JP2001283911A - Polymer battery - Google Patents

Polymer battery

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JP2001283911A
JP2001283911A JP2000092290A JP2000092290A JP2001283911A JP 2001283911 A JP2001283911 A JP 2001283911A JP 2000092290 A JP2000092290 A JP 2000092290A JP 2000092290 A JP2000092290 A JP 2000092290A JP 2001283911 A JP2001283911 A JP 2001283911A
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JP
Japan
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polymer
polymer battery
negative electrode
battery
electrolyte
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Application number
JP2000092290A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikiya Yamasaki
幹也 山▲さき▼
Akira Ichihashi
明 市橋
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer battery in which discharge capacity is superior and cycle characteristics is superior. SOLUTION: The polymer battery 1 has a structure, in which an electrode body unit which is comprised of a positive electrode plate 20 and a negative electrode plate 30 having been piled via a polyolefin group porous membrane 40, is housed in an outer package 10 molded into an envelope shape by pasting a sheet body. The porous membrane 40 contains a polymer electrolyte. This polymer electrolyte is a gel polymer electrolyte, in which nonaqueous electrolyte is held in a polymer structure, which is made by setting a polymer precursor containing vinylenecarbonate derivative.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー電池に関
し、特に、正極及び負極がポリマー電解質を介して配さ
れたポリマー電池に関する。
The present invention relates to a polymer battery, and more particularly, to a polymer battery in which a positive electrode and a negative electrode are arranged via a polymer electrolyte.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話,AV機器,デジタルカ
メラ、携帯情報端末(PDA)などの携帯機器の需要が
高まるに伴い、薄型で軽量で高容量の電池に対する要求
が急速に高まっている。これに対して、ポリマー電池
は、極めて薄形で軽量とすることが可能であるため、携
帯機器に搭載するのにも適しており、このような要求に
応え得るものとして期待が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for portable devices such as portable telephones, AV equipment, digital cameras, personal digital assistants (PDAs), etc. have been rapidly increasing, and demands for thin, lightweight, high-capacity batteries have rapidly increased. On the other hand, a polymer battery is extremely thin and can be made lightweight, so that it is also suitable for being mounted on a portable device, and is expected to meet such a demand.

【0003】ポリマー電池は、正極板と負極板との間に
ポリマー電解質からなる膜を介在させた構造であって、
溶液系の電池のように電解液が漏れることがないという
特長を持っている。
[0003] A polymer battery has a structure in which a membrane made of a polymer electrolyte is interposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate.
It has the feature that the electrolyte does not leak unlike the solution type battery.

【0004】ポリマー電池の正極材料としては、リチウ
ム含有複合酸化物が多用されている。また、負極材料と
しては金属リチウムやアルミニウム・リチウム合金も用
いられていたが、充放電に伴いデンドライトが成長しや
すいため、近年においてはリチウムイオンの吸蔵・放出
が可能な炭素材料が多用されている。
As a positive electrode material of a polymer battery, a lithium-containing composite oxide is frequently used. In addition, although lithium metal and aluminum / lithium alloys have been used as the negative electrode material, carbon materials capable of occluding and releasing lithium ions have been frequently used in recent years because dendrites easily grow with charge and discharge. .

【0005】ポリマー電解質は、ポリマーに電解質が溶
解しているものであって、アルキレンオキシドなどをポ
リマーに用いた固体電解質が従来から知られているが、
この固体電解質はイオン導電性が小さいので、高率放電
容量が得られにくい。
[0005] A polymer electrolyte is one in which an electrolyte is dissolved in a polymer, and a solid electrolyte using an alkylene oxide or the like for the polymer has been conventionally known.
Since this solid electrolyte has low ionic conductivity, it is difficult to obtain a high rate discharge capacity.

【0006】これに対して、ポリアルキレングリコール
ジアクリレートなどをポリマー前駆体として用いてポリ
マー電解質をゲル状に形成したポリマー電池が開発され
ている。ゲル状ポリマー電解質は固体電解質と比べてイ
オン導電性が高いので、これを用いたポリマー電池は、
比較的高い高率放電容量を得ることができる。
On the other hand, a polymer battery in which a polymer electrolyte is formed in a gel state using a polyalkylene glycol diacrylate or the like as a polymer precursor has been developed. Since the gel polymer electrolyte has higher ionic conductivity than the solid electrolyte, the polymer battery using this is
A relatively high high rate discharge capacity can be obtained.

【0007】また、ゲル状ポリマー電解質を用いたタイ
プのポリマー電池において、ゲル状ポリマー電解質をポ
リオレフィン系の多孔質膜に保持させたものを正極と負
極の間に介在させることにより機械的強度を向上させた
ポリマー電池も開発されている。
Further, in a polymer battery of a type using a gel polymer electrolyte, mechanical strength is improved by interposing a gel polymer electrolyte held on a polyolefin-based porous membrane between a positive electrode and a negative electrode. Polymer batteries have also been developed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにゲル状のポリマー電解質を用いたポリマー電池にお
いて、充放電を繰り返すうちに電池容量が低下してしま
うため、電池寿命が十分に得られないという問題があ
る。
However, in such a polymer battery using a gel polymer electrolyte, the battery capacity is reduced during repeated charging and discharging, so that a sufficient battery life cannot be obtained. There's a problem.

