JP2001006693A

JP2001006693A - 薄型電池

Info

Publication number: JP2001006693A
Application number: JP11171147A
Authority: JP
Inventors: Takashi Namikata; 尚南方; Masaaki Sasayama; 昌聡笹山
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】可塑剤抽出工程を含むことなく、電池性能が
高く工業生産性の高い薄型電池を提供する。【解決手段】電解液の電解溶媒としても使用すること
ができる可塑剤を含むポリマーと電極との積層体を作成
し、当該積層体に電解液を含浸させて可塑剤と混合拡散
させることによって作製した電池要素からなる薄型電
池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイオン伝導性の高分
子材料をイオン移動媒体に用いた薄型電池に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】固体電解質をイオン移動媒体として構成
した固体電池は、従来の電解液をイオン移動媒体とした
電池に比べ、液漏れがないため電池の信頼性、安全性が
向上するとともに、薄膜化や積層体形成の容易さ、電池
形態の自由度が高いこと、パッケージの簡略化、軽量化
が期待されている。この固体電解質の材料として、イオ
ン伝導性のセラミック材料またはポリマー材料が提案さ
れている。

【０００３】このうち前者のセラミック系材料はもろい
性質を有し、加工性に乏しく電極との積層体形成が難し
い。一方、イオン伝導性のポリマー材料、特にポリマー
に電解液を含浸して膨潤させたイオン伝導性のポリマー
材料（以下、ゲル電解質材料と称する）は加工性、柔軟
性に優れるため固体電解質の材料として電極との接合体
形成、電極のイオン授受に伴う電極体積変化に追随した
界面保持ができるなど好ましい。

【０００４】このイオン伝導性のポリマー材料して、Ｗ
ｒｉｇｈｔによりポリエチレンオキシドのアルカリ金属
塩複合体の報告（ＢｒｉｔｉｓｈＰｏｌｙｍｅｒＪ
ｏｕｒｎａｌ、７巻、３１９ページ（１９７５年）以
来、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドな
どのポリアルキレンエーテル系を中心とするポリマー、
ポリアクリロニトリル、ポリフォスファゼン、ポリシロ
キサンなどを骨格としたポリマーを用いたイオン伝導性
のポリマー材料が活発に研究されている。一方、ゲル電
解質材料でポリマーにポリフッ化ビニリデン系樹脂を用
いた物も提案されている（例えば米国特許５２９６３１
８号）。このゲル電解質材料は高いイオン伝導度と高い
電気化学的安定性を合わせ持ち特に非水系電池に用いる
際好ましい。

【０００５】このゲル電解質材料を用いた電池の作製方
法として、１）ゲル電解質材料前駆体として可塑剤を含
有するポリフッ化ビニリデン系樹脂シートを作製し、
２）電極と前記ゲル電解質材料前駆体シートを積層加熱
して一体化させた積層体を作製、３）該積層体のゲル電
解質材料前駆体中の可塑剤を溶媒で抽出除去、４）可塑
剤抽出後の積層体に電解液を含浸してゲル電解質材料と
すると同時に電池要素を作製し、当該電池要素を用いて
薄型電池を作製することが提案されている。ところが、
この方法では可塑剤として、フタル酸ジエステルのよう
な電気化学的に不安定なものを用いるため、一旦可塑剤
を抽出除去した後電解液を含浸しなければならず、その
可塑剤抽出工程が煩雑であるため生産性に問題がある。

【０００６】一方、ゲル電解質材料に電極を積層、一体
化させて電池を作製する方法も提案されているが、電解
液を含有したゲル電解質材料は吸湿しやすい性質を有
し、リチウムイオン電池などの非水系電池を作製するた
めには低湿度の環境が要求され、このための設備を設け
る必要がある。さらに、ポリマーと電極を積層一体化さ
せた後、該積層体に電解液を含浸させてゲル電解質材料
を電池要素を作製すると同時に作製することも検討され
ているが、電解液の含浸、膨潤によってポリマーが寸法
変化を誘起し、これによってゲル電解質材料と電極間の
密着性が低下したり、ゲル電解質材料が収縮して電極間
短絡を引き起こすなどの問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の可塑剤
抽出工程を含むことなく作製でき、電池性能が高く工業
生産性の高い薄型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】本発明者らは、前記課題
に鑑み、検討した結果、電解液の電解溶媒としても使用
することができる可塑剤を含むポリマー（以下ゲル電解
質材料前駆体と称する）と電極との積層体を作成し、当
該積層体に電解液を含浸させて可塑剤と混合拡散させる
ことによってゲル電解質材料となすと同時に電池要素を
も作製することで、本発明の課題を解決せしめた。

