JP2000173657A

JP2000173657A - 固体電解質電池

Info

Publication number: JP2000173657A
Application number: JP11246548A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Akashi; 寛之明石
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2000-06-23
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP4366775B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池内部の電気的短絡を防止する。【解決手段】帯状の負極集電体上に負極活物質層が形
成されてなる負極と、帯状の正極集電体上に正極活物質
層が形成されてなる正極とが積層され、負極と正極との
間に固体電解質層が形成されてなる積層電極体を有し、
正極及び負極にリード線が取り付けられてなる固体電解
質電池において、負極又は正極には、長手方向の端部に
負極又は正極の幅方向の寸法よりも大きくなされた絶縁
部材が被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体又はゲル状の
電解質を用いた固体電解質電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二次電池においては、電子機器の
小型化、ポータブル化、高性能化に伴って、これら電子
機器の電源としてより小型化、高容量化されることが望
まれている。従来、二次電池としては、鉛蓄電池、ニッ
ケルカドミウム電池等が使用されている。また、新たな
二次電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン
電池が実用化されている。

【０００３】しかしながら、これら二次電池では、液状
の非水電解液が用いられるために液漏れするといった問
題があった。この有効な解決手段として、二次電池で
は、固体又はゲル状の電解質を用いる、いわゆる固体電
解質電池が提案されている。

【０００４】代表的な固体電解質電池としては、リチウ
ムイオン電池にゲル状電解質を用いたポリマーリチウム
イオン二次電池がある。一般に、ポリマーリチウムイオ
ン二次電池は、炭素材料のようなリチウムイオンをドー
プ・脱ドープすることが可能な物質からなる帯状の負極
と、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物
等のリチウム複合酸化物からなる帯状の正極とが積層さ
れ、この負極と正極との間にゲル状電解質層が形成され
てなる積層電極体が、この負極及び正極にそれぞれ取り
付けられたリード線を外部へ導出しつつ、外装部材であ
るラミネートフィルムに封入されてなる。

【０００５】このようなポリマーリチウムイオン二次電
池は、液漏れの心配がなく高い安全性を有している。ま
た、ポリマーリチウムイオン二次電池は、外装缶を必要
とせず成形性のよい材料を使用していることから、柔軟
性があり従来に比べて薄型化しやすいといった利点を有
している。また、ポリマーリチウムイオン二次電池は、
負極と正極との間にセパレータを配することなくゲル状
電解質層が薄膜形成されていることから、電池作製時に
おいて部品点数を削減することができ、作製工程を簡略
化することができるといった利点を有している。このよ
うにポリマーリチウムイオン二次電池は、高作動電圧、
高エネルギー密度を有する二次電池として大いに注目さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のポリ
マーリチウムイオン二次電池は、上述したように負極と
正極とが積層され、この負極と正極との間にセパレータ
を配することなくゲル状電解質層が薄膜形成されてなる
積層電極体を有している。このような積層電極体では、
帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成されてなるも
のを所望の大きさに裁断して負極としている。同様に、
帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成されてなるも
のを所望の大きさに裁断して正極としている。そして、
このようにして作製された負極と正極とをゲル状電解質
を介して積層して圧着させている。

【０００７】したがって、積層電極体においては、積層
される負極と正極との長手方向の端部にバリが生じてい
たり、集電体等ががむき出しの状態となっていたりす
る。このため、積層電極体には、積層された負極と正極
との長手方向の端部においてこれら相反する極性の電極
又は集電体の端面同士が接触してしまい、内部短絡が発
生するといった問題があった。この内部短絡の発生は、
電池製造時における歩留りの大幅な低下を招くことにな
る。

【０００８】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、電池内部の電気的短絡を
防止することにより、信頼性の向上した高品質の固体電
解質電池を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係る固体電解質電池は、帯状の負極集電体上に負極
活物質層が形成されてなる負極と、帯状の正極集電体上
に正極活物質層が形成されてなる正極とが積層され、負
極と正極との間に固体電解質層が形成されてなる積層電
極体を有し、負極及び正極にリード線が取り付けられて
なる。そして、本発明の固体電解質電池は、負極又は正
極には、長手方向の端部に負極又は正極の幅方向の寸法
よりも大きくなされた絶縁部材が被覆されていることを
特徴とする。

【００１０】以上のように構成された本発明に係る固体
電解質電池によれば、負極又は正極の長手方向の両端部
に負極又は正極の幅方向の寸法よりも大きくなされた絶
縁部材が被覆されていることから、積層された負極と正
極との長手方向の端部付近における接触が防止され、絶
縁性が保持される。

【００１１】さらに、本発明の固体電解質電池は、上記
積層電極体が長手方向に巻回されており、上記負極又は
上記正極には、巻回されたときに他方の電極のリード線
が接する部分に、絶縁部材が被覆されていることが好ま
しい。

【００１２】また、リード線は、絶縁部材に被覆される
ように負極及び正極の長手方向の一方端部にそれぞれ取
り付けられた構成としてもよい。

【００１３】この場合、リード線は、負極及び正極の長
手方向の一方端部に設けられた絶縁部材に被覆されてい
ることから、積層された負極と正極との幅方向の端部付
近におけるこれらリード線と相反する極性の電極又は集
電体の端面との接触が防止され、絶縁性が保持される。

