JP2001338685A - ポリマー電解質リチウム二次電池およびその製造方法 - Google Patents
ポリマー電解質リチウム二次電池およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温での保存特性に優れたポリマー電解質リチ
ウム二次電池を提供する。 【解決手段】リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を
用いた負極と、正極との間に、ポリマーの網目構造内に
電解液が保持されてなるポリマー電解質を備えたポリマ
ー電解質リチウム二次電池において、上記ポリマー電解
質のポリマーとして、下記の構成単位（１）および／ま
たは下記の構成単位（２）を含むものを用いる。 【化１】 〔構成単位（１）中、ＲはＨまたはＣＨ3 であり、互い
に同じでも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の
正数である。〕 【化２】 〔構成単位（２）中、ＲはＨまたはＣＨ3 である。ま
た、ｎは１〜１０の正数である。〕
ウム二次電池を提供する。 【解決手段】リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を
用いた負極と、正極との間に、ポリマーの網目構造内に
電解液が保持されてなるポリマー電解質を備えたポリマ
ー電解質リチウム二次電池において、上記ポリマー電解
質のポリマーとして、下記の構成単位（１）および／ま
たは下記の構成単位（２）を含むものを用いる。 【化１】 〔構成単位（１）中、ＲはＨまたはＣＨ3 であり、互い
に同じでも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の
正数である。〕 【化２】 〔構成単位（２）中、ＲはＨまたはＣＨ3 である。ま
た、ｎは１〜１０の正数である。〕
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極と負極との間
にポリマー電解質が設けられてなる発電体を備えたポリ
マー電解質リチウム二次電池およびその製造方法に関す
る。
にポリマー電解質が設けられてなる発電体を備えたポリ
マー電解質リチウム二次電池およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年の薄型・軽量の高性能電池に対する
要望の高まりに対応し、ポリマー電解質を用いたリチウ
ム二次電池（ポリマー電解質リチウム二次電池）が実用
化された。ポリマー電解質リチウム二次電池は、エネル
ギー密度が高く、かつ液漏れし難いので、携帯機器用電
源として適しているが、高温で保存した場合に放電容量
の低下が見られるという問題を有している。この原因と
しては、つぎのことが考えられる。
要望の高まりに対応し、ポリマー電解質を用いたリチウ
ム二次電池（ポリマー電解質リチウム二次電池）が実用
化された。ポリマー電解質リチウム二次電池は、エネル
ギー密度が高く、かつ液漏れし難いので、携帯機器用電
源として適しているが、高温で保存した場合に放電容量
の低下が見られるという問題を有している。この原因と
しては、つぎのことが考えられる。
【０００３】ポリマー電解質は、ポリマー前駆体を重合
させてなるポリマーの網目構造内に電解液が保持された
構造をしている。このポリマー前駆体としては、一般
に、分子量が５００〜１５００程度のポリアルキレング
リコールジアクリレート等が単独で用いられているが、
この前駆体から得たポリマーは、ポリマー自体の高温安
定性が悪いので、高温で保存した場合に放電容量が低下
する。
させてなるポリマーの網目構造内に電解液が保持された
構造をしている。このポリマー前駆体としては、一般
に、分子量が５００〜１５００程度のポリアルキレング
リコールジアクリレート等が単独で用いられているが、
この前駆体から得たポリマーは、ポリマー自体の高温安
定性が悪いので、高温で保存した場合に放電容量が低下
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
なされたものであって、高温での保存特性に優れたポリ
マー電解質リチウム二次電池およびその製造方法を提供
することを目的とする。
なされたものであって、高温での保存特性に優れたポリ
マー電解質リチウム二次電池およびその製造方法を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、リチウムイオンを吸蔵放
出する炭素材料を用いた負極と、正極との間にポリマー
電解質が設けられてなる発電体を備えたポリマー電解質
リチウム二次電池において、上記ポリマー電解質が、ポ
リマーの網目構造内に電解液が保持されてなるものであ
