JP2000251872A - ポリマーリチウム二次電池 - Google Patents
ポリマーリチウム二次電池Info
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 落下時などに外力が加わった場合でも、電極
端子間の短絡発生を回避できるポリマーリチウム二次電
池の提供。 【解決手段】 リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極
6a，6b、リチウムイオン伝導性ポリマー電解質5a，5bお
よびリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極４を有し、
かつ正負極端子２，３が同一辺に取り出された構造のポ
リマーリチウム二次電池において、前記正極端子２の長
さをＡ、幅をａ、前記負極端子３の長さをＢ、幅をｂ、
正負極端子２，３間の間隔をＬとしたとき、 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） の関係式を満たしていることを特徴とするポリマーリチ
ウム二次電池である。
端子間の短絡発生を回避できるポリマーリチウム二次電
池の提供。 【解決手段】 リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極
6a，6b、リチウムイオン伝導性ポリマー電解質5a，5bお
よびリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極４を有し、
かつ正負極端子２，３が同一辺に取り出された構造のポ
リマーリチウム二次電池において、前記正極端子２の長
さをＡ、幅をａ、前記負極端子３の長さをＢ、幅をｂ、
正負極端子２，３間の間隔をＬとしたとき、 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） の関係式を満たしていることを特徴とするポリマーリチ
ウム二次電池である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関する。
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯形電子機器の開発に伴って、
小形で軽量、かつエネルギー密度が高くて、繰り返し充
放電ができる二次電池の開発が要望されている。このよ
うな二次電池として、リチウムもしくはリチウム合金を
活物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタン
あるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化
物を活物質として含む懸濁液が塗布された集電体から成
る正極と、非水電解液とを電池要素とした二次電池が、
高電圧、高エネルギー密度および長期信頼性の高い電池
として注目されている。
小形で軽量、かつエネルギー密度が高くて、繰り返し充
放電ができる二次電池の開発が要望されている。このよ
うな二次電池として、リチウムもしくはリチウム合金を
活物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタン
あるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化
物を活物質として含む懸濁液が塗布された集電体から成
る正極と、非水電解液とを電池要素とした二次電池が、
高電圧、高エネルギー密度および長期信頼性の高い電池
として注目されている。
【０００３】しかしながら、リチウムもしくはリチウム
合金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サ
イクルを繰り返すと、負極にリチウムのデントライドが
析出（発生）するため、充放電サイクルが短いという問
題がある。
合金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サ
イクルを繰り返すと、負極にリチウムのデントライドが
析出（発生）するため、充放電サイクルが短いという問
題がある。
【０００４】上記充放電サイクルを改善するため、たと
えばコークス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気
相成長炭素など、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質材料を含む懸濁液が塗布された集電体を負極とする二
次電池が提案されている。このような構成をとった二次
電池は、前記デントライドの析出による負極特性の劣化
を改善でき、電池寿命および安全性を向上することがで
きる。
えばコークス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気
相成長炭素など、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質材料を含む懸濁液が塗布された集電体を負極とする二
次電池が提案されている。このような構成をとった二次
電池は、前記デントライドの析出による負極特性の劣化
を改善でき、電池寿命および安全性を向上することがで
きる。
【０００５】一方、正極、負極、非水電解質層にポリマ
ーを添加することによって、柔軟性が付与されたハイブ
リッドポリマー電解質を備えた再充電可能なリチウムイ
ンターカレーション電池、換言すると高分子電解質リチ
ウム二次電池が知られている。 すなわち、次のような
手段で、それぞれ製作した正極、セパレーターシート、
負極、セパレーターシート、正極の順に積層した後、こ
れらをたとえば熱圧着により一体化させてユニットセル
を作製する。次いで、前記ユニットセル中の可塑剤を抽
出（溶媒使用）し、可塑剤を除去した後、そのユニット
セルをそのまま、もしくは複数のユニットセルを積層し
