte film 3 having a thickness of 50 μm was produced. The ionic conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film 3 was 2 × 1 according to the impedance method.
It was 0 -3 s / cm.

【0023】ついで、露点−60℃以下のAr雰囲気下
において、正極1とポリマー固体電解質フィルム3と負
極2とを重ね合わせて発電要素Aとし、そしてこの発電
要素Aの両面に、縦39mm、横39mmの外形寸法を有す
る2枚のラミネートフィルム4,4を配置した。用いた
ラミネートフィルムは、厚み40μmのアルミニウム箔
の両面に厚み5μmのPETフィルムがラミネートさ
れ、更に一方のPETフィルムの表面にはアドマーVE
300(商品名、三井石油化学工業(株)製のホットメ
ルト剤)から成る厚み50μmの層が形成されているも
のである。
Next, in an Ar atmosphere having a dew point of −60 ° C. or less, the positive electrode 1, the polymer solid electrolyte film 3 and the negative electrode 2 are superposed to form a power generating element A. Two laminated films 4 and 4 having an outer dimension of 39 mm were arranged. The laminated film used was such that a 5 μm-thick PET film was laminated on both sides of a 40 μm-thick aluminum foil, and one surface of one PET film was Admer VE.
A layer having a thickness of 50 μm made of 300 (trade name, hot melt agent manufactured by Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.) is formed.

【0024】そして、ラミネートフィルム4,4の周縁
部を幅10mmの枠状に温度170℃で3秒間熱融着し
た。ポリマー固体電解質フィルム3の周縁部3Aの端部
から約5mmの部分が厚み約0.4mmになった状態でラミ
ネートフィルムの周縁部4A,4Aの間に挟み込まれて
封止構造が形成され、図1で示した電池B1が得られ
た。これを実施例1とする。
Then, the peripheral edges of the laminated films 4 and 4 were heat-sealed at 170 ° C. for 3 seconds in a frame shape having a width of 10 mm. A portion about 5 mm from the edge of the peripheral edge 3A of the polymer solid electrolyte film 3 is sandwiched between the peripheral edges 4A, 4A of the laminate film with a thickness of about 0.4 mm to form a sealing structure. Battery B1 indicated by No. 1 was obtained. This is referred to as Example 1.

【0025】また、熱融着時に、ラミネートフィルム
4,4の周縁部4A,4Aを幅約15mmで熱融着したこ
とを除いては、実施例1の場合と同様にして電池を製造
した。この電池では、ポリマー固体電解質フィルムの周
縁部3Aはもち論、発電要素Aの周縁部の端部から約3
mmの部分も厚み約0.9mmになった状態でラミネートフ
ィルムの周縁部4A,4Aの間に挟み込まれて封止構造
が形成されていて、図2で示した電池B2になってい
た。これを実施例2とする。
A battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the peripheral edges 4A, 4A of the laminated films 4, 4 were heat-sealed with a width of about 15 mm at the time of heat-sealing. In this battery, the periphery 3A of the polymer solid electrolyte film is, of course, about 3 mm from the end of the periphery of the power generation element A.
The mm portion was also sandwiched between the peripheral edges 4A of the laminate film with a thickness of about 0.9 mm to form a sealing structure, resulting in the battery B2 shown in FIG. This is Example 2.

【0026】一方、ポリマー固体電解質フィルムの外形
寸法が縦17mm、横17mmであったことを除いては、実
施例電池B1の場合と同様にして電池を組み立てた。こ
の電池の場合は、ラミネートフィルムの周縁部4A,4
Aの間には前記ポリマー固体電解質フィルムの周縁部は
挟みこまれていない。これを比較例とする。
On the other hand, a battery was assembled in the same manner as the battery B1 of Example, except that the outer dimensions of the polymer solid electrolyte film were 17 mm in length and 17 mm in width. In the case of this battery, the peripheral edges 4A, 4A
The periphery of the polymer solid electrolyte film is not sandwiched between A. This is a comparative example.

【0027】(2)電池特性 これらの電池を、25℃の恒温槽中において、2.25m
Aの一定電流下、電池電圧3〜4.3Vの範囲内で充放電
サイクル試験を行った。実施例1と比較例につき、各サ
イクル後における正極活物質重量当たりの容量(単位:
mAh/g)を図3に示した。
(2) Battery Characteristics These batteries were placed in a constant temperature bath at 25 ° C. for 2.25 m.
A charge / discharge cycle test was performed at a constant current of A and a battery voltage of 3 to 4.3 V. For Example 1 and Comparative Example, the capacity per unit weight of the positive electrode active material after each cycle (unit:
mAh / g) is shown in FIG.

