JP2002313428A

JP2002313428A - ゲル状電解質電池の製造方法

Info

Publication number: JP2002313428A
Application number: JP2001118697A
Authority: JP
Inventors: Naoki Matsuo; 直樹松尾; Haruaki Ishizaki; 晴朗石崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】熱変化して電池反応に寄与できない非水電解
液が含有されないゲル層を形成して、所望の電池容量を
達成可能なゲル状電解質電池を製造する。【解決手段】正極集電体１１上に正極活物質層１２を
有する正極２と、負極集電体１３上に負極活物質層１４
を有する負極３とを有し、当該正極２と当該負極３と
が、ゲル層４を介して積層されている電池素子５を備え
るゲル状電解質電池１の製造方法であり、当該ゲル層４
を形成するに際し、ポリマーと希釈溶媒とを加温しなが
ら混合してポリマー溶液３１を調製し、上記ポリマー溶
液３１と非水電解液３２とを混合してゲル層用塗工液３
３を調製し、調製直後の上記ゲル層用塗工液３３を用い
てゲル層４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極と負極とが、
ゲル層を介して積層されている電池素子を備えるゲル状
電解質電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器等を駆動するための電源
として、経済性や小資源化の目的から二次電池が使用さ
れ、その用途は急速に拡大しつつある。近年、これら携
帯用電子器機は、小型化する一方で高性能化しており、
その消費電力は増加している。これに伴い、電子器機の
駆動用電源となる二次電池には、小型、軽量且つ高容量
であることが求められている。

【０００３】従来、二次電池としては、鉛電池やニッケ
ル・カドミウム電池等が利用されてきた。しかし、これ
ら鉛電池やニッケル・カドミウム電池では、エネルギー
密度や重量の点で、改善すべき課題が残っている。そこ
で、近年、エネルギー密度が高いという利点を有する非
水系リチウム二次電池が実用化されている。

【０００４】この非水系リチウム二次電池は、充電時に
正極中のリチウムが電解質を介して負極中に吸蔵され、
放電時には負極に吸蔵されたリチウムが電解質を介して
正極に放出されるという電気化学的な可逆反応を利用し
たものである。言い換えると、非水系リチウム二次電池
では、リチウムが正極と負極との間を行き来することで
充放電が行われている。

【０００５】ところで、携帯用電子器機の小型化、薄型
化が著しく進行しており、駆動用電源として搭載される
非水系リチウム二次電池に対しても、小型化、薄型化す
ることが求められている。

【０００６】非水系リチウム二次電池では、電解質とし
て、非水溶媒にリチウム塩等の電解質塩を溶解した非水
電解液を用いるとき、剛性を備えたハードセル等の外装
容器を使用して、非水電解液の漏液を防止している。し
かし、鋼板を用いたハードセルを備える非水系リチウム
二次電池では、軽量化に限界がある。また、ハードセル
自体に厚みがあるため、ハードセルを備える非水系リチ
ウム二次電池の薄型化も限界がある。

【０００７】これらの問題を解消するために、電解質と
して、ポリマーと非水電解液とから構成されるゲル層を
備える非水系リチウム二次電池、いわゆるゲル状電解質
電池が開発されている。

【０００８】ゲル層を形成する方法としては、ポリマー
と希釈溶媒と非水電解液とを同時に混合して加温溶解し
たゲル層用塗工液を調製し、このゲル層用塗工液を加温
保存しながら電極上に塗布し、希釈溶媒のみを蒸発させ
ることにより、ゲル層を形成する方法がある。又は、ゲ
ル層用塗工液を、セパレータ、不織布等の支持体、又は
プラスチックフィルム等に塗布し、希釈溶媒のみを蒸発
させることにより、ゲル層を形成する方法がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ゲル層を形成する一連
の工程では、ゲル層用塗工液が塗布される前にゲル化し
ないように、ゲル層用塗工液を調製してから塗布するま
での間、常時加温している。

【００１０】ところが、非水電解液の構成成分の一つで
あり、ゲル層用塗工液中に含有されている電解質塩は、
熱に対して不安定な物質である。このため、ゲル層用塗
工液を常時加温保存していると、非水電解液の一部が、
ゲル層用塗工液を調製してから塗布するまでの時間経過
に伴い、何らかの熱変化を起こして電池反応に寄与する
ことが不可能なものに変化することがある。