【0009】本発明は、このような課題に鑑みなされた
ものであって、ポリマー電池において、放電容量が優れ
ると共にサイクル特性が優れたものを提供することを目
的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a polymer battery having excellent discharge capacity and excellent cycle characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、正極及び負極がゲル状のポリマー電解
質を介して配されたポリマー電池において、上記化1式
で表されるビニレンカーボネートまたはその誘導体(以
下、「ビニレンカーボネート類」と記載する。)が含ま
れるポリマー前駆体と電解液とからなるプレゲル溶液を
硬化することによってポリマー電解質を形成した。
In order to achieve the above object, the present invention provides a polymer battery in which a positive electrode and a negative electrode are disposed via a gel-like polymer electrolyte. A polymer electrolyte was formed by curing a pregel solution comprising a polymer precursor containing the derivative (hereinafter referred to as "vinylene carbonates") and an electrolyte.

【0011】このようにゲル状のポリマー電解質を用い
たポリマー電池は、比較的放電容量が大きい。
A polymer battery using a gel polymer electrolyte has a relatively large discharge capacity.

【0012】また、従来からゲル状のポリマー電解質と
しては、一般的にポリアルキレングリコールジアクリレ
ートやポリアルキレングリコールジメタクリレートとい
ったポリマー前駆体と電解液とが混合されたプレゲル溶
液を硬化したものが用いられているが、この場合上記の
ように、充放電を繰り返すうちに電池容量が低下する傾
向にある。これは、ポリマー電解質のうち負極表面上に
存在する部分が、充放電に対して不安定なため、充放電
の繰り返しに伴って分解するためと考えられる。
[0012] Conventionally, as a gel-like polymer electrolyte, one obtained by curing a pre-gel solution in which a polymer precursor such as polyalkylene glycol diacrylate or polyalkylene glycol dimethacrylate and an electrolytic solution are mixed is generally used. However, in this case, as described above, the battery capacity tends to decrease as charging and discharging are repeated. This is probably because the portion of the polymer electrolyte present on the surface of the negative electrode is unstable with respect to charge and discharge, and is decomposed with repeated charge and discharge.

【0013】これに対して、本発明のようにポリマー前
駆体にビニレンカーボネート類が含まれていると、プレ
ゲル溶液を硬化して形成されるポリマー電解質は、負極
の表面上においても安定であるため、電池のサイクル特
性が優れたものとなる。
On the other hand, when vinylene carbonate is contained in the polymer precursor as in the present invention, the polymer electrolyte formed by curing the pregel solution is stable even on the surface of the negative electrode. In addition, the battery has excellent cycle characteristics.

【0014】このような効果を奏するために、ビニレン
カーボネート類のポリマー前駆体に対する含有量を0.
5wt%以上とすることが好ましい。また、この含有量
が多すぎると充放電時に正極上において分解反応を起こ
しCO2が発生するので、含有量は10wt%以下に設
定することが好ましい。
In order to exhibit such effects, the content of vinylene carbonate relative to the polymer precursor is set to 0.1.
It is preferable that the content be 5 wt% or more. If the content is too large, a decomposition reaction occurs on the positive electrode during charge and discharge, and CO 2 is generated. Therefore, the content is preferably set to 10 wt% or less.

【0015】具体的には、従来からポリマー前駆体に用
いられているポリアルキレングリコールジアクリレート
やポリアルキレングリコールジメタクリレートといった
ものをベースにして、これにビニレンカーボネート類を
混合することによってポリマー前駆体を形成すれば良好
な効果が得られることが確認されている。
Specifically, based on polyalkylene glycol diacrylate or polyalkylene glycol dimethacrylate conventionally used as a polymer precursor, vinylene carbonates are mixed with the polymer precursor to form the polymer precursor. It has been confirmed that a good effect can be obtained if it is formed.

【0016】ところで、アルミラミネートフィルムのよ
うなシート体を貼りあわせた外装体を用いているポリマ
ー電池においては、電池内部の圧力が上昇した場合に外
装体が膨れやすい。従って、このようなタイプのポリマ
ー電池においては、特に、サイクル特性を優れたものと
する実用的価値は大きい。
Incidentally, in a polymer battery using an exterior body such as an aluminum laminate film to which a sheet body is attached, the exterior body is likely to swell when the pressure inside the battery increases. Therefore, in such a type of polymer battery, the practical value of improving the cycle characteristics is particularly large.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本実施形態に係る薄型ポ
リマー電池の外観斜視図であり、図2は、図1における
A−A’線断面図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a thin polymer battery according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA 'in FIG.

