JP2001243974A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JP2001243974A JP2001243974A JP2000050983A JP2000050983A JP2001243974A JP 2001243974 A JP2001243974 A JP 2001243974A JP 2000050983 A JP2000050983 A JP 2000050983A JP 2000050983 A JP2000050983 A JP 2000050983A JP 2001243974 A JP2001243974 A JP 2001243974A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 活物質および固体電解質の粒子を結着剤で結
着したリチウム二次電池において、イオン伝導度が高い
上に、エネルギー密度低下の原因となる保持体を用いる
必要のないリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウムイオンの可逆的な吸蔵放出が可
能な活物質からなる正極と負極との間にリチウムイオン
伝導性を有する固体電解質を配設してなるリチウム二次
電池であって、上記活物質および固体電解質の粒子を、
モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノアリルト
リアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキサンと、
テトラアルコキシシランとの共重合体で結着した。
着したリチウム二次電池において、イオン伝導度が高い
上に、エネルギー密度低下の原因となる保持体を用いる
必要のないリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウムイオンの可逆的な吸蔵放出が可
能な活物質からなる正極と負極との間にリチウムイオン
伝導性を有する固体電解質を配設してなるリチウム二次
電池であって、上記活物質および固体電解質の粒子を、
モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノアリルト
リアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキサンと、
テトラアルコキシシランとの共重合体で結着した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に
関し、特にノートパソコンや携帯電話等のモバイル機器
に使用されるリチウム二次電池に関する。
関し、特にノートパソコンや携帯電話等のモバイル機器
に使用されるリチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、モバイル機器の電源として用いられるリチウム二次
電池の電解質には、リチウム塩を有機溶媒に溶解した有
機電解液が用いられていた。電解質に有機電解液を用い
ると漏液が問題となる。そこで、有機電解液の代わりに
固体電解質を用いる試みが多数なされてきた。
来、モバイル機器の電源として用いられるリチウム二次
電池の電解質には、リチウム塩を有機溶媒に溶解した有
機電解液が用いられていた。電解質に有機電解液を用い
ると漏液が問題となる。そこで、有機電解液の代わりに
固体電解質を用いる試みが多数なされてきた。
【０００３】固体電解質の一つに、ポリエチレンオキサ
イドなどのポリエーテルにＬｉＣｌＯ4などのリチウム
塩を溶解させたソルトインタイプの高分子固体電解質が
ある。このようなソルトインタイプの高分子固体電解質
では、ホッピングサイトである酸素原子の間をリチウム
イオンがホッピングすることによってイオン伝導が可能
となる。ただし、高分子鎖の分子運動が活性化していな
いとイオン伝導度が低くなるという問題がある。そのた
め、分子量が１０００程度の低いポリエチレンオキサイ
ドを用いることによって分子運動を活性化することが試
みられたが、ポリエチレンオキサイドは６０℃程度の温
度で融解するという問題がある。
イドなどのポリエーテルにＬｉＣｌＯ4などのリチウム
塩を溶解させたソルトインタイプの高分子固体電解質が
ある。このようなソルトインタイプの高分子固体電解質
では、ホッピングサイトである酸素原子の間をリチウム
イオンがホッピングすることによってイオン伝導が可能
となる。ただし、高分子鎖の分子運動が活性化していな
いとイオン伝導度が低くなるという問題がある。そのた
め、分子量が１０００程度の低いポリエチレンオキサイ
ドを用いることによって分子運動を活性化することが試
みられたが、ポリエチレンオキサイドは６０℃程度の温
度で融解するという問題がある。
【０００４】そこで、高温での安定性を付与するため
に、三次元構造を有する高分子量の主鎖に、低分子量の
ポリエチレンオキサイドを側鎖として結合した高分子固