【００１１】したがって、ポリマーと希釈溶媒と非水電
解液とを同時に混合して調製された後、長時間加温保存
されたゲル層用塗工液を用いてゲル層を形成する従来の
手法では、電池反応に寄与できない非水電解液を含有す
るゲル層を形成することになり、所望の電池容量を有す
るゲル状電解質電池を製造することが難しい。

【００１２】本発明はこのような従来の実状に鑑みて、
熱変化して電池反応に寄与できない非水電解液が含有さ
れないゲル層を形成して、所望の電池容量を達成可能な
ゲル状電解質電池の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るゲル状電解質電池の製造方法は、正
極集電体上に正極活物質層を有する正極と、負極集電体
上に負極活物質層を有する負極とが、ゲル層を介して積
層されているゲル状電解質電池の製造方法であり、ポリ
マーと希釈溶媒と非水電解液とを加温しながら混合して
ゲル層用塗工液を調製し、調製直後の上記ゲル層用塗工
液を用いてゲル層を形成することを特徴とする。

【００１４】以上のように構成される本発明に係るゲル
状電解質電池の製造方法によれば、ゲル層を形成する際
に、非水電解液を含有するゲル層用塗工液を長時間加温
保存しないので、製造工程中における非水電解液成分の
熱変化を抑制できる。

【００１５】また、本発明に係るゲル状電解質電池の製
造方法は、正極集電体上に正極活物質層を有する正極
と、負極集電体上に負極活物質層を有する負極とが、ゲ
ル層を介して積層されているゲル状電解質電池の製造方
法であり、ポリマーと希釈溶媒とを加温しながら混合し
てポリマー溶液を調製し、上記ポリマー溶液と非水電解
液とを混合してゲル層用塗工液を調製し、調製直後の上
記ゲル層用塗工液を用いてゲル層を形成することを特徴
とする。

【００１６】以上のように構成される本発明に係るゲル
状電解質電池の製造方法によれば、ゲル層を形成する際
に、非水電解液を含有するゲル層用塗工液を長時間加温
保存しないので、製造工程中における非水電解液成分の
熱変化を抑制できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明を適用したゲル状電解質電
池の製造方法により製造されるゲル状電解質電池１は、
いわゆるポリマー系リチウムイオン二次電池であり、図
１および図２に示すように、正極２と負極３とがゲル層
４を介して積層されている電池素子５が、外装フィルム
６に収納されている。ゲル状電解質電池１では、外装フ
ィルム６の外周縁部分を熱融着部とし、この熱融着部を
熱融着して封止することにより、電池素子５が外装フィ
ルム６に包装されている。

【００１８】また、ゲル状電解質電池１では、外装フィ
ルム６の外方に電池素子５の正極２および負極３にそれ
ぞれ取り付けた正極端子７（正極タブ）および負極端子
８（負極タブ）が外部端子として引き出されている。

【００１９】電池素子５は、図３に示すように、正極集
電体１１上に正極活物質層１２が形成されている正極２
と、負極集電体１３上に負極活物質層１４が形成されて
いる負極３と、ゲル層４とを有しており、その正極２と
負極３とが、それぞれ正極活物質層１２と負極活物質層
１４とが形成されてる主面同士を、非水電解液を含有す
るゲル層４を介して積層されている。

【００２０】正極２は、例えばアルミ箔からなる正極集
電体１１の片面または両面上に、正極活物質を含有する
正極活物質層１２が形成されてなる。

【００２１】正極活物質としては、一般式ＬｉＭ_ｘＯ_ｙ
（式中、Ｍは金属の種類、ｘは金属の組成比、ｙは酸素
の組成比を表す。）で表される金属酸リチウム化合物等
を使用できる。

【００２２】正極活物質層１２を形成するには、上記正
極活物質、導電性を上げるためのアセチレンブラック等
の導電剤、及びポリフッ化ビニリデン等の結着剤を、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン等の溶媒中に分散して正極活
物質塗料を調製し、この正極活物質塗料を正極集電体１
１の片面または両面に塗布し、乾燥する。なお、正極集
電体１１上に形成された正極活物質層１２に対して、必
要に応じてプレスを行い、所望の密度に調整してもよ
い。