【００１４】また、リード線は、負極及び正極の幅方向
の端部に対応する位置に絶縁手段が設けられ、負極及び
正極の絶縁部材に被覆されない位置に取付られた構成と
してもよい。

【００１５】この場合、リード線の負極及び正極の幅方
向の端部に対応する位置に絶縁手段が設けられたことか
ら、積層された負極と正極との幅方向の端部付近におけ
るこれらリード線と相反する極性の電極又は集電体の端
面との接触が防止され、絶縁性が保持される。

【００１６】また、本発明に係る固体電解質電池は、帯
状の負極集電体上に負極活物質層が形成されてなる負極
と、帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成されてな
る正極とが積層され、当該負極と当該正極との間に固体
電解質層が形成されてなる積層電極体を有し、当該負極
及び当該正極にそれぞれリード線が取り付けられてな
る。そして、本発明に係る固体電解質電池は、上記積層
電極体が、長手方向に巻回されており、上記負極又は上
記正極には、巻回されたときに他方の電極の端部が接す
る部分に、当該負極又は当該正極の幅方向の寸法よりも
大きくなされた絶縁部材が被覆されていることを特徴と
する。

【００１７】以上のように構成された本発明に係る固体
電解質電池によれば、巻回されたときに他方の電極の端
部が接する部分に、負極又は正極の幅方向の寸法よりも
大きくなされた絶縁部材が被覆されていることから、積
層された負極と正極との長手方向の端部付近における接
触が防止され、絶縁性が保持される。

【００１８】また、本発明に係る固体電解質電池は、帯
状の負極集電体上に負極活物質層が形成されてなる負極
と、帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成されてな
る正極とが積層され、当該負極と当該正極との間に固体
電解質層が形成されてなる積層電極体を有し、当該負極
及び当該正極にそれぞれリード線が取り付けられてな
る。そして、本発明に係る固体電解質電池は、上記積層
電極体が、長手方向に巻回されており、上記積層電極体
が長手方向に巻回されており、上記負極又は上記正極に
は、巻回されたときに他方の電極のリード線が接する部
分に、絶縁部材が被覆されていることを特徴とする。

【００１９】以上のように構成された本発明に係る固体
電解質電池によれば、巻回されたときに、他方の電極の
リード線が接する部分に、絶縁部材が被覆されているこ
とから、積層された負極と正極とのリード部分における
接触が防止され、絶縁性が保持される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態
として示すポリマーリチウムイオン二次電池１は、図１
及び図２に示すように、積層電極体２に接続された外部
端子となる正極リード線３及び負極リード線４を外部へ
導出しつつ、この積層電極体２が、外装部材５である上
部ラミネートフィルム６と下部ラミネートフィルム７と
により封入されてなる。

【００２１】積層電極体２は、図３に示すように、負極
８と正極９とが積層され、正極９側を内周として図中矢
印Ａの向きに多数巻回された構造を有している。積層電
極体２には、負極８と正極９との間にゲル状電解質層１
０が形成されている。なお、積層電極体２においては、
負極８の内周側端部を複数回空巻した後、負極８と正極
９とを多数巻回する構造としてもよい。

【００２２】負極８は、図４に示すように、負極集電体
１１の両面に負極活物質層１２が形成されてなる。負極
８には、その両面の負極活物質層１２上にゲル状電解質
層１０が形成されている。

【００２３】負極集電体１１としては、例えば、銅箔、
ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔等を使用すること
ができる。これら金属箔は、多孔性金属箔とすることが
好ましい。金属箔を多孔性金属箔とすることで、集電体
と活物質層との接着強度を高めることができる。このよ
うな多孔性金属箔としては、パンチングメタルやエキス
パンドメタルの他、エッチング処理によって多数の開口
部を形成した金属箔等を使用することができる。

【００２４】負極活物質層１２を形成するには、負極活
物質として、リチウムをドープ・脱ドープできる材料を
使用することが好ましい。リチウムをドープ・脱ドープ
することができる材料としては、例えば、グラファイ
ト、難黒鉛化炭素系材料、易黒鉛系炭素材料等がある。
このような炭素材料としては、具体的には、熱分解炭素
類、コークス類、アセチレンブラック等のカーボンブラ
ック類、黒鉛、ガラス状炭素、活性炭、炭素繊維、有機
高分子焼成体、コーヒー豆焼成体、セルロース焼成体、
竹焼成体等を挙げることができる。

【００２５】なお、負極活物質層１２を形成するには、
これら負極活物質を２種類以上混合して使用してもよ
い。また、負極活物質層１２を形成するに際して、公知
の導電剤や結着剤等を含有させてもよい。

【００２６】正極９は、図５に示すように、正極集電体
１３の両面に正極活物質層１４が形成されてなる。正極
９には、その両面の正極活物質層１４上にゲル状電解質
層１０が形成されている。

【００２７】正極集電体１３としては、例えば、アルミ
ニウム箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔を使用
することができる。これら金属箔は、多孔性金属箔とす
ることが好ましい。金属箔を多孔性金属箔とすること
で、集電体と活物質層との接着強度を高めることができ
る。このような多孔性金属箔としては、パンチングメタ
ルやエキスパンドメタルの他、エッチング処理によって
多数の開口部を形成した金属箔等を使用することができ
る。