体電解質が検討されている。しかしながら、ソルトイン
タイプの高分子固体電解質では、リチウム塩が溶解して
いるために、リチウムイオンだけでなく対イオンのイオ
ン伝導があり、リチウムイオン伝導に対する輸率が低く
なるという問題がある。
に、三次元構造を有する高分子量の主鎖に、低分子量の
ポリエチレンオキサイドを側鎖として結合した高分子固
体電解質が検討されている。しかしながら、ソルトイン
タイプの高分子固体電解質では、リチウム塩が溶解して
いるために、リチウムイオンだけでなく対イオンのイオ
ン伝導があり、リチウムイオン伝導に対する輸率が低く
なるという問題がある。
【０００５】一方、リチウムイオンのみがイオン伝導に
寄与する固体電解質として、０．０１Ｌｉ3ＰＯ4−０．
６３Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2などの硫化物系非晶質固
体電解質や、Ｌｉ1+xＭxＴｉ2-x（ＰＯ4）3［ＭはＡｌ
などの３値の陽イオン］などの酸化物系結晶質固体電解
質のような無機固体電解質がある。しかしながら、無機
固体電解質は脆性材料であるために加工性に乏しく、薄
型化が困難であるという問題がある。
寄与する固体電解質として、０．０１Ｌｉ3ＰＯ4−０．
６３Ｌｉ2Ｓ−０．３６ＳｉＳ2などの硫化物系非晶質固
体電解質や、Ｌｉ1+xＭxＴｉ2-x（ＰＯ4）3［ＭはＡｌ
などの３値の陽イオン］などの酸化物系結晶質固体電解
質のような無機固体電解質がある。しかしながら、無機
固体電解質は脆性材料であるために加工性に乏しく、薄
型化が困難であるという問題がある。
【０００６】そこで、無機固体電解質の粒子をリチウム
イオンに対するホッピングサイトを有し、かつリチウム
塩を溶解していない高分子固体電解質で結着すること
で、高いイオン伝導度を有し、脆性材料よりも加工性に
優れたものとすることが提案されている。
イオンに対するホッピングサイトを有し、かつリチウム
塩を溶解していない高分子固体電解質で結着すること
で、高いイオン伝導度を有し、脆性材料よりも加工性に
優れたものとすることが提案されている。
【０００７】例えば特開平１０−３８１８号公報では、
炭素−炭素二重結合をスルホン化させてなる重合体と、
硫化物系非晶質固体電解質の粒子または酸化物系結晶質
固体電解質の粒子とを混合した固体電解質を提案してい
る。このような固体電解質では、無機固体電解質の粒子
同士が接触している接触点の周囲に、リチウムイオンに
電気的に緩い配位をする−ＳＯ3 -基が存在し、これが分
子運動によってリチウムイオンを運ぶために、粒子間の
イオン伝導が妨げられることがなく、したがって無機固
体電解質の高いイオン伝導度を維持したまま、脆性材料
よりも加工性に優れたものとすることができる。
炭素−炭素二重結合をスルホン化させてなる重合体と、
硫化物系非晶質固体電解質の粒子または酸化物系結晶質
固体電解質の粒子とを混合した固体電解質を提案してい
る。このような固体電解質では、無機固体電解質の粒子
同士が接触している接触点の周囲に、リチウムイオンに
電気的に緩い配位をする−ＳＯ3 -基が存在し、これが分
子運動によってリチウムイオンを運ぶために、粒子間の
イオン伝導が妨げられることがなく、したがって無機固
体電解質の高いイオン伝導度を維持したまま、脆性材料
よりも加工性に優れたものとすることができる。
【０００８】さらに、特開平１０−３９２６号公報で
は、同様にスルホン化した重合体を用いて活物質を結着
した電極を形成することが提案されており、先の特開平
１０−３８１８号公報の固体電解質と組み合わせること
で、全固体リチウム二次電池を形成することが可能であ
る。
は、同様にスルホン化した重合体を用いて活物質を結着
した電極を形成することが提案されており、先の特開平
１０−３８１８号公報の固体電解質と組み合わせること
で、全固体リチウム二次電池を形成することが可能であ
る。
【０００９】しかしながら、上記のような全固体リチウ
ム二次電池においては、スルホン化率を高くすると、重
合体のゴム弾性が失われるために加工性が低下し、逆に
スルホン化率を低くすると、リチウムイオンのホッピン
グサイトが減るためにイオン伝導度が低下するという問
題があった。このような場合、イオン伝導度の確保は必
要であり、加工性は多少犠牲にしてもスルホン化率を高
くしなければならない。このために、特開平１０−３８
１８号公報では、イオン伝導度を確保するためにスルホ
ン化率を増やし、加工性の低下はポリエチレン製または
ガラス製のメッシュを保持体として用いることで補って
いるが、保持体を含む分は活物質や固体電解質の充填量
が減ることになり、エネルギー密度が低下するという問
題があった。
ム二次電池においては、スルホン化率を高くすると、重
合体のゴム弾性が失われるために加工性が低下し、逆に
スルホン化率を低くすると、リチウムイオンのホッピン
グサイトが減るためにイオン伝導度が低下するという問
題があった。このような場合、イオン伝導度の確保は必