【００２３】負極３は、例えば銅箔からなる負極集電体
１３の片面または両面上に、負極活物質を含有する負極
活物質層１４が形成されてなる。

【００２４】負極活物質としては、リチウムイオンを吸
蔵する炭素材料、具体的には結晶化の低い炭素粉末や結
晶化の高い黒鉛粉末等を使用できる。

【００２５】負極活物質層１４を形成するには、上記負
極活物質及びポリフッ化ビニリデン等の結着剤を、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン等の溶媒中に分散して負極活物
質塗料を調製し、この負極活物質塗料を負極集電体１３
の片面または両面に塗布し、乾燥する。なお、負極集電
体１３上に形成された負極活物質層１４に対して、必要
に応じてプレスを行い、所望の密度に調整してもよい。

【００２６】ゲル層４は、ポリマーが、非水溶媒および
電解質塩を含有する非水電解液により膨潤されたもので
ある。

【００２７】ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデ
ン、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重
合体およびポリアクリロニトリル等を使用できる。

【００２８】非水溶媒としては、γ−ブチロラクトン、
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチ
ルカーボネート等のうち、単独または２種類以上を混合
して使用できる。

【００２９】電解質塩としては、六フッ過リン酸リチウ
ム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリ
チウム塩を使用できる。

【００３０】外装フィルム６としては、アルミを蒸着し
たラミネートフィルム等を使用できる。

【００３１】以上のように構成されるゲル状電解質電池
１は、以下のようにして製造される。

【００３２】まず、正極２および負極３（以下、単に電
極と称する。）を作製する。電極を作製する工程では、
集電体となる金属箔上に、上述した活物質、導電剤、結
着剤等を溶媒中に分散した懸濁液を、所望の寸法で間欠
塗布して乾燥することにより、集電体上に活物質層を形
成する。

【００３３】上記電極の塗布方法および装置は特に限定
されるものではなく、両面塗布の場合は片面づつの逐次
塗布、両面同時塗布でもよい。また、所望の間欠寸法を
得る方法としては、連続して塗布し、その後に間欠部分
を剥離する方法等でもよい。

【００３４】また、電極には、活物質層の密度を調整す
るために、プレスを施しても良い。電極にプレスを施す
場合、活物質層を塗布乾燥して得られた電極を、一対の
プレスロールの間に通してプレスすることができる。こ
の場合も、プレス方法および装置は特に限定されず、例
えば多段プレス、加熱プレス等を適用することができ
る。

【００３５】次に、ゲル層４ａを形成する。例えば、図
４に示すように、ポリマーと希釈溶媒と非水電解液とを
加温しながら混合してゲル層用塗工液２１を調製し、調
製直後の上記ゲル層用塗工液２１を用いてゲル層４ａを
形成する（以下、図４に示すゲル層形成システムを、第
１のゲル層形成システムと称する。）。

【００３６】ゲル層用塗工液２１を調製する工程では、
溶解タンク２２にポリマー、希釈溶媒および非水電解液
を投入し、加温しながら、攪拌機２３により溶解タンク
２２中の混合物を溶解、混合することにより、ゲル層用
塗工液２１を調製する。

【００３７】ゲル層４ａを形成する工程では、調製直後
のゲル層用塗工液２１を、溶解タンク２２からポンプ２
４と供給配管２５とを経て塗工ヘッド２６に供給し、正
極２の正極活物質層１２上に塗布し、希釈溶媒を蒸発さ
せててゲル層４ａを形成する。

【００３８】ゲル層４ａを形成するとき、調製してから
１２時間以内のゲル層用塗工液２１を用いる。調製して
から１２時間を越えたゲル層用塗工液２１を用いた場
合、加温保存されている間に非水電解液の一部が、熱変
化して電池反応に寄与できないからである。

