JP2000285908A

JP2000285908A - 二次電池要素および二次電池の製造方法

Info

Publication number: JP2000285908A
Application number: JP11087966A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Maruo; 博之丸尾
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】正極材と負極材の短絡の発生がなく、安定
で、長期に使用可能な非流動性電解質二次電池要素およ
び二次電池の製造方法の提供。【解決手段】正極材、多孔性膜および負極材がイオン
性金属塩を含有する非流動性電解質を介在させて積層さ
れた二次電池要素において、積層された電極材の最外層
の少なくとも一方を下記で表わされる変形パラメーター
が８％以下とされたことを特徴とする二次電池要素。変形パラメーター：電極材面に１０００ｋｇ／ｃｍ²の
圧力をかけた後の膜厚Ａ（μｍ）と、圧力をかける前の
膜厚Ｂ（μｍ）とから次式によって算出される値
（α）。 α＝（Ｂ−Ａ）／Ｂ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二次電池要素および
その製造方法に関し、更に詳しくは、電極材間の短絡の
発生がなく、安定で耐久性に優れた二次電池要素および
二次電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用電子機器の発達に伴って電
池の生産が急激に増加しており、また、パーソナルコン
ピューター、ワープロ等の普及によってそのバックアッ
プ用電池の需要も増大の一途にある。これ等に使用され
る電池として、充電が可能で長期間使用可能な二次電池
の需要が急増しており、起電力物質としてリチウムを使
用し、これとリチウムをインターカレーションによって
吸蔵し得るカーボンあるいはカルコゲン化合物を用いた
リチウム二次電池が注目されている。しかし、リチウム
は水に対して極めて活性が高く、液漏れによる発火ある
いは空気、湿分の侵入によるリチウムの失活等の問題が
あり、その封止は高度の密封性が要求される。

【０００３】このようなトラブルを軽減する手段とし
て、正極と負極間に填充される電解液をゲル化等によっ
て非流動化して液漏れを防止することが行なわれてい
る。電解液を非流動化することによって、その被覆を容
易とし安全性が向上すると共に、リチウム電池において
問題とされたデントライトの発生が抑制され耐久性が向
上する利点を有する。非流動性電解液二次電池は、生産
性を向上するために大型の正極材、多孔性膜（セパレー
タ）あるいは負極材にゲル化剤を含有する電解液を含浸
せしめてこれを積層した後所定寸法に裁断する方法が提
案されている。しかし、かかる方法によって得られた非
流動性電解質二次電池は、しばしば正、負極材が短絡
し、充電を不可能にしたり、電気容量が低下する問題が
あった。

【０００４】本発明者等がその原因を究明すべく、検討
を行った結果、電池要素の裁断に原因があることが判明
した。すなわち、本発明者の検討したところによれば、
正極材、多孔性膜および負極材を電解質と共に積層し、
これを裁断すると、図５に示すように、電極材１，２が
切断時にダレ等のために上下に一直線状に裁断されずセ
パレーターとして機能する多孔性膜３よりその端部が張
り出し、これが特に外圧等が加わった場合、他の電極材
に接触しやすく短絡が発生することが判明した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、正極材と負
極材の短絡の発生がなく、安定で、長期に使用可能な非
流動性電解質二次電池要素および二次電池の製造方法を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために鋭意検討を行った結果なされたもので、正極材、多孔性膜および負極材がイオン性金属塩を含
有する非流動性電解質を介在させて積層された二次電池
要素において、積層された電極材の最外層の少なくとも
１つを下記で表わされる変形パラメーターが８％以下と
されたことを特徴とする二次電池要素。変形パラメーター：電極材面に１０００ｋｇ／ｃｍ²の
圧力をかけた後の膜厚Ａ（μｍ）と、圧力をかける前の
膜厚Ｂ（μｍ）とから次式によって算出される値
（α）。 α＝（Ｂ−Ａ）／Ｂおよび、正極材、多孔性膜および負極材をイオン性金属塩を含
有する非流動性電解質を介在させて積層し、得られた二
次電池要素を裁断する工程を含む二次電池の製造におい
て、積層された電極材の最外層の少なくとも一方を前記
の変形パラメーターαを８％以下とし、変形パラメータ
ーαが８％以下の電極材側に裁断刃を押し当てて裁断す
ることを特徴とする二次電池の製造方法、を提供するも
のである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の二次電池は、正極材多孔
性膜および負極材がイオン性金属塩を含有する非流動性
電解質を介在させて積層される。イオン性金属塩とは、
イオンとなって二次電池の充電・放電に電気化学的に関
与し、起電力を発生する金属成分を含有する塩で通常リ
チウム塩が用いられる。正極材および負極材は通常集電
体上に薄膜状に形成される。