【０００９】即ち、本発明は１，（ａ）可塑剤を含有す
るポリマーに、該ポリマーを介して正極電極および負極
電極を積層して積層体とする工程と、（ｂ）該積層体に
電解液を含浸して電池要素とする工程を順に経て製造さ
れる電池要素。２，１記載の製造方法で製造された電池要素からなる薄
型電池。に関するものである。以下、本発明の詳細について順次
説明する。先ず本発明におけるゲル電解質材料前駆体に
ついて説明する。

【００１０】本発明において可塑剤は電解液を構成する
電解質と電解溶媒のうちの電解溶媒としても使用可能な
ものであり、後のゲル電解質材料前駆体に電解液を含浸
させゲル電解質材料とする工程で電解液と混合拡散しイ
オン伝導性が付与される。可塑剤は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、ビチレンカー
ボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ートなどの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン、メ
チルテトラヒドロフランなどのエーテル、γ−ブチルラ
クトン、プロピオラクトン、酢酸メチルなどのエステ
ル、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル
化合物、炭化水素などの有機低分子化合物、シリコンオ
イル、オリゴエチレングリコール、ポリエチレンオキシ
ド、ポリプロピレンオキシドなどの脂肪族エーテル化合
物、ポリアクリロニトリル、脂肪族ポリエステル、脂肪
族ポリカーボネートなどの極性基含有高分子有機化合物
を挙げることができる。

【００１１】一方、本発明のゲル電解質材料前駆体に用
いるポリマーは電解液に膨潤可能であれば良く、具体的
には、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、
ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルメタクリレートなど
を挙げることができ、これらポリマーを単独または他の
ポリマーとの混合物として用いることが可能である。中
でも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、リチウム電池や
リチウムイオン電池などの非水系電池に用いた場合電気
化学的安定性が高く、高強度であるなど好ましい。この
例として、ポリ（ビニリデンフロライド）、ポリ（ヘキ
サフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド）共重合
体、ポリ（パーフルオロビニルエーテル−ビニリデンフ
ロライド）共重合体、ポリ（テトラフルオロエチレン−
ビニリデンフロライド）共重合体、ポリ（ヘキサフルオ
ロプロピレンオキシド−ビニリデンフロライド）共重合
体、ポリ（ヘキサフルオロプロピレンオキシド−テトラ
フルオロエチレン−ビニリデンフロライド）共重合体、
ポリ（ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチ
レン−ビニリデンフロライド）共重合体、ポリ（フルオ
ロエチレン−ビニリデンフロライド）共重合体などの単
独体またはこれらの成分の混合体を挙げることができる
がこれに限定されるものでない。

【００１２】本発明においては先ず前記ポリマーに可塑
剤を含有したゲル電解質材料前駆体を出発物質とするこ
とを特徴としている。ゲル電解質材料前駆体の製造方法
は、例えば予め層状に成形されたポリマーに可塑剤を含
浸させる方法や可塑剤とポリマーの均一混合物、溶融
体、溶液から可塑剤を含有したままで成形加工する方法
が挙げられる。予め層状に成形されたポリマーの形態
は、利用する電極の形態により異なるの特に限定されな
いが、例えばシート状の電極に対してはシート状で利用
され膜状、織布状、不織布状であることが好ましい。こ
の膜の構造として、バルク構造、中空構造、多孔質構造
いずれも使用可能である。

