JP2001015152A - 全固体積層電池 - Google Patents
全固体積層電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分子固体電解質の場合、未反応のモノマー
が電池特性を劣化させ、また硫化物固体電解質の場合、
酸素や水分によって分解し、安定した電池特性が得られ
ないという問題があった。また、電圧と容量を任意に設
計できないという問題があった。 【解決手段】 正極２、固体電解質４、および負極３が
複数積層された全固体積層電池であって、上記正極２、
固体電解質４、および負極３のいずれもが酸化物焼結体
からなる電池素子を、絶縁性高分子粘着剤６および／ま
たは導電性高分子粘着剤７を用いて直列および／または
並列に接合して積層した。
が電池特性を劣化させ、また硫化物固体電解質の場合、
酸素や水分によって分解し、安定した電池特性が得られ
ないという問題があった。また、電圧と容量を任意に設
計できないという問題があった。 【解決手段】 正極２、固体電解質４、および負極３が
複数積層された全固体積層電池であって、上記正極２、
固体電解質４、および負極３のいずれもが酸化物焼結体
からなる電池素子を、絶縁性高分子粘着剤６および／ま
たは導電性高分子粘着剤７を用いて直列および／または
並列に接合して積層した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は正極、電解質、およ
び負極が複数積層された積層電池に関し、特に電池素子
を直列および／または並列に接合して積層した全固体積
層電池に関する。
び負極が複数積層された積層電池に関し、特に電池素子
を直列および／または並列に接合して積層した全固体積
層電池に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】各種
電子ポータブル機器の発展に伴い、それらの電源として
の二次電池も大きく発展してきている。中でも、高いエ
ネルギー密度を有するリチウム二次電池が脚光を浴びて
いる。
電子ポータブル機器の発展に伴い、それらの電源として
の二次電池も大きく発展してきている。中でも、高いエ
ネルギー密度を有するリチウム二次電池が脚光を浴びて
いる。
【０００３】このリチウム二次電池は、平均電圧が水の
電気分解電圧である１．２３Ｖより高いため、炭酸プロ
ピレン等の有機溶剤を電解液として用いている。
電気分解電圧である１．２３Ｖより高いため、炭酸プロ
ピレン等の有機溶剤を電解液として用いている。
【０００４】しかしながら、前記電解液は可燃性である
ため、電気的短絡による発熱が生じるとガス噴出や発火
が起る危険性をはらんでいる。また電解液の漏液に伴っ
て被害は機器全般に広がる危険性もある。
ため、電気的短絡による発熱が生じるとガス噴出や発火
が起る危険性をはらんでいる。また電解液の漏液に伴っ
て被害は機器全般に広がる危険性もある。
【０００５】そこで安全対策として、従来の乾電池と同
様に電解液にポリマーを添加してゲル化したリチウムポ
リマー二次電池が現われ、期待されている。ゲル電解質
を用いたリチウムポリマー電池は、従来のリチウム二次
電池のように巻き取り構造ではなく、薄い電池素子を積
層した構造である。このように薄型化することで、薄型
化された電子機器にも搭載が容易であるだけでなく、放
熱性を向上することで安全性向上にも寄与している。し
かし、ゲル化したとはいえ可燃性の有機溶剤を使用して
いることから、安全性の問題は完全に解消されたわけで
はない。
様に電解液にポリマーを添加してゲル化したリチウムポ
リマー二次電池が現われ、期待されている。ゲル電解質
を用いたリチウムポリマー電池は、従来のリチウム二次
電池のように巻き取り構造ではなく、薄い電池素子を積
層した構造である。このように薄型化することで、薄型
化された電子機器にも搭載が容易であるだけでなく、放
熱性を向上することで安全性向上にも寄与している。し
かし、ゲル化したとはいえ可燃性の有機溶剤を使用して
いることから、安全性の問題は完全に解消されたわけで
はない。
【０００６】そこで電解液を全く使わない全固体電池も
考案されている。そのような全固体電池としては、例え
ば電解液を用いない全固体高分子電解質を用いるものが
ある。しかしながら、全固体高分子電解質は重合が完全
に進行していないと、未反応部分が活物質と反応して充
放電の繰り返しにより容量が劣化していく傾向が見られ
る。
考案されている。そのような全固体電池としては、例え
ば電解液を用いない全固体高分子電解質を用いるものが
ある。しかしながら、全固体高分子電解質は重合が完全
に進行していないと、未反応部分が活物質と反応して充
放電の繰り返しにより容量が劣化していく傾向が見られ
る。
【０００７】そこで、特開平９−９７６１６号では、光
触媒機能を持つ遷移金属酸化物を添加して、重合を進め
ることが提案されている。しかしながら、この方法は高
分子固体電解質を光化学的に重合させる場合に適用し得
るもので、より廉価な製法である、加熱して重合するタ
イプには効果を示さない。
触媒機能を持つ遷移金属酸化物を添加して、重合を進め
ることが提案されている。しかしながら、この方法は高
分子固体電解質を光化学的に重合させる場合に適用し得
るもので、より廉価な製法である、加熱して重合するタ
