JP2001028273A - リチウムイオンポリマー二次電池 - Google Patents
リチウムイオンポリマー二次電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部ショートを確実に防止して放電容量を拡
大するとともに、放電容量のサイクル特性を向上する。 【解決手段】 正極集電体箔１２の表面に活物質１３が
形成された正極シート１１の活物質１３と、負極集電体
箔１５の表面に活物質１６が形成された負極シート１３
の活物質１６との間にポリマー電解質層１７を介装して
正極シート１１及び負極シート４が積層される。正極シ
ート１１又は負極シート１４が帯状であって活物質１６
表面にポリマー電解質層１７を有した状態で１又は２回
以上折畳まれ、折畳まれた正極シート１１又は負極シー
ト１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間にそれぞ
れ折畳み面積に相応した面積を有する複数の負極シート
又は正極シート１１が挟持される。挟持される負極シー
ト又は正極シートがその活物質表面にポリマー電解質層
を有する。
大するとともに、放電容量のサイクル特性を向上する。 【解決手段】 正極集電体箔１２の表面に活物質１３が
形成された正極シート１１の活物質１３と、負極集電体
箔１５の表面に活物質１６が形成された負極シート１３
の活物質１６との間にポリマー電解質層１７を介装して
正極シート１１及び負極シート４が積層される。正極シ
ート１１又は負極シート１４が帯状であって活物質１６
表面にポリマー電解質層１７を有した状態で１又は２回
以上折畳まれ、折畳まれた正極シート１１又は負極シー
ト１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間にそれぞ
れ折畳み面積に相応した面積を有する複数の負極シート
又は正極シート１１が挟持される。挟持される負極シー
ト又は正極シートがその活物質表面にポリマー電解質層
を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー電解質層
を介装して正極シート及び負極シートを積層したリチウ
ムイオンポリマー二次電池に関するものである。
を介装して正極シート及び負極シートを積層したリチウ
ムイオンポリマー二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のビデオカメラやノート型パソコン
等のポータブル機器の普及により薄型の電池に対する需
要が高まっている。この薄型の電池として、正極シート
と負極シートを積層して形成されたリチウムイオンポリ
マー二次電池が知られている。この正極シートは、正極
集電体箔の表面に活物質を形成することにより作られ、
負極シートは負極集電体箔の表面に活物質を形成するこ
とにより作られる。正極シートの活物質と負極シートの
活物質の間にはポリマー電解質層が介装される。この電
池では、それぞれの活物質における電位差を電流として
取出すための正極端子及び負極端子が正極集電体箔及び
負極集電体箔に設けられ、このように積層されたものを
パッケージで密閉することによりリチウムイオンポリマ
ー二次電池が形成される。このリチウムイオンポリマー
二次電池ではパッケージから引出された正極端子及び負
極端子を電池の端子として使用することにより所望の電
気が得られるようになっている。
等のポータブル機器の普及により薄型の電池に対する需
要が高まっている。この薄型の電池として、正極シート
と負極シートを積層して形成されたリチウムイオンポリ
マー二次電池が知られている。この正極シートは、正極
集電体箔の表面に活物質を形成することにより作られ、
負極シートは負極集電体箔の表面に活物質を形成するこ
とにより作られる。正極シートの活物質と負極シートの
活物質の間にはポリマー電解質層が介装される。この電
池では、それぞれの活物質における電位差を電流として
取出すための正極端子及び負極端子が正極集電体箔及び
負極集電体箔に設けられ、このように積層されたものを
パッケージで密閉することによりリチウムイオンポリマ
ー二次電池が形成される。このリチウムイオンポリマー
二次電池ではパッケージから引出された正極端子及び負
極端子を電池の端子として使用することにより所望の電
気が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このリチウム
イオンポリマー二次電池の放電容量を増大させるには正
極シート及び負極シートの面積を拡大させる必要があ
る。この正極シート及び負極シートの面積を単純に拡大
するだけでは薄いけれども比較的広い面積を有する電池
になり、その取扱いが困難になる不具合がある。この点
を解消するために、拡大した正極シート及び負極シート
を所望の大きさに折畳むことも考えられる。しかし、正
極シート及び負極シートを積層した状態で折畳むと、折
目部分におけるにおける正極シート又は負極シートに撓
みが生じ、その部分におけるシートが電解質層から剥離
して電極と電解質界面の有効表面積が減少して放電容量
が減少するとともに、電池内部に抵抗を生じさせて放電
容量のサイクル特性を悪化させる不具合がある。また、
撓みが比較的大きい場合にはその部分で正極シート及び
負極シートが直接接触する、いわゆる内部ショートが生
じる問題点もある。本発明の目的は、内部ショートを確
実に防止して放電容量を拡大するとともに、放電容量の
サイクル特性を向上し得るリチウムイオンポリマー二次
電池を提供することにある。
イオンポリマー二次電池の放電容量を増大させるには正
極シート及び負極シートの面積を拡大させる必要があ
る。この正極シート及び負極シートの面積を単純に拡大
するだけでは薄いけれども比較的広い面積を有する電池
になり、その取扱いが困難になる不具合がある。この点
を解消するために、拡大した正極シート及び負極シート
を所望の大きさに折畳むことも考えられる。しかし、正
極シート及び負極シートを積層した状態で折畳むと、折
目部分におけるにおける正極シート又は負極シートに撓
みが生じ、その部分におけるシートが電解質層から剥離
して電極と電解質界面の有効表面積が減少して放電容量
が減少するとともに、電池内部に抵抗を生じさせて放電
容量のサイクル特性を悪化させる不具合がある。また、
撓みが比較的大きい場合にはその部分で正極シート及び