てリードに接続、外装フィルムに封入し、非水電解液を
注入・含浸させることにより、高分子電解質リチウム
（ポリマーリチウム）二次電池を製作している。
ーを添加することによって、柔軟性が付与されたハイブ
リッドポリマー電解質を備えた再充電可能なリチウムイ
ンターカレーション電池、換言すると高分子電解質リチ
ウム二次電池が知られている。 すなわち、次のような
手段で、それぞれ製作した正極、セパレーターシート、
負極、セパレーターシート、正極の順に積層した後、こ
れらをたとえば熱圧着により一体化させてユニットセル
を作製する。次いで、前記ユニットセル中の可塑剤を抽
出（溶媒使用）し、可塑剤を除去した後、そのユニット
セルをそのまま、もしくは複数のユニットセルを積層し
てリードに接続、外装フィルムに封入し、非水電解液を
注入・含浸させることにより、高分子電解質リチウム
（ポリマーリチウム）二次電池を製作している。
【０００６】図３は、従来のポリマーリチウム二次電池
の要部構成例を示す上面図であり、１はユニットセルを
封入している外装フィルム、２は前記ユニットセルに一
端が接続し外装フィルム１外に導出された正極端子、３
は同じくユニットセルに一端が接続し外装フィルム１外
に導出された負極端子である。ここで、正極端子２およ
び負極端子３の外装フィルム１外への導出は、ユニット
セルの設計・仕様や機器側との接続を考慮し、同一辺に
並列的に行うとともに、成るべく辺中央部に近接的にな
されている。
の要部構成例を示す上面図であり、１はユニットセルを
封入している外装フィルム、２は前記ユニットセルに一
端が接続し外装フィルム１外に導出された正極端子、３
は同じくユニットセルに一端が接続し外装フィルム１外
に導出された負極端子である。ここで、正極端子２およ
び負極端子３の外装フィルム１外への導出は、ユニット
セルの設計・仕様や機器側との接続を考慮し、同一辺に
並列的に行うとともに、成るべく辺中央部に近接的にな
されている。
【０００７】なお、上記正極、セパレーターシートおよ
び負極は、次ぎのように、構成されている。
び負極は、次ぎのように、構成されている。
【０００８】先ず、正極は、ＤＢＰ（ジブチルフタレー
ト）のような後から除去できる可塑剤、ＶｄＦ（ビニリ
デンフロライド）とＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレ
ン）との共重合体、およびリチウムイオンを吸蔵・放出
可能な正極活物質を溶媒の存在下で混合する。その後、
前記混合体をシート状に成形し、得られたシートを集電
体に積層・一体化することにより製作する。
ト）のような後から除去できる可塑剤、ＶｄＦ（ビニリ
デンフロライド）とＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレ
ン）との共重合体、およびリチウムイオンを吸蔵・放出
可能な正極活物質を溶媒の存在下で混合する。その後、
前記混合体をシート状に成形し、得られたシートを集電
体に積層・一体化することにより製作する。
【０００９】また、セパレーターシートは、ＤＢＰおよ
びＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体を溶媒の存在下で混合した
後、この混合体をシート状に成形することにより製作す
る。
びＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体を溶媒の存在下で混合した
後、この混合体をシート状に成形することにより製作す
る。
【００１０】さらに、負極は、ＤＢＰ、ＶｄＦ−ＨＦＰ
共重合体、およびリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭
素質材料を溶媒の存在下で混合する。その後、前記混合
体をシート状に成形し、得られたシートを集電体に積層
・一体化することにより製作する。
共重合体、およびリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭
素質材料を溶媒の存在下で混合する。その後、前記混合
体をシート状に成形し、得られたシートを集電体に積層
・一体化することにより製作する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、ポリ
マーリチウム二次電池の構成では、実質的に液体成分を
含まず、正極、セパレーターシート、負極が積層一体化
されているため、ラミネートフィルムのような簡易的な
外装封止方式でも、薄形、軽量で安全性のすぐれた二次
電池を提供できる。しかし、外部接続用の正極端子２、
負極端子３が同一辺に導出（取り出）されているため
に、電池の取扱い過程で、誤って落下した場合など、正
極端子２や負極端子３に外力が加わると変形を起こし、
両電極端子２，３間の接触・短絡を招来する恐れがあ
る。
マーリチウム二次電池の構成では、実質的に液体成分を
含まず、正極、セパレーターシート、負極が積層一体化
されているため、ラミネートフィルムのような簡易的な
外装封止方式でも、薄形、軽量で安全性のすぐれた二次
電池を提供できる。しかし、外部接続用の正極端子２、
負極端子３が同一辺に導出（取り出）されているため
に、電池の取扱い過程で、誤って落下した場合など、正
極端子２や負極端子３に外力が加わると変形を起こし、
両電極端子２，３間の接触・短絡を招来する恐れがあ
る。
【００１２】ここで、両電極端子２，３間の接触・短絡
は、二次電池の性能劣化や発熱の原因となって、ポリマ
ーリチウム二次電池のの不良品化を招来するなど、その
実用性が損なわれる。
は、二次電池の性能劣化や発熱の原因となって、ポリマ
ーリチウム二次電池のの不良品化を招来するなど、その
実用性が損なわれる。
【００１３】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、落下時などに外力が加わった場合でも、電