【0018】このポリマー電池1は、シート体を貼りあ
わせて封筒状に成形した外装体10の内部に、正極板2
0及び負極板30が、ポリオレフィン系の多孔質膜40
を介して重ね合わせられてなる長方形状の電極体ユニッ
トが収納された構造であって、多孔質膜40にはゲル状
のポリマー電解質が含浸されている。この電極体ユニッ
トには、正極板20側表面に正極集電板21、負極板3
0側表面には負極集電板31が配設されており、正極集
電板21のリード端子21a及び負極集電板31のリー
ド端子31aが外装体10の上縁部11から外部に突出
して外部端子を形成している。
The polymer battery 1 has a positive electrode plate 2 inside an outer package 10 formed by attaching sheets to form an envelope.
0 and the negative electrode plate 30 are made of a polyolefin-based porous film 40.
In this structure, a rectangular electrode body unit, which is superimposed via a through hole, is housed, and the porous membrane 40 is impregnated with a gel polymer electrolyte. In this electrode unit, a positive electrode current collector plate 21 and a negative electrode plate 3
A negative electrode current collector 31 is provided on the surface on the 0 side, and the lead terminals 21 a of the positive electrode current collector 21 and the lead terminals 31 a of the negative electrode current collector 31 project outside from the upper edge 11 of the exterior body 10. External terminals are formed.

【0019】外装体10は、アルミラミネートフィルム
(アルミニウム箔をPP層あるいはPE層で被覆したフ
ィルム)からなるシート体を封筒状に成形したものであ
る。このアルミラミネートフィルムは、軽量で且つ引っ
張り強度も強いという特長を持っている。
The package 10 is formed by molding a sheet made of an aluminum laminated film (a film in which an aluminum foil is covered with a PP layer or a PE layer) into an envelope. This aluminum laminate film has the features of being lightweight and having high tensile strength.

【0020】正極板20は、正極活物質としてのリチウ
ム含有塩(具体例:LiCoO2,LiNiO2,LiM
nO2,LiFeO2)と導電剤としてのカーボン粉末
(具体例:黒鉛粉末,コークス粉末)と結着剤とを混合
して長方形板状に成形したものである。
The positive electrode plate 20 is made of a lithium-containing salt as a positive electrode active material (specific examples: LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiM
nO 2, LiFeO 2) and carbon powder as a conductive agent (example: graphite powder, and mixing the coke powder) and a binder is obtained by forming a rectangular plate shape.

【0021】負極板30は、負極活物質としての黒鉛粉
末を結着剤と混合して長方形板状に成形したものであ
る。
The negative electrode plate 30 is obtained by mixing graphite powder as a negative electrode active material with a binder and forming the mixture into a rectangular plate shape.

【0022】多孔質膜40は、ポリオレフィン系多孔性
フィルムからなり、多孔質膜40は正極板20や負極板
30よりも若干大きいサイズに形成され、その端部は、
正極板20や負極板30の端部よりも外に伸びており、
両極板が接触しないようになっている。
The porous film 40 is made of a polyolefin-based porous film, and the porous film 40 is formed to have a size slightly larger than that of the positive electrode plate 20 or the negative electrode plate 30.
It extends outside the end of the positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 30,
The two plates do not touch each other.

【0023】正極板20と負極板30との間でイオン伝
導が十分になされるように、多孔質膜40における正極
板20や負極板30に挟まれている箇所にはポリマー電
解質が充填されている。
A portion of the porous film 40 sandwiched between the positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 30 is filled with a polymer electrolyte so that ion conduction is sufficiently performed between the positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 30. I have.

【0024】(ポリマー電解質の構成及び効果)このポ
リマー電解質は、ビニレンカーボネート類を含むポリマ
ー前駆体を硬化させてなるポリマーに非水電解液が溶解
されているゲル状のポリマー電解質である。
(Structure and Effect of Polymer Electrolyte) This polymer electrolyte is a gel polymer electrolyte in which a non-aqueous electrolyte is dissolved in a polymer obtained by curing a polymer precursor containing vinylene carbonates.

【0025】非水電解液の溶媒としては、例えば、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの有機
溶媒、或はこれらとジメチルカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエ
トキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの低沸点溶
媒との混合溶媒が挙げられ、非水電解液の溶質として
は、LiPF6、LiClO4、LICF3SO3が挙げら
れる。
As the solvent of the non-aqueous electrolyte, for example, an organic solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate, or a mixture thereof with dimethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ethoxy A mixed solvent with a low boiling point solvent such as methoxyethane may be mentioned, and solutes of the non-aqueous electrolyte include LiPF 6 , LiClO 4 and LICF 3 SO 3 .

【0026】本実施形態で使用しているポリマー前駆体
は、従来から用いられているポリアルキレングリコール
ジアクリレート(具体例:ポリエチレングリコールジア
クリレート,ポリプロピレングリコールジアクリレー
ト)やポリアルキレングリコールジメタクリレート(具
体例:ポリエチレングリコールジメタクリレート,ポリ
プロピレングリコールジメタクリレート)といったもの
を主体とし、これにビニレンカーボネート類が加えられ
ているものである。
The polymer precursor used in the present embodiment is a polyalkylene glycol diacrylate (specific examples: polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate) or polyalkylene glycol dimethacrylate (specific examples) which have been conventionally used. : Polyethylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate), to which vinylene carbonates are added.

【0027】ポリマー前駆体にビニレンカーボネート類
が含まれていることによって、以下のような効果を奏す
る。
The following effects are exhibited by the inclusion of vinylene carbonates in the polymer precursor.