負極シートが直接接触する、いわゆる内部ショートが生
じる問題点もある。本発明の目的は、内部ショートを確
実に防止して放電容量を拡大するとともに、放電容量の
サイクル特性を向上し得るリチウムイオンポリマー二次
電池を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、正極集電体箔１２の表面に活物質１
３が形成された正極シート１１のその活物質１３と、負
極集電体箔１５の表面に活物質１６が形成された負極シ
ート１３のその活物質１６との間にポリマー電解質層１
７を介装して正極シート１１及び負極シート４が積層さ
れたリチウムイオンポリマー二次電池の改良である。そ
の特徴ある構成は、正極シート１１又は負極シート１４
が帯状であってかつ活物質１６表面にポリマー電解質層
１７を有した状態で１又は２回以上折畳まれて形成さ
れ、折畳まれた正極シート１１又は負極シート１４の折
目を除くポリマー電解質層１７の間にそれぞれ折畳み面
積に相応した面積を有する複数の負極シート又は正極シ
ート１１が挟持されたところにある。この請求項１に係
る発明では、帯状の正極シート１１又は負極シート１４
を折畳むので、放電容量を拡大してもその大きさを拡大
することはない。折畳み面積に相応した面積を有する複
数の負極シート又は正極シート１１をポリマー電解質層
１７の間にそれぞれ挟持させるので、折目部分における
における正極シート１１又は負極シート１４に撓みが生
じることを防止し、撓みに起因する内部ショートを防止
する。また、ポリマー電解質層１７は帯状の正極シート
１１又は負極シート１４の活物質の表面に形成されるの
で、そのポリマー電解質層１７の間に挟持された複数の
負極シート又は正極シート１１における活物質はそれぞ
れ同一の電解質を共有していることになり、各活物質間
の内部インピーダンスが均一化してサイクル特性は向上
する。
図１に示すように、正極集電体箔１２の表面に活物質１
３が形成された正極シート１１のその活物質１３と、負
極集電体箔１５の表面に活物質１６が形成された負極シ
ート１３のその活物質１６との間にポリマー電解質層１
７を介装して正極シート１１及び負極シート４が積層さ
れたリチウムイオンポリマー二次電池の改良である。そ
の特徴ある構成は、正極シート１１又は負極シート１４
が帯状であってかつ活物質１６表面にポリマー電解質層
１７を有した状態で１又は２回以上折畳まれて形成さ
れ、折畳まれた正極シート１１又は負極シート１４の折
目を除くポリマー電解質層１７の間にそれぞれ折畳み面
積に相応した面積を有する複数の負極シート又は正極シ
ート１１が挟持されたところにある。この請求項１に係
る発明では、帯状の正極シート１１又は負極シート１４
を折畳むので、放電容量を拡大してもその大きさを拡大
することはない。折畳み面積に相応した面積を有する複
数の負極シート又は正極シート１１をポリマー電解質層
１７の間にそれぞれ挟持させるので、折目部分における
における正極シート１１又は負極シート１４に撓みが生
じることを防止し、撓みに起因する内部ショートを防止
する。また、ポリマー電解質層１７は帯状の正極シート
１１又は負極シート１４の活物質の表面に形成されるの
で、そのポリマー電解質層１７の間に挟持された複数の
負極シート又は正極シート１１における活物質はそれぞ
れ同一の電解質を共有していることになり、各活物質間
の内部インピーダンスが均一化してサイクル特性は向上
する。
【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更に図５に示すように、挟挟持される負極
シート１３又は正極シートがその活物質１４表面にポリ
マー電解質層１７を有するリチウムイオンポリマー二次
電池である。この請求項２に係る発明では、挟持される
負極シート又は正極シート１１のポリマー電解質層１７
が内部抵抗を減少させて放電容量のサイクル特性及び高
率充放電特性を向上させる。
明であって、更に図５に示すように、挟挟持される負極
シート１３又は正極シートがその活物質１４表面にポリ
マー電解質層１７を有するリチウムイオンポリマー二次
電池である。この請求項２に係る発明では、挟持される
負極シート又は正極シート１１のポリマー電解質層１７
が内部抵抗を減少させて放電容量のサイクル特性及び高
率充放電特性を向上させる。
【０００６】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、図５及び図６に示すように、ポリマ
ー電解質層１７が正極シート１１又は負極シート１４の
活物質１２又は１６のいずれか一方又は双方の少なくと
も一辺を被覆するリチウムイオンポリマー二次電池であ
る。この請求項３に係る発明では、活物質とポリマー電
解質層１７の接触面積が拡大し、活物質の電極としての
面積が増大して内部インピーダンスが減少する。また、
比較的乾燥しやすい活物質１３，１６の縁部をポリマー
電解質層１７が被覆するので、そのポリマー電解質層１
７がその部分における乾燥を防止して内部抵抗の増加を
抑制して放電容量のサイクル特性及び高率充放電特性を
更に向上させる。
係る発明であって、図５及び図６に示すように、ポリマ
ー電解質層１７が正極シート１１又は負極シート１４の
活物質１２又は１６のいずれか一方又は双方の少なくと
も一辺を被覆するリチウムイオンポリマー二次電池であ
る。この請求項３に係る発明では、活物質とポリマー電
解質層１７の接触面積が拡大し、活物質の電極としての
面積が増大して内部インピーダンスが減少する。また、
比較的乾燥しやすい活物質１３，１６の縁部をポリマー
電解質層１７が被覆するので、そのポリマー電解質層１
７がその部分における乾燥を防止して内部抵抗の増加を
抑制して放電容量のサイクル特性及び高率充放電特性を
更に向上させる。
【０００７】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であって、図２に示すように、帯状
の正極集電体箔又は負極集電体箔１５の一方の側縁１５
ａが複数の負極集電体箔又は正極集電体箔１２の一方の
側縁１２ａから突出し複数の負極集電体箔又は正極集電
体箔１２の他方の側縁１２ｂが帯状の正極集電体箔又は
負極集電体箔１５の他方の側縁１５ｂから突出して積層
され、正極集電体箔の複数の突出部１２ｃを相互に接続
する正極端子２３が設けられ、負極集電体箔１５の複数
の突出部１５ｃを相互に接続する負極端子２１が設けら