り、上記ポリマーが、下記の構成単位（１）および／ま
たは下記の構成単位（２）を含むものであることを特徴
とする。
め、請求項１に記載の発明は、リチウムイオンを吸蔵放
出する炭素材料を用いた負極と、正極との間にポリマー
電解質が設けられてなる発電体を備えたポリマー電解質
リチウム二次電池において、上記ポリマー電解質が、ポ
リマーの網目構造内に電解液が保持されてなるものであ
り、上記ポリマーが、下記の構成単位（１）および／ま
たは下記の構成単位（２）を含むものであることを特徴
とする。
【０００６】
【化５】 〔構成単位（１）中、ＲはＨまたはＣＨ3 であり、互い
に同じでも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の
正数である。〕
に同じでも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の
正数である。〕
【０００７】
【化６】 〔構成単位（２）中、ＲはＨまたはＣＨ3 である。ま
た、ｎは１〜１０の正数である。〕
た、ｎは１〜１０の正数である。〕
【０００８】上記の構成によれば、ポリマー自体の化学
安定性が向上すること等に起因して、ポリマー自体の高
温安定性が増すと考えられ、高温で保存した場合に放電
容量が低下するといったことがない。よって、高温での
保存特性に優れた電池となる。
安定性が向上すること等に起因して、ポリマー自体の高
温安定性が増すと考えられ、高温で保存した場合に放電
容量が低下するといったことがない。よって、高温での
保存特性に優れた電池となる。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記構成単位（１）および／または構
成単位（２）の総質量が、上記ポリマーの全質量の１０
〜５０％の範囲であることを特徴とする。
の発明において、上記構成単位（１）および／または構
成単位（２）の総質量が、上記ポリマーの全質量の１０
〜５０％の範囲であることを特徴とする。
【００１０】上記の構成によれば、特定の構成単位が特
定の範囲に設定されているので、高温での保存特性に優
れているとともに、その他の電池特性、例えば負荷特性
等も良好な電池となる。
定の範囲に設定されているので、高温での保存特性に優
れているとともに、その他の電池特性、例えば負荷特性
等も良好な電池となる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、リチウムイオン
を吸蔵放出する炭素材料を用いた負極と、正極との間に
ポリマー電解質が設けられてなる発電体を備えたポリマ
ー電解質リチウム二次電池の製造方法において、上記製
造方法が、ポリアルキレングリコールジアクリレートお
よび／またはポリアルキレングリコールジメタクリレー
トからなるＡ成分と、下記の一般式（３）で表される二
官能性化合物および／または下記の一般式（４）で表さ
れる単官能性化合物からなるＢ成分とを、電解液に溶解
してポリマー前駆体溶液を作製する工程と、上記ポリマ
ー前駆体溶液中のＡ成分およびＢ成分を重合し、ポリマ
ーの網目構造内に電解液を保持させてなるポリマー電解
質を作製する工程とを備えることを特徴とする。
を吸蔵放出する炭素材料を用いた負極と、正極との間に
ポリマー電解質が設けられてなる発電体を備えたポリマ
ー電解質リチウム二次電池の製造方法において、上記製
造方法が、ポリアルキレングリコールジアクリレートお
よび／またはポリアルキレングリコールジメタクリレー
トからなるＡ成分と、下記の一般式（３）で表される二
官能性化合物および／または下記の一般式（４）で表さ
れる単官能性化合物からなるＢ成分とを、電解液に溶解
してポリマー前駆体溶液を作製する工程と、上記ポリマ
ー前駆体溶液中のＡ成分およびＢ成分を重合し、ポリマ
ーの網目構造内に電解液を保持させてなるポリマー電解
質を作製する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【化７】 ＣＨ2 ＝ＣＲ−ＣＯ−Ｏ−Ｃn H2n−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ＝ＣＨ2 …（３） 〔式（３）中、ＲはＨまたはＣＨ3 であり、互いに同じ
でも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の正数で
ある。〕
でも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の正数で
ある。〕
【００１３】
【化８】 ＣＨ2 ＝ＣＲ−ＣＯ−Ｏ−Ｃn H2n−Ｏ−ＣＨ3 …（４） 〔式（４）中、ＲはＨまたはＣＨ3 である。また、ｎは
１〜１０の正数である。〕