【００１３】中でも多孔質構造は、独立泡構造を含有す
るもの、貫通孔構造を含有するもの、または独立泡構
造、貫通孔構造の複合したものをあげることができ、こ
れらの多孔質構造を有するポリマーは空孔部を有するた
め、可塑剤を充填することができ、この空孔部の可塑剤
が電解液含浸によってイオン伝導性が付与され、ゲル電
解質材料として高いイオン伝導度を発揮できる特徴を有
する。さらに、貫通孔構造を含有する多孔質構造は可塑
剤の含浸速度を高めることが可能で工業生産性にも効果
を示す。

【００１４】本発明のゲル電解質材料前駆体中の可塑剤
含量は、ポリマーの可塑剤含浸における寸法変化の影響
を考慮すると、全体重量の５％以上９０％以下が好まし
く、より好ましくは１０％以上８５％以下である。可塑
剤が５％未満の場合、電解液混合拡散後のイオン伝導度
が低いため好ましくない。また、可塑剤が９０％を越え
る場合、ゲル電解質材料の強度が低下するため好ましく
ない。本発明では含浸する電解液の電解質濃度は、ゲル
電解質材料前駆体に含有される可塑剤により希釈される
ことを考慮して可塑剤含量を調整することが好ましい。

【００１５】また本発明のゲル電解質材料前駆体のポリ
マーに無機フィラ−を混合させることも可能である。こ
の無機フィラ−の混合によってさらに機械的強度を高め
ることができる。フィラ−は、アルミナ、シリカ、ムラ
イト、マイカ、マグネシア、フッ化カルシウム、フッ化
マグネシウム、窒化ケイ素、酸化セリウム、酸化鉄、酸
化チタン、アルカリ金属やアルカリ土類金属チタン酸複
合酸化物、ダイアモンドなどが挙げられる。中でも、フ
ィラ−として電子伝導性でない材料が好ましく、イオン
伝導性を有するフィラ−の場合は電解質膜としてイオン
の透過性が高められるので好ましいものとなる。具体的
には、リチウムイオン伝導体として用いる場合、リチウ
ムを含有する複合酸化物、硫化物、窒化物である。フィ
ラ−の形状として、球状、角状、針状、板状などが好ま
しい。

【００１６】次にゲル電解質材料前駆体と電極との積層
体の製造方法について説明する。先ず、本発明に用いる
電極は、たとえばリチウム電池の場合、正極電極および
負極電極にはリチウムイオンを吸蔵放出可能な物質を用
いる。この正極物質として、負極電極に対して高い電位
を有する材料、この例としては、Ｌｉ_1-xＣｏＯ₂（０
＜ｘ＜０．５）、Ｌｉ_1-xＮｉＯ₂（０＜ｘ＜０．
４）、Ｌｉ_1-xＭｎ₂Ｏ₄（０＜ｘ＜１）、Ｌｉ_1-xＭ
Ｏ₂（０＜ｘ＜１、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅの混合
体を表す。）、Ｌｉ_2-yＭｎ₂Ｏ₄（０＜ｙ＜２）、結
晶性Ｌｉ_1-xＶ₂Ｏ₅（０＜ｘ＜１）、アモルファス状
Ｌｉ_2-yＶ₂Ｏ₅（０＜ｙ＜２）、Ｌｉ_1.2-x'Ｎｂ₂Ｏ
₅（０＜ｘ’＜１．２）などの酸化物、Ｌｉ _1-xＴｉＳ
₂、Ｌｉ_1-xＭｏＳ₂（０＜ｘ＜１）、Ｌｉ_3-zＮｂＳ
ｅ₃（０＜ｚ＜３）などの金属カルコゲナイド、ポリピ
ロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセン誘
導体、ポリアセチレン、ポリチエニレンビニレン、ポリ
アリレンビニレン、ジチオール誘導体、ジスルフィド誘
導体などの有機化合物を挙げることができる。