【００３９】ゲル層用塗工液２１を調製し、ゲル層用塗
工液２１を供給してゲル層４ａを形成する第１のゲル層
形成システムにおいて、溶解タンク２２、ポンプ２４、
供給配管２５および塗工ヘッド２６を例えば７０℃に加
温し、ゲル層用塗工液２１が冷却されないようにする。
これにより、上記工程中におけるゲル層用塗工液２１の
ゲル化を防止する。

【００４０】なお、上述した第１のゲル層形成システム
により、ゲル層用塗工液２１を用いてゲル層４ａを形成
する際には、ゲル層用塗工液２１の流動性を良くするた
めに、非水電解液よりも沸点の低い溶媒を希釈溶媒とし
て加えることも可能である。このときのゲル層用塗工液
２１の温度範囲は、ゲル層用塗工液２１が均一に液状に
なる温度以上であり、それらに含まれる溶媒のうち最も
沸点の低い溶媒の沸点温度以下であり、且つ、ゲル層用
塗工液２１を構成する物質の反応温度以下の範囲であ
る。

【００４１】次に、ゲル層４ｂを、負極３の負極活物質
層１４上に、上述したゲル層４ａを形成した第１のゲル
層形成システムを同様に適用して形成する。

【００４２】次に、正極活物質層１２上にゲル層４ａを
有する正極２および負極活物質層１４上にゲル層４ｂを
有する負極３の、活物質層を形成していない部分にタブ
（７，８）を溶接した後、正極活物質層１２と負極活物
質層１４とが対向するように、ゲル層４ａおよびゲル層
４ｂを一体化させてなるゲル層４を介して積層し、所望
の電池寸法に裁断して電池素子５を作製する。

【００４３】なお、積層する方法としては、所望の大き
さに切り取られた電極を重ねる方法や、重ねた電極を巻
く方法等の何れも適用可能である。

【００４４】次に、電池素子５を外装フィルム６に挟
み、電池素子５をプレスする。このプレスにより、正極
２および負極３のゲル層４の密着性が高められる。

【００４５】次に、外装フィルム６の外周縁部分を熱融
着部とし、この熱融着部を熱融着して封止して、電池素
子５が外気と触れないようにする。以上のようにして、
ゲル状電解質電池１を得る。

【００４６】なお、正極活物質層１２と負極活物質層１
４との物理的接触を防止するために、正極活物質層１２
上のゲル層４ａと負極活物質層１４上のゲル層４ｂとの
間にセパレータを設けることも可能である。

【００４７】以上のように構成されるゲル状電解質電池
１の製造方法によれば、ゲル層４を形成する際に、非水
電解液を含有するゲル層用塗工液２１を長時間加温保存
しないので、製造工程中における非水電解液成分の熱変
化を抑制できる。したがって、このゲル状電解質電池１
の製造方法によれば、電池反応に寄与できない非水電解
液が含有されないゲル層４を形成して、所望の電池容量
を有するゲル状電解質電池１を製造することができる。

【００４８】次に、本発明を適用した他のゲル状電解質
電池の製造方法について説明する。なお、このゲル状電
解質電池の製造方法は、ポリマーと希釈溶媒とを加温し
ながら混合してポリマー溶液を調製し、ポリマー溶液と
非水電解液とを混合してゲル層用塗工液を調製し、調製
直後の上記ゲル層用塗工液を用いてゲル層４を形成する
こと以外は、上述したゲル状電解質電池１の製造方法と
同様の構成を有している。したがって、上述したゲル状
電解質電池１と同一の部材に関しては、同符号を付する
ことで製造工程の説明を省略する。

【００４９】ゲル層用塗工液を用いてゲル層４ａを形成
するには、例えば、図５に示すように、ポリマーと希釈
溶媒とを加温しながら混合してポリマー溶液３１を調製
し、上記ポリマー溶液３１と非水電解液３２とを混合し
てゲル層用塗工液３３を調製し、調製直後の上記ゲル層
用塗工液３３を用いてゲル層４ａを形成する（以下、図
５に示すゲル層形成システムを、第２のゲル層形成シス
テムと称する。）。

【００５０】ポリマー溶液３１を調製を調製する工程で
は、溶解タンク３４にポリマーおよび希釈溶媒を投入
し、例えば７０℃に加温しながら、攪拌機３５により溶
解タンク３４中の混合物を溶解、混合し、ポリマーを十
分に溶解させたポリマー溶液３１を調製する。