【００２８】正極活物質層１４を形成するには、正極活
物質として、目的とする電池の種類に応じて金属酸化
物、金属硫化物又は特定の高分子材料を用いることがで
きる。正極活物質としては、Ｌｉ_xＭＯ₂（Ｍは１種類以
上の遷移金属、好ましくはＣｏ、Ｎｉ、又はＭｎを表
し、ｘは電池充放電状態によって異なり、０．０５≦ｘ
≦１．１２である。）を主体とするリチウム複合酸化物
等を使用することができる。このリチウム複合酸化物を
構成する遷移金属としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ま
しい。このようなリチウム複合酸化物の具体例として
は、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＮｉ_yＣｏ_(1-y)Ｏ
₂（但し、０＜ｙ＜１）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げること
ができる。

【００２９】なお、正極活物質層１４を形成する際し
て、これら正極活物質を２種類以上混合して使用しても
よい。また、正極活物質層１４を形成するに際して、公
知の導電剤や結着剤を含有させてもよい。

【００３０】ゲル状電解質層１０を形成するには、非水
溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレ
ンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラ
クトン、γ−バレロラクトン、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、１，
３−ジオキサン、酢酸メチル、プロピレン酸メチル、ジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメ
チルカーボネート、２，４−ジフルオロアニソール、
２，６−ジフルオロアニソール、４−ブロモベラトロー
ル等を単独若しくは２種類以上の混合溶媒として使用す
ることができる。

【００３１】なお、非水溶媒としては、外装部材５とし
て防湿性ラミネートフィルムを使用した場合、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、又はγ−ブチ
ルラクトン、２，４−ジフルオロアニソール、２，６−
ジフルオロアニソール、４−ブロモベラトロール等の沸
点が１５０℃以上の溶媒を組み合わせて使用することが
好ましい。

【００３２】ゲル状電解質層１０を形成するには、電解
質塩として、例えばＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ
Ｏ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢ（Ｃ
₆Ｈ₅）₄、Ｌｉ（ＣＨ₃ＳＯ₃）、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃等のリ
チウム塩を使用することができる。

【００３３】ゲル状電解質層１０を形成するには、ゲル
状電解質に用いられる高分子材料として、ポリフッ化ビ
ニリデン及びポリフッ化ビニリデンの共重合体を使用す
ることができ、共重合モノマーとしては、例えば、ヘキ
サフルオロプロピレンやテトラフルオロエチレン等を挙
げることができる。

【００３４】また、ゲル状電解質に用いられる高分子材
料としては、例えば、ポリアクリロニトリル及びポリア
クリロニトリルの共重合体を使用することができる。共
重合モノマー（ビニル系モノマー）としては、例えば、
酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチ
ル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、イタコン
酸、水素化メチルアクリレート、水素化エチルアクリレ
ート、アクリルアミド、塩化ビニル、フッ化ビニリデ
ン、塩化ビニリデン等を挙げることができる。さらに、
アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−塩化
ポリエチレン−プロピレンジエン−スチレン樹脂、アク
リロニトリル−塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−メ
タアクリレート樹脂、アクリロニトリル−アクリレート
樹脂等を使用することができる。

【００３５】また、ゲル状電解質に用いられる高分子材
料としては、ポリフッ化ビニリデン及びポリフッ化ビニ
リデンの共重合体を使用することができる。共重合モノ
マーとしては、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフル
オロエチレン等を挙げることができる。

【００３６】また、ゲル状電解質に用いられる高分子材
料としては、ポリエチレンオキサイド及びポリエチレン
オキサイドの共重合体を使用することができる。共重合
モノマーとしては、例えば、ポリプロピレンオキサイ
ド、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸ブチル等を挙げることができ
る。

【００３７】その他、ゲル状電解質に用いられる高分子
材料としては、ポリエーテル変性シロキサン、及びその
共重合体を使用することができる。

【００３８】なお、ゲル状電解質に用いられる高分子材
料としては、これらを単独又は２種類以上混合して使用
することができる。

【００３９】なお、ゲル状電解質層１０は、固体電解質
としてゲル状電解質を用いて形成されたが、ゲル状の固
体電解質に限定されるものではなく、固体電解質として
上述した電解質塩を含有する非水溶媒を膨潤した高分子
材料からなる高分子固体電解質であってもよい。

【００４０】積層電極体２においては、図６に示すよう
に、負極８の長手方向の両端部８ａ、８ｂ及び幅方向の
両端部８ｃ、８ｄが、正極９の長手方向の両端部９ａ、
９ｂ及び幅方向の両端部９ｃ、９ｄよりも大きくなされ
ている。負極８の長手方向の両端部８ａ、８ｂには、負
極８及び正極９の幅方向の寸法よりも大きくなされた絶
縁部材である高分子フィルム１５ａ、１５ｂが、この長
手方向の両端部８ａ、８ｂを挟み込むようにして被覆さ
れている。また、正極９の長手方向の両端部９ａ、９ｂ
には、負極８及び正極９の幅方向の寸法よりも大きくな
された絶縁部材である高分子フィルム１５ｃ、１５ｄ
が、この長手方向の両端部９ａ、９ｂを挟み込むように
して被覆されている。

【００４１】上述のように、負極８及び正極９の長手方
向の端部を、絶縁部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ
で被覆することで、例えば、電極の端部にバリが発生し
ていたとしても、このバリによる負極８と正極９との接
触を無くして絶縁性を保ち、内部短絡を防止することが
できる。