要であり、加工性は多少犠牲にしてもスルホン化率を高
くしなければならない。このために、特開平１０−３８
１８号公報では、イオン伝導度を確保するためにスルホ
ン化率を増やし、加工性の低下はポリエチレン製または
ガラス製のメッシュを保持体として用いることで補って
いるが、保持体を含む分は活物質や固体電解質の充填量
が減ることになり、エネルギー密度が低下するという問
題があった。
【００１０】また、スルホン化物の開環反応を行なって
粒子との接触面において−ＳＯ3 -基を生成させたり、ス
ルホン化した重合体と粒子との密着性を向上させたり、
あるいは収縮によって粒子同士の接触を良くするために
は、１５０℃前後の温度で熱処理する必要があるが、こ
の際に未反応物が残っていると副反応を起こして重合物
が炭化するという問題があった。
粒子との接触面において−ＳＯ3 -基を生成させたり、ス
ルホン化した重合体と粒子との密着性を向上させたり、
あるいは収縮によって粒子同士の接触を良くするために
は、１５０℃前後の温度で熱処理する必要があるが、こ
の際に未反応物が残っていると副反応を起こして重合物
が炭化するという問題があった。
【００１１】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、イオン伝導性を低下させることな
く加工性を改善して、高性能で、かつ製造の際にも取り
扱いの容易なリチウム二次電池を提供することにある。
であり、その目的は、イオン伝導性を低下させることな
く加工性を改善して、高性能で、かつ製造の際にも取り
扱いの容易なリチウム二次電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
リチウム二次電池は、リチウムイオンの可逆的な吸蔵放
出が可能な活物質からなる正極と負極との間に、リチウ
ムイオン伝導性を有する固体電解質を配設してなるリチ
ウム二次電池であって、前記活物質および固体電解質の
粒子を、モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノ
アリルトリアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキ
サンと、テトラアルコキシシランとの共重合体で結着し
たことを特徴とするものである。
リチウム二次電池は、リチウムイオンの可逆的な吸蔵放
出が可能な活物質からなる正極と負極との間に、リチウ
ムイオン伝導性を有する固体電解質を配設してなるリチ
ウム二次電池であって、前記活物質および固体電解質の
粒子を、モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノ
アリルトリアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキ
サンと、テトラアルコキシシランとの共重合体で結着し
たことを特徴とするものである。
【００１３】本発明のリチウム二次電池によれば、活物
質および固体電解質の粒子を、モノアルキルトリアルコ
キシシランまたはモノアリルトリアルコキシシランと、
ポリジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシラン
との共重合体で結着したことにより、粒子を結着する結
着剤が可撓性に富むため、分子運動が活性化されてお
り、しかもホッピングサイトを高密度に有することか
ら、このような結着剤が活物質および固体電解質の粒子
の接触点近傍に存在することで、粒子間のイオン伝導に
対する抵抗を低減できる上に、従来のようにポリエチレ
ンメッシュやガラスメッシュなどの保持体を用いること
で加工性の低下を補うものと比較して、活物質の充填量
を多くすることができ、その結果高エネルギー密度とな
るので、例えばモバイル機器の電源として使用される場
合には、機器を長時間駆動させることができるリチウム
二次電池となる。
質および固体電解質の粒子を、モノアルキルトリアルコ
キシシランまたはモノアリルトリアルコキシシランと、
ポリジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシラン
との共重合体で結着したことにより、粒子を結着する結
着剤が可撓性に富むため、分子運動が活性化されてお
り、しかもホッピングサイトを高密度に有することか
ら、このような結着剤が活物質および固体電解質の粒子
の接触点近傍に存在することで、粒子間のイオン伝導に
対する抵抗を低減できる上に、従来のようにポリエチレ
ンメッシュやガラスメッシュなどの保持体を用いること
で加工性の低下を補うものと比較して、活物質の充填量
を多くすることができ、その結果高エネルギー密度とな
るので、例えばモバイル機器の電源として使用される場
合には、機器を長時間駆動させることができるリチウム
二次電池となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明のリチウム二次電池の例を示
す断面図である。図１において、１は正極側集電体、２
