JP2002367601A - 多孔質集電体上に連続コートを施した電極の製造方法およびその電極を組み込んだ電池設計 - Google Patents
多孔質集電体上に連続コートを施した電極の製造方法およびその電極を組み込んだ電池設計Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】活物質、導電性添加剤およびバインダーを溶媒
中に分散混合させたスラリーを多孔集電体ホイルに塗布
接触させることによって作られた電極の少なくとも１つ
を有する電気化学電池に関する。活性スラリーが集電体
の孔を通して移動しないことが特に重要である。 【解決手段】バリヤを集電体の反対側に配置して集電体
がスラリーで被覆される間、孔をブロックする。溶媒を
揮発させた後、第２の異なる活物質をスラリー、粉体、
ペレットまたはシートとして集電体の反対側に塗布す
る。このカソードの一例として、ＳＶＯ／集電体／ＣＦ
X の構成がある。集電体の反対側の活物質を同じ化学的
組成とすることもできる。
中に分散混合させたスラリーを多孔集電体ホイルに塗布
接触させることによって作られた電極の少なくとも１つ
を有する電気化学電池に関する。活性スラリーが集電体
の孔を通して移動しないことが特に重要である。 【解決手段】バリヤを集電体の反対側に配置して集電体
がスラリーで被覆される間、孔をブロックする。溶媒を
揮発させた後、第２の異なる活物質をスラリー、粉体、
ペレットまたはシートとして集電体の反対側に塗布す
る。このカソードの一例として、ＳＶＯ／集電体／ＣＦ
X の構成がある。集電体の反対側の活物質を同じ化学的
組成とすることもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、化学エネルギー
を電気エネルギーに変換する技術に関する。より詳しく
は、この発明は、電気化学電池に関するものであって、
その電極の少なくとも一つの集電体が、開口または孔を
含む金属ホイルからなり、その開口または孔によってホ
イルの一方側から他方側へのイオンの移動を可能にす
る。この孔は、集電体の表面積の２％〜８０％を占め
る。
を電気エネルギーに変換する技術に関する。より詳しく
は、この発明は、電気化学電池に関するものであって、
その電極の少なくとも一つの集電体が、開口または孔を
含む金属ホイルからなり、その開口または孔によってホ
イルの一方側から他方側へのイオンの移動を可能にす
る。この孔は、集電体の表面積の２％〜８０％を占め
る。
【０００２】孔を開けた導電性ホイルは、電極活物質の
スラリーから一次あるいは二次電池の正極または負極を
作るのに、特に有効である。活物質のスラリーを集電体
の一方側の面に、反対側の面にバリヤーをあてがうこと
によって連続的にコート（塗布ないし被覆）する。その
バリヤーによってスラリーはコートされる面の孔を満た
すことができ、同時に、活物質が反対側に移動しないよ
うにする。あるいは、もしスラリーの粘度を高くして、
それが電極が乾燥される前に孔を通過しないようにすれ
ば、バリヤーは必要でない。
スラリーから一次あるいは二次電池の正極または負極を
作るのに、特に有効である。活物質のスラリーを集電体
の一方側の面に、反対側の面にバリヤーをあてがうこと
によって連続的にコート（塗布ないし被覆）する。その
バリヤーによってスラリーはコートされる面の孔を満た
すことができ、同時に、活物質が反対側に移動しないよ
うにする。あるいは、もしスラリーの粘度を高くして、
それが電極が乾燥される前に孔を通過しないようにすれ
ば、バリヤーは必要でない。
【０００３】このようにして作られた電極は、多孔集電
体のスラリーで被覆された一方側の面のみが有効である
が、あるいはまた集電体の他方側の面も集電体の一方側
の面に支持された物質と同じまたは異なった物質のスラ
リーで被覆される。このような電極は、ジェリーロール
型の電極集合体に、特に有効である。本発明によれば、
集電体の第１側面の物質の電極活物質と同じまたは異な
る電極活物質を、圧着操作によって第２側面に付着させ
ることもできる。
体のスラリーで被覆された一方側の面のみが有効である
が、あるいはまた集電体の他方側の面も集電体の一方側
の面に支持された物質と同じまたは異なった物質のスラ
リーで被覆される。このような電極は、ジェリーロール
型の電極集合体に、特に有効である。本発明によれば、
集電体の第１側面の物質の電極活物質と同じまたは異な
る電極活物質を、圧着操作によって第２側面に付着させ
ることもできる。
【０００４】
【従来の技術】電気化学電池は、典型的には、電子が反
対電極の活物質へ、または、そこから移動するのを助け
る集電体を含んでいる。従来の電池においては、金属ス