【００４２】これら高分子フィルム１５ａ、１５ｂ、１
５ｃ、１５ｄは、絶縁性を有し、且つ上述したゲル状電
解質に含まれる非水溶媒等に対して安定性（不溶性、無
反応性等）を有するものであればよく、例えば、ポリイ
ミド、ポリエステル、及びポリプロピレン、ポリエチレ
ン等のポリオレフィン系高分子材料等を使用することが
できる。高分子フィルム１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５
ｄは、その厚みを５０μｍ以下することが好ましい。高
分子フィルム１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの接着方
法としては、特に限定されるものではなく、接着剤によ
る貼り付け、熱融着等を用いることができる。

【００４３】さらに、本発明に係るポリマーリチウムイ
オン二次電池１では、図７〜図９に示すように、巻回電
極体２において、負極８の、正極９の端部と接触する部
分に、負極８の幅方向の寸法よりも大きくなされた絶縁
部材である高分子フィルム１５が、この負極８の、正極
９の端部と接触する部分を挟み込むようにして被覆され
ていることが好ましい。また、巻回電極体２において、
正極９の、負極８の端部と接触する部分に、正極９の幅
方向の寸法よりも大きくなされた絶縁部材である高分子
フィルム１５が、この正極９の、負極８の端部と接触す
る部分を挟み込むようにして被覆されていることが好ま
しい。

【００４４】例えば、図７においては、巻回電極体２の
中心部において、負極８の、正極９の端部と接触する部
分が、絶縁部材である高分子フィルム１５ｅで被覆され
ており、また、巻回電極体２の中心部において、正極９
の、負極８の端部と接触する部分が、絶縁部材である高
分子フィルム１５ｆで被覆されている。なお、図７にお
いては、負極８及び正極９の、巻回電極体２の外周部側
の端部は、絶縁部材である高分子フィルム１５ｇ，１５
ｈで被覆されている。

【００４５】また、図８においては、巻回電極体２の外
周部において、負極８の、正極９の端部と接触する部分
が、絶縁部材である高分子フィルム１５ｉで被覆されて
おり、また、巻回電極体２の外周部において、正極９
の、負極８の端部と接触する部分が、絶縁部材である高
分子フィルム１５ｊで被覆されている。なお、図におい
ては、負極８及び正極９の、巻回電極体２の中心部側の
端部は、絶縁部材である高分子フィルム１５ｋ，１５ｌ
で被覆されている。

【００４６】また、図９においては、負極８及び正極９
の両端部が、絶縁部材である高分子フィルム１５ｍ，１
５ｎ，１５ｏ，１５ｐで被覆されているとともに、巻回
電極体２の中心部及び外周部において、負極８の、正極
９の端部と接触する部分が、絶縁部材である高分子フィ
ルム１５ｑ，１５ｒ，１５ｓで被覆されており、また、
巻回電極体２の中心部において、正極９の、負極８の端
部と接触する部分が、絶縁部材である高分子フィルム１
５ｔで被覆されている。

【００４７】このように、巻回電極体２において、負極
８及び正極９の、それぞれ相対する電極の端部と接触す
る部分を絶縁部材で被覆することで、負極８及び正極９
の端部における絶縁性をより確実ならしめることができ
る。

【００４８】もちろん、巻回電極体２の中心部における
絶縁構造と、巻回電極体２の外周部における絶縁構造と
は図７〜図９に示したような組み合わせに限定されるも
のではなく、種々の組み合わせが可能である。

【００４９】負極リード線３及び正極リード線４は、例
えば、薄板状又はメッシュ状に加工されたアルミニウ
ム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属材料を使用する
ことができる。負極リード線３及び正極リード線４は、
それぞれ負極８の長手方向の一方端部８ａ及び正極９の
長手方向の一方端部９ａに取り付けられた際、上述した
高分子フィルム１５ａ、１５ｃに被覆されるように取り
付けられている。負極リード線３及び正極リード線４の
取付方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接等の
方法を用いることができる。

【００５０】負極リード線３及び正極リード線４は、そ
れぞれ高分子フィルム１５ａ、１５ｃにより被覆されて
いることから、負極８の幅方向の端部８ｃ及び正極９の
幅方向の端部９ｃ付近におけるこれらリード線と相反す
る極性の電極又は集電体の端面との接触を防ぐことがで
き、絶縁性を保持することができる。

【００５１】ここで、負極リード線３及び正極リード線
４においては、図１０に示すように、負極８の長手方向
の両端部８ａ、８ｂの高分子フィルム１５ａ、１５ｂに
被覆されない位置及び正極９の長手方向の両端部９ａ、
９ｂの高分子フィルム１５ｃ、１５ｄに被覆されない位
置に取り付けられた場合、それぞれ負極８の幅方向の端
部８ｃ及び正極９の幅方向の端部９ｃに対応する位置
に、絶縁手段である絶縁テープ１６ａ、１６ｂが巻かれ
ることになる。絶縁テープ１６ａ、１６ｂは、上述した
高分子フィルム１５ａ〜１５ｔと同様に、絶縁性を有
し、且つ上述したゲル状電解質に含まれる非水溶媒等に
対して安定性（不溶性、無反応性等）を有するものであ
ればよく、例えば、ポリイミド、ポリエステル、及びポ
リプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系高分
子材料等を使用することができる。