イプには効果を示さない。
【０００８】また、特開平８−１３８７２４号では、硫
化物系のガラスを固体電解質として使用することが提案
されている。しかしながら、硫化物系のガラスは酸素や
水分に極めて敏感であり、反応して分解しやすい。
化物系のガラスを固体電解質として使用することが提案
されている。しかしながら、硫化物系のガラスは酸素や
水分に極めて敏感であり、反応して分解しやすい。
【０００９】また、特開昭６１−２６３０６０号では、
無機酸化物系の正極、負極、および固体電解質を蒸着技
術等により薄膜に作製することが提案されている。酸化
物は化学的にも高分子や硫化物に比べて安定であり、好
ましい。また、正極と固体電解質と負極と集電体とから
なる電池素子のリジッドな積層構造を取ることも容易で
ある。しかしながら、この方法では製造コストが高くな
るため、量産に適した方法ではない。特に大面積の電極
を形成する場合には不適である。
無機酸化物系の正極、負極、および固体電解質を蒸着技
術等により薄膜に作製することが提案されている。酸化
物は化学的にも高分子や硫化物に比べて安定であり、好
ましい。また、正極と固体電解質と負極と集電体とから
なる電池素子のリジッドな積層構造を取ることも容易で
ある。しかしながら、この方法では製造コストが高くな
るため、量産に適した方法ではない。特に大面積の電極
を形成する場合には不適である。
【００１０】積層型電池とその製造方法に関しては、例
えば特開平６−２３１７９６号に記載されているよう
に、正極と負極とをずれるように電解質を介して積層
し、その積層体を切断して、切断した端面に端子電極を
被着する方法がある。しかしながら、この方法では正極
に接した電解質と負極に接した端子電極とが接触してお
り、同様に負極に接した電解質と正極に接した端子電極
とが接触しているため、リチウム二次電池に適用した場
合には金属リチウムが析出する危険性がある。
えば特開平６−２３１７９６号に記載されているよう
に、正極と負極とをずれるように電解質を介して積層
し、その積層体を切断して、切断した端面に端子電極を
被着する方法がある。しかしながら、この方法では正極
に接した電解質と負極に接した端子電極とが接触してお
り、同様に負極に接した電解質と正極に接した端子電極
とが接触しているため、リチウム二次電池に適用した場
合には金属リチウムが析出する危険性がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の全固体積層電池は、正極、固体電解質、お
よび負極が複数積層された全固体積層電池において、前
記正極、固体電解質、および負極のいずれもが酸化物焼
結体からなる電池素子を、絶縁性高分子粘着剤および／
または導電性高分子粘着剤を用いて直列および／または
並列に接合して積層したことを特徴とする。
に、本発明の全固体積層電池は、正極、固体電解質、お
よび負極が複数積層された全固体積層電池において、前
記正極、固体電解質、および負極のいずれもが酸化物焼
結体からなる電池素子を、絶縁性高分子粘着剤および／
または導電性高分子粘着剤を用いて直列および／または
並列に接合して積層したことを特徴とする。
【００１２】上記全固体積層電池は、正極および／また
は負極が、リチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガ
ン、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複
合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチ
ウムバナジウム複合酸化物、リチウムチタン複合酸化
物、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タ
ングステン、およびこれらの誘導体のうちの少なくとも
一種類の活物質と、Ｌｉ1.3 Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （Ｐ
Ｏ4 ）3 、Ｌｉ3.6 Ｇｅ0.6 Ｖ0.4 Ｏ4 、４０Ｌｉ2Ｏ
−３５Ｂ2 Ｏ3 −２５ＬｉＮｂＯ3 、３０ＬｉＩ−４１
Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ5 、およびこれらの誘導体のうち
の少なくとも一種類の固体電解質とからなる焼結体であ
ることが望ましい。
は負極が、リチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガ
ン、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複
合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチ
ウムバナジウム複合酸化物、リチウムチタン複合酸化
物、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タ
ングステン、およびこれらの誘導体のうちの少なくとも
一種類の活物質と、Ｌｉ1.3 Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （Ｐ
Ｏ4 ）3 、Ｌｉ3.6 Ｇｅ0.6 Ｖ0.4 Ｏ4 、４０Ｌｉ2Ｏ