クリーンがこの目的のために使用されている。問題は、
集電体スクリーンを電極活物質で継続的にコーティング
することが、困難なことである。したがって、各スクリ
ーンを個別に処理しなければならない。これは手間のか
かることで、特に生産されている電池が相当な電極表面
積を必要とする場合にそうである。
対電極の活物質へ、または、そこから移動するのを助け
る集電体を含んでいる。従来の電池においては、金属ス
クリーンがこの目的のために使用されている。問題は、
集電体スクリーンを電極活物質で継続的にコーティング
することが、困難なことである。したがって、各スクリ
ーンを個別に処理しなければならない。これは手間のか
かることで、特に生産されている電池が相当な電極表面
積を必要とする場合にそうである。
【０００５】比較的大きな容積の電極を作るためには、
集電体を活物質で継続的にコーティングすることが望ま
れる。このようなコーティング工程は、ホイル型の集電
体を必要とする。しかしながら、ある場合、集電体の一
方側から他方側へイオンを移動させる手段を用意するこ
とが望ましい。
集電体を活物質で継続的にコーティングすることが望ま
れる。このようなコーティング工程は、ホイル型の集電
体を必要とする。しかしながら、ある場合、集電体の一
方側から他方側へイオンを移動させる手段を用意するこ
とが望ましい。
【０００６】イオンの移動が重要な電極の一例は、米国
特許願０９／５６０，０６０に開示されている。この特
許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献とし
て援用する。この特許は、カソード集電体の両側の面に
酸化バナジウム銀（ｓｉｌｖｅｒ ｖａｎａｄｉｕｍ
ｏｘｉｄｅ：ＳＶＯ）とフッ化炭素（ＣＦx ）のカソー
ドを接触させたリチウム電池を開示している。放電中
に、ＳＶＯはバルス放電を必要とする場合に高い電流を
提供し、一方、ＣＦx は負荷が除かれたときにＳＶＯを
再充電するのに役立つ。多孔集電体の両面に、ＳＶＯと
ＣＦx を支持させると、この放電相互作用を容易にす
る。
特許願０９／５６０，０６０に開示されている。この特
許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献とし
て援用する。この特許は、カソード集電体の両側の面に
酸化バナジウム銀（ｓｉｌｖｅｒ ｖａｎａｄｉｕｍ
ｏｘｉｄｅ：ＳＶＯ）とフッ化炭素（ＣＦx ）のカソー
ドを接触させたリチウム電池を開示している。放電中
に、ＳＶＯはバルス放電を必要とする場合に高い電流を
提供し、一方、ＣＦx は負荷が除かれたときにＳＶＯを
再充電するのに役立つ。多孔集電体の両面に、ＳＶＯと
ＣＦx を支持させると、この放電相互作用を容易にす
る。
【０００７】
【発明の要約】本発明の一つの特徴は、電池の放電時に
イオンが通過する開口または孔の相当な面積を含む多孔
ホイルに電極活物質をコーティングすることである。集
電体として働く多孔ホイルは約２％〜約８０％の空域を
有しており、電極活物質のコーティングはスラリーまた
はペーストの形状でそれに接触させられる。コーティン
グ工程において、これらの空域ないし孔はバリヤーをホ
イルの反対側にあてがうことによってふさがれる。バリ
ヤーはスラリーが集電体の孔を通って移動または洩れる
のを防ぎ、乾燥工程が完了するまでその場所に留まる。
バリヤーの例としては、孔のないホイルがある。コーテ
ィングの他の方法は、ペーストが乾燥する前にホイルの
孔を通過することができないほど高粘度を有するペース
トを用意することを含む。
イオンが通過する開口または孔の相当な面積を含む多孔
ホイルに電極活物質をコーティングすることである。集
電体として働く多孔ホイルは約２％〜約８０％の空域を
有しており、電極活物質のコーティングはスラリーまた
はペーストの形状でそれに接触させられる。コーティン
グ工程において、これらの空域ないし孔はバリヤーをホ
イルの反対側にあてがうことによってふさがれる。バリ
ヤーはスラリーが集電体の孔を通って移動または洩れる
のを防ぎ、乾燥工程が完了するまでその場所に留まる。
バリヤーの例としては、孔のないホイルがある。コーテ
ィングの他の方法は、ペーストが乾燥する前にホイルの
孔を通過することができないほど高粘度を有するペース
トを用意することを含む。
【０００８】本発明の他の特徴は、最初のコーティング
が完了した後、集電体の他方側に第２の異なる電極活物
質を圧接することを含む。この方法によって、異なる強
さおよび弱さを有する２種またはそれ以上の電極活物質
が電池の放電中にイオンおよび電子を分担する。例え
ば、比較的高容量を有するが、比較的低いレートの能力
（ｒａｔｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）しか有しない第１
の活物質が、望ましくは被覆スラリーとして多孔集電体
の一方側の面に接触させられる。そして、比較的低容量
を有するが比較的高いレート能力を有する第２の活物質
が他方側の面に接触させられる。その一例としては、Ｓ
ＶＯ／集電体／ＣＦx の構成のカソードがある。この構
成においては、高率のＳＶＯ物質が電流を提供し、高容
量のＣＦx 物質が負荷と負荷の間に高レート物質を実質
的に再充電させる。
が完了した後、集電体の他方側に第２の異なる電極活物
質を圧接することを含む。この方法によって、異なる強
さおよび弱さを有する２種またはそれ以上の電極活物質
が電池の放電中にイオンおよび電子を分担する。例え
ば、比較的高容量を有するが、比較的低いレートの能力
（ｒａｔｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）しか有しない第１
の活物質が、望ましくは被覆スラリーとして多孔集電体
の一方側の面に接触させられる。そして、比較的低容量
を有するが比較的高いレート能力を有する第２の活物質
が他方側の面に接触させられる。その一例としては、Ｓ
ＶＯ／集電体／ＣＦx の構成のカソードがある。この構
成においては、高率のＳＶＯ物質が電流を提供し、高容
量のＣＦx 物質が負荷と負荷の間に高レート物質を実質
的に再充電させる。
【０００９】二つの活物質を有する電極を作る特別な例
では、最初に酸化バナジウム銀を多孔集電体ホイルにコ
ーティングすることによってカソードを作る。集電体の
被覆されてない側面には、ＣＦx の粉を圧接する。所望
のなら、多孔集電体／ＳＶＯからなる第２の集合体をＣ
Ｆx の反対側に配置して、二つの中間集電体を有する３
層のサンドイッチ型電極を作る。この電極構造の例とし
ては、ＳＶＯ／集電体／ＣＦx ／集電体／ＳＶＯの構造
のものがある。外側のＳＶＯの層は、高電流を必要とす
る場合に要求される電流を提供する。一方、ＣＦx はＳ
ＶＯ単独より高い容量を提供する。あるいはまた、ＣＦ
x 物質を最初にコートする活物質とし、ＳＶＯ物質を他
の手段によって、例えば、機械的な圧力によって集電体
に接触させる。
では、最初に酸化バナジウム銀を多孔集電体ホイルにコ
ーティングすることによってカソードを作る。集電体の
被覆されてない側面には、ＣＦx の粉を圧接する。所望
のなら、多孔集電体／ＳＶＯからなる第２の集合体をＣ
Ｆx の反対側に配置して、二つの中間集電体を有する３
層のサンドイッチ型電極を作る。この電極構造の例とし
ては、ＳＶＯ／集電体／ＣＦx ／集電体／ＳＶＯの構造
のものがある。外側のＳＶＯの層は、高電流を必要とす
る場合に要求される電流を提供する。一方、ＣＦx はＳ
ＶＯ単独より高い容量を提供する。あるいはまた、ＣＦ
x 物質を最初にコートする活物質とし、ＳＶＯ物質を他
の手段によって、例えば、機械的な圧力によって集電体
に接触させる。
【００１０】本発明のさらに別の実施例においては、第
１と第２の電極活物質は、スラリーとして多孔集電体の
両側面にコーティングされ、例えば、ＳＶＯおよびＣＦ
x からなるカソードの場合両活物質はスラリーの形状で
用意され、多孔集電体の両側面に順をもってコーティン
グされる。両者のいずれが先にコーティングされるか
は、必ずしも重要ではない。
１と第２の電極活物質は、スラリーとして多孔集電体の
両側面にコーティングされ、例えば、ＳＶＯおよびＣＦ
x からなるカソードの場合両活物質はスラリーの形状で
用意され、多孔集電体の両側面に順をもってコーティン
グされる。両者のいずれが先にコーティングされるか
は、必ずしも重要ではない。
【００１１】リチウムのアノードと組み合わされると
き、二つの異なる活物質、例えば、例示したＳＶＯとＣ
Ｆx を有するカソード電極は、移植可能な心臓細動除去
器において使用するのに、特に適している。
き、二つの異なる活物質、例えば、例示したＳＶＯとＣ
Ｆx を有するカソード電極は、移植可能な心臓細動除去
器において使用するのに、特に適している。
【００１２】本発明のこれらおよび他の特徴は、添付図
面とともに以下の説明によって当業者により明白となる
であろう。
面とともに以下の説明によって当業者により明白となる
であろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】本明細書で使用される「ホイル」
という語は、約０．０００１〜約０．０１インチの厚さ
の比較的薄い金属シートを意味する。ホイルは最初は孔
の開いてないシートである。それからこのホイルに、ジ