【００５２】この場合、負極リード線３及び正極リード
線４においては、負極８の幅方向の端部８ｃ及び正極９
の幅方向の端部９ｃに対応する位置に、絶縁テープ１６
ａ、１６ｂが巻かれていることから、負極リード線３及
び正極リード線４の負極８の幅方向の端部８ｃ及び正極
９の幅方向の端部９ｃ付近におけるこれらリード線と相
反する極性の電極又は集電体の端面との接触を防止ぐこ
とができ、絶縁性を保持することができる。

【００５３】なお、負極リード線３及び正極リード線４
においては、絶縁手段として絶縁テープ１６ａ、１６ｂ
が巻かれた構成とされたが、係る構成に限定されるもの
ではなく、絶縁手段として熱融着により絶縁被膜が成膜
された構成であってもよい。

【００５４】さらに、本発明に係るポリマーリチウムイ
オン二次電池１では、巻回電極体２において、負極８
の、正極リード線４と接触する部分が、絶縁部材で被覆
されていることが好ましい。また、巻回電極体２におい
て、正極９の、負極リード線３と接触する部分が、絶縁
部材で被覆されていることが好ましい。

【００５５】このように、巻回電極体２において、負極
８及び正極９の、それぞれ相対する電極リード線と接触
する部分を絶縁部材で被覆することで、リード線と相反
する極性の電極又は集電体の端面との接触を防止ぐこと
ができ、絶縁性をより確実ならしめることができる。

【００５６】外装部材５は、図１及び図２に示すよう
に、防湿性を有するものであればよく、例えば、ナイロ
ンフィルム、アルミニウム箔、及びポリエチレンフィル
ムをこの順に張り合わせた３層から形成されてなる。上
部ラミネートフィルム６は、積層電極体２を収納するの
に合わせて融着部分となる外縁部分６ａを残して膨らみ
を持たせた形状とされている。下部ラミネートフィルム
７は、上部ラミネートフィルム６よりも大きい形状とさ
れている。

【００５７】外装部材５においては、積層電極体２が収
納される際、上部ラミネートフィルム６と下部ラミネー
トフィルム７とが互いのポリエチレンフィルム側を内面
として熱融着により上部ラミネートフィルム６の外縁部
分６ａが下部ラミネートフィルム７に張り合わされ、減
圧封止される。外装部材５においては、負極リード線３
及び正極リード線４を導出部５ａから外部に導出しつ
つ、積層電極体２を封入することになる。

【００５８】なお、外装部材５においては、係る構成に
限定されるものでなく、例えば、略袋状に成形されたラ
ミネートフィルムにより積層電極体２が封入される構成
であってもよい。この場合、外装部材５は、その内部に
積層電極体２を収納した後、負極リード線３及び正極リ
ード線４を外部に導出しつつ、この収納口である導出部
５ｄを熱融着することで減圧封止される。

【００５９】ここで、正極リード線３及び負極リード線
４と外装部材５の導出部５ａとの接触部分には、ポリオ
レフィン樹脂からなる上下２枚の融着フィルム１７がこ
の正極リード線３及び負極リード線４を挟み込むようし
て設けられている。

【００６０】融着フィルム１７としては、正極リード線
３及び負極リード線４の対して接着性を有するものであ
ればよく、例えば、ポリオレフィン樹脂としてポリエチ
レン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプ
ロピレン、及びこれらの共重合体等を挙げることができ
る。なお、融着フィルム１７においては、その熱融着前
の厚みが２０μｍ〜２００μｍの範囲にあることが好ま
しい。この熱融着前の厚みを２０μｍ以上としたのは、
これよりも薄い場合に取扱性が悪くなるからである。逆
に、この熱融着前の厚みを２００μｍ以下としたのは、
これよりも厚い場合に水分が透過しやすくなり電池内部
の気密性を保つことが困難となるからである。

【００６１】このように、融着フィルム１７が熱融着に
際して溶融することで、負極リード線３及び正極リード
線４と外装材５との密着性をより向上させることができ
る。

【００６２】以上のように構成されたポリマーリチウム
イオン二次電池によれば、負極８の長手方向の両端部８
ａ、８ｂに、それぞれ高分子フィルム１５ａ、１５ｂが
被覆されているとともに、正極９の長手方向の両端部９
ａ、９ｂに、それぞれ高分子フィルム１５ｃ、１５ｄが
被覆されていることから、積層された負極と正極との長
手方向の端部付近における接触を防ぐことができ、絶縁
性を保持することができる。したがって、電池作製時に
おける電池内部の電気的短絡を防ぐことができ、信頼性
を大幅に向上させることができる。

【００６３】また、以上のように構成されたポリマーリ
チウムイオン二次電池によれば、負極８の、正極９の端
部と接触する部分が絶縁部材で被覆されているととも
に、正極９の、負極８の端部と接触する部分が絶縁部材
で被覆されていることから、積層巻回された負極と正極
との長手方向の端部付近における接触を防ぐことがで
き、絶縁性を保持することができる。したがって、電池
作製時における電池内部の電気的短絡を防ぐことがで
き、信頼性を大幅に向上させることができる。