１〜１０の正数である。〕
【００１４】上記の構成によれば、良質なポリマー電解
質を形成できるので、高温での保存特性と負荷特性に優
れた電池を容易に得ることができる。
質を形成できるので、高温での保存特性と負荷特性に優
れた電池を容易に得ることができる。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、上記ポリマー前駆体溶液中のポリマー
前駆体の総質量に対する上記Ｂ成分の質量比が、０．１
〜０．５であることを特徴とする。
の発明において、上記ポリマー前駆体溶液中のポリマー
前駆体の総質量に対する上記Ｂ成分の質量比が、０．１
〜０．５であることを特徴とする。
【００１６】上記の構成によれば、高温での保存特性と
負荷特性とが好適にバランスした電池を得ることができ
る。
負荷特性とが好適にバランスした電池を得ることができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態であるラミ
ネート外装体を用いたポリマー電解質リチウム二次電池
について、実施例に基づいて具体的に説明する。
ネート外装体を用いたポリマー電解質リチウム二次電池
について、実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１８】（実施例１）図１〜図５を参照しながら実
施例１の電池の概要を説明する。図１は、このポリマー
電解質リチウム二次電池の外観を示す正面図である。図
２は、ラミネート外装体の収納空間を示す断面図であ
る。図３は、ラミネート外装体を構成するラミネート材
の積層構造を示す断面図である。図４は、ラミネート外
装体内に収納する発電素体（ポリマー電解質が配置され
ていないもの）の構造を示す断面図であり、図５は、こ
の発電素体の斜視図である。
施例１の電池の概要を説明する。図１は、このポリマー
電解質リチウム二次電池の外観を示す正面図である。図
２は、ラミネート外装体の収納空間を示す断面図であ
る。図３は、ラミネート外装体を構成するラミネート材
の積層構造を示す断面図である。図４は、ラミネート外
装体内に収納する発電素体（ポリマー電解質が配置され
ていないもの）の構造を示す断面図であり、図５は、こ
の発電素体の斜視図である。
【００１９】図１、図２に示すように、この電池は、上
下端と中央部とが封止部４ａ・４ｂ・４ｃで封口されて
なるラミネート外装体３の収納空間２に、ポリマー電解
質を介して正負電極が対向配置されてなる発電体が収納
された構造をしている。なお、図４、図５はポリマー電
解質を配置する前の図（発電素体１）であるが、ポリマ
ー電解質が配置された発電体も概ねこの図と同様であ
る。以下、各部材毎にその内容を説明する。
下端と中央部とが封止部４ａ・４ｂ・４ｃで封口されて
なるラミネート外装体３の収納空間２に、ポリマー電解
質を介して正負電極が対向配置されてなる発電体が収納
された構造をしている。なお、図４、図５はポリマー電
解質を配置する前の図（発電素体１）であるが、ポリマ
ー電解質が配置された発電体も概ねこの図と同様であ
る。以下、各部材毎にその内容を説明する。
【００２０】（１）正極の作製 正極活物質としてのコバルト酸リチウムと、導電剤とし
ての黒鉛粉末およびケッチェンブラックと、結着剤とし
てのフッ素樹脂（ＰＶｄＦ）とを、９０：３：２：５の
質量比で混合したものを、ドクターブレード法により、
厚み２０μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体２２
の片面に塗布した。その後、１５０℃で真空加熱処理し
て、厚み８０μｍ、表面積５２ｃｍ2 の正極活物質層９
を有する正極５を作製した。
ての黒鉛粉末およびケッチェンブラックと、結着剤とし
てのフッ素樹脂（ＰＶｄＦ）とを、９０：３：２：５の
質量比で混合したものを、ドクターブレード法により、
厚み２０μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体２２
の片面に塗布した。その後、１５０℃で真空加熱処理し
て、厚み８０μｍ、表面積５２ｃｍ2 の正極活物質層９
を有する正極５を作製した。
【００２１】（２）負極の作製 負極活物質としての黒鉛粉末〔Ｘ線回折法による（００
２）面の面間隔ｄ002が３．３５６Å、結晶子厚みＬｃ
値が８００Å以上、平均粒子径８μｍ〕と、結着剤とし
てのフッ素樹脂（ＰＶｄＦ）とを、９５：５の質量比で
混合したものを、ドクターブレード法により、厚み１６
μｍの銅箔からなる負極集電体２３の片面に塗布した。
その後、１５０℃で真空加熱処理して、厚み６５μｍ、
表面積５８ｃｍ2 の負極活物質層１０を有する負極６を
作製した。
２）面の面間隔ｄ002が３．３５６Å、結晶子厚みＬｃ