極端子間の短絡発生を回避できるポリマーリチウム二次
電池の提供を目的とする。
れたもので、落下時などに外力が加わった場合でも、電
極端子間の短絡発生を回避できるポリマーリチウム二次
電池の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、リチ
ウムイオンを吸蔵・放出可能な正極、リチウムイオン伝
導性ポリマー電解質およびリチウムイオンを吸蔵・放出
可能な負極を有し、かつ正負極端子が同一辺に取り出さ
れた構造のポリマーリチウム二次電池において、 前記
正極端子の長さをＡ、幅をａ、前記負極端子の長さを
Ｂ、幅をｂ、正負極端子間の間隔をＬとしたとき、 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） の関係式を満たしていることを特徴とするポリマーリチ
ウム二次電池である。
ウムイオンを吸蔵・放出可能な正極、リチウムイオン伝
導性ポリマー電解質およびリチウムイオンを吸蔵・放出
可能な負極を有し、かつ正負極端子が同一辺に取り出さ
れた構造のポリマーリチウム二次電池において、 前記
正極端子の長さをＡ、幅をａ、前記負極端子の長さを
Ｂ、幅をｂ、正負極端子間の間隔をＬとしたとき、 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） の関係式を満たしていることを特徴とするポリマーリチ
ウム二次電池である。
【００１５】請求項１の発明は、次のような知見に基づ
いて成されたものである。すなわち、ポリマーリチウム
二次電池の構成において、同一辺に、並列的に導出・配
置させた正極端子および負極端子の寸法・形状、両電極
端子の間隔を変更して、落下などによって外力が加わっ
たとき、両電極端子の変形ないし接触発生などを検討し
た結果に基づくものである。
いて成されたものである。すなわち、ポリマーリチウム
二次電池の構成において、同一辺に、並列的に導出・配
置させた正極端子および負極端子の寸法・形状、両電極
端子の間隔を変更して、落下などによって外力が加わっ
たとき、両電極端子の変形ないし接触発生などを検討し
た結果に基づくものである。
【００１６】より具体的には、図１に概略構成を上面的
に示すごとく、ユニットセルを封入している外装フィル
ム１、前記ユニットセルに一端が接続し外装フィルム１
外に導出された正極端子２、同じくユニットセルに一端
が接続し外装フィルム１外に導出された負極端子３を有
するポリマーリチウム二次電池を対象としている。
に示すごとく、ユニットセルを封入している外装フィル
ム１、前記ユニットセルに一端が接続し外装フィルム１
外に導出された正極端子２、同じくユニットセルに一端
が接続し外装フィルム１外に導出された負極端子３を有
するポリマーリチウム二次電池を対象としている。
【００１７】そして、前記構成において、正極端子２の
長さをＡ、幅をａ、負極端子３の長さをＢ、幅をｂ、正
負極端子２，３間の間隔をＬとしたとき、以下の関係式
を満たす設定とすると、ユニットセルの設計・仕様およ
び機器側との接続に支障がないだけでなく、落下などに
よる外力が加わり両電極端子２，３が変形したときで、
両電極端子２，３の接触が防止ないし回避され、短絡の
発生の恐れがなくなることを見出して、この発明に至っ
たものである。
長さをＡ、幅をａ、負極端子３の長さをＢ、幅をｂ、正
負極端子２，３間の間隔をＬとしたとき、以下の関係式
を満たす設定とすると、ユニットセルの設計・仕様およ
び機器側との接続に支障がないだけでなく、落下などに
よる外力が加わり両電極端子２，３が変形したときで、
両電極端子２，３の接触が防止ないし回避され、短絡の
発生の恐れがなくなることを見出して、この発明に至っ
たものである。
【００１８】 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） 請求項１の発明において、正極の活物質は、リチウムイ
オンの吸蔵・放出ができる物質で、たとえばLiMn2 O 4
などのリチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガン、
LiNiO2 などのリチウム含有ニッケル酸化物、 LiCoO2
などのリチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有コバ
ルトニッケル酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナ
ジウム、二硫化チタンや二硫化モリブデンなどのカルコ
ゲン化合物が挙げられる。特に、リチウムマンガン複合
酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニ
ッケル酸化物が好ましい。
オンの吸蔵・放出ができる物質で、たとえばLiMn2 O 4
などのリチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガン、
LiNiO2 などのリチウム含有ニッケル酸化物、 LiCoO2
などのリチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有コバ
ルトニッケル酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナ
ジウム、二硫化チタンや二硫化モリブデンなどのカルコ
ゲン化合物が挙げられる。特に、リチウムマンガン複合
酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニ
ッケル酸化物が好ましい。
【００１９】また、非水電解液の保持に寄与するポリマ
ー（負極の場合と共通）は、たとえばポリエチレンオキ
サイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記