【００６４】また、ゲル状電解質層１０においては、ゲ
ル状電解質としてポリフッ化ビニリデンを使用する場合
に、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリ四フッ化エチ
レン等が共重合された多元系高分子からなるゲル状電解
質を用いて形成されていることが好ましい。さらに好ま
しくは、ポリフッ化ビニリデン及びポリヘキサフルオロ
プロピレンの共重合体からなるゲル状電解質を用いて形
成されていることが好ましい。これにより、より機械的
強度の高いゲル状電解質を得ることができる。

【００６５】また、ゲル状電解質層１０においては、ポ
リフッ化ビニリデンに対してヘキサフルオロプロピレン
が８重量％未満の割合で共重合された高分子からなるゲ
ル状電解質を用いて形成されていることが機械的強度を
高める上で好ましい。さらに好ましくは、ポリフッ化ビ
ニリデンに対してヘキサフルオロプロピレンが３重量％
以上、７．５重量％以下の割合でブロック共重合された
高分子からなるゲル状電解質を用いて形成されているこ
とが好ましい。

【００６６】ヘキサフルオロプロピレンの割合を７．５
重量％以下としたのは、これよりも多くなると膜強度が
不足する虞れがあるからである。逆に、３重量％以上と
したのは、これ未満であるとヘキサフルオロプロピレン
を共重合することによる溶媒保持能力の向上の効果が不
足し、十分な量の溶媒を保持できないからである。

【００６７】なお、ポリマーリチウムイオン二次電池１
においては、積層電極体２が巻回構造とされたが、係る
構成に限定されるものではない。ポリマーリチウムイオ
ン二次電池１においては、図１１に示すように、折り畳
み構造とされた積層電極体１８を有する構成としてもよ
い。

【００６８】積層電極体１８は、例えば、負極集電体１
９の片面に負極活物質層２０が形成されてなる負極２１
と、正極集電体２２の片面に正極活物質層２３が形成さ
れてなる正極２４とが、互いに負極活物質層２０側と正
極活物質層２３側とを対向させて積層折り畳まれ、この
負極２１と正極２４との間にゲル状電解質層２５が形成
されてなる。

【００６９】また、ポリマーリチウムイオン二次電池１
においては、図１２に示すように、積み重ね構造とされ
た積層電極体２６を有する構成としてもよい。

【００７０】積層電極体２６は、例えば、負極集電体２
７の両面に負極活物質層２８が形成されてなる負極２９
と、正極集電体３０の両面に正極活物質層３１が形成さ
れてなる正極３２とが、順に複数積み重ねられ、これら
積み重ねられた負極２９と正極３２との間にそれぞれゲ
ル状電解質層３３が形成されてなる。

【００７１】なお、上述した実施の形態では、二次電池
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一次電池についても適用可能である。ま
た、本発明の電池は、円筒型、角型等、その形状につい
ては特に限定されることはなく、また、薄型、大型等の
種々の大きさにすることができる。

【００７２】

【実施例】以下、本発明に係る非水電解液二次電池を実
際に作製した実施例について説明する。また、これら実
施例と比較するために作製した比較例について説明す
る。

【００７３】実施例１実施例１では、負極を作製するのに、先ず、ハードカー
ボンを９０重量％と、ポリフッ化ビニリデンを１０重量
％とを混合して負極合剤とした。そして、この負極合剤
を適量のＮ−メチルピロリドン中に分散させてスラリー
（ペースト状）とした。

【００７４】次に、この正極合剤スラリーを負極集電体
となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に、それぞれ８０μｍ
の厚さに均一に塗布し、これを８０℃の乾燥炉中に２時
間放置することにより乾燥させた。さらに、これを１２
０℃に加熱したローラプレス機により加圧することによ
って、厚さ１００μｍの負極を作製した。

【００７５】正極を作製するには、先ず、ＬｉＮｉ_0.8
Ｃｏ_0.2Ｏ₂を９５重量％と、ケッチェンブラックを１重
量％と、黒鉛を３重量％と、ポリフッ化ビニリデンを３
重量％とを混合して正極合剤とした。そして、この正極
合剤を適量のＮ−メチルピロリドン中に分散させてスラ
リー（ペースト状）とした。

【００７６】次に、この正極合剤スラリーを正極集電体
となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に、それぞ
れ８０μｍの厚さに均一に塗布し、これを８０℃の乾燥
炉中に２時間放置することにより乾燥させた。さらに、
これを１２０℃に加熱したローラプレス機により加圧す
ることによって、厚さ１００μｍの正極を作製した。

【００７７】ゲル状電解質層を形成するには、ポリフッ
化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとが９３：７
の重量比でブロック共重合された高分子材料を用いた。
先ず、ジメチルカーボネートを８０重量部と、γ−ブチ
ルラクトンを４２重量部と、エチレンカーボネートを５
０重量部と、プロピレンカーボネートを８重量部と、Ｌ
ｉＰＦ₆を１８重量部の割合で混合した溶液に対して、
１重量％となるように２，４−ジフルオロプロピレンア
ニソールを加え、さらに同溶液に対して１０重量％とな
るようにポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピ
レンとの共重合体をホモジナイザにて均一に分散させた
後、これを７５℃で加熱攪拌した。

【００７８】そして、この混合液が無色透明に変化した
時点で攪拌を終了し、これをドクターブレードを用いて
上述した正極及び負極の両面にそれぞれ均一に塗布した
後、常圧下、７０℃の条件で３分間乾燥することで、正
極及び負極の両面に片側で厚さ３０μｍとなるゲル状電
解質層を形成させた。