値が８００Å以上、平均粒子径８μｍ〕と、結着剤とし
てのフッ素樹脂（ＰＶｄＦ）とを、９５：５の質量比で
混合したものを、ドクターブレード法により、厚み１６
μｍの銅箔からなる負極集電体２３の片面に塗布した。
その後、１５０℃で真空加熱処理して、厚み６５μｍ、
表面積５８ｃｍ2 の負極活物質層１０を有する負極６を
作製した。
【００２２】（３）ラミネート外装体の作製 アルミニウム層１１（厚み３０μｍ）の両面に、各々、
変性ポリプロピレンからなる接着剤層１２・１２（厚み
５μｍ）を介してポリプロピレンからなる樹脂層１３・
１３（厚み３０μｍ）が接着された構造のラミネートシ
ートを準備し、両端を重ね合わせ、その重ね合わせ部を
接着し筒状体を形成した（図２参照）。
変性ポリプロピレンからなる接着剤層１２・１２（厚み
５μｍ）を介してポリプロピレンからなる樹脂層１３・
１３（厚み３０μｍ）が接着された構造のラミネートシ
ートを準備し、両端を重ね合わせ、その重ね合わせ部を
接着し筒状体を形成した（図２参照）。
【００２３】（４）ポリマー前駆体溶液の作製 エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合
溶媒（体積比で４０：６０）に、ＬｉＰＦ6 を１Ｍ（モ
ル／リットル）の割合で溶かすことにより、電解液を準
備し、この電解液に、Ａ成分として、構成単位中にアル
キレングリコール単位を複数個有し、両末端にアクリレ
ート単位を有する化合物であるポリアルキレングリコー
ルジアクリレートと、Ｂ成分として、上記一般式（３）
で表される二官能性化合物との質量比が９０（Ａ成
分）：１０（Ｂ成分）である二成分ポリマー前駆体を、
質量比で、１０（電解液）：１（ポリマー前駆体）の割
合で混合した。さらに、この混合液に、重合開始剤とし
てｔ−ヘキシルパーオキシピバレートを０．５質量％
（５０００ｐｐｍ）添加して、ポリマー前駆体溶液を作
製した。
溶媒（体積比で４０：６０）に、ＬｉＰＦ6 を１Ｍ（モ
ル／リットル）の割合で溶かすことにより、電解液を準
備し、この電解液に、Ａ成分として、構成単位中にアル
キレングリコール単位を複数個有し、両末端にアクリレ
ート単位を有する化合物であるポリアルキレングリコー
ルジアクリレートと、Ｂ成分として、上記一般式（３）
で表される二官能性化合物との質量比が９０（Ａ成
分）：１０（Ｂ成分）である二成分ポリマー前駆体を、
質量比で、１０（電解液）：１（ポリマー前駆体）の割
合で混合した。さらに、この混合液に、重合開始剤とし
てｔ−ヘキシルパーオキシピバレートを０．５質量％
（５０００ｐｐｍ）添加して、ポリマー前駆体溶液を作
製した。
【００２４】なお、本発明では、上記一般式（３）で表
される二官能性化合物に代えて、前記一般式（４）で表
される単官能性化合物を用いてもよく、二官能性化合物
と単官能性化合物とを併用してもよい。
される二官能性化合物に代えて、前記一般式（４）で表
される単官能性化合物を用いてもよく、二官能性化合物
と単官能性化合物とを併用してもよい。
【００２５】また、上記ポリアルキレングリコールジア
クリレートに代えて、構成単位中にアルキレングリコー
ル単位を複数個有し、両末端にメタクリレート単位を有
する化合物であるポリアルキレングリコールジメタクリ
レートを用いてもよく、ポリアルキレングリコールジア
クリレートとポリアルキレングリコールジメタクリレー
トとを併用してもよい。また、本発明の目的を損なわな
いのであれば、その他のモノマーを用いてもよい。
クリレートに代えて、構成単位中にアルキレングリコー
ル単位を複数個有し、両末端にメタクリレート単位を有
する化合物であるポリアルキレングリコールジメタクリ
レートを用いてもよく、ポリアルキレングリコールジア
クリレートとポリアルキレングリコールジメタクリレー
トとを併用してもよい。また、本発明の目的を損なわな
いのであれば、その他のモノマーを用いてもよい。
【００２６】（５）電池の組み立て 上記正極５と負極６にそれぞれ正負極集電タブ７・８を
取り付けた後、これらの電極を、ポリエチレン製の多孔
質フィルム２１を間に挟み込んだ状態で、正負極活物質
面を対向させ重ね合わせて発電素体１を構成した。これ
を上記外装体３の収納空間２内に挿入した。その後、外
装体３の封口部４aを熱溶着し、外装体３の収納空間２
内にポリマー前駆体溶液を３ｍｌ注入し、外装体を６０
℃で３時間加熱して、ポリマー前駆体を重合した。これ
により、電池容量が１５０ｍＡｈであるポリマー電解質
リチウム二次電池を作製した。
取り付けた後、これらの電極を、ポリエチレン製の多孔
質フィルム２１を間に挟み込んだ状態で、正負極活物質
面を対向させ重ね合わせて発電素体１を構成した。これ
を上記外装体３の収納空間２内に挿入した。その後、外