れたリチウムイオンポリマー二次電池である。一般的な
リチウムイオンポリマー二次電池では、それぞれの活物
質における電位差を電流として取出すための正極端子及
び負極端子を設けるが、この請求項４に係る発明では、
その端子２１，２３を容易に設けることができ、リチウ
ムイオンポリマー二次電池の製作を比較的容易にする。
いずれかに係る発明であって、図２に示すように、帯状
の正極集電体箔又は負極集電体箔１５の一方の側縁１５
ａが複数の負極集電体箔又は正極集電体箔１２の一方の
側縁１２ａから突出し複数の負極集電体箔又は正極集電
体箔１２の他方の側縁１２ｂが帯状の正極集電体箔又は
負極集電体箔１５の他方の側縁１５ｂから突出して積層
され、正極集電体箔の複数の突出部１２ｃを相互に接続
する正極端子２３が設けられ、負極集電体箔１５の複数
の突出部１５ｃを相互に接続する負極端子２１が設けら
れたリチウムイオンポリマー二次電池である。一般的な
リチウムイオンポリマー二次電池では、それぞれの活物
質における電位差を電流として取出すための正極端子及
び負極端子を設けるが、この請求項４に係る発明では、
その端子２１，２３を容易に設けることができ、リチウ
ムイオンポリマー二次電池の製作を比較的容易にする。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１に示すように、リチウム
イオンポリマー二次電池１０は、正極シート１１と負極
シート１４との間にポリマー電解質層１７を介装し、そ
の正極シート１１及び負極シート１４を積層したもので
ある。正極シート１１は正極集電体箔１２の表面に活物
質１３が形成されたものであり、負極シート１４は負極
集電体箔１５の表面に活物質１６が形成されたものであ
る。また、ポリマー電解質層１７は正極集電体箔１２に
形成された活物質１３と負極集電体箔１５の表面に形成
された活物質１６との間に介装される。このリチウムイ
オンポリマー二次電池１０は、放電容量を拡大するため
に帯状の負極集電体箔１５を用い、その帯状の負極集電
体箔１５は活物質表面１６にポリマー電解質層１７を有
した状態で折畳まれる。なお、この実施の形態における
負極集電体箔１５はＣｕ箔であり、負極集電体箔１５の
活物質１６にはグラファイト系の活物質が使用される。
基づいて詳しく説明する。図１に示すように、リチウム
イオンポリマー二次電池１０は、正極シート１１と負極
シート１４との間にポリマー電解質層１７を介装し、そ
の正極シート１１及び負極シート１４を積層したもので
ある。正極シート１１は正極集電体箔１２の表面に活物
質１３が形成されたものであり、負極シート１４は負極
集電体箔１５の表面に活物質１６が形成されたものであ
る。また、ポリマー電解質層１７は正極集電体箔１２に
形成された活物質１３と負極集電体箔１５の表面に形成
された活物質１６との間に介装される。このリチウムイ
オンポリマー二次電池１０は、放電容量を拡大するため
に帯状の負極集電体箔１５を用い、その帯状の負極集電
体箔１５は活物質表面１６にポリマー電解質層１７を有
した状態で折畳まれる。なお、この実施の形態における
負極集電体箔１５はＣｕ箔であり、負極集電体箔１５の
活物質１６にはグラファイト系の活物質が使用される。
【０００９】図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、活物
質１６の負極集電体箔１５の表面への具体的な形成手順
は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリーを帯
状の負極集電体箔１５の上面にドクターブレード法によ
り塗布して乾燥することにより行われる。一方、活物質
１６は他方の側部１５ｂを除いて表面である図における
負極集電体箔１５の上面に形成され、ポリマー電解質層
１７はその活物質１６の上面に電解質スラリーを塗布乾
燥することにより作られる。ポリマー電解質層１７はこ
の活物質１６を被覆する面積を有するように形成され
る。具体的には、図６（ｃ）に示すように、電解質スラ
リーを活物質１６を覆うように塗布し、その後乾燥する
ことにより活物質１６を被覆する面積に形成される。図
１に戻って、リチウムイオンポリマー二次電池１０は、
折畳まれた負極シート１４の折目を除くポリマー電解質
層１７の間にそれぞれ折畳み面積に相応した面積を有す
る複数の正極シート１１が挟持される。挟持される正極
シート１１の活物質１３の表面にもポリマー電解質層１
７が形成される、この実施の形態における正極集電体箔
１２はＡｌ箔であり、活物質１３には例えばＬｉＣｏＯ
2が使用される。具体的な正極シート１１の作製手順
は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、活物質を溶液
に分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗
布して乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状
のＡｌ箔１８の上面に先ず活物質１３を形成する。活物
質１３はＡｌ箔１８の一方の側部を除いて形成され、ポ
リマー電解質層１７はこの活物質１３を被覆する面積を
有するように形成される。具体的には、図５（ｃ）に示
すように、電解質スラリーは活物質１３を覆うように塗
布し、その後乾燥することにより活物質１３を被覆する
面積に形成される。その後図５（ｄ）に示すように、活
物質１３及びポリマー電解質層１７を有する帯状のＡｌ
箔１８は、その活物質１３及びポリマー電解質層１７と
ともに負極シート１４の折畳み面積に相応した面積を有
するように切断される。これにより、正極集電体箔１２
の表面に活物質１３が形成され、その活物質１３表面に
ポリマー電解質層１７を有する所定の面積の正極シート
１１が複数枚作られる。
質１６の負極集電体箔１５の表面への具体的な形成手順
は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリーを帯
状の負極集電体箔１５の上面にドクターブレード法によ
り塗布して乾燥することにより行われる。一方、活物質
１６は他方の側部１５ｂを除いて表面である図における
負極集電体箔１５の上面に形成され、ポリマー電解質層
１７はその活物質１６の上面に電解質スラリーを塗布乾
燥することにより作られる。ポリマー電解質層１７はこ