【００１７】一方、負極物質として、上記正極電極に対
して低い電位を有する材料を用いる。この例として、金
属リチウム、アルミ・リチウム合金、マグネシウム・ア
ルミ・リチウム合金などの金属リチウム、ＡｌＳｂ、Ｍ
ｇ₂Ｇｅ、ＮｉＳｉ₂などの金属間化合物、グラファイ
ト、コークス、低温焼成高分子などの炭素系材料、Ｓｎ
Ｍ系酸化物（ＭはＳｉ，Ｇｅ，Ｐｂを表す。）、Ｓｉ
_1-yＭ′_yＯ_z（０＜ｙ＜１の範囲、Ｍ′はＷ，Ｓｎ，
Ｐｂ，Ｂなどを表す。）の複合酸化物、酸化チタン、酸
化鉄などの金属酸化物のリチウム固溶体、Ｌｉ₇ＭｎＮ
₄、Ｌｉ₃ＦｅＮ ₂、Ｌｉ_3-xＣｏ_xＮ（０＜ｘ＜
３）、Ｌｉ_3-xＮｉＮ（０＜ｘ＜３）、Ｌｉ_3- _xＣｕ_x
Ｎ（０＜ｘ＜３）、Ｌｉ₃ＢＮ₂、Ｌｉ₃ＡｌＮ₂、Ｌ
ｉ₃ＳｉＮ₃の窒化物などのセラミックス等が挙げられ
る。ただし、リチウムイオンを負極電極で還元して金属
リチウムとして利用する場合は、導電性を有する材料で
あればよいので、上記に限定されない。

【００１８】本発明の薄型電池に用いる正極物質および
負極物質は上記の材料を所定の形態に成型加工して用い
られる。この形態としては材料単一物または材料の粉末
物をバインダー中に分散させた分散体のいずれも使用可
能である。前者の成型方法として、電解析出、電解溶
解、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、溶融加工、焼結、
圧縮などが用いられる。また、後者の場合は粉末状の正
極物質または負極物質をバインダーとともに混合して成
型する。このバインダーとして、ポリビニリデンフロラ
イド、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフ
ロライド）共重合体などポリフッ化ビニリデン系樹脂、
ポリテトラフルオロエチレン、などのフッ素系ポリマ
ー、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリ
ロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体などの炭化水素系ポリマー、ポリマー
前駆体、金属などが用いられ、架橋構造を有するポリフ
ッ化ビニリデン系樹脂をバインダーに用いることもでき
る。

【００１９】正極物質または負極物質はその担持体に電
気抵抗の低い材料からなる集電体を用いることもでき
る。この集電体としては、正極電極にはアルミニウム、
ステンレスなど、カーボンなどの材料が、負極電極には
銅、ニッケル、ステンレス、カーボンなどの材料が用い
られる。また、この集電体と正極物質、負極物質との密
着性向上、電解液含浸における混合拡散促進、軽量化な
どの目的で有孔形態のメッシュ状やエキスパンドメタル
などの集電体を用いることも可能である。ゲル電解質材
料前駆体と正極電極、負極電極の積層方法は、シートを
毎葉のまま積層しても良いし、長尺シートを捲回して積
層することも可能である。

【００２０】さらに正極電極、負極電極とゲル電解質材
料前駆体との密着性、積層体自身の強度を向上させる目
的で積層工程または／および積層後においてゲル電解質
材料前駆体の熱変形温度近傍の温度で加熱処理を施し、
ゲル電解質材料前駆体と正極電極、負極電極を一体化す
ることも可能である。この際、積層体に加圧を行い、ゲ
ル電解質前駆体の加工に伴う熱変形温度が低減でき、密
着性向上を図ることができる。一体化により含浸拡散速
度向上や、セパレータ部分の樹脂の膨潤促進によるセパ
レータのイオン伝導度向上、電極との密着性向上などに
効果がある。

【００２１】本発明においては前記したゲル電解質材料
前駆体と正極電極、負極電極の積層体に電解液を注入し
て可塑剤と混合拡散させて電池要素とする。本発明にお
ける薄型電池は前記電池要素をそのままの形状で用いて
も良いが、シート状のものは、捲回したり、折り畳み状
にして用いても構わない。また用途によっては電池要素
を複数積層した物としても構わないが、いずれの場合に
おいてもゲル電解質材料前駆体と正極電極、負極電極の
積層体を外装体に挿入する前あるいは後に可塑剤と電解
液を混合拡散する工程が必要である。