【０００８】集電体としては、一般的にアルミ箔や銅箔
などの金属箔を用いることができ、厚みは適宜選択され
るが好ましくは１〜３０μｍである。薄すぎると機械的
強度が弱くなり、生産上問題になる。厚すぎると電池全
体としての容量が低下する。これら集電体表面には予め
粗面化処理を行うと電極材の接着強度が高くなるので好
ましい。表面の粗面化方法としては、機械的研磨法、電
解研磨法または化学研磨法が挙げられる。機械的研磨法
としては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメ
リバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシなどで集電体
表面を研磨する方法が挙げられる。また接着強度や導電
性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよ
い。

【０００９】また、集電体の形状は、板状であってもよ
く、網状体あるいはパンチングメタル等であってもよ
い。正極材や負極材、電解質層に用いることができる材
料については、特に制限はないが、以下、好ましく用い
られる非流動性電解質を用いたリチウム二次電池の場合
について説明する。正極材は、通常リチウムイオンを吸
蔵放出可能な正極物質とバインダーとを含む。正極物質
１００重量部に対するバインダーの場合は好ましくは
０．１〜３０重量部、さらに好ましくは１〜１５重量部
である。バインダーの量が少なすぎると強固な電極材が
形成されず、電極材を保持するという本発明の目的が達
成されない。バインダーの量が多すぎると、エネルギー
密度やサイクル特性に悪影響があるばかりでなく、電極
材に電解質成分を含浸させる場合、電極材中の空隙量が
低下するため電解質成分を含浸させにくくなる。

【００１０】正極物質としては、遷移金属酸化物、リチ
ウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等各種
の無機化合物が挙げられる。ここで遷移金属としてはＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が用いられる。具体的には、Ｍ
ｎＯ、Ｖ₂Ｏ₅、Ｖ₆Ｏ₁₃、ＴｉＯ₂等の遷移金属酸化
物粉末、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マ
ンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸
化物粉末、ＴｉＳ₂、ＦｅＳ、ＭｏＳ₂などの遷移金属
硫化物粉末等が挙げられる。これらの化合物はその特性
を向上させるために部分的に元素置換したものであって
もよい。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセ
ン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、
Ｎ−フルオロピリジニウム塩等の有機化合物を用いるこ
ともできる。これらの無機化合物、有機化合物を混合し
て用いてもよい。

【００１１】これら正極物質の粒径は、通常１〜３０μ
ｍ、特に１〜１０μｍとすることで、レイト特性、サイ
クル特性等の電池特性がさらに向上する。正極材に用い
られるバインダーとしては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ−１，１−ジメチルエチレンなどのアルカン
系ポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの不
飽和系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、
ポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンなど
の環を有するポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
メタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリア
クリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアク
リル誘導体系ポリマー、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化
ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系
樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニド
などのＣＮ基含有ポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリビニ
ルアルコールなどのポリビニルアルコール系ポリマー、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲン含
有ポリマー、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなど各
種の樹脂が使用できる。