の活物質１６を被覆する面積を有するように形成され
る。具体的には、図６（ｃ）に示すように、電解質スラ
リーを活物質１６を覆うように塗布し、その後乾燥する
ことにより活物質１６を被覆する面積に形成される。図
１に戻って、リチウムイオンポリマー二次電池１０は、
折畳まれた負極シート１４の折目を除くポリマー電解質
層１７の間にそれぞれ折畳み面積に相応した面積を有す
る複数の正極シート１１が挟持される。挟持される正極
シート１１の活物質１３の表面にもポリマー電解質層１
７が形成される、この実施の形態における正極集電体箔
１２はＡｌ箔であり、活物質１３には例えばＬｉＣｏＯ
2が使用される。具体的な正極シート１１の作製手順
は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、活物質を溶液
に分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗
布して乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状
のＡｌ箔１８の上面に先ず活物質１３を形成する。活物
質１３はＡｌ箔１８の一方の側部を除いて形成され、ポ
リマー電解質層１７はこの活物質１３を被覆する面積を
有するように形成される。具体的には、図５（ｃ）に示
すように、電解質スラリーは活物質１３を覆うように塗
布し、その後乾燥することにより活物質１３を被覆する
面積に形成される。その後図５（ｄ）に示すように、活
物質１３及びポリマー電解質層１７を有する帯状のＡｌ
箔１８は、その活物質１３及びポリマー電解質層１７と
ともに負極シート１４の折畳み面積に相応した面積を有
するように切断される。これにより、正極集電体箔１２
の表面に活物質１３が形成され、その活物質１３表面に
ポリマー電解質層１７を有する所定の面積の正極シート
１１が複数枚作られる。
【００１０】次いで図４に示すように、ポリマー電解質
層１７を間に介装して正極シート１１及び負極シート１
４が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即
ち、負極シート１４に折目の間隔に相応する所定のピッ
チで複数の正極シート１１を配置し、その状態で所定の
温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のロ
ーラ１９，１９間に図の実線矢印に示すように通過さ
せ、ポリマー電解質層１７を介装した状態で正極シート
１１及び負極シート１４を熱圧着する。複数の正極シー
ト１１の負極シート１４上への配置は、帯状の負極集電
体箔１５の一方の側縁１５ａが複数の正極集電体箔１２
の一方の側縁１２ａから突出し、複数の正極集電体箔１
２の他方の側縁１２ｂがその帯状の負極集電体箔１５の
他方の側縁１５ｂから突出するように、またそれぞれの
正極シート１１が負極シート１４の折目に相当する部分
をあけて配置される。
層１７を間に介装して正極シート１１及び負極シート１
４が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即
ち、負極シート１４に折目の間隔に相応する所定のピッ
チで複数の正極シート１１を配置し、その状態で所定の
温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のロ
ーラ１９，１９間に図の実線矢印に示すように通過さ
せ、ポリマー電解質層１７を介装した状態で正極シート
１１及び負極シート１４を熱圧着する。複数の正極シー
ト１１の負極シート１４上への配置は、帯状の負極集電
体箔１５の一方の側縁１５ａが複数の正極集電体箔１２
の一方の側縁１２ａから突出し、複数の正極集電体箔１
２の他方の側縁１２ｂがその帯状の負極集電体箔１５の
他方の側縁１５ｂから突出するように、またそれぞれの
正極シート１１が負極シート１４の折目に相当する部分
をあけて配置される。
【００１１】図３に示すように、このように正極シート
１１が積層された負極シート１４の折畳みは、正極シー
ト１１が配置されていない負極シート１４の折目を交互
に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、
帯状の負極集電体箔１５の一方の側縁１５ａは複数の正
極集電体箔１２の一方の側縁１２ａから突出し、複数の
正極集電体箔１２の他方の側縁１２ｂは帯状の負極集電
体箔１５の他方の側縁１５ｂから突出した状態で積層さ
れる。図１に示すように、このように折畳まれた負極シ
ート１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間には、
それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極
シート１１が挟持される。一方、図２及び図３に示すよ
うに、複数の正極集電体箔１２の一端１２ａから突出し
た負極集電体箔１５の複数の突出部１５ｃにはこの突出
部１５ｃを相互に接続する負極端子２１の一端が止め金
具２２により設けられ、負極集電体箔１５の他端縁１５
ｂから突出した正極集電体箔１２の複数の突出部１２ｃ
にはこの突出部１２ｃを相互に接続する正極端子２３の
一端が止め金具２２により設けられる。
１１が積層された負極シート１４の折畳みは、正極シー
ト１１が配置されていない負極シート１４の折目を交互
に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、
帯状の負極集電体箔１５の一方の側縁１５ａは複数の正
極集電体箔１２の一方の側縁１２ａから突出し、複数の
正極集電体箔１２の他方の側縁１２ｂは帯状の負極集電
体箔１５の他方の側縁１５ｂから突出した状態で積層さ
れる。図１に示すように、このように折畳まれた負極シ
ート１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間には、
それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極
シート１１が挟持される。一方、図２及び図３に示すよ
うに、複数の正極集電体箔１２の一端１２ａから突出し
た負極集電体箔１５の複数の突出部１５ｃにはこの突出
部１５ｃを相互に接続する負極端子２１の一端が止め金
具２２により設けられ、負極集電体箔１５の他端縁１５
ｂから突出した正極集電体箔１２の複数の突出部１２ｃ