【００７９】ここで、負極及び正極の長手方向の両端部
に、ポリエチレンからなる厚さ５０μｍの高分子フィル
ムを熱融着により被覆した。また、負極リード線及び正
極リード線を、上述した高分子フィルムに被覆されるよ
うに負極及び正極の長手方向の一方端部に取り付けた。

【００８０】以上のように作製された負極と正極とを積
層し、正極側を内周として多数回巻回することにより積
層電極体を作製した。このようにして得られた積層電極
体を負極リード線及び正極リード線を外部へ導出しつ
つ、ラミネートフィルムに封入することによりポリマー
リチウムイオン二次電池を作製した。

【００８１】実施例２実施例２では、負極及び正極の長手方向の両端部に、ポ
リプロピレンからなる厚さ５０μｍの高分子フィルムを
熱融着により被覆した以外は、実施例１と同様に作製し
た。

【００８２】実施例３実施例３では、負極及び正極の長手方向の両端部に、ポ
リプロピレンからなる厚さ５０μｍの高分子フィルムを
接着剤により貼り付けた以外は、実施例１と同様に作製
した。

【００８３】実施例４実施例４では、負極及び正極の長手方向の両端部に、ポ
リイミドからなる厚さ５０μｍの高分子フィルムを熱融
着により被覆した以外は、実施例１と同様に作製した。

【００８４】実施例５実施例５では、負極及び正極の長手方向の両端部に、ポ
リイミドからなる厚さ５０μｍの高分子フィルムを接着
剤により貼り付けた以外は、実施例１と同様に作製し
た。

【００８５】実施例６実施例６では、負極及び正極の長手方向の両端部に、ポ
リエステルからなる厚さ１０μｍの高分子フィルムを接
着剤により貼り付けた以外は、実施例１と同様に作製し
た。

【００８６】実施例７実施例７では、負極と正極とを巻回電極体とする際に、
内周側となる負極及び正極の長手方向の端部に、ポリエ
チレンからなる厚さ５０μｍの高分子フィルムを熱融着
により被覆した。また、負極と正極とを巻回電極体とす
る際に、正極の端部及び正極リード線と接触する部分の
負極を、ポリイミド樹脂からなる厚さ５０μｍの高分子
フィルムを熱融着により被覆した。さらに、負極と正極
とを巻回電極体とする際に、負極の端部及び負極リード
線と接触する部分の正極を、ポリイミド樹脂からなる厚
さ５０μｍの高分子フィルムを熱融着により被覆した。

【００８７】以上のように作製された負極と正極とを積
層し、正極側を内周として多数回巻回することにより巻
回電極体を作製した。このようにして得られた巻回電極
体を負極リード線及び正極リード線を外部へ導出しつ
つ、ラミネートフィルムに封入することによりポリマー
リチウムイオン二次電池を作製した。

【００８８】比較例１比較例１では、従来のように負極及び正極の長手方向の
両端部に高分子フィルムを被覆しない以外は、実施例１
と同様に作製した。

【００８９】特性評価試験上述したように作製された実施例１乃至実施例７、比較
例１のポリマーリチウムイオン二次電池について、それ
ぞれ１０個作製して電池ショート発生件数を測定した。
ショート発生の有無は、電池作製直後の電圧により評価
した。

【００９０】これら評価結果を表１に示す。

【００９１】

【表１】

【００９２】表１から明らかなように、実施例１乃至実
施例７では、電池内部のショート発生件数を１０個中０
個に抑えることができたのに対して、比較例１では、１
０個中４個の内部短絡品が発生した。

【００９３】このことから、巻回電極体２において、負
極及び正極の長手方向の両端部を高分子フィルムで被覆
するとともに、この高分子フィルムに被覆されるように
負極リード線及び正極リード線を負極及び正極に取り付
けることは、電池の内部短絡品の発生を抑えるうえで有
効であることが明らかになった。

【００９４】さらに、実施例７から、巻回電極体２にお
いて、正極及び負極の、積層電極体とする際に対極の端
部及び対極リードと接触する部分を、絶縁部材で被覆す
ることで、電池の内部短絡の抑制をより確実にできるこ
とが明らかになった。

【００９５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る固体電解質電池によれば、負極及び正極には、それぞ
れ長手方向の両端部に負極及び正極の幅方向の寸法より
も大きくなされた絶縁部材が被覆されていることから、
積層された負極と正極との長手方向の端部付近における
接触を防止することができ、絶縁性を保持することがで
きる。

【００９６】また、本発明に係る固体電解質電池によれ
ば、正極又は負極の、積層電極体とする際に対極の端部
又は対極リードと接触する部分が、絶縁部材で被覆され
ていることから、積層された負極と正極との長手方向の
端部付近における接触を防止することができ、絶縁性を
保持することができる。

【００９７】したがって、本発明では、電池作製時にお
ける電池内部の電気的短絡を防ぐことができ、信頼性の
大幅に向上した高品質の固体電解質電池を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態として示すポリマーリチウ
ムイオン二次電池の構成を説明する分解斜視図である。