【００１２】また上記のポリマーなどの混合物、変成
体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフ
ト共重合体、ブロック共重合体などを使用することがで
きる。また、シリケートやガラスのような無機化合物を
使用することもできる。ただし、本発明の目的を達成す
るためには、電解液に容易に溶解するような樹脂の使用
は好ましくない。樹脂の重量平均分子量は、好ましくは
１００００〜１００００００、さらに好ましくは２００
００〜３０００００である。低すぎると塗膜の強度が低
下し好ましくない。高すぎると粘度が高くなり電極材層
の形成が困難になる。

【００１３】正極材は必要に応じて導電材料、補強材な
ど各種の機能を発現する添加剤、粉体、充填材などを含
有していてもよい。導電材料としては、上記物質に適量
混合して導電性を付与できるものであれば特に制限は無
いが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、
黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のファイバー、箔な
どが挙げられる。補強材としては各種の無機、有機の球
状、繊維状フィラーなどが使用できる。正極材の厚さは
通常１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上であり、通常
は５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。

【００１４】負極材は、負極用の物質である以外は基本
的に正極材の構成に準ずる。負極に用いられる負極物質
としてはグラファイトやコークス等の炭素系物質が挙げ
られる。これらの炭素系物質は金属やその塩、酸化物と
の混合体、被覆体の形であっても利用できる。またケイ
素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケルなどの酸化物、
あるいは硫酸塩さらには金属リチウムやＬｉ−Ａｌ、Ｌ
ｉ−Ｂｉ−Ｃｄ、Ｌｉ−Ｓｎ−Ｃｄなどのリチウム合
金、リチウム遷移金属窒化物、シリコンなども使用でき
る。これら負極の物質の粒径は、通常１〜５０μｍ、特
に１５〜３０μｍとするのが、初期効率、レイト特性、
サイクル特性などの電池特性が向上するので好ましい。

【００１５】本発明においては、通常まず別々の長尺状
の集電体上に、正極材層と負極材層とをそれぞれ形成さ
せる。正極材、負極材の形成はどのような方法であって
もかまわないが、形成された正負極材は後に電解液成分
を含浸させうる空隙を有するのが好ましく、その結果両
電極材間に形成される電解質層と同じ電解質を空隙中に
形成させ、しかもこれを電解質層と一体成形することが
できる。このような空隙を有する電極材をつくるための
好ましい方法として、電極材を構成する成分を適当な溶
媒とともに分散塗料化し、これを長尺状の集電体上に塗
布後乾燥する方法が挙げられる。また、電極材成分を集
電体上に圧着あるいは吹き付ける方法でもよい。

【００１６】空隙を有する電極材は、正極材および負極
材の少なくとも一方であればよく、例えば正極材として
正極物質とバインダーとからなり、空隙を有する構造と
し、かつ負極材としてリチウム金属を用いることも可能
であるが、好ましくは正負両電極材を空隙を有する構造
とする。形成された塗膜にカレンダー工程を加えること
によって塗膜を圧密し電極材の充填量を高めることも可
能である。圧密の度合いは電極材の充填量と、空隙を埋
める電解質部分のイオン伝導度のバランスで決定され
る。

【００１７】塗布の方法としては、スライドコーティン
グ、エクストルージョンダイコーティング、リバースロ
ール、グラビア、ナイフコーター、キスコーター、マイ
クログラビア、ロッドコーター、ブレードコータ等各種
の塗布方式が可能である。無論、これらの塗布方法を組
み合わせることも可能である。また、塗料の湿潤状態や
粘度によっては、集電体に塗布済みの湿潤状態の塗料を
転写ラミネート塗布することも可能である。形成された
電極材の厚みは通常１μｍ以上、好ましくは５μｍ以
上、また通常５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以
下である。厚すぎるとレイト特性が低下し、薄すぎると
容量が小さくなる傾向にある。