にはこの突出部１２ｃを相互に接続する正極端子２３の
一端が止め金具２２により設けられる。
【００１２】図１及び図２に示すように、このように折
畳まれた帯状の負極シート１４は複数の正極シート１４
とともにパッケージシート２４で密封される。この実施
の形態におけるパッケージシート２４はポリプロピレン
がラミネートされたアルミニウム箔であり、一対のパッ
ケージシート２４で折畳まれた帯状の負極シート１４を
複数の正極シート１１とともに挟み、真空雰囲気中でパ
ッケージシート２４の周囲を熱圧着することにより密封
される。一対のパッケージシート２４は正極端子２３の
他端及び負極端子２１の他端がそれぞれそのパッケージ
シート２４の外部に表出するように周囲が熱圧着され、
このようにして作られたリチウムイオンポリマー二次電
池１０は、パッケージシート２４から引出された正極及
び負極端子２１，２３の他端を電池の端子として使用す
ることにより所望の電気を得ることができる。
畳まれた帯状の負極シート１４は複数の正極シート１４
とともにパッケージシート２４で密封される。この実施
の形態におけるパッケージシート２４はポリプロピレン
がラミネートされたアルミニウム箔であり、一対のパッ
ケージシート２４で折畳まれた帯状の負極シート１４を
複数の正極シート１１とともに挟み、真空雰囲気中でパ
ッケージシート２４の周囲を熱圧着することにより密封
される。一対のパッケージシート２４は正極端子２３の
他端及び負極端子２１の他端がそれぞれそのパッケージ
シート２４の外部に表出するように周囲が熱圧着され、
このようにして作られたリチウムイオンポリマー二次電
池１０は、パッケージシート２４から引出された正極及
び負極端子２１，２３の他端を電池の端子として使用す
ることにより所望の電気を得ることができる。
【００１３】このように構成されたリチウムイオンポリ
マー二次電池１０は、面積を拡大させた帯状の負極シー
ト１４を折畳むので、比較的小型薄型の状態のまま放電
容量を拡大できる。また、折畳み面積に相応した面積を
有する複数の正極シート１１をポリマー電解質層１７の
間にそれぞれ挟持させるので、折目部分におけるにおけ
る正極シート１１又は負極シート１４に撓みが生じるこ
とはない。このため、正極シート１１又は負極シート１
４が撓むことにより生じうる内部ショートを確実に防止
することができる。また、挟持される正極シート１１の
活物質１３の表面にポリマー電解質層１７を予め形成す
るので、ポリマー電解質層１７を介装して正極シート１
１及び負極シート１４が積層した状態における内部抵抗
を減少させることができる。また、ポリマー電解質層１
７が正極シート１１及び負極シート１４のそれぞれ活物
質１３，１６を被覆する面積を有するようにしたので、
有効電極面積が増大して内部抵抗を更に減少させること
ができる。更に、乾燥しやすい活物質の端部を被覆する
ポリマー電解質層１７がその端部に生じる内部抵抗の増
加を抑制させて放電容量のサイクル特性及び高率充放電
特性を向上することができる。
マー二次電池１０は、面積を拡大させた帯状の負極シー
ト１４を折畳むので、比較的小型薄型の状態のまま放電
容量を拡大できる。また、折畳み面積に相応した面積を
有する複数の正極シート１１をポリマー電解質層１７の
間にそれぞれ挟持させるので、折目部分におけるにおけ
る正極シート１１又は負極シート１４に撓みが生じるこ
とはない。このため、正極シート１１又は負極シート１
４が撓むことにより生じうる内部ショートを確実に防止
することができる。また、挟持される正極シート１１の
活物質１３の表面にポリマー電解質層１７を予め形成す
るので、ポリマー電解質層１７を介装して正極シート１
１及び負極シート１４が積層した状態における内部抵抗
を減少させることができる。また、ポリマー電解質層１
７が正極シート１１及び負極シート１４のそれぞれ活物
質１３，１６を被覆する面積を有するようにしたので、
有効電極面積が増大して内部抵抗を更に減少させること
ができる。更に、乾燥しやすい活物質の端部を被覆する
ポリマー電解質層１７がその端部に生じる内部抵抗の増
加を抑制させて放電容量のサイクル特性及び高率充放電
特性を向上することができる。
【００１４】なお、上述した実施の形態では、活物質１
３，１６及びポリマー電解質層１７を負極及び正極集電
体箔１２，１５の表面である一方の面に塗布乾燥し、帯
状の負極シート１４の一方の面に所定のピッチで複数の
正極シート１１を熱圧着して正極シート１１が配置され
ていない負極シート１４の折目を交互に折曲げたが、図
８に示すように、活物質１３，１６及びポリマー電解質
層１７を負極及び正極集電体箔１２，１５の上下の双方
の面にそれぞれ塗布乾燥した帯状の負極シート１４の上
下の双方の面に所定のピッチで複数の正極シート１１を
熱圧着し、図７に示すように、正極シート１１が配置さ
れていない負極シート１４の折目を交互に折曲げたリチ
ウムイオンポリマー二次電池であってもよい。図７に示
すように、負極及び正極集電体箔１２，１５の表面であ
る両面に活物質１３，１６及びポリマー電解質層１７を
それぞれ塗布乾燥した帯状の負極又は正極シート１４、
１１を交互に折曲げれば、負極シート１４と正極シート
１４が交互に積層されるためリチウムイオンポリマー二
次電池のエネルギー密度を向上することができる。この
場合、ポリマー電解質層は二層となるが、電池の積層数
が３以上の場合には、サイクル特性が向上するという効
果を発揮できる。
３，１６及びポリマー電解質層１７を負極及び正極集電
体箔１２，１５の表面である一方の面に塗布乾燥し、帯
状の負極シート１４の一方の面に所定のピッチで複数の
正極シート１１を熱圧着して正極シート１１が配置され
ていない負極シート１４の折目を交互に折曲げたが、図
８に示すように、活物質１３，１６及びポリマー電解質
層１７を負極及び正極集電体箔１２，１５の上下の双方
の面にそれぞれ塗布乾燥した帯状の負極シート１４の上
下の双方の面に所定のピッチで複数の正極シート１１を
熱圧着し、図７に示すように、正極シート１１が配置さ
れていない負極シート１４の折目を交互に折曲げたリチ
ウムイオンポリマー二次電池であってもよい。図７に示
すように、負極及び正極集電体箔１２，１５の表面であ
る両面に活物質１３，１６及びポリマー電解質層１７を
それぞれ塗布乾燥した帯状の負極又は正極シート１４、
１１を交互に折曲げれば、負極シート１４と正極シート