誘導体を含むポリマー、ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体が挙げ
られる。ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体の場合は、ＶｄＦが共
重合体の骨格部を成し、機械的な強度の向上に寄与す
る。一方、ＨＦＰは共重合体に比晶質の状態で取り込ま
れ、非水電解液の保持と電解液中のリチウムイオン透過
部として機能する。なお、ＨＦＰの共重合比は、合成方
法にもよるが、通常、最大で20重量％程度である。
ー（負極の場合と共通）は、たとえばポリエチレンオキ
サイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記
誘導体を含むポリマー、ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体が挙げ
られる。ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体の場合は、ＶｄＦが共
重合体の骨格部を成し、機械的な強度の向上に寄与す
る。一方、ＨＦＰは共重合体に比晶質の状態で取り込ま
れ、非水電解液の保持と電解液中のリチウムイオン透過
部として機能する。なお、ＨＦＰの共重合比は、合成方
法にもよるが、通常、最大で20重量％程度である。
【００２０】さらに、可塑剤（負極の場合と共通）は、
非水電解液の保持に寄与するポリマーとの相溶性にすぐ
れ、正極シートに柔軟性を付与できること、熱圧着の際
にポリマーを軟化ないし溶融できること、溶媒によって
抽出・除去が容易であること、などの性質を有するもの
である。具体的には、ＤＢＰ、ＤＭＰ（フタル酸ジメチ
ル）、ＥＰＥＧ（エチルフタリルエチログリコレート）
などが挙げられる。
非水電解液の保持に寄与するポリマーとの相溶性にすぐ
れ、正極シートに柔軟性を付与できること、熱圧着の際
にポリマーを軟化ないし溶融できること、溶媒によって
抽出・除去が容易であること、などの性質を有するもの
である。具体的には、ＤＢＰ、ＤＭＰ（フタル酸ジメチ
ル）、ＥＰＥＧ（エチルフタリルエチログリコレート）
などが挙げられる。
【００２１】正極の集電体としは、たとえばアルミニウ
ム箔、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製エキス
バンドメタル、アルミニウム製パンチドメタルなどが挙
げられ、さらに要すれば、正極の導電性を向上させるた
めに、たとえば人造黒鉛、カーボンブラック（アセチレ
ンブラックなど）、ニッケル粉末などを含有させてもよ
い。
ム箔、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製エキス
バンドメタル、アルミニウム製パンチドメタルなどが挙
げられ、さらに要すれば、正極の導電性を向上させるた
めに、たとえば人造黒鉛、カーボンブラック（アセチレ
ンブラックなど）、ニッケル粉末などを含有させてもよ
い。
【００２２】なお、正極は、非水電解液の保持に寄与す
るポリマーと、可塑剤と、活物質と、要すれば導電性材
料とを、溶媒存在下で混合してペーストを調製し、この
ペーストを成膜した後、集電体に熱圧着することによっ
て正極を製造する。
るポリマーと、可塑剤と、活物質と、要すれば導電性材
料とを、溶媒存在下で混合してペーストを調製し、この
ペーストを成膜した後、集電体に熱圧着することによっ
て正極を製造する。
【００２３】請求項１の発明において、負極の活物質
は、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質材料が挙げ
られる。たとえばフェノール樹脂、ポリアクリロニトリ
ル樹脂、セルローズなどの有機高分子化合物を焼成する
ことにより得られるもの、コークスやピッチを焼成する
ことにより得られるもの、あるいは人造グラファイトや
天然グラファイトなどで代表される炭素質材料である。
中でも、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲
気中において、 500〜3000℃の温度で、常圧もしくは減
圧下にて、有機高分子化合物を焼成して得られる炭素質
材料が好ましい。
は、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質材料が挙げ
られる。たとえばフェノール樹脂、ポリアクリロニトリ
ル樹脂、セルローズなどの有機高分子化合物を焼成する
ことにより得られるもの、コークスやピッチを焼成する
ことにより得られるもの、あるいは人造グラファイトや
天然グラファイトなどで代表される炭素質材料である。
中でも、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲
気中において、 500〜3000℃の温度で、常圧もしくは減
圧下にて、有機高分子化合物を焼成して得られる炭素質
材料が好ましい。
【００２４】また、負極の集電体としは、たとえば銅
箔、銅製メッシュ、銅製エキスバンドメタル、銅製パン
チドメタルなどが挙げられる。
箔、銅製メッシュ、銅製エキスバンドメタル、銅製パン
チドメタルなどが挙げられる。
【００２５】なお、負極は、非水電解液の保持に寄与す
るポリマーと、可塑剤と、活物質ととを、アセトンなど
の有機溶媒中で混合してペーストを調製し、このペース
トを成膜した後、集電体に熱圧着することによって負極
を製造する。
るポリマーと、可塑剤と、活物質ととを、アセトンなど
の有機溶媒中で混合してペーストを調製し、このペース
トを成膜した後、集電体に熱圧着することによって負極
を製造する。
【００２６】請求項１の発明において、リチウムイオン
伝導性ポリマー電解質（セパレーターシート）は、上記
非水電解液の保持に寄与するポリマーおよび可塑剤の配
合物で形成されるが、強度を向上させるために、たとえ
ば酸化ケイ素粉末などの無機フィラーを添加配合下構成
を採ることもできる。そして、このセパレーターシート