ェンキンズ外への米国特許第５，５７８，３９８号に記
述されるような機械的なパンチ操作を加える。この特許
の内容は、本明細書において参考文献として援用する。
孔の面積は、ホイルの全面積の約２％〜約８０％であ
る。
という語は、約０．０００１〜約０．０１インチの厚さ
の比較的薄い金属シートを意味する。ホイルは最初は孔
の開いてないシートである。それからこのホイルに、ジ
ェンキンズ外への米国特許第５，５７８，３９８号に記
述されるような機械的なパンチ操作を加える。この特許
の内容は、本明細書において参考文献として援用する。
孔の面積は、ホイルの全面積の約２％〜約８０％であ
る。
【００１４】本発明は、一次および二次電気化学電池に
使用される電極の製法に関する。この目的のために、電
極活物質がスラリー上でバインダー物質と緊密に結合さ
れ、必要な場合、導電性を増すために導電性希釈剤を加
える。このスラリーは、電極活物質、導電性希釈剤およ
びバインダーを溶媒に溶解または分散させることによっ
て得られる。適当な溶媒としては、水、メチルエチルケ
トン、シクロヘクサノン、イソホロン、Ｎ‐メチル‐２
‐ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミ
ド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド、トルエンおよびこ
れらの混合物がある。
使用される電極の製法に関する。この目的のために、電
極活物質がスラリー上でバインダー物質と緊密に結合さ
れ、必要な場合、導電性を増すために導電性希釈剤を加
える。このスラリーは、電極活物質、導電性希釈剤およ
びバインダーを溶媒に溶解または分散させることによっ
て得られる。適当な溶媒としては、水、メチルエチルケ
トン、シクロヘクサノン、イソホロン、Ｎ‐メチル‐２
‐ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミ
ド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド、トルエンおよびこ
れらの混合物がある。
【００１５】適当なバインダー物質は、好ましくは、熱
可塑性ポリマー物質である。ここで、熱可塑性ポリマー
物質という用語は、その広い意味で用いられており、そ
の語は、電池中で不活性であり、最後に硬化するかどう
かは別として、熱可塑性状態を通過するどんなポリマー
物質をも意味する。代表的なバインダー物質としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドおよびフル
オロポリマー、例えば、フッ化エチレン、フッ化プロピ
レン、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）および
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がある。天然
ゴムも本発明のバインダー物質として有効である。
可塑性ポリマー物質である。ここで、熱可塑性ポリマー
物質という用語は、その広い意味で用いられており、そ
の語は、電池中で不活性であり、最後に硬化するかどう
かは別として、熱可塑性状態を通過するどんなポリマー
物質をも意味する。代表的なバインダー物質としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドおよびフル
オロポリマー、例えば、フッ化エチレン、フッ化プロピ
レン、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）および
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がある。天然
ゴムも本発明のバインダー物質として有効である。
【００１６】適当な導電性希釈剤としては、アセチレン
ブラック、カーボンブラックおよび／またはグラファイ
トがある。ニッケル、アルミニウム、チタン、ステンレ
ススチールのような金属も粉状で導電性希釈剤として有
効である。
ブラック、カーボンブラックおよび／またはグラファイ
トがある。ニッケル、アルミニウム、チタン、ステンレ
ススチールのような金属も粉状で導電性希釈剤として有
効である。
【００１７】非水リチウム電気化学電池またはリチウム
イオン電池の典型的な電極は、８０〜９５重量％の電極
活物質、１〜１０重量％の導電性希釈剤、および３〜２
５重量％のポリマーバインダーの混合物から作られる。
３重量％以下のバインダーでは、緩やかに固まった電極
活物質に対する一体性が十分でないので、電極の調製お
よび電池の作製および電池の放電中における層剥離、変