１４が交互に積層されるためリチウムイオンポリマー二
次電池のエネルギー密度を向上することができる。この
場合、ポリマー電解質層は二層となるが、電池の積層数
が３以上の場合には、サイクル特性が向上するという効
果を発揮できる。
【００１５】また、上述した実施の形態では、帯状の負
極シート１４を折畳む場合を示したが、図示しないが、
帯状の正極シートをポリマー電解質層を有した状態で１
又は２回以上折畳み、折畳まれた正極シートの折目を除
くポリマー電解質層の間にそれぞれ折畳み面積に相応し
た面積を有する複数の負極シートを挟持してもよい。こ
の場合、上述した実施の形態では、挟持される正極シー
ト１１がその活物質１３表面にポリマー電解質層１７を
有する場合を説明したが、このように、帯状の正極シー
トを折畳む場合には、挟持される負極シートの活物質表
面にポリマー電解質層が形成される。また、上述した実
施の形態では、挟持される正極シート１１がその活物質
１３表面にポリマー電解質層１７を有する場合を説明し
たが、図示しないが、負極シートの活物質表面にポリマ
ー電解質層を介装して正極シートが積層可能である限
り、正極シートの活物質表面にポリマー電解質層を予め
形成しなくても良い。更に、図４に正極シートと負極シ
ートの双方の片面に活物質及びポリマー電解質層を設け
た例を示し、また図８に正極シートと負極シートの双方
の両面に活物質及びポリマー電解質層を設けた例を示し
たが、本発明はこれらに限らず、正極シート又は負極シ
ートの一方の両面に活物質及びポリマー電解質層を設
け、正極シート又は負極シートの他方の片面に活物質及
びポリマー電解質層を設けてもよい。この場合、片面に
活物質及びポリマー電解質層を有するシートは帯状のシ
ートであることが好ましい。
極シート１４を折畳む場合を示したが、図示しないが、
帯状の正極シートをポリマー電解質層を有した状態で１
又は２回以上折畳み、折畳まれた正極シートの折目を除
くポリマー電解質層の間にそれぞれ折畳み面積に相応し
た面積を有する複数の負極シートを挟持してもよい。こ
の場合、上述した実施の形態では、挟持される正極シー
ト１１がその活物質１３表面にポリマー電解質層１７を
有する場合を説明したが、このように、帯状の正極シー
トを折畳む場合には、挟持される負極シートの活物質表
面にポリマー電解質層が形成される。また、上述した実
施の形態では、挟持される正極シート１１がその活物質
１３表面にポリマー電解質層１７を有する場合を説明し
たが、図示しないが、負極シートの活物質表面にポリマ
ー電解質層を介装して正極シートが積層可能である限
り、正極シートの活物質表面にポリマー電解質層を予め
形成しなくても良い。更に、図４に正極シートと負極シ
ートの双方の片面に活物質及びポリマー電解質層を設け
た例を示し、また図８に正極シートと負極シートの双方
の両面に活物質及びポリマー電解質層を設けた例を示し
たが、本発明はこれらに限らず、正極シート又は負極シ
ートの一方の両面に活物質及びポリマー電解質層を設
け、正極シート又は負極シートの他方の片面に活物質及
びポリマー電解質層を設けてもよい。この場合、片面に
活物質及びポリマー電解質層を有するシートは帯状のシ
ートであることが好ましい。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 ＜実施例１＞先ず複数枚の正極シート１１を作製した。
即ち、ＬｉＣｏＯ2粉末７０ｇと黒鉛粉末（商品名；ケ
ッチェンブラック）４ｇを、ポリフッ化ビニリデンのＮ
−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製
した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（エルフアトケム製、Ｋｙｎａｒ２８１
０；ヘキサフルオロプロピレン１２ｗｔ％含有品）４０
ｇをジメチルカーボネート２００ｇに６０℃で溶解し、
更に電解液８０ｇを撹拌混合して電解質スラリーを作製
した。次に、幅１０ｃｍ長さが１ｍのＡｌ箔の上面に、
活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法に
より塗布及び乾燥し、更にその活物質１３を覆うように
電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して活物質１
３及びポリマー電解質層１７が形成された帯状のＡｌ箔
をその活物質１３及びポリマー電解質層１７とともに切
断して幅が１０ｃｍ長さが１０ｃｍの１０枚の正極シー
ト１１を得た。
即ち、ＬｉＣｏＯ2粉末７０ｇと黒鉛粉末（商品名；ケ
ッチェンブラック）４ｇを、ポリフッ化ビニリデンのＮ
−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製
した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（エルフアトケム製、Ｋｙｎａｒ２８１
０；ヘキサフルオロプロピレン１２ｗｔ％含有品）４０
ｇをジメチルカーボネート２００ｇに６０℃で溶解し、
更に電解液８０ｇを撹拌混合して電解質スラリーを作製
した。次に、幅１０ｃｍ長さが１ｍのＡｌ箔の上面に、
活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法に
より塗布及び乾燥し、更にその活物質１３を覆うように
電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して活物質１
３及びポリマー電解質層１７が形成された帯状のＡｌ箔
をその活物質１３及びポリマー電解質層１７とともに切
断して幅が１０ｃｍ長さが１０ｃｍの１０枚の正極シー
ト１１を得た。
【００１７】次に帯状の負極シート１４を作製した。即
ち、燐片状天然黒鉛粉末５０ｇを、ポリフッ化ビニリデ
ンのＮ−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリー
を幅１０ｃｍ長さが１ｍのＣｕ箔の上面にドクターブレ
ード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラ
リーを更にその活物質１３を覆うように塗布及び乾燥し
て帯状の負極シート１４を作製した。この帯状の負極シ
ート１４に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の