−３５Ｂ2 Ｏ3 −２５ＬｉＮｂＯ3 、３０ＬｉＩ−４１
Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ5 、およびこれらの誘導体のうち
の少なくとも一種類の固体電解質とからなる焼結体であ
ることが望ましい。
【００１３】また、上記全固体積層電池は、前記絶縁性
高分子粘着剤がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリ
コン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂のうちの少なくと
も一種類の高分子粘着材からなることが望ましい。
高分子粘着剤がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリ
コン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂のうちの少なくと
も一種類の高分子粘着材からなることが望ましい。
【００１４】また、上記全固体積層電池は、前記導電性
高分子粘着剤が、カーボンブラック、グラファイト、
金、銀、銅、ニッケル、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチ
モンをドープした酸化錫、酸化インジウム、酸化錫をド
ープした酸化インジウム、酸化チタン、チタン酸カリウ
ムのうちの少なくとも一種類からなる導電性フィラー
と、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹
脂、ポリアミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂のうちの少なくとも一種類
の高分子粘着材とからなることが望ましい。
高分子粘着剤が、カーボンブラック、グラファイト、
金、銀、銅、ニッケル、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチ
モンをドープした酸化錫、酸化インジウム、酸化錫をド
ープした酸化インジウム、酸化チタン、チタン酸カリウ
ムのうちの少なくとも一種類からなる導電性フィラー
と、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹
脂、ポリアミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂のうちの少なくとも一種類
の高分子粘着材とからなることが望ましい。
【００１５】
【作用】本発明の全固体積層電池は、酸化物焼結体から
なる正極と酸化物焼結体からなる固体電解質と酸化物焼
結体からなる負極とで電池素子を構成することで、高分
子固体電解質のように未反応のモノマーが電池特性を劣
化させることも無く、また硫化物固体電解質のように酸
素や水分によって分解することも無いため、安定した電
池特性が得られやすくなる。また、絶縁性高分子粘着剤
および／または導電性高分子粘着剤を用いて直列および
／または並列に接合して積層することによって、電圧と
容量を任意に設計できるため、電池素子、および電池素
子が複数積層された積層電池を製造する際にも、蒸着法
よりも廉価で製造できる。加えて、正極に接した電解質
と負極に接した集電体とが接触しておらず、同様に負極
に接した電解質と正極に接した集電体とが接触していな
いため、金属リチウムの析出する危険性がない。
なる正極と酸化物焼結体からなる固体電解質と酸化物焼
結体からなる負極とで電池素子を構成することで、高分
子固体電解質のように未反応のモノマーが電池特性を劣
化させることも無く、また硫化物固体電解質のように酸
素や水分によって分解することも無いため、安定した電
池特性が得られやすくなる。また、絶縁性高分子粘着剤
および／または導電性高分子粘着剤を用いて直列および
／または並列に接合して積層することによって、電圧と
容量を任意に設計できるため、電池素子、および電池素
子が複数積層された積層電池を製造する際にも、蒸着法
よりも廉価で製造できる。加えて、正極に接した電解質
と負極に接した集電体とが接触しておらず、同様に負極
に接した電解質と正極に接した集電体とが接触していな
いため、金属リチウムの析出する危険性がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づき説明する。図１は、本発明の全固体積層電
池の一実施形態を示す断面図である。図１において１
は、正極２、負極３、固体電解質４、集電体５、絶縁性
高分子粘着剤６、導電性高分子粘着材７、外装パッケー
ジ８とからなる全固体積層電池である。
図面に基づき説明する。図１は、本発明の全固体積層電
池の一実施形態を示す断面図である。図１において１
は、正極２、負極３、固体電解質４、集電体５、絶縁性
高分子粘着剤６、導電性高分子粘着材７、外装パッケー
ジ８とからなる全固体積層電池である。
【００１７】正極２および／または負極３を構成する活
物質としては、次のような遷移金属酸化物が挙げられ
る。例えば、リチウムマンガン複合酸化物、二酸化マン
ガン、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト
複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リ
チウムバナジウム複合酸化物、リチウムチタン複合酸化
物、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タ
ングステンなどとそれらの誘導体などである。ここで、
正極２と負極３とに用いる活物質には明確な区別はな
く、２種類の遷移金属酸化物の充放電電位を比較してよ
り貴な電位を示すものを正極２に、より卑な電位を示す
ものを負極３にそれぞれ用いて任意の電圧の電池を構成
することができる。
物質としては、次のような遷移金属酸化物が挙げられ
る。例えば、リチウムマンガン複合酸化物、二酸化マン
ガン、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト
複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リ
チウムバナジウム複合酸化物、リチウムチタン複合酸化
物、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タ
ングステンなどとそれらの誘導体などである。ここで、
正極２と負極３とに用いる活物質には明確な区別はな
く、２種類の遷移金属酸化物の充放電電位を比較してよ
り貴な電位を示すものを正極２に、より卑な電位を示す
ものを負極３にそれぞれ用いて任意の電圧の電池を構成
することができる。
【００１８】本発明で用いる固体電解質４には、例えば
Ｌｉ1.3 Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （ＰＯ4）3 、Ｌｉ3.6 Ｇｅ
0.6 Ｖ0.4 Ｏ4 などの酸化物系結晶質固体電解質、４０
Ｌｉ 2 Ｏ−３５Ｂ2 Ｏ3 −２５ＬｉＮｂＯ3 、３０Ｌｉ
Ｉ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2Ｏ5 などの酸化物系非晶質
固体電解質を挙げることができる。
Ｌｉ1.3 Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （ＰＯ4）3 、Ｌｉ3.6 Ｇｅ
0.6 Ｖ0.4 Ｏ4 などの酸化物系結晶質固体電解質、４０
Ｌｉ 2 Ｏ−３５Ｂ2 Ｏ3 −２５ＬｉＮｂＯ3 、３０Ｌｉ
Ｉ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2Ｏ5 などの酸化物系非晶質
固体電解質を挙げることができる。
【００１９】また、電子伝導性付与剤を添加する場合に
は、熱処理温度や雰囲気などに対して安定な、金、銀な
どの金属粉、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモンをドー
プした酸化錫、酸化インジウム、酸化錫をドープした酸
化インジウム、酸化チタン、チタン酸カリウムのうちの
少なくとも一種類からなる電子伝導性酸化物から、少な
くとも一種類を選択して添加するのが好ましい。
は、熱処理温度や雰囲気などに対して安定な、金、銀な
どの金属粉、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモンをドー
プした酸化錫、酸化インジウム、酸化錫をドープした酸
化インジウム、酸化チタン、チタン酸カリウムのうちの
少なくとも一種類からなる電子伝導性酸化物から、少な
くとも一種類を選択して添加するのが好ましい。
【００２０】正極２および負極３を作製するには、
（１）活物質と、固体電解質と、電子伝導性付与剤と、
成形助剤とを溶解させた水または有機溶剤に分散させて
スラリーを調整し、このスラリーを基材フィルム上に塗
布して乾燥した後、裁断したものを５００〜８００℃で
熱処理する方法、あるいは、（２）活物質と、固体電解
質と、電子伝導性付与剤とを直接あるいは成形助剤を加
えて造粒して金型に投入し、プレス機で加圧成形した
後、５００〜８００℃で熱処理する方法、（３）造粒し
た混合物をロールプレス機で加圧成形してシート状に加
工した後、そのシートを裁断して５００〜８００℃で熱
処理する方法などが用いられる。
（１）活物質と、固体電解質と、電子伝導性付与剤と、
成形助剤とを溶解させた水または有機溶剤に分散させて
スラリーを調整し、このスラリーを基材フィルム上に塗
布して乾燥した後、裁断したものを５００〜８００℃で
熱処理する方法、あるいは、（２）活物質と、固体電解
質と、電子伝導性付与剤とを直接あるいは成形助剤を加
えて造粒して金型に投入し、プレス機で加圧成形した
後、５００〜８００℃で熱処理する方法、（３）造粒し
た混合物をロールプレス機で加圧成形してシート状に加
工した後、そのシートを裁断して５００〜８００℃で熱
処理する方法などが用いられる。
【００２１】ここで使用可能な成形助剤としては、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リビニルアルコール、ジアセチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース、ポリブチラール、ポリビニルク
ロライド、ポリビニルピロリドンなどの１種もしくは２
種以上の混合物が挙げられる。