は正極、３は固体電解質、４は負極、５は負極側集電
体、６は電槽である。
す断面図である。図１において、１は正極側集電体、２
は正極、３は固体電解質、４は負極、５は負極側集電
体、６は電槽である。
【００１６】正極２および負極４は活物質を結着剤で結
着して成る。正極２および負極４に用いる活物質として
は、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物、スピネル
型リチウムマグネシウムマンガン複合酸化物、スピネル
型リチウムニッケルマンガン複合酸化物、スピネル型リ
チウムチタン複合酸化物、スピネル型リチウムニオブチ
タン複合酸化物、およびスピネル型リチウム鉄チタン複
合酸化物のうちの少なくとも１種類が用いられる。
着して成る。正極２および負極４に用いる活物質として
は、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物、スピネル
型リチウムマグネシウムマンガン複合酸化物、スピネル
型リチウムニッケルマンガン複合酸化物、スピネル型リ
チウムチタン複合酸化物、スピネル型リチウムニオブチ
タン複合酸化物、およびスピネル型リチウム鉄チタン複
合酸化物のうちの少なくとも１種類が用いられる。
【００１７】これらはリチウムイオンのチャネルが３次
元構造をとるために異方性が無く、したがって結晶のど
の面が粒子間の接触点に存在していようとリチウムイオ
ンの脱挿入に影響ないことから、固体電解質を用いるリ
チウム二次電池に適した活物質である。またこれら活物
質は充放電に伴う体積変化が小さく、したがって充放電
に伴う結晶崩壊が起こりにくいため、固体電解質を用い
るリチウム二次電池に適した活物質である。
元構造をとるために異方性が無く、したがって結晶のど
の面が粒子間の接触点に存在していようとリチウムイオ
ンの脱挿入に影響ないことから、固体電解質を用いるリ
チウム二次電池に適した活物質である。またこれら活物
質は充放電に伴う体積変化が小さく、したがって充放電
に伴う結晶崩壊が起こりにくいため、固体電解質を用い
るリチウム二次電池に適した活物質である。
【００１８】正極活物質および負極活物質の粒子を結着
する結着剤としてはモノアルキルトリアルコキシシラン
またはモノアリルトリアルコキシシランと、ポリジアル
キルシロキサンと、テトラアルコキシシランとの共重合
体が用いられる。モノアルキルトリアルコキシシランま
たはモノアリルトリアルコキシシランは、ホッピングサ
イトである酸素原子を高密度に配列させる上に可撓性に
も富む三次元構造を構成する主材料として用いられる。
ポリジアルキルシロキサンは直鎖状の分子構造を有する
ため、共重合体の可撓性を向上させるために用いられ
る。テトラアルコキシシランは三次元構造を構成するた
めの架橋剤として用いられる。
する結着剤としてはモノアルキルトリアルコキシシラン
またはモノアリルトリアルコキシシランと、ポリジアル
キルシロキサンと、テトラアルコキシシランとの共重合
体が用いられる。モノアルキルトリアルコキシシランま
たはモノアリルトリアルコキシシランは、ホッピングサ
イトである酸素原子を高密度に配列させる上に可撓性に
も富む三次元構造を構成する主材料として用いられる。
ポリジアルキルシロキサンは直鎖状の分子構造を有する
ため、共重合体の可撓性を向上させるために用いられ
る。テトラアルコキシシランは三次元構造を構成するた
めの架橋剤として用いられる。
【００１９】このような共重合体はリチウムイオン伝導
のためのホッピングサイトとなる酸素原子が高密度に存
在しており、しかも可撓性に富む。そのため、この結着
剤が粒子の接触点近傍に存在することにより、粒子間の
イオン伝導に対する抵抗が低減される上に、加工性にも
優れた電池となる。加えて、このような共重合体は加水
分解重合によって熱暴走反応が起こることもなく簡易に
合成することができ、合成した後は２００℃の高温でも
融解して流動したり、分解反応を起こすこともない。
のためのホッピングサイトとなる酸素原子が高密度に存
在しており、しかも可撓性に富む。そのため、この結着
剤が粒子の接触点近傍に存在することにより、粒子間の
イオン伝導に対する抵抗が低減される上に、加工性にも
優れた電池となる。加えて、このような共重合体は加水
分解重合によって熱暴走反応が起こることもなく簡易に
合成することができ、合成した後は２００℃の高温でも
融解して流動したり、分解反応を起こすこともない。
【００２０】正極２または負極４を作製するには、活物
質と導電性炭素材料などの導電剤とモノアルキルトリア
ルコキシシランまたはモノアリルトリアルコキシシラン
と、ポリジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシ
ランとの共重合体とを混合してスラリーを調整し、この
スラリーを正極側集電体１または負極側集電体５に塗布
し、１５０〜２００℃で硬化する方法が用いられる。こ
の際、硬化促進剤として１ｗｔ％程度の有機スズ化合物