は、前記ポリマーと、可塑剤と、無機フィラーとをアセ
トンなどの有機溶媒中で混合してペーストを調製し、こ
のペーストを成膜することにより製造する。
伝導性ポリマー電解質（セパレーターシート）は、上記
非水電解液の保持に寄与するポリマーおよび可塑剤の配
合物で形成されるが、強度を向上させるために、たとえ
ば酸化ケイ素粉末などの無機フィラーを添加配合下構成
を採ることもできる。そして、このセパレーターシート
は、前記ポリマーと、可塑剤と、無機フィラーとをアセ
トンなどの有機溶媒中で混合してペーストを調製し、こ
のペーストを成膜することにより製造する。
【００２７】請求項１の発明において、電池要素を成す
ユニットセルは、前記セパレーターシートを介して交互
に両電極を多層的に積層し、熱圧着によって接合一体化
して形成する。そして、このユニットセルを溶媒に浸漬
し、撹拌を加えながら放置する操作を数回繰り返し、可
塑剤を抽出することによりユニットセル化する。ここ
で、可塑剤の抽出に使用する溶媒は、たとえば炭素数 5
〜12個（より好ましくは炭素数 7〜10個）の飽和炭化水
素化合物が望ましい。
ユニットセルは、前記セパレーターシートを介して交互
に両電極を多層的に積層し、熱圧着によって接合一体化
して形成する。そして、このユニットセルを溶媒に浸漬
し、撹拌を加えながら放置する操作を数回繰り返し、可
塑剤を抽出することによりユニットセル化する。ここ
で、可塑剤の抽出に使用する溶媒は、たとえば炭素数 5
〜12個（より好ましくは炭素数 7〜10個）の飽和炭化水
素化合物が望ましい。
【００２８】すなわち、炭素数 4個以下の飽和炭化水素
化合物は、常温で気化し易く取扱難いし、また、炭素数
13個以上の飽和炭化水素化合物は、液体の粘性率が高く
て、浸透性が低下するからである。
化合物は、常温で気化し易く取扱難いし、また、炭素数
13個以上の飽和炭化水素化合物は、液体の粘性率が高く
て、浸透性が低下するからである。
【００２９】請求項１の発明において、非水電解液は、
有機溶剤（非水溶媒）に、リチウム塩（電解質）を 0.2
〜 2.0 mol／l 程度溶解・調製したものである。ここ
で、有機溶剤としては、たとえばエチレンカーボネート
（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレン
カーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭ
Ｃ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γ- ブチロラ
クトン、スルホラン、アセトニトリル、1,2-ジメトキシ
エタン、1,3-ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、2-メチルテトラヒドロ
フランの群れから選ばれた少なくとも１種から成る有機
溶剤（非水溶媒）が挙げられる。
有機溶剤（非水溶媒）に、リチウム塩（電解質）を 0.2
〜 2.0 mol／l 程度溶解・調製したものである。ここ
で、有機溶剤としては、たとえばエチレンカーボネート
（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレン
カーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭ
Ｃ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γ- ブチロラ
クトン、スルホラン、アセトニトリル、1,2-ジメトキシ
エタン、1,3-ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、2-メチルテトラヒドロ
フランの群れから選ばれた少なくとも１種から成る有機
溶剤（非水溶媒）が挙げられる。
【００３０】また、リチウム塩としては、たとえば過塩
素酸リチウム（ LiClO4 ）、六フッ化リン酸リチウム
（LiPF6 ）、ホウフッ化リチウム（LiBF4 ）、六フッ化
ヒ素リチウム（ LiAsF6 ）、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム（LiCF3 SO3 ）などが挙げられる。
素酸リチウム（ LiClO4 ）、六フッ化リン酸リチウム
（LiPF6 ）、ホウフッ化リチウム（LiBF4 ）、六フッ化
ヒ素リチウム（ LiAsF6 ）、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム（LiCF3 SO3 ）などが挙げられる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下図１および図２を参照して実
施例を説明する。
施例を説明する。
【００３２】正極の製作 組成式がLiMn2 O 4 で示されるリチウムマンガン複合酸
化物（活物質）と、カーボンブラックと、ＶｄＦ−ＨＦ
Ｐ（ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレ
ン）共重合体粉末と、ＤＢＰ（フタル酸シブチル）との
混合物をアセトン中で混合してペーストを調製した。こ
こで、リチウムマンガン複合酸化物などの重量組成比
は、リチウムマンガン複合酸化物56％、共重合体粉末17
％、カーボンブラック 5％、ＤＢＰ22％である。
化物（活物質）と、カーボンブラックと、ＶｄＦ−ＨＦ
Ｐ（ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレ
ン）共重合体粉末と、ＤＢＰ（フタル酸シブチル）との
混合物をアセトン中で混合してペーストを調製した。こ
こで、リチウムマンガン複合酸化物などの重量組成比
は、リチウムマンガン複合酸化物56％、共重合体粉末17
％、カーボンブラック 5％、ＤＢＰ22％である。
【００３３】上記調製したペーストをＰＥＴ（ポリエチ