【００１８】得られた正極材１と負極材２は、図１に示
すように通常正極材１と負極材２の短絡を避けるための
セパレータとなる多孔性膜３を介して積層されるが、電
池容量を大きくするとき、あるいは起電圧を高くすると
きは、単電池要素を積層することができ、例えば、図２
に示すように集電体５の両面に正極材１または負極材２
を形成し、これを図３に示すように正極材１と負極材２
を多孔性膜３を介して交互に積層することができる。

【００１９】電極材の積層に際しては、積層する前に正
極材および負極材のうち空隙を有する構造とされた側あ
るいは多孔性膜に、ゲル化剤、イオン性金属塩および非
水系溶媒を含有する電解液を塗布し含浸せしめることが
望ましい。本発明においては、正極材および／または負
極材の空隙がゲル状の非流動性電解質で満たされ、リチ
ウムイオンはこのゲル状の電解質を通してゲル状電解質
層へ移動する。これにより正極、負極および電解質層す
べての非水電解液がゲル状となり液漏れのない安全なリ
チウム二次電池が得られる。

【００２０】本発明においては、電解質成分として、重
合することによってゲル状の電解質となりうる流動性の
あるものを塗布し、塗布後に所定の処理によって非流動
性電解質とすることが望ましい。このような電解質成分
としては、リチウム塩等のイオン性金属塩と溶媒とから
なる電解液と重合性ゲル化剤であるモノマーを含有する
ものが好ましい。この場合、後にモノマーを重合させる
ことによってポリマー中に電解液を保持させる。このよ
うなポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リカーボネート、ポリイミドなどの重縮合によって生成
させるもの、ポリウレタン、ポリウレアなどのように重
付加によって生成されるもの、ポリメタクリル酸メチル
などのアクリル誘導体系ポリマーやポリ酢酸ビニル、ポ
リ塩化ビニルなどのポリビニル系などの付加重合で生成
されるものなどがあるが、本発明においては、電極材内
に含浸させて重合させることから、重合の制御が容易で
重合時に副生成物が発生しない付加重合により生成され
る高分子を使用することが望ましい。

【００２１】電解液に含まれるイオン性金属塩として
は、電解質として正極物質および負極物質に対して安定
であり、かつリチウムイオンが正極物質あるいは負極物
質と電気化学反応をするための移動を行い得る非水物質
であればいずれのものでも使用することができる。具体
的にはＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、Ｌｉ
ＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、
ＬｉＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ₂、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＳＯ₃Ｃ
Ｆ₂等が挙げられる。これらのうちでは特にＬｉＰ
Ｆ₆、ＬｉＣｌＯ₄が好適である。これら電解質塩の電
解液における含有量は、一般的に０．５〜２．５ｍｏｌ
／ｌである。

【００２２】これらイオン性金属塩を溶解する電解液は
特に限定されないが、比較的高誘電率の非水系溶媒が好
適に用いられる。具体的にはエチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、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
カーボネートなどの非環状カーボネート類、テトラヒド
ロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシ
エタン等のグライム類、γ−ブチルラクトン等のラクト
ン類、スルフォラン等の硫黄化合物、アセトニトリル等
のニトリル類等の１種または２種以上の混合物を挙げる
ことができる。これらのうちでは、特にエチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート
類、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などの非環状カーボネート類か
ら選ばれた１種または２種以上の混合溶液が好適であ
る。また、これらの分子の水素原子の一部をハロゲンな
どに置換したものも使用できる。

【００２３】ゲル状電解質を構成するポリマーとして
は、電解液を適度に保持してゲル化できるものを用い
る。通常上記の電解液が極性を有するので、ポリマーも
ある程度の極性を有する方が好ましい。前述のように、
高分子を付加重合によって形成する場合は分子内に１個
以上の反応性不飽和基を有するモノマーを電解質に通常
１〜２０重量％程度混合して含浸液を作成する。この際
モノマーが分子内にエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイド、フェニレンオキシド、フェニレンスルフィ
ド、シアノ、カーボネートなど極性の高い基を有してい
れば、生成した高分子に適度な極性を付与することがで
き、良好なゲルを形成することができる。ゲルは直鎖高
分子のみで形成されるものであってもかまわないが、分
岐構造を持つようにモノマー中の反応基の数を制御し、
分岐構造を形成すると機械特性などが向上するので好ま
しい。