【００５１】ゲル層用塗工液３３を調製する工程では、
加温されているポリマー溶液３１を、溶解タンク３４か
らポンプ３６、流量計３７、液送配管３８を経てインラ
インミキサー３９へと供給すると同時に、非水電解液３
２を、電解液タンク４０からポンプ４１、流量計４２、
液送配管４３を経てインラインミキサー３９へと供給す
る。そして、ポリマー溶液３１と非水電解液３２とをイ
ンラインミキサー３９により混合する。

【００５２】非水電解液３２の混合方法としては、非水
電解液３２の加温保存時間が一定となるように、ポリマ
ーおよび希釈溶媒から構成されるポリマー溶液３１の流
量に比例して非水電解液３２を供給し、インラインミキ
サー３９を用いて混合する。

【００５３】インラインミキサー３９としては、例え
ば、パイプ状ハウジング内に攪拌機をいれたもの、いわ
ゆるパイプラインミキサー、又はパイプ内に攪拌混合エ
レメントを固定したもの、いわゆるスタティックミキサ
ー等、配管経路中に配置される攪拌混合機であれば何れ
も使用できる。

【００５４】ゲル層４ａを形成する工程では、調製直後
のゲル層用塗工液３３を、インラインミキサー３９から
供給配管４４を経て塗工ヘッド４５に供給し、正極２の
正極活物質層１２上に塗布し、希釈溶媒を蒸発させてて
ゲル層４ａを形成する。

【００５５】ポリマー溶液３１を調製し、ゲル層用塗工
液３３を調製し、ゲル層４ａを形成する第２のゲル層形
成システムにおいて、溶解タンク３４、液送配管３８、
ポンプ３６、流量計３７、インラインミキサー３９、供
給配管４４および塗工ヘッド４５を例えば７０℃に加温
し、ゲル層用塗工液３３が冷却されないようにする。こ
れにより、上記工程中におけるゲル層用塗工液３３のゲ
ル化を防止する。

【００５６】なお、上述した第２のゲル層形成システム
により、ゲル層用塗工液３３を用いてゲル層４ａを形成
する際には、ゲル層用塗工液３３の流動性を良くするた
めに、非水電解液３２よりも沸点の低い溶媒を希釈溶媒
として加えることも可能である。このときのゲル層用塗
工液３３の温度範囲は、ゲル層用塗工液３３が均一に液
状になる温度以上であり、それらに含まれる溶媒のうち
最も沸点の低い溶媒の沸点温度以下であり、且つ、ゲル
層用塗工液３３を構成する物質の反応温度以下の範囲で
ある。

【００５７】次に、ゲル層４ｂを、負極３の負極活物質
層１４上に、上述したゲル層４ａを形成した第２のゲル
層形成システムを同様に適用して形成する。

【００５８】以上のように構成されるゲル状電解質電池
の製造方法によれば、ゲル層４を形成する際に、非水電
解液３２を含有するゲル層用塗工液３３を長時間加温保
存しないので、製造工程中における非水電解液３２成分
の熱変化を抑制できる。したがって、このゲル状電解質
電池の製造方法によれば、電池反応に寄与できない非水
電解液３２が含有されないゲル層４を形成して、所望の
電池容量を有するゲル状電解質電池を製造することがで
きる。

【００５９】なお、上述した第１のゲル層形成システム
および第２のゲル層形成システムでは、ゲル層用塗工液
２１，３３を正極２及び負極２に塗布してゲル層４を形
成する場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、正極及び負極の何れか一方にゲル層塗工液を塗布
してゲル層を形成し、このゲル層を介して正極と負極と
を一体化してなるゲル状電解質電池としてもよい。又
は、セパレータ等の支持体やプラスチックフィルム上に
ゲル層を形成し、支持体に形成したゲル層、またはプラ
スチックフィルム上のゲル層のみを電極の間に組み込ん
で貼り合わせてなるゲル状電解質電池としてもよい。