正極シート１１を熱圧着して正極シート１１が配置され
ていない負極シート１４の折目を交互に折曲げ、幅１０
ｃｍ長さ１０ｃｍの折畳み面積を有する帯状の負極シー
ト１４のポリマー電解質層１７の間にそれぞれ幅１０ｃ
ｍ長さ１０ｃｍの１０枚の正極シート１１が挟持された
リチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を実
施例１とした。
ち、燐片状天然黒鉛粉末５０ｇを、ポリフッ化ビニリデ
ンのＮ−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリー
を幅１０ｃｍ長さが１ｍのＣｕ箔の上面にドクターブレ
ード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラ
リーを更にその活物質１３を覆うように塗布及び乾燥し
て帯状の負極シート１４を作製した。この帯状の負極シ
ート１４に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の
正極シート１１を熱圧着して正極シート１１が配置され
ていない負極シート１４の折目を交互に折曲げ、幅１０
ｃｍ長さ１０ｃｍの折畳み面積を有する帯状の負極シー
ト１４のポリマー電解質層１７の間にそれぞれ幅１０ｃ
ｍ長さ１０ｃｍの１０枚の正極シート１１が挟持された
リチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を実
施例１とした。
【００１８】＜比較例１＞実施例１と同一の手順で１０
枚の正極シートを作製した。次に実施例１と同一の手順
により得られた帯状の負極シートを切断して幅が１０ｃ
ｍ長さが１０ｃｍの１０枚の負極シートを得た。次に単
一の負極シート１４を単一の正極シートにポリマー電解
質層を介してそれぞれ熱圧着して１０組の積層体を作製
した。この１０組の積層体を更に積層して正極シートと
負極シートの対抗面積が実施例１と略同一のリチウムイ
オンポリマー二次電池を得た。この電池を比較例１とし
た。
枚の正極シートを作製した。次に実施例１と同一の手順
により得られた帯状の負極シートを切断して幅が１０ｃ
ｍ長さが１０ｃｍの１０枚の負極シートを得た。次に単
一の負極シート１４を単一の正極シートにポリマー電解
質層を介してそれぞれ熱圧着して１０組の積層体を作製
した。この１０組の積層体を更に積層して正極シートと
負極シートの対抗面積が実施例１と略同一のリチウムイ
オンポリマー二次電池を得た。この電池を比較例１とし
た。
【００１９】＜比較試験＞実施例１及び比較例１のリチ
ウムイオンポリマー二次電池の放電容量のサイクル特性
を充放電試験機により測定した。この結果を図９に示
す。
ウムイオンポリマー二次電池の放電容量のサイクル特性
を充放電試験機により測定した。この結果を図９に示
す。
【００２０】＜評価＞図９の結果から明らかなように、
実施例１におけるリチウムイオンポリマー二次電池のサ
イクル特性における勾配は、比較例１における勾配に比
較して緩やかであり、実施例１の放電容量のサイクル特
性は比較例１のサイクル特性より向上していることが判
る。これは、比較例１の１０枚の正極シート１１におけ
る活物質はそれぞれ異なる電解質を有しているのに対
し、実施例１の１０枚の正極シート１１における活物質
はそれぞれ同一の電解質を共有したことに起因するもの
と考えられる。
実施例１におけるリチウムイオンポリマー二次電池のサ
イクル特性における勾配は、比較例１における勾配に比
較して緩やかであり、実施例１の放電容量のサイクル特
性は比較例１のサイクル特性より向上していることが判
る。これは、比較例１の１０枚の正極シート１１におけ
る活物質はそれぞれ異なる電解質を有しているのに対
し、実施例１の１０枚の正極シート１１における活物質
はそれぞれ同一の電解質を共有したことに起因するもの
と考えられる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、放
電容量を拡大するために面積を拡大させた帯状の正極又
は負極シートを折畳むので、比較的小型薄型の状態のま
ま放電容量を拡大できる。また、折畳み面積に相応した
面積を有する複数の負極又は正極シートをポリマー電解
質層の間にそれぞれ挟持させたので、折目部分における
における正極シート又は負極シートに撓みが生じること
はなく、正極シート又は負極シートが撓むことにより生
じうる内部ショートを防止することができる。また、ポ
リマー電解質層を帯状の正極シート又は負極シートに形
成するので、そのポリマー電解質層の間に挟持された複
数の負極シート又は正極シートにおける活物質はそれぞ
れ同一の電解質を共有していることになり、各活物質間
の内部インピーダンスが均一化してサイクル特性を向上
することができる。
電容量を拡大するために面積を拡大させた帯状の正極又
は負極シートを折畳むので、比較的小型薄型の状態のま
ま放電容量を拡大できる。また、折畳み面積に相応した
面積を有する複数の負極又は正極シートをポリマー電解
質層の間にそれぞれ挟持させたので、折目部分における
における正極シート又は負極シートに撓みが生じること
はなく、正極シート又は負極シートが撓むことにより生
じうる内部ショートを防止することができる。また、ポ
リマー電解質層を帯状の正極シート又は負極シートに形
成するので、そのポリマー電解質層の間に挟持された複
数の負極シート又は正極シートにおける活物質はそれぞ
れ同一の電解質を共有していることになり、各活物質間
の内部インピーダンスが均一化してサイクル特性を向上
することができる。
【００２２】また、挟持される負極シート又は正極シー
トの活物質表面にポリマー電解質層を形成すれば、それ
ぞれのポリマー電解質層形成時に活物質への拡散効果に
より内部抵抗を減少させることができ、ポリマー電解質
層が活物質を被覆する面積を有していれば、有効電極面
積が増大して内部抵抗を更に減少させ、被覆するポリマ
ー電解質層が活物質の端部における乾燥を防止して経時
変化に伴う内部抵抗の増加を防ぐ。この結果、放電容量
のサイクル特性及び高率充放電特性を向上することがで
きる。
トの活物質表面にポリマー電解質層を形成すれば、それ
ぞれのポリマー電解質層形成時に活物質への拡散効果に
より内部抵抗を減少させることができ、ポリマー電解質
層が活物質を被覆する面積を有していれば、有効電極面