を添加してもよい。そのような有機スズ化合物として
は、例えばジブチルジアセトキシスズなどが用いられ
る。
質と導電性炭素材料などの導電剤とモノアルキルトリア
ルコキシシランまたはモノアリルトリアルコキシシラン
と、ポリジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシ
ランとの共重合体とを混合してスラリーを調整し、この
スラリーを正極側集電体１または負極側集電体５に塗布
し、１５０〜２００℃で硬化する方法が用いられる。こ
の際、硬化促進剤として１ｗｔ％程度の有機スズ化合物
を添加してもよい。そのような有機スズ化合物として
は、例えばジブチルジアセトキシスズなどが用いられ
る。
【００２１】固体電解質３は、リチウムイオン伝導性結
晶質酸化物を結着剤で結着して成る。このリチウムイオ
ン伝導性結晶質酸化物としては、Ｌｉ1+xＭxＴｉ
2-x（ＰＯ4）3［ＭはＡｌまたはＧａ］、Ｌｉ1+x+yＭx
Ｔｉ2-xＳｉyＰ3-yＯ12［ＭはＡｌまたはＧａ］、Ｌｉ
1+(4-n)xＭxＴｉ2-x（ＰＯ4）3［Ｍは１価または２価の
陽イオン、Ｍが１価のときｎ＝１、Ｍが２価のときｎ＝
２、ｘは０．１〜０．５］、ＬｉxＤyＴｉＯ3［Ｄは３
価の金属原子。０＜ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．６
７、０．５＜ｘ＋ｙ≦１、１．６≦ｘ＋３ｙ≦２．
２］、ＬｉxＤyＭｇ0.5Ｗ0.5Ｏ 3［Ｄは３価の金属原
子。０＜ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．６７、０．５＜
ｘ＋ｙ≦１、１．６≦ｘ＋３ｙ≦２．２］のうちの少な
くとも１種類が用いられる。
晶質酸化物を結着剤で結着して成る。このリチウムイオ
ン伝導性結晶質酸化物としては、Ｌｉ1+xＭxＴｉ
2-x（ＰＯ4）3［ＭはＡｌまたはＧａ］、Ｌｉ1+x+yＭx
Ｔｉ2-xＳｉyＰ3-yＯ12［ＭはＡｌまたはＧａ］、Ｌｉ
1+(4-n)xＭxＴｉ2-x（ＰＯ4）3［Ｍは１価または２価の
陽イオン、Ｍが１価のときｎ＝１、Ｍが２価のときｎ＝
２、ｘは０．１〜０．５］、ＬｉxＤyＴｉＯ3［Ｄは３
価の金属原子。０＜ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．６
７、０．５＜ｘ＋ｙ≦１、１．６≦ｘ＋３ｙ≦２．
２］、ＬｉxＤyＭｇ0.5Ｗ0.5Ｏ 3［Ｄは３価の金属原
子。０＜ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．６７、０．５＜
ｘ＋ｙ≦１、１．６≦ｘ＋３ｙ≦２．２］のうちの少な
くとも１種類が用いられる。
【００２２】固体電解質３を結着する結着剤としては、
正極活物質および負極活物質の粒子を結着する結着剤と
同じ結着剤が用いられる。すなわち、モノアルキルトリ
アルコキシシランまたはモノアリルトリアルコキシシラ
ンと、ポリジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシ
シランとの共重合体でる。
正極活物質および負極活物質の粒子を結着する結着剤と
同じ結着剤が用いられる。すなわち、モノアルキルトリ
アルコキシシランまたはモノアリルトリアルコキシシラ
ンと、ポリジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシ
シランとの共重合体でる。
【００２３】固体電解質３を作製するには、リチウムイ
オン伝導性結晶質酸化物とモノアルキルトリアルコキシ
シランまたはモノアリルトリアルコキシシランと、ポリ
ジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシランとの
共重合体とを混合してスラリーを調整し、このスラリー
を正極２および／または負極４に塗布し、１５０〜２０
０℃で硬化する方法が用いられる。
オン伝導性結晶質酸化物とモノアルキルトリアルコキシ
シランまたはモノアリルトリアルコキシシランと、ポリ
ジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシランとの
共重合体とを混合してスラリーを調整し、このスラリー
を正極２および／または負極４に塗布し、１５０〜２０
０℃で硬化する方法が用いられる。
【００２４】正極側集電体１および負極側集電体５は、
正極２および負極４からの集電のために設けられる。材
質としてはアルミニウム、銅、ステンレスなどが用いら
れるが、価格が低いこと、電子伝導性が高いこと、およ
び軽量であることを総合的に考慮すると、アルミニウム
が最も好ましい。
正極２および負極４からの集電のために設けられる。材
質としてはアルミニウム、銅、ステンレスなどが用いら
れるが、価格が低いこと、電子伝導性が高いこと、およ
び軽量であることを総合的に考慮すると、アルミニウム
が最も好ましい。
【００２５】電槽６としては、例えばアルミニウム箔と