装体３の封口部４aを熱溶着し、外装体３の収納空間２
内にポリマー前駆体溶液を３ｍｌ注入し、外装体を６０
℃で３時間加熱して、ポリマー前駆体を重合した。これ
により、電池容量が１５０ｍＡｈであるポリマー電解質
リチウム二次電池を作製した。
【００２７】上記で作製した電池について、下記に示す
方法で、充電保存特性試験、負荷特性試験を行った。
方法で、充電保存特性試験、負荷特性試験を行った。
【００２８】（充電保存特性試験）まず、各電池を、２
５℃、１Ｃ（１５０ｍＡｈ）定電流、４．１Ｖ定電圧の
条件で充電した。ついで、充電した電池を６０℃で２０
日間保存した後、放電終止電圧が２．７５Ｖになるまで
１Ｃで放電して放電容量を測定した。そして、保存前の
電池容量に対する保存後の電池容量の割合〔保存後の電
池容量／保存前の電池容量×１００（％）〕を求め、こ
れを容量維持率とした。なお、この容量維持率が大きい
ほど充電保存特性に優れた電池といえる。
５℃、１Ｃ（１５０ｍＡｈ）定電流、４．１Ｖ定電圧の
条件で充電した。ついで、充電した電池を６０℃で２０
日間保存した後、放電終止電圧が２．７５Ｖになるまで
１Ｃで放電して放電容量を測定した。そして、保存前の
電池容量に対する保存後の電池容量の割合〔保存後の電
池容量／保存前の電池容量×１００（％）〕を求め、こ
れを容量維持率とした。なお、この容量維持率が大きい
ほど充電保存特性に優れた電池といえる。
【００２９】（負荷特性試験）まず、各電池を、２５
℃、１Ｃ（１５０ｍＡｈ）定電流、４．１Ｖ定電圧の条
件で充電した。ついで、充電した電池について、放電終
止電圧が２．７５Ｖになるまで０．２Ｃで放電した時の
放電容量（０．２Ｃ容量）と、放電終止電圧が２．７５
Ｖになるまで３Ｃで放電したときの放電容量（３Ｃ容
量）とを測定した。そして、０．２Ｃ容量に対する３Ｃ
容量の割合〔３Ｃ容量／０．２Ｃ容量×１００（％）〕
を求め、これを負荷率とした。なお、この負荷率が大き
いほど負荷特性に優れた電池といえる。
℃、１Ｃ（１５０ｍＡｈ）定電流、４．１Ｖ定電圧の条
件で充電した。ついで、充電した電池について、放電終
止電圧が２．７５Ｖになるまで０．２Ｃで放電した時の
放電容量（０．２Ｃ容量）と、放電終止電圧が２．７５
Ｖになるまで３Ｃで放電したときの放電容量（３Ｃ容
量）とを測定した。そして、０．２Ｃ容量に対する３Ｃ
容量の割合〔３Ｃ容量／０．２Ｃ容量×１００（％）〕
を求め、これを負荷率とした。なお、この負荷率が大き
いほど負荷特性に優れた電池といえる。
【００３０】（結果）上記試験の結果、容量維持率は７
４％であり、負荷率は８１％であった。この結果より、
実施例１の電池は、充電保存特性と負荷特性とが好適に
バランスした電池であることが確認できた。
４％であり、負荷率は８１％であった。この結果より、
実施例１の電池は、充電保存特性と負荷特性とが好適に
バランスした電池であることが確認できた。
【００３１】＜実験の部＞上記の結果を踏まえて、実験
の部においては、ポリマー前駆体の組成と、充電保存特
性および負荷特性との関係を調べた。
の部においては、ポリマー前駆体の組成と、充電保存特
性および負荷特性との関係を調べた。
【００３２】上記ポリマー前駆体として、ポリプロピレ
ングリコールジアクリレート（ＰＰＧＤＡ、分子量１０
００）と下記の化学式（５）で表される化合物との質量
比を９５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０、
６０：４０、５０：５０、６０：４０、７０：３０にし
たものを用いた以外は、実施例１と同様にして、ポリマ
ー電解質リチウム二次電池を作製した。そして、これら
の電池を用いて、上記実施例１と同様な方法で、充電保
存特性試験および負荷特性試験を行い、その結果を下記
の表１に示した。
ングリコールジアクリレート（ＰＰＧＤＡ、分子量１０
００）と下記の化学式（５）で表される化合物との質量
比を９５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０、
６０：４０、５０：５０、６０：４０、７０：３０にし
たものを用いた以外は、実施例１と同様にして、ポリマ
ー電解質リチウム二次電池を作製した。そして、これら
の電池を用いて、上記実施例１と同様な方法で、充電保
存特性試験および負荷特性試験を行い、その結果を下記
の表１に示した。
【００３３】
【化９】 ＣＨ2 ＝ＣＣＨ3−ＣＯ−Ｏ−Ｃ5 H10−Ｏ−ＣＯ−ＣＣＨ3＝ＣＨ2 …（５）
【００３４】また、ポリマー前駆体として、ＰＰＧＤＡ
と下記の化学式（６）で表される化合物との質量比を９
５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：