【００２２】外装体に挿入する前に電池要素とするに
は、積層体を先ず電解液に浸せきして積層体内部に電解
液を所定時間混合拡散させた後積層体を引き上げ、外装
体に挿入して薄型電池を作製することが必要である。一
方、外装体に挿入した後電池要素とするには、積層体を
外装体に挿入後電解液を注入し外装体を封口後所定時間
電解液の混合拡散を行うことが必要である。電解液の注
入量は電極空孔部体積や積層構造を勘案して決められ
る。この方法の場合、特に非水系電池の作製において、
積層体の外装体挿入後電解液注入され、電解液注入直後
に外装体を封口できる特徴を有し、薄型電池製造におけ
るドライスペースが狭くできるため好ましいものとな
る。

【００２３】電解液に用いる電解溶媒として、前記の可
塑剤を用いることができる。前記のゲル電解質材料前駆
体に含まれる可塑剤と同一または異なる種類の可塑剤を
溶媒として用いることができる。ここで用いる電解溶媒
として、前記の前駆体に用いた可塑剤が用いられる。通
常、前駆体の可塑剤に鎖状カーボネート、エーテルなど
の低沸点溶媒を用いた場合、積層工程過程において蒸発
して低沸点溶媒の含量が低下することがあり電解溶媒に
おいて補充することが可能である。さらに、前駆体可塑
剤に高沸点溶媒を用い、電解溶媒に低沸点溶媒を含有さ
せて電池要素を作製することもできる。

【００２４】また電解液に用いる電解質として、有機
酸、有機塩、無機酸、無機塩のいずれも使用可能であ
る。この例としてテトラフルオロホウ酸、過塩素酸、硫
酸、リン酸、フッ化水素酸、塩酸などの無機酸、トリフ
ルオロメタンスルホン酸、トリフルオロプロピルスルホ
ン酸、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド
酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸などの有機
酸、およびこれら有機酸、無機酸の金属塩が挙げられ
る。これらは単独で用いることもできるし、複数の電解
質を混合して用いることもできる。さらにパーフルオロ
スルホン酸系ポリマーやパーフルオロカルボン酸系ポリ
マーあるいはこれらの金属塩も本発明の電解質として使
用できる。これら電解質のカチオンとしてプロトン、ア
ルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移
金属カチオン、希土類金属カチオンなどから選ばれるカ
チオンを一種類で、また複数混合して使用することがで
きる。このカチオン種は使用する用途によって異なるた
め限定されない。例えば、本発明のゲル電解質材料をリ
チウム電池に使用する場合は、添加する電解質としてリ
チウム塩を使用することが好ましい。特にリチウム二次
電池に利用する場合、充放電を繰り返し行う必要から、
電解質に電気化学的安定性に富むリチウム塩を選ぶこと
が好ましく、この例として、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉ、Ｃ₄Ｆ₉Ｓ
Ｏ₃Ｌｉ、（ＣＦ₃ＳＯ ₂）₂ＮＬｉ、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰ
Ｆ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆等を挙げることができ
る。

【００２５】本発明で用いる電解液の電解質濃度は、例
えばリチウム電池、リチウムイオ電池の場合、０．５モ
ル／リットル〜４モル／リットルの範囲が好ましい。高
濃度電解液では、電解質の析出や粘度増加など問題が起
こりうる。これに対処するため、注入する電解液や積層
体を室温より高温に保持して操作することが効果があ
る。また、電解液にトリオクチルフォスフェートなど燐
酸エステル類の界面活性剤、キノン、トルエンなど炭化
水素化合物などを添加することも効果がある。本発明の
外装体として、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金
属、アルミと樹脂の積層体シートが利用できる。また、
電極に電流取り出し、注入のための外部端子接続部分、
電流電圧制御素子、発熱時に電極接続を阻止する機能素
子、電極単位・積層体の防湿防止、構造保護などの保護
層を設けたりパッケージ化することもできる。