【0028】図3から明らかなように、実施例1の場合
は40サイクルまでの充放電挙動は正常であり、40サ
イクル終了後にあっても、容量は初期容量の約95%の
値を示している。しかし、比較例の場合は、10サイク
ル目から容量の低下が顕著であり、20サイクル終了時
では初期容量の約10%の値であるにすぎない。また、
実施例2の場合も、40サイクルまでの充放電挙動は正
常であり、40サイクル終了時の容量は初期容量の約9
4%の値を示した。
As is apparent from FIG. 3, in the case of Example 1, the charge / discharge behavior up to 40 cycles is normal, and even after the completion of 40 cycles, the capacity shows a value of about 95% of the initial capacity. I have. However, in the case of the comparative example, the capacity is remarkably reduced from the 10th cycle, and is only about 10% of the initial capacity at the end of the 20th cycle. Also,
Also in the case of Example 2, the charge / discharge behavior up to 40 cycles was normal, and the capacity at the end of 40 cycles was about 9% of the initial capacity.
It showed a value of 4%.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
フィルム状Li二次電池は、少なくともポリマー固体電
解質フィルムの周縁部が外装材の周縁部で挟まれた状態
になっているので、正極と負極間におけるデンドライト
の移動経路は遮断されて、電池の内部短絡が防止され
る。そのことにより、本発明のフィルム状Li二次電池
は、サイクル寿命特性が優れ、また安全性も向上した電
池になっている。
As is apparent from the above description, the film-shaped Li secondary battery of the present invention has a state in which at least the peripheral portion of the polymer solid electrolyte film is sandwiched between the peripheral portions of the exterior material. The movement path of the dendrite between the positive electrode and the negative electrode is shut off, thereby preventing a short circuit inside the battery. As a result, the film-like Li secondary battery of the present invention has excellent cycle life characteristics and improved safety.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のフィルム状Li二次電池B1の断面構
造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a sectional structure of a film-shaped Li secondary battery B1 of the present invention.

【図2】本発明の別のフィルム状Li二次電池B2の断
面構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a sectional structure of another film-shaped Li secondary battery B2 of the present invention.

【図3】電池特性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing battery characteristics.

【図4】従来のフィルム状Li二次電池を示す分解斜視
図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a conventional film-shaped Li secondary battery.

【図5】ラミネートフィルムの断面構造を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing a sectional structure of a laminate film.

【図6】従来のフィルム状Li二次電池を示す平面図で
ある。
FIG. 6 is a plan view showing a conventional film-shaped Li secondary battery.

【図7】図6のVII−VII線に沿う断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 発電要素 1 正極 1a 正極端子 1A 正極集電板 1B 正極活物質層 2 負極 2a 負極端子 2A 負極集電板 2B 金属LiまたはLi合金の箔 3 ポリマー固体電解質のフィルム 3A フィルム3の周縁部 4 外装材(ラミネートフィルム) 4A 外装材4の周縁部 4a アルミ箔 4b 高分子薄層 4c ホットメルト材 Reference Signs List A Power generating element 1 Positive electrode 1a Positive electrode terminal 1A Positive electrode current collector 1B Positive electrode active material layer 2 Negative electrode 2a Negative electrode terminal 2A Negative electrode current collector 2B Metal Li or Li alloy foil 3 Polymer solid electrolyte film 3A Peripheral portion of film 3 4 Exterior Material (laminated film) 4A Peripheral edge of exterior material 4 4a Aluminum foil 4b Polymer thin layer 4c Hot melt material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H011 AA13 BB04 CC10 DD14 JJ25 5H029 AJ05 AJ12 AK03 AL12 AM02 AM03 AM07 AM16 BJ04 CJ05 DJ02 DJ03 DJ07 HJ12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H011 AA13 BB04 CC10 DD14 JJ25 5H029 AJ05 AJ12 AK03 AL12 AM02 AM03 AM07 AM16 BJ04 CJ05 DJ02 DJ03 DJ07 HJ12

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極合剤層が担持されている正極集電板
と金属LiまたはLi合金の箔が密着されている負極集
電板との間にポリマー固体電解質のフィルムが挟持され
ている発電要素を、前記発電要素の両面に配置された2
枚の外装材を用いて密封した構造のフィルム状Li二次
電池において、 少なくとも前記ポリマー固体電解質フィルムの周縁部が
前記2枚の外装材の周縁部の間に挟み込まれた状態で封
止されていることを特徴とするフィルム状Li二次電
池。
1. A power generation system in which a polymer solid electrolyte film is sandwiched between a positive electrode current collector carrying a positive electrode mixture layer and a negative electrode current collector having a metal Li or Li alloy foil adhered thereto. The elements are arranged on two sides of the power generating element.
In a film-shaped Li secondary battery having a structure sealed by using two exterior materials, at least a peripheral portion of the polymer solid electrolyte film is sealed while being sandwiched between the peripheral portions of the two exterior materials. A film-shaped Li secondary battery.
【請求項2】 前記封止が熱融着によって行われる請求
項1のフィルム状Li二次電池。
2. The film-shaped Li secondary battery according to claim 1, wherein the sealing is performed by heat fusion.
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