【0028】ポリマー電解質として、ビニレンカーボネ
ート類を加えることなく、ポリアルキレングリコールジ
アクリレートやポリアルキレングリコールジメタクリレ
ートといったポリマー前駆体と電解液とが混合されたプ
レゲル溶液を硬化したものを用いた場合、充放電を繰り
返すうちに電池容量が低下する傾向にある。これは、ポ
リマー電解質のうち負極板30の表面上に存在する部分
が充放電時に不安定なためと考えられる。
As the polymer electrolyte, when a pregel solution obtained by mixing a polymer precursor such as polyalkylene glycol diacrylate or polyalkylene glycol dimethacrylate and an electrolytic solution without using vinylene carbonates is used, the polymer electrolyte may be charged. As the discharge is repeated, the battery capacity tends to decrease. This is considered to be because the portion of the polymer electrolyte existing on the surface of the negative electrode plate 30 was unstable during charge and discharge.

【0029】即ち、上記ポリマー前駆体が重合すること
によって形成されるポリマー骨格が、充放電の繰り返し
に伴って負極板30の表面上において分解し、その分解
に伴って、負極活物質である炭素材料が失活する他、ポ
リマー電解質のイオン導電性自体も失われるためと考え
られる。
That is, the polymer skeleton formed by the polymerization of the polymer precursor is decomposed on the surface of the negative electrode plate 30 as charging and discharging are repeated, and the carbon skeleton as the negative electrode active material is decomposed as the decomposition proceeds. This is probably because the material is deactivated and the ionic conductivity itself of the polymer electrolyte is also lost.

【0030】これに対して、ポリマー前駆体にビニレン
カーボネート類が含まれていると、プレゲル溶液を硬化
してゲル状のポリマー電解質を形成する際に、ポリマー
前駆体が重合するときにビニレンカーボネート類がポリ
マー骨格内に取り込まれる。そして、このようにビニレ
ンカーボネート類が取り込まれたポリマー骨格は充放電
時に負極上で分解しにくいので、このようなポリマー骨
格を備えたポリマー電解質は負極板30の表面上におい
て安定なものとなる。そのため充放電時における負極活
物質の失活も少なく、電池のサイクル特性が優れたもの
となる。
On the other hand, when vinylene carbonate is contained in the polymer precursor, when the pregel solution is cured to form a gel-like polymer electrolyte, when the polymer precursor is polymerized, vinylene carbonate is contained. Is incorporated into the polymer backbone. Since the polymer skeleton in which vinylene carbonates are incorporated is hardly decomposed on the negative electrode during charge and discharge, the polymer electrolyte having such a polymer skeleton becomes stable on the surface of the negative electrode plate 30. Therefore, the deactivation of the negative electrode active material during charge and discharge is small, and the cycle characteristics of the battery are excellent.

【0031】このような効果を奏するために、ビニレン
カーボネート類のポリマー前駆体に対する含有量を0.
5wt%以上に設定することが好ましい。
In order to achieve such an effect, the content of vinylene carbonate relative to the polymer precursor is set to 0.1.
It is preferable to set it to 5 wt% or more.

【0032】また、この含有量が多すぎると、充放電時
に正極板20上において分解反応を起こしCO2が発生
する傾向があるので、この含有量は10wt%以下に設
定することが好ましい。
If the content is too large, a decomposition reaction occurs on the positive electrode plate 20 during charging and discharging, and CO 2 tends to be generated. Therefore, the content is preferably set to 10 wt% or less.

【0033】なお、溶液系の非水電解液電池において、
ビニレンカーボネート類を添加した場合は、添加された
ビニレンカーボネート類が充放電時に正極上で分解して
ガス発生する傾向にあるが、ポリマー電池の場合は、添
加されたビニレンカーボネート類が上記のようにポリマ
ー骨格に取り込まれるので、充放電時にビニレンカーボ
ネート類が正極上で分解することもない。
In a solution-based nonaqueous electrolyte battery,
When vinylene carbonates are added, the added vinylene carbonates tend to decompose on the positive electrode during charge / discharge and generate gas, but in the case of a polymer battery, the added vinylene carbonates are as described above. Since it is incorporated into the polymer skeleton, vinylene carbonates do not decompose on the positive electrode during charge and discharge.

【0034】(ポリマー電池1の製造方法について)こ
のポリマー電池1は、以下のようにして製造することが
できる。 (1)電極体ユニットの作製 正極集電板21及び負極集電板31は、導電性金属箔を
所定形状に切断することによって作製する。
(Regarding Method of Manufacturing Polymer Battery 1) The polymer battery 1 can be manufactured as follows. (1) Production of Electrode Unit The positive current collector 21 and the negative current collector 31 are produced by cutting a conductive metal foil into a predetermined shape.

【0035】正極板20は、正極活物質、導電剤、結着
剤を混合し、正極集電板21の表面に塗布することによ
って作製する。
The positive electrode plate 20 is manufactured by mixing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder and applying the mixture to the surface of a positive electrode current collector plate 21.

【0036】負極板30は、負極活物質と結着剤と混合
し、負極集電板31の表面に塗布することによって作製
する。
The negative electrode plate 30 is manufactured by mixing a negative electrode active material and a binder and applying the mixture to the surface of the negative electrode current collector plate 31.