４０、５０：５０、６０：４０、７０：３０にしたもの
を用いた以外は、実施例１と同様にして、ポリマー電解
質リチウム二次電池を作製した。そして、これらの電池
を用いて、上記実施例１と同様な方法で、充電保存特性
試験および負荷特性試験を行い、その結果を下記の表２
に示した。
と下記の化学式（６）で表される化合物との質量比を９
５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：
４０、５０：５０、６０：４０、７０：３０にしたもの
を用いた以外は、実施例１と同様にして、ポリマー電解
質リチウム二次電池を作製した。そして、これらの電池
を用いて、上記実施例１と同様な方法で、充電保存特性
試験および負荷特性試験を行い、その結果を下記の表２
に示した。
【００３５】
【化１０】 ＣＨ2 ＝ＣＣＨ3−ＣＯ−Ｏ−Ｃ5 H10−Ｏ−ＣＨ3 …（６）
【００３６】また、ポリマー前駆体として、ＰＰＧＤＡ
のみを用いた以外は、実施例１と同様にして、ポリマー
電解質リチウム二次電池を作製した。そして、この電池
を用いて、上記実施例１と同様な方法で、充電保存特性
試験および負荷特性試験を行い、その結果を下記の表２
に示した。
のみを用いた以外は、実施例１と同様にして、ポリマー
電解質リチウム二次電池を作製した。そして、この電池
を用いて、上記実施例１と同様な方法で、充電保存特性
試験および負荷特性試験を行い、その結果を下記の表２
に示した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】表１および表２から、特定の二官能性化合
物または特定の単官能性化合物を用いたＮｏ．１〜１６
の電池は、それらを用いていないＮｏ．１７の電池と比
べ、充電保存特性が良好であることがわかった。また、
ポリマー前駆体に対する特定の二官能性化合物等の質量
比が０．１〜０．５であるＮｏ．２〜６、Ｎｏ．１０〜
１４の電池は、充電保存特性が良好であることに加え
て、負荷特性も良好であることがわかった。これは、ポ
リプロリレングリコールジアクリレートから誘導される
構成単位と、特定の二官能性化合物から誘導される上記
特定の構成単位（１）等との割合が、好適にバランスし
ていたためと考えられる。
物または特定の単官能性化合物を用いたＮｏ．１〜１６
の電池は、それらを用いていないＮｏ．１７の電池と比
べ、充電保存特性が良好であることがわかった。また、
ポリマー前駆体に対する特定の二官能性化合物等の質量
比が０．１〜０．５であるＮｏ．２〜６、Ｎｏ．１０〜
１４の電池は、充電保存特性が良好であることに加え
て、負荷特性も良好であることがわかった。これは、ポ
リプロリレングリコールジアクリレートから誘導される
構成単位と、特定の二官能性化合物から誘導される上記
特定の構成単位（１）等との割合が、好適にバランスし
ていたためと考えられる。
【００４０】〔その他の事項〕なお、実施例１では、発
電素体とポリマー前駆体溶液を電池ケース（ラミネート
外装体）に収納した後にゲル化処理（重合硬化）を行っ
たが、これに限定するものではなく、ポリマー電解質を
予め作製しておき、それを正負電極の間に配置した後、
電池ケースに収納する方法を採用してもよい。
電素体とポリマー前駆体溶液を電池ケース（ラミネート
外装体）に収納した後にゲル化処理（重合硬化）を行っ
たが、これに限定するものではなく、ポリマー電解質を
予め作製しておき、それを正負電極の間に配置した後、
電池ケースに収納する方法を採用してもよい。
【００４１】また、本発明のポリマー電解質電池は、図
１〜図５に示す構造に限定されず、また正極、負極等に
ついても、上記に記載したものに限定されない。上記以
外の正極活物質としては、例えば、ＬｉＮｉＯ2 、Ｌｉ
ＭｎＯ2 、ＬｉＦｅＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 等が使用で
き、負極活物質としては、天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛
質材料、部分的に黒鉛構造を持つ炭素質材料等のリチウ
ムイオンを吸蔵放出することのできる炭素材料等が使用
できる。
１〜図５に示す構造に限定されず、また正極、負極等に
ついても、上記に記載したものに限定されない。上記以
外の正極活物質としては、例えば、ＬｉＮｉＯ2 、Ｌｉ
ＭｎＯ2 、ＬｉＦｅＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 等が使用で
き、負極活物質としては、天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛
質材料、部分的に黒鉛構造を持つ炭素質材料等のリチウ
ムイオンを吸蔵放出することのできる炭素材料等が使用