【００２４】反応性不飽和基を有するモノマーの例とし
てはアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアク
リレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ポリ
エチレングリコールモノアクリレート、エトキシエチル
メタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エト
キシエトキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリ
コールモノメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエ
チルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアク
リレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレー
ト、２−メトキシエトキシエチルアクリレート、２−エ
トキシエトキシエチルアクリレート、アクリロニトリ
ル、Ｎ−ビニルピロリドン、ジエチレングリコールジア
クリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、
テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレ
ングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジ
メタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレ
ート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポ
リエチレングリコールジメタクリレートなどが使用で
き、反応性、極性、安全性などから好ましいものを単
独、または組み合わせて用いればよい。

【００２５】これらのモノマーを重合する方法として
は、熱、紫外線、電子線などによる手法があるが、正極
材／電解質層／負極材を一体成形することが容易な熱に
よる手法が有効である。この場合反応を効果的に進行さ
せるため、含浸させる電解液に熱を反応する重合開始剤
をいれておくこともできる。利用できる熱重合開始剤と
しては、アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾ
ビスイソ酪酸ジメチル等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾ
イル、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−アミルパー
オキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオ
キシ−２−エチルヘキサノエート等の過酸化物などが使
用でき、反応性、極性、安全性などから好ましいものを
単独、または組み合わせて用いればよい。

【００２６】また、ゲル状電解質層を形成させるため
に、冷却によってゲル化可能な高分子が含有された電解
質原料を使用し常温迄高分子を冷却する方法も採用する
ことができる。この場合使用できる高分子としては、電
解液に対してゲルを形成し、電池材料として安定なもの
であればどのようなものであっても使用できるが、例え
ばポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンな
どの環を有するポリマー；ポリメタクリル酸メチル、ポ
リメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ
アクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリ
ル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドなどのア
クリル系ポリマー；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニ
リデン等のフッ素系樹脂；ポリアクリロニトリル、ポリ
ビニリデンシアニドなどのＣＮ基含有ポリマー；ポリ酢
酸ビニル、ポリビニルアルコールなどのポリビニルアル
コール系ポリマー；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ンなどのハロゲン含有ポリマーなどが挙げられる。また
上記のポリマーなどの混合物、変成体、誘導体、ランダ
ム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロッ
ク共重合体などであっても使用できる。

【００２７】本発明においては、後述するように電極材
あるいは多孔性膜に電解液が含浸されて積層され、重合
性ゲル化剤を用いたときはその重合を行った後の状態に
おいて、最外層となる正極材５ａおよび５ｂの少なくと
も一方を変形パラメーターαが８％以下、好ましくは５
％以下となるように電極材が形成される。変形パラメー
ターαとは、電極材面に１０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力を
かけた後の膜厚Ａ（μｍ）と、圧力をかける前の膜厚Ｂ
（μｍ）から次の式で算出される値である、 α＝（Ｂ−Ａ）／Ｂ

【００２８】なお、正極材１または負極材２が集電体５
と積層されているときは、集電体５と結合した状態で測
定される。変形パラメーターは０％であってもよいが、
あまりに小さすぎると電解質成分の量が少なくなる等の
理由もあってレイト特性等の電池特性が悪化しやすいの
で通常は０．１％以上とされる。変形パラメーターの小
さい電極材を得る手段としては、剛性の高いバインダー
を使用する。バインダー量を増加する、電極材の形成時
のカレンダー処理を大きくする、あるいは、カレンダー
処理時に熱をかける等を採用することができる。電極材
として最外層の少なく１つを変形パラメーターを８％以
下とすることによって目的を達成することができるが、
望ましくは、正極材、負極材の一方を、更に好ましくは
正極材と負極材の全てを変形パラメーターが８％以下と
なるようにする。