ば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リビニルアルコール、ジアセチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース、ポリブチラール、ポリビニルク
ロライド、ポリビニルピロリドンなどの１種もしくは２
種以上の混合物が挙げられる。
【００２２】基材フィルムとしては、例えばポリエチレ
ンテレフタラート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リテトラフルオロエチレンなどの樹脂フィルムが使用可
能である。
ンテレフタラート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リテトラフルオロエチレンなどの樹脂フィルムが使用可
能である。
【００２３】集電体５には、例えばアルミニウム、ステ
ンレス、銅などの金属箔を挙げることができる。
ンレス、銅などの金属箔を挙げることができる。
【００２４】酸化物焼結体からなる正極２、固体電解質
４、負極３とで構成された電池素子を接合して積層する
には、電池素子の正極面および負極面に、絶縁性高分子
粘着剤６および／または導電性高分子粘着剤７をスクリ
ーン印刷し、電池素子と電池素子および／または電池素
子と集電体５とを積層した後、所定の温度で熱硬化する
方法などが用いられる。
４、負極３とで構成された電池素子を接合して積層する
には、電池素子の正極面および負極面に、絶縁性高分子
粘着剤６および／または導電性高分子粘着剤７をスクリ
ーン印刷し、電池素子と電池素子および／または電池素
子と集電体５とを積層した後、所定の温度で熱硬化する
方法などが用いられる。
【００２５】絶縁性高分子粘着剤６としては、例えばア
クリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリイミド系樹脂のうちの少なくとも一種類からな
る高分子粘着材を挙げることができる。
クリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリイミド系樹脂のうちの少なくとも一種類からな
る高分子粘着材を挙げることができる。
【００２６】導電性高分子粘着剤７としては、例えばカ
ーボンブラック、グラファイト、金、銀、銅、ニッケ
ル、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモンをドープした酸
化錫、酸化インジウム、酸化錫をドープした酸化インジ
ウム、酸化チタン、チタン酸カリウムのうちの少なくと
も一種類からなる導電性フィラーと、アクリル系樹脂、
エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹脂、
フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系
樹脂のうちの少なくとも一種類の高分子粘着材とからな
る混合物を挙げることができる。
ーボンブラック、グラファイト、金、銀、銅、ニッケ
ル、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモンをドープした酸
化錫、酸化インジウム、酸化錫をドープした酸化インジ
ウム、酸化チタン、チタン酸カリウムのうちの少なくと
も一種類からなる導電性フィラーと、アクリル系樹脂、
エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹脂、
フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系
樹脂のうちの少なくとも一種類の高分子粘着材とからな
る混合物を挙げることができる。
【００２７】外装パッケージ８としては、例えばアルミ
ラミネートフィルムを用いることができる。
ラミネートフィルムを用いることができる。
【００２８】
【実施例１】正極活物質としてＬｉ［Ｌｉ0.1 Ｍ
ｎ1.9 ］Ｏ4 を８０ｗｔ％、固体電解質として３０Ｌｉ
Ｉ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ5 を１０ｗｔ％、電子伝
導性付与剤として酸化錫をドープした酸化インジウムを
１０ｗｔ％含んだ３０×３０×０．１０ｍｍの焼結体か
らなる正極と、Ｌｉ1.3 Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （ＰＯ4 ）3
を９０ｗｔ％、３０ＬｉＩ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ
5 を１０ｗｔ％含んだ３１×３１×０．０２ｍｍの焼結
体からなる固体電解質と、負極活物質としてＬｉ［Ｌｉ
0.33Ｔｉ1.67］Ｏ4 を８０ｗｔ％、固体電解質として３
０ＬｉＩ−４１Ｌｉ2Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ5 を１０ｗｔ％、
電子伝導性付与剤として酸化錫をドープした酸化インジ
ウムを１０ｗｔ％含んだ３０×３０×０．１０ｍｍの焼
結体からなる負極とからなる電池素子を作製し、この電
池素子の正極側および負極側に、炭素材料を含んだポリ
イミド系接着剤により、２９×２９×０．０２ｍｍのア