【0037】多孔質膜40は、ポリオレフィン系多孔質
フィルムを所定形状に切断することによって作製する。
The porous film 40 is produced by cutting a polyolefin porous film into a predetermined shape.

【0038】電極体ユニットは、正極板20,多孔質膜
40,負極板30を重ね合わせることによって作製す
る。
The electrode unit is manufactured by stacking the positive electrode plate 20, the porous film 40, and the negative electrode plate 30.

【0039】(2)溶液含浸及び硬化 ポリマー前駆体としてのポリアルキレングリコールジア
クリレート、或はポリアルキレングリコールジメタクリ
レートに、非水電解液、重合開始剤を添加した含浸溶液
を調整する。
(2) Solution Impregnation and Curing A polyalkylene glycol diacrylate or a polyalkylene glycol dimethacrylate as a polymer precursor is prepared by adding a non-aqueous electrolyte and a polymerization initiator to an impregnation solution.

【0040】そして、この含浸溶液を多孔質膜40に含
浸させ、これを加熱することによってポリマー前駆体を
重合させる。これによって含浸溶液が硬化してゲル状の
ポリマー電解質となる。
Then, the porous membrane 40 is impregnated with the impregnating solution and heated to polymerize the polymer precursor. As a result, the impregnating solution hardens and becomes a gel-like polymer electrolyte.

【0041】(3)外装体の成形 その後、アルミラミネートフィルムからなるシート体
を、内部に収納しながら封筒状に成形して外装体10を
形成する。なお、上縁部11をシールするとき、リード
端子21a及びリード端子31aを挟んだ状態でシール
を行う。
(3) Forming of the exterior body After that, the exterior body 10 is formed by molding the sheet made of the aluminum laminated film into an envelope shape while storing it inside. When sealing the upper edge portion 11, the sealing is performed with the lead terminal 21a and the lead terminal 31a sandwiched therebetween.

【0042】なお、上記(2)の含浸及び硬化工程は、
多孔質膜40を正極板20,負極板30と重ね合わせる
前に行ってもよいし、多孔質膜40を正極板20,負極
板30と重ね合わせて電極体ユニットを形成した後で行
ってもよい。
The impregnation and curing step (2) is
This may be performed before the porous film 40 is overlapped with the positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 30 or after the porous film 40 is overlapped with the positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 30 to form the electrode unit. Good.

【0043】以上の製造方法によって、ポリマー電池1
を作製することができる。
According to the above manufacturing method, the polymer battery 1
Can be produced.

【0044】[0044]

【実施例】(実施例)上記実施の形態に基づいて、以下
の仕様で電池容量150mAhのポリマー電池を作製し
た。
EXAMPLES (Examples) Based on the above embodiment, a polymer battery having a battery capacity of 150 mAh was manufactured according to the following specifications.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】表1には、実施例の各ポリマー電池に使用
したビニレンカーボネート類の種類並びにその含有量が
示されている。
Table 1 shows the types and contents of vinylene carbonates used in each of the polymer batteries of the examples.

【0047】即ち、本実施例のポリマー電池では、上記
化1式中におけるR1,R2として、水素(H),メチル
基(CH3),エチル基(C25),フェニル基(C6
5),塩素(Cl),フッ素(F),臭素(Br)の中
から選択したものを用いたビニレンカーボネート類が添
加されている。
That is, in the polymer battery of the present embodiment, hydrogen (H), methyl group (CH 3 ), ethyl group (C 2 H 5 ), phenyl group (C 6 H
5 ) Vinylene carbonates selected from the group consisting of chlorine (Cl), fluorine (F) and bromine (Br) are added.

【0048】正極集電板21にはアルミニウム箔、負極
集電板31には銅箔を用いた。
Aluminum foil was used for the positive electrode current collector plate 21, and copper foil was used for the negative electrode current collector plate 31.

【0049】正極板20は、正極活物質としてのLiC
oO2粉末、導電剤としてのカーボン粉末(ケッチェン
ブラック)、結着剤としてのPVdF粉末を、重量比9
0:3:2:5の割合で混合し、その混合物をスラリー
化して正極集電板21の表面に塗布し、これを真空熱処
理することによって作製した。正極板20の面積は52
cm2とし、その厚さは80μmとした。
The positive electrode plate 20 is made of LiC as a positive electrode active material.
oO 2 powder, carbon powder (Ketjen black) as a conductive agent, and PVdF powder as a binder were mixed at a weight ratio of 9
The mixture was mixed at a ratio of 0: 3: 2: 5, the mixture was slurried, applied to the surface of the positive electrode current collector plate 21, and subjected to vacuum heat treatment. The area of the positive electrode plate 20 is 52
cm 2 and its thickness was 80 μm.

【0050】負極板30は、負極活物質としての黒鉛粉
末と結着剤としてのフッ素樹脂とを重量比95:5の割
合で混合し、その混合物をスラリー化して負極集電板3
1の表面に塗布し、これを真空熱処理することによって
作製した。負極板30の面積は58cm2、その厚さは
65μmとした。
The negative electrode plate 30 is prepared by mixing graphite powder as a negative electrode active material and a fluororesin as a binder at a weight ratio of 95: 5, and slurrying the mixture to form a negative electrode current collector plate 3.
1 was applied to the surface and subjected to a vacuum heat treatment. The area of the negative electrode plate 30 was 58 cm 2 , and its thickness was 65 μm.