【００２９】本発明に使用される多孔性膜としては、製
造時もしくは使用時の短絡を防止するだけの機械的強度
を有することと、電池性能を充分に発揮するために充分
な電解質層のイオン伝導性を確保することが必要であ
る。機械的強度を大きくするために多孔性膜の膜厚を大
きくしたり、空孔率を小さくすることができるが、一方
で電解質層のイオン伝導性が小さくなるため両者を両立
させるために膜厚、空孔率として適当な範囲のものを使
用することが必要である。また、イオン伝導性を確保す
るには、使用する電解液を充分に含浸させられることが
必要である。したがって使用する電解液によっては、親
水化された多孔性膜を使用することが好ましい。

【００３０】以上のような性能を満たす多孔性膜として
は、具体的には厚さ１μｍ以上、好ましくは５μｍ以
上、また通常５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以
下、空孔率３０〜８５％のポリオレフィンまたは水素原
子の一部もしくは全部がフッ素置換されたポリオレフィ
ン膜を使用することができる。具体的には、ポリオレフ
ィン等の合成樹脂を用いて形成した微多孔性膜、不織
布、織布等を用いることができる。電解液の塗布、含浸
および電極材等の積層は、図４に示す装置を用いて行な
うことができる。

【００３１】すなわち、集電体上に形成された長尺状の
正極材１は、ロール状に捲回された送り出しロール１１
ａから繰り出され電解液塗布装置１２ａに供給され、正
極材１の片面または両面に電解液が塗布される。塗布方
法としては特に制限はなく、スライドコーティング、エ
クストルージョンダイコーティング、リバースコーティ
ング、ナイフコーター、キスコーター、マイクログラビ
ア、ロッドコーター、ブレードコーター、マルチノズル
ディスペンサー等を用いることができる。

【００３２】塗布工程に供される電解液を保持するため
の供給槽２１ａにおいては、重合性ゲル化剤の重合を抑
制するために低温とし、あるいは酸素含有ガスと接触す
るようにすることが好ましい。なお、供給槽２１ａに連
結した２２は電解液注入管、２３は電解液送り管、２４
はガス供給管、２５はガス排出管である。電解液が塗布
された正極材１は含浸装置（図示せず）に送られ、所定
時間の間含浸装置内に滞留するように構成されている。

【００３３】一方、負極材２を捲回した送り出しロール
１１ｂは負極材２を繰り出し、負極材２は電解液塗布装
置１２ｂに送給されて電解液が塗布され、次いで含浸装
置（図示せず）で所定時間滞留された後積層機構１５へ
送られる。積層機構１５は、含浸装置から送給された正
極材１と別の含浸装置から送給された負極材２とロール
１６から送給された多孔性膜３を重ねて積層ロール１
８、１８で積層する。積層された正極材、多孔質膜、負
極材は加熱室２０で加熱され、電解液中の重合性ゲル化
剤が熱重合されて電解質は非流動化されて電池要素が形
成される。重合性ゲル化剤が熱重合された電池要素は裁
断機２６で裁断されて所定寸法とされて被覆材で封止さ
れて二次電池となる。