【００６０】

【実施例】以下、本発明を適用したゲル状電解質電池の
製造方法について、実験結果に基づいて詳細に説明す
る。

【００６１】サンプル１〔正極の作製方法〕下記に示す各成分を、攪拌機を用い
て混合し、正極合剤塗料を調製した。なお、混合時間を
４時間とした。・ＬｉＣｏＯ_２（平均粒径１０μｍ）１００重量部・ポリフッ化ビニリデン（平均分子量３０万）５重量部・カーボンブラック（平均粒径１５ｎｍ）１０重量部・Ｎ−メチルピロリドン１００重量部

【００６２】次に、この正極合剤塗料を、厚み２０μｍ
のアルミニウム箔の両面上に塗布した。塗布パターン
は、両面とも塗布長１６０ｍｍ、未塗布部分長３０ｍｍ
の繰り返しで、両面の塗り始めおよび塗り終わりの位置
が互いに一致するように制御している。両面塗布後の正
極原反は、プレスロールを用いて線圧３００ｋｇ／ｃｍ
でプレスした。プレス後の正極厚みは１００μｍであ
る。

【００６３】〔負極の作製方法〕下記に示す各成分を、
攪拌機を用いて混合し、負極合剤塗料を調製した。な
お、混合時間を４時間とした。・人造グラファイト（平均粒径２０μｍ）１００重量部・ポリフッ化ビニリデン（平均分子量３０万）１５重量部・Ｎ−メチルピロリドン２００重量部

【００６４】次に、この負極合剤塗料を、厚み１０μｍ
の銅箔の片面上に塗布した。塗布パターンは、両面とも
塗布長１６０ｍｍ、未塗布部分長３０ｍｍの繰り返しで
ある。塗布後の負極原反は、プレスロールを用いて線圧
３００ｋｇ／ｃｍでプレスした。プレス後の負極厚みは
５０μｍである。

【００６５】〔ゲル層の作製方法〕まず、非水溶媒成分
として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
トおよびγ−ブチロラクトンを、体積比で４：３：３と
して混合した。次いで、この混合溶媒に、電解質塩とし
てＬｉＰＦ_６を、電解質塩濃度が１．２ｍｏｌ／ｌとな
るように溶解し、非水電解液を調製した。

【００６６】次に、下記に示す各成分を混合して、ゲル
層用塗工液を調製した。なお、ポリマーとしては、ヘキ
サフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体（ヘ
キサフルオロプロピレン含有量６重量部、平均分子量７
０万）を用いた。・非水電解液４００重量部・ポリマー１００重量部・ジメチルカーボネート２０００重量部ゲル層を形成するに際し、図４に示す第１のゲル層形成
システムを適用して、まず、ポリマーとジメチルカーボ
ネートと溶解タンクで７０℃に加温しながら攪拌機を用
いて溶解混合し、ポリマーが十分に溶解してから、加温
していない非水電解液を混合してゲル層用塗工液を調製
した。

【００６７】次に、調製直後のゲル層用塗工液を、溶解
タンクからポンプおよび供給配管を経て塗工ヘッドへと
供給し、正負極両電極上に塗布した後、ジメチルカーボ
ネートのみを蒸発させ、電極上にゲル層を形成した。

【００６８】なお、ジメチルカーボネートの蒸発後のゲ
ル層の厚みが１０μｍになるように、ゲル層用塗工液を
塗布した。また、溶解タンク、ポンプ、供給配管、塗工
ヘッドをすべて７０℃に加温しながら、ゲル層を形成し
た。

【００６９】上述のようにしてゲル層を塗布した正極電
極を３８ｍｍ幅に、負極電極を４０ｍｍ幅に裁断し、両
極の帯状電極のパンケーキを作製した。その後、正負極
両電極の箔露出部分のゲルを除去した上で、それぞれタ
ブを溶着し、さらに互いの活物質塗布面が対向するよう
にゲル層を介して貼り合わせた後、圧着し、組み込み部
で電池素子を形成している。