【0051】多孔質膜40には、ポリエチレンからなる
多孔質フィルムを用いた。
As the porous film 40, a porous film made of polyethylene was used.

【0052】そして、正極板20,多孔質膜40,負極
板30を重ね合わせて、電極体ユニットを作製した。
Then, the positive electrode plate 20, the porous film 40, and the negative electrode plate 30 were overlapped to produce an electrode unit.

【0053】ポリマー前駆体は、ポリプロピレングリコ
ールジアクリレート(PPGDA、分子量:1000)
をベースとして用いた。
The polymer precursor is polypropylene glycol diacrylate (PPGDA, molecular weight: 1000)
Was used as a base.

【0054】非水電解液として、エチレンカーボネート
(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)の容量比
5:5混合溶媒にLiPF6が1mol/L溶解されて
いるものを用いた。そして、PPGDAと非水電解液と
を重量比1:10で混合し、これに、ポリマー前駆体と
して、表1に記載されているビニレンカーボネート類を
添加し、更に重合開始剤としてt−ヘキシルパオキシド
ピバレートを5000ppm添加することによって、含
浸溶液を調整した。
As the non-aqueous electrolyte, a solution in which 1 mol / L of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 5: 5 was used. Then, PPGDA and the non-aqueous electrolyte were mixed at a weight ratio of 1:10, and vinylene carbonates described in Table 1 were added thereto as a polymer precursor, and t-hexylpa as a polymerization initiator was further added. The impregnation solution was prepared by adding 5000 ppm of oxidopivalate.

【0055】なお、ポリマー前駆体全体の量に対するビ
ニレンカーボネート類の含有量は、0.3%,0.5
%,5%,10%,13%の各値に設定した。
The content of vinylene carbonate relative to the total amount of the polymer precursor is 0.3%, 0.5%
%, 5%, 10%, and 13%.

【0056】そして、前記電極体ユニットを挟み込むよ
うに、アルミニウム箔にPPあるいはPEを被覆したア
ルミラミネートフィルムを折りたたんで、3辺(上縁部
11及び両側縁部12)をヒートシールして外装体10
を形成すると共に、上記の含浸溶液を3ml注入した。
なお、上縁部11をシールするときには、リード端子2
1a及びリード端子31aを挟んだ状態でシールを行っ
た。
Then, the aluminum laminate film in which the aluminum foil is coated with PP or PE is folded so as to sandwich the electrode body unit, and three sides (upper edge 11 and both side edges 12) are heat-sealed to form an exterior body. 10
And 3 ml of the above impregnation solution were injected.
When sealing the upper edge portion 11, the lead terminals 2
Sealing was performed with the lead 1a and the lead terminal 31a interposed therebetween.

【0057】これを60℃で3時間加熱して含浸溶液を
硬化することによって実施例のポリマー電池を作製し
た。
This was heated at 60 ° C. for 3 hours to cure the impregnating solution, thereby preparing a polymer battery of the example.

【0058】(比較例1)ビニレンカーボネート類を添
加せず、それ以外は上記実施例と同様にして、比較例1
のポリマー電池を作製した。
Comparative Example 1 Comparative Example 1 was carried out in the same manner as in the above example except that vinylene carbonates were not added.
Was produced.

【0059】(比較例2)PPGDAを用いず、非水電
解液にポリマー前駆体としてビニレンカーボネート(表
1の電池1−1に使用したもの)を添加したものを含浸
溶液として用い、それ以外は上記実施例と同様にして、
比較例2のポリマー電池を作製した。
Comparative Example 2 A non-aqueous electrolytic solution to which vinylene carbonate (as used for battery 1-1 in Table 1) was added as a polymer precursor was used as an impregnation solution without using PPGDA. In the same manner as in the above embodiment,
A polymer battery of Comparative Example 2 was produced.

【0060】〔サイクル試験〕実施例及び比較例の各ポ
リマー電池について、500サイクル充放電を行い、充
放電サイクル開始前の電池容量に対する500サイクル
充放電後の電池容量の割合(%)を測定した。
[Cycle Test] Each of the polymer batteries of the Examples and Comparative Examples was charged and discharged for 500 cycles, and the ratio (%) of the battery capacity after 500 cycles of charging and discharging to the battery capacity before the start of the charging and discharging cycles was measured. .

【0061】〔高温保存試験〕実施例及び比較例の各ポ
リマー電池について、充電状態(4.2V)にして、8
0℃で4日間保存した。そして、外装体の膨れ量(m
m)を調べた。
[High-Temperature Storage Test] Each of the polymer batteries of the example and the comparative example was charged to a charged state (4.2 V), and
Stored at 0 ° C. for 4 days. Then, the swelling amount (m
m) was examined.

【0062】〔試験結果及び考察〕上記サイクル試験及
び高温保存試験の結果は、表1に示す通りである。
[Test Results and Discussion] The results of the above cycle test and high temperature storage test are as shown in Table 1.

【0063】表1より以下のことがわかる。Table 1 shows the following.