【００３４】裁断は図４に示されるように長尺状の電池
要素を短尺にして所定寸法の電池要素を得る他、枚葉の
電池要素をトリミングして所定寸法にする場合に適用さ
れる。裁断方法としては、上刃と下刃とをプレス機構に
よって協動させることによって裁断するパンチングダ
イ、薄刃を型の中に埋め込んでプレス機構で押し切りす
るトムソン刃、ギロチン刃、円柱状の土台にエッチング
等によって刃を形成し、この円柱状の刃を回転して切断
するロールカッター、ダイヤモンド等の高硬度微粒子を
樹脂等で成形して刃を形成した円盤状の刃を用いるホイ
ルソー、ハイス鋼やダイヤチップ等でのこぎり刃を作成
した丸鋸刃、カッターナイフ、剃刀、ハイス鋼等で作製
した刃を超音波振動子に取り付けて数十ｋＨｚの振動で
切断する超音波カッター、ルーター等の裁断刃を用いた
裁断が適用される。

【００３５】これ等の中でも、パンチングダイ、トムソ
ン刃、ギロチン刃等刃を電池要素に押し当てて裁断する
方法に対して本発明の効果が大きく、能率的に裁断する
ことができる。裁断に際しては、変形パラメーターの小
さい電極材側に裁断刃を当てて裁断される

【００３６】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り以下に示す実施例に限定されるものではない。実施例
及び比較例とも使用される原料は、使用前に粉体は２４
０℃で２４時間真空乾燥。樹脂は、電解質は１１０℃で
４時間乾燥。モノマーはモレキュラーシーブにて脱水処
理して用いた。まず以下に示す組成に従い正極材用塗
料、負極材用塗料を調整した。

【００３７】（正極材用塗料組成）ＬｉＣｏＯ₂（正極物質）９０．０部アセチレンブラック（導電材）５．０部ポリフッ化ビニリデン（バインダー）５．０部Ｎメチルピロリドン（溶剤）６６．０部

【００３８】（負極材用塗料組成）メソフェーズカーボン（負極物質）９０．０部ポリフッ化ビニリデン（バインダー）１０．０部Ｎメチルピロリドン（溶剤）８０．０部

【００３９】上記材料をそれぞれボールミルで８時間混
練・分散処理を行い塗料化した。正極材用塗料を厚さ２
０μｍのアルミ箔上にエクストルージョンダイコーティ
ング方式により塗布、乾燥し膜厚１０５μｍの正極材を
得た。負極材用塗料は、厚さ２０μｍの銅箔上にエクス
トルージョンダイコーティング方式により塗布、乾燥し
膜厚７０μｍの負極材を得た。上記の正極・負極材を集
電体上に設けたシートにカレンダー（加圧）処理を８０
０ｋｇ／ｃｍ²で行った。得られた正・負極材に下記の
含浸液を含浸させるとともに、正負極材間にあらかじめ
含浸液を含浸させた厚み２５μｍのポリエチレン製のセ
パレーターをはさみラミネートした。得られたシートを
９０℃で３分加熱してモノマーを重合させ、正負極材お
よび電解質層内の電解液をゲル化しゲル状電解質を有す
るシートを得た。

【００４０】なお、得られたシートの正極材（アルミニ
ウム箔付）と負極材（銅箔付き）を分離し、膜厚を測定
したところそれぞれ８６μｍ、７６μｍであった。ま
た、これらの電極材をさらに１０００ｋｇ／ｃｍ²でカ
レンダー処理したところ、膜厚は正極８４μｍ（α＝
２．３％）、負極は７５μｍ（α＝１．３％）となっ
た。

【００４１】（含浸液組成）プロピレンカーボネート（電解液）８３．０部ＬｉＣｌＯ₄（支持電解質）７．０部Ｐｈｏｔｏｍｅｒ４０５０６．７部（末端にアクリル基を有するポリエチレンオキシド）（Ｈｅｎｋｅｌ社製）Ｐｈｏｔｏｍｅｒ４１５８３．３部（末端にアクリル基を有するポリエチレンオキシド）（Ｈｅｎｋｅｌ社製）Ｔｒｉｇｎｏｘ１２１（架橋開始剤）１．０部（化薬アグゾ社製）