【図２】同ポリマーリチウムイオン二次電池の構成を説
明する斜視図である。

【図３】同ポリマーリチウムイオン二次電池における積
層電極体の巻回構造を模式的に説明する概略断面図であ
る。

【図４】同ポリマーリチウムイオン二次電池における負
極の構成を説明する要部断面図である。

【図５】同ポリマーリチウムイオン二次電池における正
極の構成を説明する要部断面図である。

【図６】同ポリマーリチウムイオン二次電池における積
層電極体の構成を説明する平面図である。

【図７】同ポリマーリチウムイオン二次電池における積
層電極体の他の巻回構造を模式的に説明する概略断面図
である。

【図８】同ポリマーリチウムイオン二次電池における積
層電極体の他の巻回構造を模式的に説明する概略断面図
である。

【図９】同ポリマーリチウムイオン二次電池における積
層電極体の他の巻回構造を模式的に説明する概略断面図
である。

【図１０】同ポリマーリチウムイオン二次電池における
積層電極体の他の構成を説明する平面図である。

【図１１】同ポリマーリチウムイオン二次電池における
積層電極体の折り畳み構造を模式的に説明する概略断面
図である。

【図１２】同ポリマーリチウムイオン二次電池における
積層電極体の積み重ね構造を模式的説明する概略断面図
である。

【符号の説明】

１ポリマーリチウムイオン二次電池、２積層電極
体、３負極リード線、４正極リード線、８
負極、８ａ，８ｂ負極の長手方向の両端部、８
ｃ，８ｄ負極の幅方向の両端部、９正極、９
ａ，９ｂ正極の長手方向の両端部、９ｃ，９ｄ正
極の幅方向の両端部、１０ゲル状電解質層、１５
ａ〜１５ｔ高分子フィルム、１６ａ，１６ｂ絶縁
テープ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状の負極集電体上に負極活物質層が形
成されてなる負極と、帯状の正極集電体上に正極活物質
層が形成されてなる正極とが積層され、当該負極と当該
正極との間に固体電解質層が形成されてなる積層電極体
を有し、当該負極及び当該正極にそれぞれリード線が取
り付けられてなる固体電解質電池において、上記負極又は上記正極には、長手方向の端部に当該負極
又は当該正極の幅方向の寸法よりも大きくなされた絶縁
部材が被覆されていることを特徴とする固体電解質電
池。
【請求項２】上記リード線は、上記絶縁部材に被覆さ
れるように上記負極及び上記正極の長手方向の一方端部
にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項
１記載の固体電解質電池。
【請求項３】上記リード線は、上記負極及び上記正極
の幅方向の端部に対応する位置に絶縁手段が設けられ、
当該負極及び当該正極の上記絶縁部材に被覆されない位
置にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求
項１記載の固体電解質電池。
【請求項４】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニリ
デン及びその共重合体からなるゲル状電解質を用いて形
成されていることを特徴とする請求項１記載の固体電解
質電池。
【請求項５】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニリ
デン及びヘキサフルオロプロピレンの共重合体からなる
ゲル状電解質を用いて形成されていることを特徴とする
請求項４記載の固体電解質電池。
【請求項６】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニリ
デンに対してヘキサフルオロプロピレンが８重量％未満
の割合で共重合された高分子からなるゲル状電解質を用
いて形成されていることを特徴とする請求項５記載の固
体電解質電池。
【請求項７】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニリ
デンに対してヘキサフルオロプロピレンが３重量％以
上、７．５重量％以下の割合でブロック共重合された高
分子からなるゲル状電解質を用いて形成されていること
を特徴とする請求項６記載の固体電解質電池。
【請求項８】帯状の負極集電体上に負極活物質層が形
成されてなる負極と、帯状の正極集電体上に正極活物質
層が形成されてなる正極とが積層され、当該負極と当該
正極との間に固体電解質層が形成されてなる積層電極体
を有し、当該負極及び当該正極にそれぞれリード線が取
り付けられてなる固体電解質電池において、上記積層電極体は、長手方向に巻回されており、上記負
極又は上記正極には、巻回されたときに他方の電極の端
部が接する部分に、当該負極又は当該正極の幅方向の寸
法よりも大きくなされた絶縁部材が被覆されていること
を特徴とする固体電解質電池。
【請求項９】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニリ
デン及びその共重合体からなるゲル状電解質を用いて形
成されていることを特徴とする請求項８記載の固体電解
質電池。
【請求項１０】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニ
リデン及びヘキサフルオロプロピレンの共重合体からな
るゲル状電解質を用いて形成されていることを特徴とす
る請求項９記載の固体電解質電池。
【請求項１１】帯状の負極集電体上に負極活物質層が
形成されてなる負極と、帯状の正極集電体上に正極活物
質層が形成されてなる正極とが積層され、当該負極と当
該正極との間に固体電解質層が形成されてなる積層電極
体を有し、当該負極及び当該正極にそれぞれリード線が
取り付けられてなる固体電解質電池において、上記積層電極体は、長手方向に巻回されており、上記負
極又は上記正極には、巻回されたときに他方の電極のリ
ード線が接する部分に、絶縁部材が被覆されていること
を特徴とする固体電解質電池。
【請求項１２】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニ
リデン及びその共重合体からなるゲル状電解質を用いて
形成されていることを特徴とする請求項１１記載の固体
電解質電池。
【請求項１３】上記固体電解質層は、ポリフッ化ビニ
リデン及びヘキサフルオロプロピレンの共重合体からな
るゲル状電解質を用いて形成されていることを特徴とす
る請求項１２記載の固体電解質電池。