【００２６】以上のようにして本発明は、可塑剤の抽出
工程を経ることなく電池性能の高い薄型電池を工業生産
性高く作製することを可能にせしめたものである。本発
明はさらなる効果として、ポリオレフィン多孔質膜をセ
パレータに用いた電池において、セパレータの代わりに
本発明のゲル電解質材料を用いることで、セパレータが
電解液保持性や電解液親和性が低いことによる電解液の
流出や、セパレータが電解液に膨潤しないことによるイ
オン伝導度の低さなどの課題を解決することが可能とな
るものである。また、本発明の薄型電池製造方法は、リ
チウム電池に限らずアルカリ電池、鉛電池、ニッケル水
素電池、燃料電池などの各種電池、キャパシター、電気
化学センサー、エレクトロクロミックディスプレー素子
などのイオン移動媒体として応用することも可能であ
り、工業的価値が高い製品を提供できるため好ましいも
のとなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、実施例によって本発明をさ
らに詳細に説明する。

【００２８】

【実施例１】幅１００ｍｍ、長さ２４０ｍｍのＬｉＣｏ
Ｏ₂を用いた正極電極（平均粒径５μｍのＬｉＣｏＯ₂を
１００重量部、バインダーにポリフッ化ビニリデン（以
下ＰＶｄＦと称する）３重量部およびアセチレンブラッ
ク３重量部をＮ−メチルピロリドンに分散させ、その分
散液を厚み１５μｍ、幅１００ｍｍの長尺なアルミ箔集
電体（以下正極集電体と称する）上に塗工し、乾燥後、
加熱プレスして得られた厚み１１０μｍの片面塗工の長
尺なシ−ト状正極電極から切り出して作製する）を幅方
向に垂直な方向に片端から１０ｍｍの幅で正極物質を剥
離してアルミ集電体をはみ出させた。

【００２９】一方、幅１００ｍｍ、長さ２４０ｍｍのグ
ラファイトを用いた負極電極（平均粒径１０μｍのグラ
ファイト（ペトカ製）１００重量部にスチレン−ブタジ
エンラテックスの水分散スラリ−を固形分換算で２重量
部およびカルボキシメチルセルロ−スの水溶液を固形分
換算で０．８重量部の割合で水に均一分散したスラリ−
を厚み１２μｍ、幅１００ｍｍの長尺な銅箔集電体（以
下負極集電体と称する）上に塗工し、乾燥後、加熱プレ
スしてして得られた厚み８５μｍの片面塗工の長尺なシ
−ト状負極電極から切り出して作製する）を幅方向に垂
直な方向に片端から幅１０ｍｍで負極物質を剥離して銅
箔集電体をはみ出させた。

【００３０】次に、ゲル電解質材料前駆体としてポリフ
ッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体
（ヘキサフルオロプロピレン含量３重量％、エルフアト
ケム社製カイナ−ル２８５０）のバルクシ−ト（厚み８
０μｍ）に電子線照射（照射量１０Ｍｒａｄ）を行い架
橋処理した後、発泡剤としてフロン（ＨＦＣ−１３４
ａ）を７重量部含浸、加熱延伸処理して得られた発泡体
シート（発泡倍率５倍、厚み８０μｍ）に可塑剤として
γ−ブチルラクトン（以下ＢＬと称する）を室温で３日
間含浸させゲル電解質材料前駆体（ＢＬ含量７５重量
％、平均厚み８５μｍ、幅１０５ｍｍの長尺シ−ト）を
作製した。ついで長さ２５０ｍｍで切断して短冊状とし
た。