【００４２】上記の薄層シートをパンチングダイを用い
て電極サイズ４０ｍｍ×５０ｍｍに裁断した。正極及び
負極に端子をつけ、可撓性を持つ真空パックに封入して
薄層型リチウム二次電池を１５個作成し評価を行った。
評価は充放電後に短絡の生じた電池の個数のカウントと
充放電後の単セル端面の顕微鏡観察とで行った。結果を
表−１に示す。

【００４３】〔比較例〕前述のカレンダー圧を３００ｋ
ｇ／ｃｍ²にして、カレンダー処理後の膜圧を正極７６
μｍ、負極６２μｍとしたこと以外は実施例と同様にし
て１５個の薄層型電池を作製・評価した。また、これら
の電極材を分離した後に１０００ｋｇ／ｃｍ²でカレン
ダー処理したところ、膜圧は正極６４μｍ（α＝１２．
５％）、負極は５５μｍ（α＝８．５％）となった。結
果を表−１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】本発明は、電極材として変形パラメータ
ーの小さい電極材を用いるから、裁断がスムースで積層
された電極材を一括して裁断することができるため生産
性が高く、また、裁断面が平坦となるから電極材間の短
絡の発生がなく、安定して長期間使用することができる
二次電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池要素の一例を示す縦断面図。

【図２】本発明二次電池の電極材を示す縦断面図。

【図３】本発明の電池要素の他の例を示す縦断面図。

【図４】本発明の電池要素を製造する装置を示す縦断面
図。

【図５】従来の電池要素の裁断部を示す縦断面図。

【符号の説明】

１正極材２負極材３多孔性膜１１ａ，１１ｂ送り出しロール１２ａ，１２ｂ電解液塗布装置１５積層機構１６多孔性膜供給ロール１８積層ロール２１電解液供給槽２２電解液注入管２３電解液送り管２４ガス供給管２５ガス排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H014 AA04 AA06 BB04 CC01 EE08 EE10 HH00 HH01 HH08 5H029 AJ12 AK02 AK03 AK05 AK16 AK18 AL01 AL02 AL06 AL07 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 CJ04 DJ13 EJ12 HJ00 HJ04 HJ15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極材、多孔性膜および負極材がイオン
性金属塩を含有する非流動性電解質を介在させて積層さ
れた二次電池要素において、積層された電極材の最外層
の少なくとも１つを、下記で表わされる変形パラメータ
ーが８％以下とされたことを特徴とする二次電池要素。変形パラメーター：電極材面に１０００ｋｇ／ｃｍ²の
圧力をかけた後の膜厚Ａ（μｍ）と、圧力をかける前の
膜厚Ｂ（μｍ）とから次式によって算出される値
（α）。 α＝（Ｂ−Ａ）／Ｂ
【請求項２】正極材および負極材の全ての変形パラメ
ーターが８％以下とされた請求項１記載の二次電池要
素。
【請求項３】イオン性金属塩がリチウム塩である請求
項１または２記載の二次電池要素。
【請求項４】正極材、多孔性膜および負極材をイオン
性金属塩を含有する非流動性電解質を介在させて積層
し、得られた二次電池要素を裁断する工程を含む二次電
池の製造において、積層された電極材の最外層の少なく
とも一方を、下記で表わされる変形パラメーターαを８
％以下とし、変形パラメーターαが８％以下の電極材側
に裁断刃を押し当てて裁断することを特徴とする二次電
池の製造方法。変形パラメーター：電極材面に１０００ｋｇ／ｃｍ²の
圧力をかけた後の膜厚Ａ（μｍ）と、圧力をかける前の
膜厚Ｂ（μｍ）とから次式によって算出される値
（α）。 α＝（Ｂ−Ａ）／Ｂ
【請求項５】正極材および負極材の一方の全てを変形
パラメーターが８％以下とされた請求項４記載の二次電
池の製造方法。
【請求項６】正極材および負極材の全てを、変形パラ
メーターが８％以下の電極材とされた請求項４記載の二
次電池の製造方法。