できる。
【００４２】また、電解液についても、エチレンカーボ
ネートとジエチルカーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ6
を溶かしたものに限定されない。例えば、ビニレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート、γ―ブチロラクト
ン等の有機溶媒や、これらとジメチルカーボネート、エ
チルメチルカーボネート、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等
の低沸点溶媒との混合溶媒に、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ
4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2）2 、Ｌ
ｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 等の溶質を溶かした溶液等も
用いることができる。
ネートとジエチルカーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ6
を溶かしたものに限定されない。例えば、ビニレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート、γ―ブチロラクト
ン等の有機溶媒や、これらとジメチルカーボネート、エ
チルメチルカーボネート、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等
の低沸点溶媒との混合溶媒に、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ
4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2）2 、Ｌ
ｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 等の溶質を溶かした溶液等も
用いることができる。
【００４３】さらに、外装体についても、アルミニウム
ラミネート材からなるものに限定されない。また、５層
構造に限定されるものでもない。ただし、柔軟で形状自
由性が大きいことからアルミニウムラミネート材が好ま
しく、この場合、腐食防止性や電気絶縁性の観点から、
アルミニウム層を樹脂層で覆った３層構造以上のものが
好ましい。
ラミネート材からなるものに限定されない。また、５層
構造に限定されるものでもない。ただし、柔軟で形状自
由性が大きいことからアルミニウムラミネート材が好ま
しく、この場合、腐食防止性や電気絶縁性の観点から、
アルミニウム層を樹脂層で覆った３層構造以上のものが
好ましい。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ポリマ
ー電解質の網目構造を構成するポリマーの高温安定性が
改善されるので、高温下で保存した場合に放電容量が低
下せず、保存特性に優れた電池を提供できる。特に、ポ
リアルキレングリコールジアクリレート等と特定の二官
能性化合物等とを特定の割合で用いた場合には、保存特
性と負荷特性とが好適にバランスした電池を提供でき
る。
ー電解質の網目構造を構成するポリマーの高温安定性が
改善されるので、高温下で保存した場合に放電容量が低
下せず、保存特性に優れた電池を提供できる。特に、ポ
リアルキレングリコールジアクリレート等と特定の二官
能性化合物等とを特定の割合で用いた場合には、保存特
性と負荷特性とが好適にバランスした電池を提供でき
る。
【図１】本発明の一実施例であるポリマー電解質リチウ
ム二次電池の外観を示す正面図である。
ム二次電池の外観を示す正面図である。
【図２】ラミネート外装体の収納空間を示す断面図であ
る。
る。
【図３】ラミネート外装体の構成材料であるラミネート
材の断面図である。
材の断面図である。
【図４】ポリマー電解質リチウム二次電池の発電素体を
示す断面模式図である。
示す断面模式図である。
【図５】ポリマー電解質リチウム二次電池の発電素体を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
１ 発電素体 ２ 収納空間 ３ ラミネート外装体 ４ａ〜ｃ 封口部 ５ 正極 ６ 負極 ７ 正極集電タブ ８ 負極集電タブ ９ 正極活物質層 １０ 負極活物質層 ２１ 多孔質フィルム ２２ 正極集電体 ２３ 負極集電体
Claims (4)
- 【請求項１】 リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料
を用いた負極と、正極との間にポリマー電解質が設けら