【0064】*比較例1のポリマー電池と比べて、実施
例のポリマー電池はサイクル時の容量維持率がかなり向
上している。これは、ポリマー前駆体にビニレンカーボ
ネート類を添加することによってサイクル特性が向上す
ることを示している。
* Compared with the polymer battery of Comparative Example 1, the polymer battery of the example has a considerably improved capacity retention during cycling. This indicates that the addition of vinylene carbonate to the polymer precursor improves the cycle characteristics.

【0065】*実施例の各ポリマー電池において、サイ
クル時の容量維持率は、ビニレンカーボネート類の含有
量が0.5wt%以上の範囲において特に良好である。
* In each of the polymer batteries of Examples, the capacity retention during cycling is particularly good when the content of vinylene carbonates is 0.5 wt% or more.

【0066】*比較例1のポリマー電池と比べて、実施
例のポリマー電池は充電保存後の膨れが大きい。但し、
ビニレンカーボネート類の含有量が10wt%以下の範
囲においては、充電保存後の膨れは比較的小さいのに対
して、ビニレンカーボネート類の含有量が13wt%で
は充電保存後の膨れは大きい。
* Compared to the polymer battery of Comparative Example 1, the polymer battery of the example has a larger swelling after charging and storage. However,
When the content of vinylene carbonate is in the range of 10 wt% or less, the swelling after charging and storage is relatively small, while when the content of vinylene carbonate is 13 wt%, the swelling after charging and storage is large.

【0067】従って、ビニレンカーボネート類の含有量
を10wt%以下とすることが好ましい。
Accordingly, the content of vinylene carbonates is preferably set to 10% by weight or less.

【0068】*比較例2のポリマー電池においては、サ
イクル時の容量維持率が低く、充電保存後の膨れが大き
い。これは、ビニレンカーボネート類の添加によるサイ
クル特性向上効果が、ポリマー電池に特有のものであ
り、溶液型の電池では、ビニレンカーボネート類の添加
によってむしろ電池内圧上昇が生じやすいことを示して
いる。
* In the polymer battery of Comparative Example 2, the capacity retention rate during cycling was low, and the swelling after charge storage was large. This indicates that the effect of improving the cycle characteristics by the addition of vinylene carbonate is peculiar to the polymer battery, and that in a solution-type battery, the internal pressure of the battery tends to increase rather than by the addition of vinylene carbonate.

【0069】(その他の事項)なお、上記実施例では、
上記化1式中のR1,R2に関して、アルキル基としては
CH3及びC25だけを示したが、アルキル基としてC3
7,C49などを用いても同様の効果が期待できる。
(Other Matters) In the above embodiment,
Regarding R 1 and R 2 in the above formula 1, only CH 3 and C 2 H 5 are shown as alkyl groups, but C 3
The same effect can be expected by using H 7 , C 4 H 9 or the like.

【0070】また、R1,R2がアルキル誘導体(C
3,C25,C37,C49 などの水素が置換基で
置換されたもの)の場合については、実施例では示して
いないが、アルキル基の場合と同様の効果が期待でき、
R1,R2がフェニル誘導体(C65の水素が置換基で置
換されたもの)の場合についても実施例では示していな
いが、フェニル基の場合と同様の効果が期待できる。
R1 and R2 are alkyl derivatives (C
In the case of H 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9, etc., in which hydrogen is substituted by a substituent), the effect is the same as that of the alkyl group, although not shown in the examples. Can be expected,
Although the case where R1 and R2 are phenyl derivatives (in which hydrogen of C 6 H 5 is substituted with a substituent) is not shown in Examples, the same effect as in the case of phenyl group can be expected.

【0071】上記実施の形態においては、負極活物質と
して炭素材料を用いる例を示したが、負極活物質として
リチウム合金を用いたポリマー電池においても同様に実
施することができる。
In the above embodiment, an example in which a carbon material is used as the negative electrode active material has been described. However, the present invention can be similarly applied to a polymer battery using a lithium alloy as the negative electrode active material.

【0072】上記実施の形態においては、アルミラミネ
ートのようなシート体を貼りあわせて形成したものを外
装体として用いる例を示したが、外装体として、金属性
の外装缶を用いたポリマー電池においても同様に実施す
ることができる。
In the above embodiment, an example is shown in which a sheet formed by laminating a sheet such as an aluminum laminate is used as an outer package. However, in a polymer battery using a metal outer can as the outer package, Can be similarly implemented.

【0073】上記実施の形態においては、平板状の正極
板、多孔質膜及び負極板が積層された電極体ユニットが
外装体内に1つだけ収納されているポリマー電池につい
て説明したが、このような電極体ユニットが複数束ねら
れて外装体内に収納されているポリマー電池において
も、同様に実施することができ同様の効果を奏する。
In the above-described embodiment, the polymer battery in which only one electrode unit in which the flat positive electrode plate, the porous film, and the negative electrode plate are stacked is housed in the outer package is described. The present invention can be similarly applied to a polymer battery in which a plurality of electrode unit units are bundled and housed in an exterior body, and the same effect can be obtained.