レンテレフタレート）フィルム面に、厚さ 100μm 、幅
200mmに塗布してシート化した。この正極シートをアル
ミニウム製エキスパンドメタル（集電体）の両面に配置
し、熱ロールで加熱圧着して一体化後、30mm×52mmに裁
断して正極を作製した。
レンテレフタレート）フィルム面に、厚さ 100μm 、幅
200mmに塗布してシート化した。この正極シートをアル
ミニウム製エキスパンドメタル（集電体）の両面に配置
し、熱ロールで加熱圧着して一体化後、30mm×52mmに裁
断して正極を作製した。
【００３４】ここで、正極活物質としては、 LiCoO2 の
代りに、 LiNiO2 ，LiNiy Co(1-y)を、また、アルミニ
ウム製エキスパンドメタルの代りに、アルミニウム製メ
ッシュ、アルミニウム製パンチドメタルなどを使用する
こともできる。
代りに、 LiNiO2 ，LiNiy Co(1-y)を、また、アルミニ
ウム製エキスパンドメタルの代りに、アルミニウム製メ
ッシュ、アルミニウム製パンチドメタルなどを使用する
こともできる。
【００３５】負極の作製 メソフェーズピッチ炭素繊維を粉砕後、2800℃で熱処理
した粉末と、ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体粉末と、ＤＢＰと
の混合物をアセトン中で混合してペーストを調製した。
ここで、炭素質粉末などの重量組成比は、炭素質粉末58
％、共重合体粉末17％、ＤＢＰ25％である。
した粉末と、ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体粉末と、ＤＢＰと
の混合物をアセトン中で混合してペーストを調製した。
ここで、炭素質粉末などの重量組成比は、炭素質粉末58
％、共重合体粉末17％、ＤＢＰ25％である。
【００３６】上記調製したペーストをＰＥＴフィルム面
に、厚さ 100μm 、幅 200mmに塗布してシート化した。
この負極シートを銅製エキスパンドメタル（集電体）の
両面に配置し、熱ロールで加熱圧着して一体化後、32mm
×54mmに裁断して正極を作製した。
に、厚さ 100μm 、幅 200mmに塗布してシート化した。
この負極シートを銅製エキスパンドメタル（集電体）の
両面に配置し、熱ロールで加熱圧着して一体化後、32mm
×54mmに裁断して正極を作製した。
【００３７】ここで、負極活物質としては、メソフェー
ズピッチの代りに、ニードルコークス、石油コークス、
グラファイト類、高分子有機化合物焼成体、炭素繊維
類、炭素材料、金属リチウム、リチウム−アルミ合金、
ポリアセチレン、ポリピロールなどのポリマーなどを、
また、銅製エキスパンドメタルの代りに、銅製メッシ
ュ、銅製パンチドメタルなどを使用することもできる。
ズピッチの代りに、ニードルコークス、石油コークス、
グラファイト類、高分子有機化合物焼成体、炭素繊維
類、炭素材料、金属リチウム、リチウム−アルミ合金、
ポリアセチレン、ポリピロールなどのポリマーなどを、
また、銅製エキスパンドメタルの代りに、銅製メッシ
ュ、銅製パンチドメタルなどを使用することもできる。
【００３８】セパレーターシートの作製 酸化ケイ素粉末33.3重量部と、ＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体
粉末22.2重量部と、ＤＢＰ44.5重量部とをアセトン中で
混合してペーストを調製した。その後、前記調製したペ
ーストをＰＥＴフィルム面に、厚さ 100μm 、幅 200mm
に塗布してシート化してから、32mm×54mmに裁断してセ
パレーターシートを作製した。
粉末22.2重量部と、ＤＢＰ44.5重量部とをアセトン中で
混合してペーストを調製した。その後、前記調製したペ
ーストをＰＥＴフィルム面に、厚さ 100μm 、幅 200mm
に塗布してシート化してから、32mm×54mmに裁断してセ
パレーターシートを作製した。
【００３９】非水電解液 エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネ
ート（ＭＥＣ）とが、体積比で１：１の割合で混合され
た非水溶媒に、LiPF6 （電解質）を 1 mol／l溶解させ
て非水電解液調製した。
ート（ＭＥＣ）とが、体積比で１：１の割合で混合され
た非水溶媒に、LiPF6 （電解質）を 1 mol／l溶解させ
て非水電解液調製した。
【００４０】ユニットセル（電池要素部）の作製 次に、上記正極、セパレーターシート、負極、セパレー
ターシート、正極の順に積層して、この積層体を 125℃
に加熱した剛性ロールで加熱圧着して、理論容量85 mAh
の非水電解液の未含浸のユニットセルを作製（組み立
て）した。
ターシート、正極の順に積層して、この積層体を 125℃
に加熱した剛性ロールで加熱圧着して、理論容量85 mAh
の非水電解液の未含浸のユニットセルを作製（組み立
て）した。
【００４１】可塑剤の抽出 上記非水電解液の未含浸のユニットセルを 100mlのｎ−
デカン（有機溶媒）中に浸漬し、マグネチックスターラ
ーで撹拌しながら15分間放置した。そして、ガスクロマ
トグラフィーによるｎ−デカン中のＤＢＰ（可塑剤）の
濃度が20 ppm以下になるまで、この操作を繰り返してＤ
ＢＰを抽出・除去した。
デカン（有機溶媒）中に浸漬し、マグネチックスターラ
ーで撹拌しながら15分間放置した。そして、ガスクロマ
トグラフィーによるｎ−デカン中のＤＢＰ（可塑剤）の
濃度が20 ppm以下になるまで、この操作を繰り返してＤ
ＢＰを抽出・除去した。
【００４２】ポリマーリチウム二次電池の作製 上記ＤＢＰを抽出・除去したユニットセルの正極をアル
ミニウム製正極端子に、また、負極を銅製の負極端子に
それぞれ接続し、予め用意しておいた一辺が開口した外
装フィルム（外装用容器）内に両電極端子を導出させて
挿入・装着した。次いで、両電極端子を導出（開口）部