ポリエチレンとを積層したラミネートフィルムなどが用
いられる。
ポリエチレンとを積層したラミネートフィルムなどが用
いられる。
【００２６】
【実施例】次に、本発明のリチウム二次電池について具
体例を説明する。 〔例１〕まず、モノメチルトリメトキシシラン／ポリジ
メチルシロキサン（平均分子量１０００）／テトラエト
キシシラン＝７０／２５／５ｗｔ％共重合体を結着剤と
することにより、本発明の固体電解質電池Aを作製し
た。
体例を説明する。 〔例１〕まず、モノメチルトリメトキシシラン／ポリジ
メチルシロキサン（平均分子量１０００）／テトラエト
キシシラン＝７０／２５／５ｗｔ％共重合体を結着剤と
することにより、本発明の固体電解質電池Aを作製し
た。
【００２７】正極活物質であるＬｉ1.1Ｍｎ1.9Ｏ4を７
２ｗｔ％、導電剤であるアセチレンブラックを８ｗｔ
％、モノメチルトリメトキシシラン／ポリジメチルシロ
キサン（平均分子量１０００）／テトラエトキシシラン
＝７０／２５／５ｗｔ％を２０ｗｔ％秤量し、これらを
混合してスラリーを調整した。
２ｗｔ％、導電剤であるアセチレンブラックを８ｗｔ
％、モノメチルトリメトキシシラン／ポリジメチルシロ
キサン（平均分子量１０００）／テトラエトキシシラン
＝７０／２５／５ｗｔ％を２０ｗｔ％秤量し、これらを
混合してスラリーを調整した。
【００２８】このスラリーをアルミニウム箔上に塗布
し、２００℃で２時間熱処理することによって硬化させ
て正極を形成した。
し、２００℃で２時間熱処理することによって硬化させ
て正極を形成した。
【００２９】負極活物質であるＬｉ1.33Ｍｎ1.67Ｏ4を
７２ｗｔ％、導電剤であるアセチレンブラックを８ｗｔ
％、モノメチルトリメトキシシラン／ポリジメチルシロ
キサン（平均分子量１０００）／テトラエトキシシラン
＝７０／２５／５ｗｔ％を２０ｗｔ％秤量し、これらを
混合してスラリーを調整した。
７２ｗｔ％、導電剤であるアセチレンブラックを８ｗｔ
％、モノメチルトリメトキシシラン／ポリジメチルシロ
キサン（平均分子量１０００）／テトラエトキシシラン
＝７０／２５／５ｗｔ％を２０ｗｔ％秤量し、これらを
混合してスラリーを調整した。
【００３０】このスラリーをアルミニウム箔上に塗布
し、２００℃で２時間熱処理することによって硬化させ
て負極を形成した。
し、２００℃で２時間熱処理することによって硬化させ
て負極を形成した。
【００３１】固体電解質であるＬｉ1.3Ａｌ0.3Ｔｉ1.7
（ＰＯ4）3を８０ｗｔ％、モノメチルトリメトキシシラ
ン／ポリジメチルシロキサン（平均分子量１０００）／
テトラエトキシシラン＝７０／２５／５ｗｔ％を２０ｗ
ｔ％秤量し、これらを混合してスラリーを調整した。
（ＰＯ4）3を８０ｗｔ％、モノメチルトリメトキシシラ
ン／ポリジメチルシロキサン（平均分子量１０００）／
テトラエトキシシラン＝７０／２５／５ｗｔ％を２０ｗ
ｔ％秤量し、これらを混合してスラリーを調整した。
【００３２】このスラリーを正極および負極に塗布し
て、これらを張り合わせた後、２００℃で２時間熱処理
することによって硬化させて電池素子を形成した。
て、これらを張り合わせた後、２００℃で２時間熱処理
することによって硬化させて電池素子を形成した。
【００３３】寸法は５０×５０ｍｍ、厚さは正極が５０
μｍ、固体電解質が１０μｍ、負極が５０μｍの、計１
１０μｍとした。
μｍ、固体電解質が１０μｍ、負極が５０μｍの、計１
１０μｍとした。
【００３４】電池素子を２００℃で２時間かけて真空乾
燥した後、アルミニウム−ポリエチレンラミネートフィ
ルムで包んで加熱融着することで電槽を形成した。
燥した後、アルミニウム−ポリエチレンラミネートフィ
ルムで包んで加熱融着することで電槽を形成した。
【００３５】また、比較例として、上記と同じ活物質材
料と固体電解質材料を用いるとともに、結着剤としてモ
ノメチルトリメトキシシラン／ポリジメチルシロキサン
／テトラエトキシシラン共重合体ではなく、炭素−炭素
二重結合をスルホン化させてなる重合体を用いて、ポリ
エチレンメッシュで保持して形成した従来の固体電解質
電池Bを作製した。
料と固体電解質材料を用いるとともに、結着剤としてモ
ノメチルトリメトキシシラン／ポリジメチルシロキサン
／テトラエトキシシラン共重合体ではなく、炭素−炭素
二重結合をスルホン化させてなる重合体を用いて、ポリ
エチレンメッシュで保持して形成した従来の固体電解質
電池Bを作製した。
【００３６】そして、これらリチウム二次電池AおよびB
について正極活物質基準の充放電容量特性を充放電測定
装置を用いて１００μＡ／ｃｍ2の電流密度で求めた。
これらの充放電容量特性の結果を表１に示す。
について正極活物質基準の充放電容量特性を充放電測定
装置を用いて１００μＡ／ｃｍ2の電流密度で求めた。
これらの充放電容量特性の結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】表１はリチウム二次電池Ａとリチウム二次