【００７０】次に、電池素子をラミネートフィルムで覆
う形で挟み込んだ上、ラミネートフィルムの外周部を熱
融着した。次に、電池素子の組み込み後、２時間以内に
５０ｍＡの定電流で充電した後、さらに４．２Ｖ定電圧
条件で１時間充電した。その後、一般環境（２５℃、６
０ＲＨ％）で２４時間放置した後、放電電流５０ｍＡで
電圧３．０Ｖまで放電することにより、完成電池（ゲル
状電解質二次電池）を得た。

【００７１】サンプル２ポリマーとジメチルカーボネートと加温しながら溶解混
合し、７０℃環境下で７２時間の加温保存をした後、加
温していない非水電解液を混合してゲル層用塗工液を調
製したこと以外はサンプル１と同様にしてゲル状電解質
二次電池を作製した。

【００７２】サンプル３ゲル層を形成するに際し、図５に示す第２のゲル層形成
システムを適用して、まず、ポリマーとジメチルカーボ
ネートと溶解タンクで７０℃に加温しながら攪拌機を用
いて溶解混合してポリマー溶液を調製した。

【００７３】次に、ポリマー溶液を、溶解タンクからポ
ンプ、流量計、液送配管を経てインラインミキサーへと
供給すると同時に、加温していない非水電解液を、電解
液タンクからポンプ、流量計、液送配管を経てインライ
ンミキサーへと供給する。そして、ポリマー溶液と、非
水電解液とをインラインミキサーにて混合し、ゲル層用
塗工液を調製した。

【００７４】次に、ゲル層用塗工液を、インラインミキ
サーから供給配管を通して塗工ヘッドへ供給し、正負極
両電極上に塗布した後、ジメチルカーボネートのみを蒸
発させ、電極上にゲル層を形成した。

【００７５】なお、非水電解液は、サンプル１に記載の
ゲル層用塗工液の組成となるように、流量計の流量に比
例して供給した。また、溶解タンク、液送配管、ポン
プ、流量計、インラインミキサー、供給配管、塗工ヘッ
ドを全て７０℃に加温して、ゲル層を形成した。また、
インラインミキサーとしては、静止型のスタティックミ
キサー（ノリタケカンパニーリミテド社製）を使用し
た。

【００７６】このようにして、電極上にゲル層を形成し
たこと以外はサンプル１と同様にしてゲル状電解質二次
電池を作製した。

【００７７】サンプル４７０℃環境下で７２時間の加温保存をした非水電解液を
用いること以外はサンプル３と同様にして、ゲル状電解
質二次電池を作製した。

【００７８】以上のようにして作製したサンプル１〜４
に対して、５０ｍＡの定電流で充電した後、さらに４．
２Ｖ定電圧条件で１時間充電した。放電は、電流５０ｍ
Ａで終止電圧３．０Ｖで行い、電池容量を求め、設計容
量に対する比率を計算した。測定結果を表１に示す。

【００７９】

【表１】

【００８０】表１から、サンプル１〜サンプル３は、電
池容量比が高く、実用上好ましいことがわかる。

【００８１】これに対し、非水電解液を加温保存したサ
ンプル４は、電池容量比が９０％未満であり、実用上好
ましくないことがわかる。これは、非水電解液を加温保
存したため、電解質塩が何らかの熱変化を起こし、熱変
化により電池反応に寄与しなくなった非水電解液が含有
されるゲル層が形成されたためである。

【００８２】したがって、ゲル層を形成する際に、非水
電解液を長時間加温保存しないでゲル層用塗工液を調製
し、非水電解液成分の熱変化を抑制することにより、所
望の電池容量が達成されたゲル状電解質電池を製造でき
ることがわかる。

【００８３】サンプル５〜１０ゲル層を形成するに際し、図４に示す第１のゲル層形成
システムを適用して、ポリマーとジメチルカーボネート
と非水電解液とを溶解タンクで７０℃に加温しながら攪
拌機を用いて混合し、ゲル層用塗工液を調製した。

【００８４】次に、ゲル層用塗工液を所定時間、加温保
存した。そして、加温保存したゲル層用塗工液を、溶解
タンクからポンプと供給配管を経て塗工ヘッドへと供給
し、正負極両電極に塗布した後、ジメチルカーボネート
のみを蒸発させ、電極上にゲル層を形成した。その他は
サンプル１と同様にしてゲル状電解質二次電池を作製し
た。なお、各サンプルにおける加温保存の時間は、下記
表２に記載されている。