れてなる発電体を備えたポリマー電解質リチウム二次電
池において、 上記ポリマー電解質が、ポリマーの網目構造内に電解液
が保持されてなるものであり、 上記ポリマーが、下記の構成単位（１）および／または
下記の構成単位（２）を含むものである、ことを特徴と
するポリマー電解質リチウム二次電池。 【化１】 〔構成単位（１）中、ＲはＨまたはＣＨ3 であり、互い
に同じでも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の
正数である。〕 【化２】 〔構成単位（２）中、ＲはＨまたはＣＨ3 である。ま
た、ｎは１〜１０の正数である。〕 - 【請求項２】 上記構成単位（１）および／または構成
単位（２）の総質量が、上記ポリマーの全質量の１０〜
５０％の範囲である、請求項１記載のポリマー電解質リ
チウム二次電池。 - 【請求項３】 リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料
を用いた負極と、正極との間にポリマー電解質が設けら
れてなる発電体を備えたポリマー電解質リチウム二次電
池の製造方法において、上記製造方法が、ポリアルキレ
ングリコールジアクリレートおよび／またはポリアルキ
レングリコールジメタクリレートからなるＡ成分と、下
記の一般式（３）で表される二官能性化合物および／ま
たは下記の一般式（４）で表される単官能性化合物から
なるＢ成分とを、電解液に溶解してポリマー前駆体溶液
を作製する工程と、上記ポリマー前駆体溶液中のＡ成分
およびＢ成分を重合し、ポリマーの網目構造内に電解液
を保持させてなるポリマー電解質を作製する工程と、を
備えることを特徴とするポリマー電解質リチウム二次電
池の製造方法。 【化３】 ＣＨ2 ＝ＣＲ−ＣＯ−Ｏ−Ｃn H2n−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ＝ＣＨ2 …（３） 〔式（３）中、ＲはＨまたはＣＨ3 であり、互いに同じ
でも異なっていてもよい。また、ｎは１〜１０の正数で
ある。〕 【化４】 ＣＨ2 ＝ＣＲ−ＣＯ−Ｏ−Ｃn H2n−Ｏ−ＣＨ3 …（４） 〔式（４）中、ＲはＨまたはＣＨ3 である。また、ｎは
１〜１０の正数である。〕 - 【請求項４】 上記ポリマー前駆体溶液中のポリマー前
駆体の総質量に対する上記Ｂ成分の質量比が、０．１〜
０．５である、請求項３に記載のポリマー電解質リチウ
ム二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000161515A JP4245256B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | ポリマー電解質リチウム二次電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000161515A JP4245256B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | ポリマー電解質リチウム二次電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001338685A true JP2001338685A (ja) | 2001-12-07 |
| JP4245256B2 JP4245256B2 (ja) | 2009-03-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000161515A Expired - Fee Related JP4245256B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | ポリマー電解質リチウム二次電池およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4245256B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311307A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Sony Corp | 電池 |
-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000161515A patent/JP4245256B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4245256B2 (ja) | 2009-03-25 |
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