ルミ箔からなる集電体を接着した。
ｎ1.9 ］Ｏ4 を８０ｗｔ％、固体電解質として３０Ｌｉ
Ｉ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ5 を１０ｗｔ％、電子伝
導性付与剤として酸化錫をドープした酸化インジウムを
１０ｗｔ％含んだ３０×３０×０．１０ｍｍの焼結体か
らなる正極と、Ｌｉ1.3 Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （ＰＯ4 ）3
を９０ｗｔ％、３０ＬｉＩ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ
5 を１０ｗｔ％含んだ３１×３１×０．０２ｍｍの焼結
体からなる固体電解質と、負極活物質としてＬｉ［Ｌｉ
0.33Ｔｉ1.67］Ｏ4 を８０ｗｔ％、固体電解質として３
０ＬｉＩ−４１Ｌｉ2Ｏ−２９Ｐ2 Ｏ5 を１０ｗｔ％、
電子伝導性付与剤として酸化錫をドープした酸化インジ
ウムを１０ｗｔ％含んだ３０×３０×０．１０ｍｍの焼
結体からなる負極とからなる電池素子を作製し、この電
池素子の正極側および負極側に、炭素材料を含んだポリ
イミド系接着剤により、２９×２９×０．０２ｍｍのア
ルミ箔からなる集電体を接着した。
【００２９】この電池素子を３個積層し、各素子の間を
炭素材料を含んだポリイミド系接着剤で接合すること
で、３個の電池素子が直列積層されたサブユニットを作
製した。
炭素材料を含んだポリイミド系接着剤で接合すること
で、３個の電池素子が直列積層されたサブユニットを作
製した。
【００３０】さらに、３個の電池素子を直列に積層した
サブユニットを、３ユニット積層し、各サブユニットの
間をテフロン系接着剤で接合することで、３ユニットの
サブユニットが並列積層されたユニットを作製した。こ
のユニットをアルミラミネートフィルムで包み、熱溶着
して外装した。
サブユニットを、３ユニット積層し、各サブユニットの
間をテフロン系接着剤で接合することで、３ユニットの
サブユニットが並列積層されたユニットを作製した。こ
のユニットをアルミラミネートフィルムで包み、熱溶着
して外装した。
【００３１】以上のようにして作製した全固体積層電池
を０．２Ｃで充放電測定し、理論容量に対する実容量の
比率を調べた。以上の結果を表１に示す。
を０．２Ｃで充放電測定し、理論容量に対する実容量の
比率を調べた。以上の結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１から本発明の全固体積層電池が安定し
た電池特性を得られることがわかる。
た電池特性を得られることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る全固体積層
電池によれば、酸化物焼結体からなる正極と酸化物焼結
体からなる固体電解質と酸化物焼結体からなる負極とで
電池素子を構成することで、高分子固体電解質のように
未反応のモノマーが電池特性を劣化させることが無く、
また硫化物固体電解質のように酸素や水分によって分解
することも無いため、安定した電池特性が得られやすく
なる。
電池によれば、酸化物焼結体からなる正極と酸化物焼結
体からなる固体電解質と酸化物焼結体からなる負極とで
電池素子を構成することで、高分子固体電解質のように
未反応のモノマーが電池特性を劣化させることが無く、
また硫化物固体電解質のように酸素や水分によって分解
することも無いため、安定した電池特性が得られやすく
なる。
【００３５】また、絶縁性高分子粘着剤および／または
導電性高分子粘着剤を用いて直列および／または並列に
接合して積層することにより、電圧と容量を任意に設計
できるため、電池素子、および電池素子が複数積層され
た積層電池を製造する際にも、蒸着法よりも廉価で製造
でき、加えて、正極に接した電解質と負極に接した集電
体とが接触しておらず、同様に負極に接した電解質と正
極に接した集電体とが接触していないため、金属リチウ
ムの析出する危険性がない。
導電性高分子粘着剤を用いて直列および／または並列に
接合して積層することにより、電圧と容量を任意に設計
できるため、電池素子、および電池素子が複数積層され
た積層電池を製造する際にも、蒸着法よりも廉価で製造
でき、加えて、正極に接した電解質と負極に接した集電
体とが接触しておらず、同様に負極に接した電解質と正
極に接した集電体とが接触していないため、金属リチウ
ムの析出する危険性がない。
【図１】本発明の全固体積層電池の一実施例を示す断面
図である。
図である。
【符号の説明】 １……全固体積層電池、２……正極、３……負極、４…
…固体電解質、５……集電体、６……絶縁性高分子粘着
剤、７……導電性高分子粘着剤、８……外装パッケージ
…固体電解質、５……集電体、６……絶縁性高分子粘着