【００８５】

【表２】

【００８６】表２から、ゲル層用塗工液の保存時間が長
いほど、電池容量比が低下していることがわかる。これ
は、ゲル層用塗工液に含有されている電解質塩が、長時
間の加温保存により何らかの熱変化をおこし、電池反応
に寄与しなくなるためである。

【００８７】したがって、電池容量に低下を防ぐには、
ゲル層用塗工液を長時間加温保存しないことが有効であ
り、ゲル層用塗工液を調製してから１２時間以内に塗布
してゲル層を形成することが好ましく、これにより、所
望の電池容量が達成されたゲル状電解質電池を製造でき
ることがわかる。

【００８８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係るゲ
ル状電解質電池の製造方法では、ゲル層を形成するに際
し、ポリマーと希釈溶媒と非水電解液とを加温しながら
混合してゲル層用塗工液を調製し、調製直後の上記ゲル
層用塗工液を用いてゲル層を形成するので、製造工程中
における非水電解液成分の熱変化が抑制されている。

【００８９】したがって、本発明に係るゲル状電解質電
池の製造方法によれば、熱変化して電池反応に寄与でき
ない非水電解液が含有されないゲル層を形成して、所望
の電池容量を達成可能なゲル状電解質電池を製造するこ
とができる。

【００９０】また、本発明に係るゲル状電解質電池の製
造方法では、ゲル層を形成するに際し、ポリマーと希釈
溶媒とを加温しながら混合してポリマー溶液を調製し、
上記ポリマー溶液と非水電解液とを混合してゲル層用塗
工液を調製し、調製直後の上記ゲル層用塗工液を用いて
ゲル層を形成するので、製造工程中における非水電解液
成分の熱変化が抑制されている。

【００９１】したがって、本発明に係るゲル状電解質電
池の製造方法によれば、熱変化して電池反応に寄与でき
ない非水電解液が含有されないゲル層を形成して、所望
の電池容量を達成可能なゲル状電解質電池を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して製造されたゲル状電解質電池
の一構成例を示す模式図である。

【図２】図１中、線分Ａ−Ａ’における断面図である。

【図３】電池素子の一構成例を示す模式図である。

【図４】第１のゲル層形成システムの一例を示す模式図
である。

【図５】第２のゲル層形成システムの一例を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ゲル状電解質電池、４ゲル層、２１，３３ゲル
層用塗工液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H024 AA00 AA02 BB01 BB07 BB08 BB18 BB19 CC04 DD14 FF14 FF15 FF18 FF19 GG01 HH10 5H029 AJ03 AJ14 AK03 AL07 AM00 AM03 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 CJ02 CJ08 CJ22 CJ28 CJ30 EJ12 EJ14 HJ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極集電体上に正極活物質層を有する正
極と、負極集電体上に負極活物質層を有する負極とが、
ゲル層を介して積層されているゲル状電解質電池の製造
方法であり、ポリマーと希釈溶媒と非水電解液とを加温しながら混合
してゲル層用塗工液を調製し、調製直後の上記ゲル層用塗工液を用いてゲル層を形成す
ることを特徴とするゲル状電解質電池の製造方法。
【請求項２】調製してから１２時間以内のゲル層用塗
工液を用いて、ゲル層を形成することを特徴とする請求
項１記載のゲル状電解質電池の製造方法。
【請求項３】正極集電体上に正極活物質層を有する正
極と、負極集電体上に負極活物質層を有する負極とが、
ゲル層を介して積層されているゲル状電解質電池の製造
方法であり、ポリマーと希釈溶媒とを加温しながら混合してポリマー
溶液を調製し、上記ポリマー溶液と非水電解液とを混合してゲル層用塗
工液を調製し、調製直後の上記ゲル層用塗工液を用いてゲル層を形成す
ることを特徴とするゲル状電解質電池の製造方法。
【請求項４】上記ゲル層用塗工液を調製するときに、
インラインミキサーを用いて、上記ポリマー溶液と上記
非水電解液とを混合することを特徴とする請求項３記載
のゲル状電解質電池の製造方法。