【００３１】負極電極の負極物質と正極電極の正極物質
が対向するようにかつ直接接触することがないようにゲ
ル電解質材料前駆体を介して、負極電極と正極電極のそ
れぞれのはみ出した集電体が互いに反対方向に位置する
ように積層し、加熱ロ−ルのラミネ−タ（ロ−ル温度８
０℃、ロ−ル速度６００ｍｍ／ｍｉｎ）で積層一体化し
た。続いて、積層体をＮＴカッタ−で長さ幅方向に平行
に３０ｍｍ間隔で切断し３０ｍｍ×１１０ｍｍの８個の
積層体を作製し、積層体の各々の正極および負極集電体
のはみ出し部分が同一方向に集まる構造で重ね合わせ
た。正極集電体のはみ出し部の重なる部分の中央部に幅
１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み３０μｍのアルミシート
を正極端子として８枚の正極集電体のはみ出し部ととも
に超音波溶接固定（溶接部は３ｍｍ角）した。同様に、
負極集電体はみ出し部分に幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、
厚み３０μｍの銅シートを負極端子として８枚の集電体
はみ出し部とともに超音波溶接固定した。

【００３２】次に、厚み２５μｍのポリイミドシート、
厚み２０μｍの金属アルミシ−ト、厚み１２μｍポリフ
ェニレンスルフィドシート、厚み５０μｍのポリプロピ
レンシートをこの順に順次積層した多層シ−トをポリプ
ロピレンが内側に面するように幅４０ｍｍ、長さ１３０
ｍｍの筒状の外装体に加工した。この外装体に前記電池
要素を正極端子、負極端子がそれぞれ筒状の外装体の開
口部からはみ出るように装入した後正極端子のはみ出て
いる外装体の開口部分を加熱シ−ルした。次いで、負極
端子のはみ出ている外装体の開口部より電解液としてリ
チウムテトラフルオロボレート（以下ＬｉＢＦ₄と称す
る)を２モル／リットルで溶解したＢＬ溶液を２．５ｇ
注入した後、外装体の開口部分を加熱シール封止して薄
型電池を作製した。この電池作製は通常雰囲気（温度２
０℃、相対湿度約６０％）下で行った。

【００３３】この薄型電池の正極端子、負極端子を充放
電機にそれぞれ接続して充放電試験（充電：７５ｍＡ定
電流、４．２Ｖ定電位充電、充電時間２４時間、放電：
７５ｍＡ定電流放電、カットオフ３Ｖ）を行った結果、
初回放電量は７３５ｍＡｈ、初回充放電効率９１％、平
均電圧３．７Ｖ（平均容量２．７Ｗｈ）であった。さら
に、充放電を繰り返し（充電：３７５ｍＡ定電流、４．
２Ｖ定電位充電、充電時間５時間、放電：７５０ｍＡｈ
定電流、カットオフ３Ｖ）た結果、５０サイクル後の放
電容量は７２５ｍＡｈであった。

【００３４】

【実施例２】実施例１で作製した発泡体シートを用い、
エチレンカーボネート（以下ＥＣと称する）／ＢＬ混合
溶媒（ＥＣ／ＢＬ＝１／１）を可塑剤として室温で３日
間含浸させてゲル電解質材料前駆体を作製した。該ゲル
電解質材料前駆体を用い、電解液としてＬｉＢＦ₄のＥ
Ｃ／ＢＬ混合溶媒（ＥＣ／ＢＬ＝１／１）溶液（ＬｉＢ
Ｆ₄濃度２．０ｍｏｌ／ｌ）を２．３ｇ注液する以外は
実施例１と同様の操作を行い薄型電池を作製した。実施
例１と同様の条件で測定した初回放電量は７３７ｍＡ
ｈ、充放電効率は９０％であった。次いで実施例１と同
様の繰り返し充放電を行った結果、５０サイクル後の放
電容量は７２０ｍＡｈであった。

【００３５】

【実施例３】実施例１と同様の方法で作製した幅１００
ｍｍ、長さ２４０ｍｍの正極電極および負極電極から幅
５０ｍｍ、長さ２００ｍｍの正極電極を、幅５１ｍｍ、
長さ２１０ｍｍの負極電極を切り出した。一方、実施例
１で用いた発泡体シートを幅５０ｍｍに切断して長尺シ
ートを作製した。該発泡体シートはＢＬを可塑剤として
室温で３日間浸せきして含浸させゲル電解質材料前駆体
を作製した（幅５３ｍｍ、長さ２２０ｍｍ）。該ゲル電
解質材料前駆体のＢＬ含有量は７８重量％であった。