から非水電解液を0.255 ml注入した後、開口部を溶着・
封止して、図２に要部構成を断面的に示すようなポリマ
ーリチウム二次電池を作製した。
ミニウム製正極端子に、また、負極を銅製の負極端子に
それぞれ接続し、予め用意しておいた一辺が開口した外
装フィルム（外装用容器）内に両電極端子を導出させて
挿入・装着した。次いで、両電極端子を導出（開口）部
から非水電解液を0.255 ml注入した後、開口部を溶着・
封止して、図２に要部構成を断面的に示すようなポリマ
ーリチウム二次電池を作製した。
【００４３】図２において、４は負極、5a，5bはセパレ
ーターシート、6a，6bは正極で、これらはユニットセル
７を形成し、このユニットセル７は外装フィルム１で封
装されている。なお、４′，6a′，6b′は集電体であ
り、対応する正極端子２や負極端子３にそれぞれ電気的
に接続している。
ーターシート、6a，6bは正極で、これらはユニットセル
７を形成し、このユニットセル７は外装フィルム１で封
装されている。なお、４′，6a′，6b′は集電体であ
り、対応する正極端子２や負極端子３にそれぞれ電気的
に接続している。
【００４４】また、前記ポリマーリチウム二次電池は、
正極端子２の長さＡが 8mm，幅ａが4mm、負極端子３の
長さＢが 8mm，幅ｂが 4mm、両端子２，３の間隔Ｌが10
mmであった。なお、このポリマーリチウム二次電池は、
条件式 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） において、（ 8− 4）＋（ 8− 4）＝ 8で、Ｌ＝10でＬ
の方が多く、上記条件式を満たした構成と成っている。
正極端子２の長さＡが 8mm，幅ａが4mm、負極端子３の
長さＢが 8mm，幅ｂが 4mm、両端子２，３の間隔Ｌが10
mmであった。なお、このポリマーリチウム二次電池は、
条件式 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） において、（ 8− 4）＋（ 8− 4）＝ 8で、Ｌ＝10でＬ
の方が多く、上記条件式を満たした構成と成っている。
【００４５】比較例 上記実施例に係るポリマーリチウム二次電池の構成にお
いて、正極端子２と負極端子３との間隔Ｌを 7mmとした
他は、同一条件としてポリマーリチウム二次電池を作製
した。なお、このポリマーリチウム二次電池は、条件式 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） において、（ 8− 4）＋（ 8− 4）＝ 8で、Ｌ＝ 7でＬ
の方が小さい値で、上記条件式を満たさない構成と成っ
ている。
いて、正極端子２と負極端子３との間隔Ｌを 7mmとした
他は、同一条件としてポリマーリチウム二次電池を作製
した。なお、このポリマーリチウム二次電池は、条件式 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） において、（ 8− 4）＋（ 8− 4）＝ 8で、Ｌ＝ 7でＬ
の方が小さい値で、上記条件式を満たさない構成と成っ
ている。
【００４６】次に、上記構成の実施例および比較例に係
る各20個のポリマーリチウム二次電池を85mAの定電流で
4.5Vまで充電し、3.0V間で放電する充放電サイクルを３
サイクル行った。その後、高さ1.5m日らコンクリート上
に10回ランダムに落下させる落下試験を行い、試験中に
正・負極端子２，３の変形に伴う接触によって発生する
短絡数を調べたところ、実施例の場合は0/20で短絡の発
生数が０であったのに対して、比較例の場合は 10/20で
あった。なお、短絡が発生した比較例の二次電池は、80
℃以上の温度に上昇した。
る各20個のポリマーリチウム二次電池を85mAの定電流で
4.5Vまで充電し、3.0V間で放電する充放電サイクルを３
サイクル行った。その後、高さ1.5m日らコンクリート上
に10回ランダムに落下させる落下試験を行い、試験中に
正・負極端子２，３の変形に伴う接触によって発生する
短絡数を調べたところ、実施例の場合は0/20で短絡の発
生数が０であったのに対して、比較例の場合は 10/20で
あった。なお、短絡が発生した比較例の二次電池は、80
℃以上の温度に上昇した。
【００４７】本発明は上記実施例に限定されるものでな
く、発明の主旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。たとえば正極や負極の形状・寸法や活
物質、ユニットセルの構成、セパレーターシートの材質
など前記例示の以外の組み合わせ・形態などを採ること
ができる。
く、発明の主旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。たとえば正極や負極の形状・寸法や活
物質、ユニットセルの構成、セパレーターシートの材質
など前記例示の以外の組み合わせ・形態などを採ること
ができる。
【００４８】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、取扱過程で誤
って、ポリマーリチウム二次電池を落下した場合でも、
正・負極端子の変形などによる、両電極端子間の接触な
いし短絡発生が全面的に回避される。すなわち、信頼
性、安全性が高くて、使い易い実用性のすぐれたポリマ
ーリチウム二次電池が提供される。
って、ポリマーリチウム二次電池を落下した場合でも、
正・負極端子の変形などによる、両電極端子間の接触な
いし短絡発生が全面的に回避される。すなわち、信頼
性、安全性が高くて、使い易い実用性のすぐれたポリマ
ーリチウム二次電池が提供される。
【図１】実施例に係るポリマーリチウム二次電池の概略
構成を示す上面図。
構成を示す上面図。
【図２】実施例に係るポリマーリチウム二次電池の要部
構成を示す断面図。
構成を示す断面図。
【図３】従来のポリマーリチウム二次電池の概略構成を
示す上面図。
示す上面図。