【0074】また、長尺状の正極板及び負極板が多孔質
膜を介して巻回されてなる渦巻状の電極体ユニットが外
装体内に収納されているポリマー電池においても、同様
に実施することができ同様の効果を奏する。
Further, the present invention can be similarly applied to a polymer battery in which a spiral electrode unit formed by winding a long positive electrode plate and a negative electrode plate through a porous film is housed in an outer package. Has the same effect.

【0075】また、上記実施の形態においては、正極と
負極との間に、ゲル状のポリマー電解質を含む多孔質膜
を介挿させたものを例とって説明したが、多孔質膜は機
械的強度を得るのに有効であるが、本発明において必ず
しも必要というわけではない。
Further, in the above-described embodiment, an example in which a porous film containing a gel polymer electrolyte is interposed between a positive electrode and a negative electrode has been described. Although effective in obtaining strength, it is not necessary in the present invention.

【0076】このように、本発明は、正極及び負極がゲ
ル状のポリマー電解質を介して配された発電素体を備え
たポリマー電池であれば適用可能である。
As described above, the present invention can be applied to any polymer battery including a power generating element in which the positive electrode and the negative electrode are arranged via the gel polymer electrolyte.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、正極及
び負極がゲル状のポリマー電解質を介して配されたポリ
マー電池において、上記化1式で表されるビニレンカー
ボネート類が含まれるポリマー前駆体と電解液とからな
るプレゲル溶液を硬化することによってポリマー電解質
を形成し、これによって、放電容量が優れると共にサイ
クル特性の優れたポリマー電池を実現することを可能と
した。
As described above, the present invention relates to a polymer battery in which a positive electrode and a negative electrode are disposed via a gel-like polymer electrolyte, and a polymer precursor containing vinylene carbonate represented by the above formula (1). A polymer electrolyte was formed by curing a pregel solution comprising a body and an electrolytic solution, thereby making it possible to realize a polymer battery having excellent discharge capacity and excellent cycle characteristics.

【0078】このような本発明は、アルミラミネートフ
ィルムのようなシート体を貼りあわせたものを外装体に
用いた薄形のポリマー電池に対して特に有効である。
The present invention is particularly effective for a thin polymer battery in which a sheet body such as an aluminum laminated film is bonded to an outer package.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態に係る薄型ポリマー電池の外観斜視
図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a thin polymer battery according to an embodiment.

【図2】図1におけるA−A’線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ポリマー電池 10 外装体 20 正極板 30 負極板 40 多孔質膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polymer battery 10 Outer body 20 Positive electrode plate 30 Negative electrode plate 40 Porous film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 CJ02 CJ05 CJ06 DJ02 EJ12 HJ01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 CJ02 CJ05 CJ06 DJ02 EJ12 HJ01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極及び負極とがゲル状のポリマー電解
質を介して配された発電素体を備えるポリマー電池にお
いて、 前記ポリマー電解質は、 下記化1式で表される化合物群から選択される少なくと
も1種類の化合物が含まれるポリマー前駆体と電解液と
からなるプレゲル溶液を硬化することによって形成され
たものであることを特徴とするポリマー電池。 【化1】 上記化1式中において、R1及びR2は、水素,アルキル
基,アルキル誘導体,フェニル基,フェニル誘導体及び
ハロゲンのいずれかを示す。
1. A polymer battery comprising a power generating element in which a positive electrode and a negative electrode are arranged via a gel polymer electrolyte, wherein the polymer electrolyte is at least one selected from a compound group represented by the following formula 1. A polymer battery formed by curing a pregel solution comprising a polymer precursor containing one kind of compound and an electrolytic solution. Embedded image In the above formula, R1 and R2 represent any of hydrogen, an alkyl group, an alkyl derivative, a phenyl group, a phenyl derivative and halogen.
【請求項2】 前記ポリマー前駆体には、 ポリアルキレングリコールジアクリレート及びポリアル
キレングリコールジメタクリレートの少なくとも一方が
含有されていることを特徴とする請求項1記載のポリマ
ー電池。
2. The polymer battery according to claim 1, wherein the polymer precursor contains at least one of polyalkylene glycol diacrylate and polyalkylene glycol dimethacrylate.
【請求項3】 前記化1式で表されるポリマー前駆体
は、 前記プレゲル溶液に対して0.5〜10wt%含有され
ていることを特徴とする請求項1または2記載のポリマ
ー電池。
3. The polymer battery according to claim 1, wherein the polymer precursor represented by Chemical Formula 1 is contained in an amount of 0.5 to 10 wt% based on the pregel solution.
【請求項4】 前記プレゲル溶液は、 熱によって重合硬化する性質を持つものであることを特
徴とする請求項1〜3のいずれか記載のポリマー電池。
4. The polymer battery according to claim 1, wherein the pregel solution has a property of being polymerized and cured by heat.
【請求項5】 前記発電素体は、 シート体を貼り合わせて形成された外装体に収納されて
いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のポ
リマー電池。
5. The polymer battery according to claim 1, wherein the power generating element is housed in an exterior body formed by bonding sheet bodies.
【請求項6】 前記シート体は、 アルミラミネートフィルムであることを特徴とする請求
項5記載のポリマー電池。
6. The polymer battery according to claim 5, wherein the sheet is an aluminum laminated film.
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