【００３６】前記の正極電極（長さ２００ｍｍ、幅５０
ｍｍ）に正極端子としてアルミシート（幅５ｍｍ、長さ
７０ｍｍ、厚み５０μｍ）を未塗工部側から短辺の一辺
に沿って正極電極の幅方向と並行に、正極電極から電極
端子が２０ｍｍ×５ｍｍはみ出した構造になるようにか
しめ方法により接続した。負極電極（長さ２１０ｍｍ、
幅５１ｍｍ）には負極端子として銅シート（幅５ｍｍ、
長さ７０ｍｍ、厚み２０μｍ）を同じく未塗工部側から
短辺の一辺に沿って正極電極の幅方向と並行に、正極電
極から電極端子が２０ｍｍ×５ｍｍはみ出した構造にな
るようにかしめ方法により接続した。

【００３７】正極電極と負極電極を前記ゲル電解質材料
前駆体（長さ２２０ｍｍ、幅５３ｍｍ）を介して塗工面
が互いに対向するように重ね合わせ、正極電極の未塗工
部側に芳香族ポリアミドシート（厚み５μｍ、幅５３ｍ
ｍ、長さ２５ｃｍ）を重ね合わせる。引き続き最内側面
が負極電極になるように直径３０ｍｍの棒端子に巻き付
けて、棒を抜き取り、押しつぶして捲回末端を絶縁テー
プで止めコイル状の積層体（幅３６ｍｍ、長さ５３ｍ
ｍ、厚み１．８ｍｍのコイルで正極端子および負極端子
が長さ方向にコイルの片側から約１７ｍｍはみ出した構
造）を作製した。

【００３８】実施例１と同様の方法で作製した筒状の外
装体（開口部の幅４０ｍｍ、長さ７０ｍｍ）の片側を幅
５ｍｍでヒートシールし袋状とした後、これにコイルを
正極端子および負極端子が開口部から外部にはみ出るよ
うに装入した。開口部分から、電解液としてＬｉＢＦ₄
のＥＣ／ＢＬ混合溶媒（ＥＣ／ＢＬ＝１／１）溶液（Ｌ
ｉＢＦ₄濃度２．０ｍｏｌ／ｌ）を１．２ｇ注入した後
開口部を減圧にした状態で加熱シール（幅３ｍｍ）して
薄型電池を作製した。なお、外装体の電極端子取り出し
部位の開口部に絶縁テープを幅２ｍｍ張り付けた。該薄
型電池を平板上に設置した後、金属板（１ｋｇ）を重石
として８５℃の温度で１０分間加熱処理した。

【００３９】該薄型電池を実施例１と同様に充放電を行
った結果、良好な充放電特性が認められた。なお初回充
放電条件（充電：３０ｍＡ定電流、４．２Ｖ定電位、充
電時間２４時間、放電：３０ｍＡ定電流、カットオフ電
位３Ｖ）の結果、放電量３１０ｍＡｈ、充放電効率９２
％であり、この後繰り返し充放電（充電：１５０ｍＡ定
電流、充電電位４．２Ｖ定電位充電、充電時間５時間、
放電：定電流１５０ｍＡ、カットオフ電位３Ｖ）で５０
サイクル後の放電量２９７ｍＡｈであった。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば可塑剤抽出工程を含むこ
となく電池要素を作製でき、この電池要素からなる薄型
電池は電池性能が高くしかも工業生産性の高いものであ
る。

フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA09 CC08 CC10 DD13 EE04 FF02 GG05 HH13 5H024 AA02 BB10 CC04 EE09 FF15 FF16 FF18 5H029 AJ14 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 CJ23 DJ09 EJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）可塑剤を含有するポリマーに、該
ポリマーを介して正極電極および負極電極を積層して積
層体とする工程と、（ｂ）該積層体に電解液を含浸して
電池要素とする工程を順に経て製造される電池要素。
【請求項２】請求項１記載の製造方法で製造された電
池要素からなる薄型電池。