剤、７……導電性高分子粘着剤、８……外装パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三島 洋光 京都府相楽郡精華町光台３丁目５番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 馬込 伸二 京都府相楽郡精華町光台３丁目５番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 大崎 誠 京都府相楽郡精華町光台３丁目５番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 樋口 永 京都府相楽郡精華町光台３丁目５番地 京 セラ株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA02 AA04 AA08 BB04 BB05 5H014 AA02 CC01 EE01 EE07 EE10 5H024 AA02 AA03 BB01 EE01 EE03 EE06 EE09 FF23 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AJ14 AK02 AK03 AL02 AL03 AM12 BJ02 BJ12 CJ02 CJ05 DJ08 EJ01 EJ04 EJ05 EJ12 EJ13
Claims (4)
- 【請求項１】 正極、固体電解質、および負極が複数積
層された全固体積層電池において、前記正極、固体電解
質、および負極のいずれもが酸化物焼結体からなる電池
素子を、絶縁性高分子粘着剤および／または導電性高分
子粘着剤を用いて直列および／または並列に接合して積
層したことを特徴とする全固体積層電池。 - 【請求項２】 前記正極および／または負極が、リチウ
ムマンガン複合酸化物、二酸化マンガン、リチウムニッ
ケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウ
ムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムバナジウム複
合酸化物、リチウムチタン複合酸化物、酸化チタン、酸
化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タングステン、および
これらの誘導体のうちの少なくとも一種類の活物質と、
Ｌｉ1.3Ａｌ0.3 Ｔｉ1.7 （ＰＯ4 ）3 、Ｌｉ3.6 Ｇｅ
0.6 Ｖ0.4 Ｏ4 、４０Ｌｉ2 Ｏ−３５Ｂ2 Ｏ3 −２５Ｌ
ｉＮｂＯ3 、３０ＬｉＩ−４１Ｌｉ2 Ｏ−２９Ｐ
2 Ｏ5 、およびこれらの誘導体のうちの少なくとも一種
類の固体電解質とからなる焼結体であることを特徴とす
る請求項１に記載の全固体積層電池。 - 【請求項３】 前記絶縁性高分子粘着剤がアクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹
脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミ
ド系樹脂のうちの少なくとも一種類の高分子粘着材から
なることを特徴とする請求項１に記載の全固体積層電
池。 - 【請求項４】 前記導電性高分子粘着剤が、カーボンブ
ラック、グラファイト、金、銀、銅、ニッケル、酸化亜
鉛、酸化錫、酸化アンチモンをドープした酸化錫、酸化
インジウム、酸化錫をドープした酸化インジウム、酸化
チタン、チタン酸カリウムのうちの少なくとも一種類か
らなる導電性フィラーと、アクリル系樹脂、エポキシ系
樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フェノール
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂のうち
の少なくとも一種類の高分子粘着材とからなることを特
徴とする請求項１に記載の全固体積層電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11184432A JP2001015152A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 全固体積層電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11184432A JP2001015152A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 全固体積層電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015152A true JP2001015152A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16153060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11184432A Pending JP2001015152A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 全固体積層電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015152A (ja) |
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-
1999
- 1999-06-29 JP JP11184432A patent/JP2001015152A/ja active Pending
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