１……外装フィルム ２……正極端子 ３……負極端子 ４……負極 5a，5b……セパレーターシート 6a，6b……正極 ４′，6a′，6b′……集電体
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正
極、リチウムイオン伝導性ポリマー電解質およびリチウ
ムイオンを吸蔵・放出可能な負極を有し、かつ正負極端
子が同一辺に取り出された構造のポリマーリチウム二次
電池において、 前記正極端子の長さをＡ、幅をａ、前記負極端子の長さ
をＢ、幅をｂ、正負極端子間の間隔をＬとしたとき、 （Ａ−ａ）＋（Ｂ−ｂ）＜Ｌ（ただしＡ≧ａ、Ｂ≧ｂ） の関係式を満たしていることを特徴とするポリマーリチ
ウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11055567A JP2000251872A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | ポリマーリチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11055567A JP2000251872A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | ポリマーリチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000251872A true JP2000251872A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=13002302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11055567A Pending JP2000251872A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | ポリマーリチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000251872A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005209530A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| KR101236579B1 (ko) * | 2011-04-18 | 2013-02-22 | 주식회사 엘지화학 | 파우치형 리튬이차전지 |
| KR101254692B1 (ko) * | 2010-10-15 | 2013-04-15 | 주식회사 엘지화학 | 안정성이 향상된 이차 전지 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04319253A (ja) * | 1991-04-16 | 1992-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Ｉｃカード用薄型電池 |
| JPH07130352A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 偏平形電池 |
| JPH09134711A (ja) * | 1995-11-07 | 1997-05-20 | Yuasa Corp | 薄形電池とその製造方法 |
| JPH09265974A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質電池 |
| JPH10106531A (ja) * | 1996-09-25 | 1998-04-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | パッケージ扁平型電池 |
| WO1998042036A1 (fr) * | 1997-03-19 | 1998-09-24 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Pile mince non aqueuse |
| JPH10289696A (ja) * | 1997-04-14 | 1998-10-27 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 電池およびその製造方法 |
| JPH10326602A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Fujitsu Ltd | 電池及びその製造方法 |
| JPH1131486A (ja) * | 1997-07-08 | 1999-02-02 | Ricoh Co Ltd | 扁平型電池 |
-
1999
- 1999-03-03 JP JP11055567A patent/JP2000251872A/ja active Pending
Patent Citations (9)
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| JP2005209530A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| KR101254692B1 (ko) * | 2010-10-15 | 2013-04-15 | 주식회사 엘지화학 | 안정성이 향상된 이차 전지 |
| KR101236579B1 (ko) * | 2011-04-18 | 2013-02-22 | 주식회사 엘지화학 | 파우치형 리튬이차전지 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091020 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100914 |