電池Ｂの正極活物質および負極活物質の充填量（ｍｇ）
と、充放電容量（ｍＡｈ）の特性とを示すものである。
これらから分かるように、リチウム二次電池Ａのほうが
リチウム二次電池Ｂよりも活物質の充填量が多くなって
おり、良好な充放電容量特性を有している。
電池Ｂの正極活物質および負極活物質の充填量（ｍｇ）
と、充放電容量（ｍＡｈ）の特性とを示すものである。
これらから分かるように、リチウム二次電池Ａのほうが
リチウム二次電池Ｂよりも活物質の充填量が多くなって
おり、良好な充放電容量特性を有している。
【００３９】なお、モノメチルトリメトキシシランの代
わりにモノエチルトリエトキシシランを用いたものや、
ポリジメチルシロキサンの代わりにポリジエチルシロキ
サンを用いたものも、ほぼ同様の傾向を示した。
わりにモノエチルトリエトキシシランを用いたものや、
ポリジメチルシロキサンの代わりにポリジエチルシロキ
サンを用いたものも、ほぼ同様の傾向を示した。
【００４０】これにより、活物質および固体電解質の粒
子を、モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノア
リルトリアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキサ
ンと、テトラアルコキシシランとの共重合体で結着した
リチウム二次電池では、粒子を結着する結着剤が可撓性
に富むため、分子運動が活性化された共重合体となって
おり、しかもホッピングサイトを高密度に有することか
ら、活物質および固体電解質の粒子の接触点近傍にこの
ような結着剤が存在することで、粒子間のイオン伝導に
対する抵抗を低減できる上に、従来のようにポリエチレ
ンメッシュやガラスメッシュなどの保持体を用いること
で、加工性の低下を補うものと比較して活物質の充填量
を多くすることができ、その結果高エネルギー密度とな
って良好な充放電容量特性を有するリチウム二次電池と
なることが確認できた。
子を、モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノア
リルトリアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキサ
ンと、テトラアルコキシシランとの共重合体で結着した
リチウム二次電池では、粒子を結着する結着剤が可撓性
に富むため、分子運動が活性化された共重合体となって
おり、しかもホッピングサイトを高密度に有することか
ら、活物質および固体電解質の粒子の接触点近傍にこの
ような結着剤が存在することで、粒子間のイオン伝導に
対する抵抗を低減できる上に、従来のようにポリエチレ
ンメッシュやガラスメッシュなどの保持体を用いること
で、加工性の低下を補うものと比較して活物質の充填量
を多くすることができ、その結果高エネルギー密度とな
って良好な充放電容量特性を有するリチウム二次電池と
なることが確認できた。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、活物質
および固体電解質の粒子を、モノアルキルトリアルコキ
シシランまたはモノアリルトリアルコキシシランと、ポ
リジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシランと
の共重合体で結着したことから、粒子を結着する結着剤
が可撓性に富むため、分子運動が活性化されており、し
かもホッピングサイトを高密度に有することから、この
ような結着剤が活物質および固体電解質の粒子の接触点
近傍に存在することで、粒子間のイオン伝導に対する抵
抗を低減できる上に、従来のようにポリエチレンメッシ
ュやガラスメッシュなどの保持体を用いることで加工性
の低下を補うものと比較して、活物質の充填量を多くす
ることができ、その結果高エネルギー密度となるので、
良好な電池特性を有するリチウム二次電池を提供するこ
とができる。
および固体電解質の粒子を、モノアルキルトリアルコキ
シシランまたはモノアリルトリアルコキシシランと、ポ
リジアルキルシロキサンと、テトラアルコキシシランと
の共重合体で結着したことから、粒子を結着する結着剤
が可撓性に富むため、分子運動が活性化されており、し
かもホッピングサイトを高密度に有することから、この
ような結着剤が活物質および固体電解質の粒子の接触点
近傍に存在することで、粒子間のイオン伝導に対する抵
抗を低減できる上に、従来のようにポリエチレンメッシ
ュやガラスメッシュなどの保持体を用いることで加工性
の低下を補うものと比較して、活物質の充填量を多くす
ることができ、その結果高エネルギー密度となるので、
良好な電池特性を有するリチウム二次電池を提供するこ
とができる。
【図１】本発明のリチウム二次電池の実施の形態の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１：正極側集電体、２：正極、３：固体電解質、４：負
極、５：負極側集電体、６：電槽