積が増大して内部抵抗を更に減少させ、被覆するポリマ
ー電解質層が活物質の端部における乾燥を防止して経時
変化に伴う内部抵抗の増加を防ぐ。この結果、放電容量
のサイクル特性及び高率充放電特性を向上することがで
きる。
【００２３】更に、正極シートの複数の突出部を相互に
接続するように正極端子を設け、負極シートの複数の突
出部を相互に接続するように負極端子を設ければ、それ
ぞれの活物質における電位差を電流として取出すための
正極端子及び負極端子を設ける作業が単純になり、いわ
ゆる低コストで高容量のリチウムイオンポリマー二次電
池を得ることができる。
接続するように正極端子を設け、負極シートの複数の突
出部を相互に接続するように負極端子を設ければ、それ
ぞれの活物質における電位差を電流として取出すための
正極端子及び負極端子を設ける作業が単純になり、いわ
ゆる低コストで高容量のリチウムイオンポリマー二次電
池を得ることができる。
【図１】本発明の二次電池を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。
図。
【図２】その二次電池を示す図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】その二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図４】その負極シートに正極シートが熱圧着される状
態を示す斜視図。
態を示す斜視図。
【図５】その正極シートの製造工程を示す図。
【図６】その負極シートの製造工程を示す図。
１０ リチウムイオンポリマー二次電池 １１ 正極シート １２ 正極集電体箔 １２ａ 一方の側縁 １２ｂ 他方の側縁 １２ｃ 突出部 １３ 活物質 １４ 負極シート １５ 負極集電体箔 １５ａ 一方の側縁 １５ｂ 他方の側縁 １５ｃ 突出部 １６ 活物質 １７ ポリマー電解質層 ２１ 負極端子 ２３ 正極端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月５日（１９９９．８．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次電池を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。
図。
【図２】その二次電池を示す図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】その二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図４】その負極シートに正極シートが熱圧着される状
態を示す斜視図。
態を示す斜視図。
【図５】その正極シートの製造工程を示す図。
【図６】その負極シートの製造工程を示す図。
【図７】本発明の別の二次電池を示す図１に対応する断
面図。
面図。
【図８】その別の二次電池の負極シートに正極シートが
熱圧着される状態を示す図４に対応する断面図。
熱圧着される状態を示す図４に対応する断面図。
【図９】本発明実施例の放電容量のサイクル特性を示す
図。
図。
【符号の説明】 １０ リチウムイオンポリマー二次電池 １１ 正極シート １２ 正極集電体箔 １２ａ 一方の側縁 １２ｂ 他方の側縁 １２ｃ 突出部 １３ 活物質 １４ 負極シート １５ 負極集電体箔 １５ａ 一方の側縁 １５ｂ 他方の側縁 １５ｃ 突出部 １６ 活物質 １７ ポリマー電解質層 ２１ 負極端子 ２３ 正極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 さわ子 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 小林 正 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 樋上 晃裕 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5H014 AA01 EE08 EE10 5H029 AJ02 AJ05 AJ12 AK03 AL07 AM16 BJ04 BJ15
Claims (4)
- 【請求項１】 正極集電体箔(12)の表面に活物質(13)が
形成された正極シート(11)の前記活物質(13)と、負極集
電体箔(15)の表面に活物質(16)が形成された負極シート
(14)の前記活物質(16)との間にポリマー電解質層(17)を
介装して前記正極シート(11)及び前記負極シート(14)が
積層されたリチウムイオンポリマー二次電池において、 前記正極シート(11)又は負極シート(14)が帯状であって
かつ活物質(16)表面に前記ポリマー電解質層(17)を有し
た状態で１又は２回以上折畳まれて形成され、 前記折畳まれた正極シート(11)又は負極シート(14)の折
目を除く前記ポリマー電解質層(17)の間にそれぞれ折畳
み面積に相応した面積を有する複数の負極シート又は正
極シート(11)が挟持されたことを特徴とするリチウムイ
オンポリマー二次電池。 - 【請求項２】 挟持される負極シート(13)又は正極シー
トがその活物質(14)表面にポリマー電解質層(16)を有す
る請求項１記載のリチウムイオンポリマー二次電池。 - 【請求項３】 ポリマー電解質層(16)が正極シート(11)
又は負極シート(14)の活物質(13,16)のいずれか一方又
は双方の少なくとも一辺を被覆する請求項１又は２記載
のリチウムイオンポリマー二次電池。 - 【請求項４】 帯状の正極集電体箔又は負極集電体箔(1
5)の一方の側縁(15a)が複数の負極集電体箔又は正極集
電体箔(12)の一方の側縁(12a)から突出し前記複数の負
極集電体箔又は正極集電体箔(12)の他方の側縁(12b)が
前記帯状の正極集電体箔又は負極集電体箔(15)の他方の
側縁(15b)から突出して積層され、前記正極集電体箔の
複数の突出部(12c)を相互に接続する正極端子(23)が設
けられ、前記負極集電体箔(15)の複数の突出部(15c)を
相互に接続する負極端子(21)が設けられた請求項１ない
し３いずれか記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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