極、５：負極側集電体、６：電槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｄ 4/62 4/62 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウムイオンの可逆的な吸蔵放出が可
能な活物質からなる正極と負極との間にリチウムイオン
伝導性を有する固体電解質を配設してなるリチウム二次
電池において、前記活物質および固体電解質の粒子を、
モノアルキルトリアルコキシシランまたはモノアリルト
リアルコキシシランと、ポリジアルキルシロキサンと、
テトラアルコキシシランとの共重合体で結着したことを
特徴とするリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050983A JP2001243974A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050983A JP2001243974A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001243974A true JP2001243974A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18572701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000050983A Pending JP2001243974A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001243974A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008099468A1 (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-21 | Incorporated National University Iwate University | 全固体二次電池 |
| US7803486B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-09-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power storage device |
| US8883347B2 (en) | 2006-05-23 | 2014-11-11 | Namics Corporation | All solid state secondary battery |
| JPWO2016199723A1 (ja) * | 2015-06-09 | 2018-02-15 | 富士フイルム株式会社 | 固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池ならびに全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法 |
-
2000
- 2000-02-28 JP JP2000050983A patent/JP2001243974A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8883347B2 (en) | 2006-05-23 | 2014-11-11 | Namics Corporation | All solid state secondary battery |
| US9263727B2 (en) | 2006-05-23 | 2016-02-16 | Namics Corporation | All solid state secondary battery |
| US7803486B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-09-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power storage device |
| WO2008099468A1 (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-21 | Incorporated National University Iwate University | 全固体二次電池 |
| JPWO2016199723A1 (ja) * | 2015-06-09 | 2018-02-15 | 富士フイルム株式会社 | 固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池ならびに全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法 |
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