形、ひび割れを防止できない。２５重量％以上のバイン
ダーは、電極活密度（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｃｔｉｖ
ｅ ｄｅｎｓｉｔｙ）が低下するので、電池容量および
電流密度が低下する。
イオン電池の典型的な電極は、８０〜９５重量％の電極
活物質、１〜１０重量％の導電性希釈剤、および３〜２
５重量％のポリマーバインダーの混合物から作られる。
３重量％以下のバインダーでは、緩やかに固まった電極
活物質に対する一体性が十分でないので、電極の調製お
よび電池の作製および電池の放電中における層剥離、変
形、ひび割れを防止できない。２５重量％以上のバイン
ダーは、電極活密度（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｃｔｉｖ
ｅ ｄｅｎｓｉｔｙ）が低下するので、電池容量および
電流密度が低下する。
【００１８】図を参照すると、図１は本発明の望ましい
方法による電極スラリーを集電体１２に被覆する方法の
ための装置１０を概略的に示す。集電体１２はチタン、
アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール、コバル
ト、銅およびこれらの合金製で繰り出しローラ１４をめ
ぐってホイルの形態で用意される。集電体１２は約２％
〜約８０％の空域をもつように孔を開けて、それが繰り
出されるときに裏打ち層（図示せず）がすでに所定位置
に配備される。このコーティング装置１０には、広げら
れたスクリーンまたはグリッドも有効である。
方法による電極スラリーを集電体１２に被覆する方法の
ための装置１０を概略的に示す。集電体１２はチタン、
アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール、コバル
ト、銅およびこれらの合金製で繰り出しローラ１４をめ
ぐってホイルの形態で用意される。集電体１２は約２％
〜約８０％の空域をもつように孔を開けて、それが繰り
出されるときに裏打ち層（図示せず）がすでに所定位置
に配備される。このコーティング装置１０には、広げら
れたスクリーンまたはグリッドも有効である。
【００１９】活物質のスラリー１６はトレイ１８内に収
容され、このトレイは矢印２２で示される時計方向に回
転する塗布ローラ２０と流通している。塗布ローラは矢
印２６で示される時計方向に回転する計量ローラ２４と
ともに回転し、繰り出される集電体１２に対して塗布さ
れるスラリーの厚みを調節する。計量ローラ２４は矢印
２８で示す隙間を開けて塗布ローラ２０と対峙してい
る。この隙間は、集電体１２の活物質の所望の被覆厚さ
に応じて設定される。この隙間は調節可能である。電極
活物質の被覆は、望ましくは、約０．００１インチ〜約
０．０５インチの範囲の厚さであって、孔を開けた集電
体１２の一側面に施される。
容され、このトレイは矢印２２で示される時計方向に回
転する塗布ローラ２０と流通している。塗布ローラは矢
印２６で示される時計方向に回転する計量ローラ２４と
ともに回転し、繰り出される集電体１２に対して塗布さ
れるスラリーの厚みを調節する。計量ローラ２４は矢印
２８で示す隙間を開けて塗布ローラ２０と対峙してい
る。この隙間は、集電体１２の活物質の所望の被覆厚さ
に応じて設定される。この隙間は調節可能である。電極
活物質の被覆は、望ましくは、約０．００１インチ〜約
０．０５インチの範囲の厚さであって、孔を開けた集電
体１２の一側面に施される。
【００２０】図２は、繰り出しローラ１４をめぐる多孔
集電体１２を活物質のスラリーで被覆する他の望ましい
装置３０を示す。この方法は、図１に示す方法と同様で
あるが、繰り出される集電体に塗布される活物質スラリ
ー１６の厚さが、別の方法で設定される点が異なる。す
なわち、計量ローラの代わりに、ドクターブレード３２
が用いられる。ドクターブレード３２は集電体１２上の
活物質スラリーの被覆の所望の厚さに設定された矢印３
４で示す隙間を置いて塗布ローラ２０から離れて設置さ
れる。ドクーターブレード３２と塗布ローラ１２の間の
この隙間は、調節可能であり、電極活物質のコーティン
グが望ましくは多孔集電体１２の一側面上で約０．００
１インチ〜約０．０５インチの範囲の厚さを有するよう
に設定される。図１に示すように、活物質のコーティン
グは、活物質のスラリーが集電体の一側面に接触させら
れる以前にすでにその他面に配置された裏打ち層（図示
せず）によって集電体の一面に限定される。
集電体１２を活物質のスラリーで被覆する他の望ましい
装置３０を示す。この方法は、図１に示す方法と同様で
あるが、繰り出される集電体に塗布される活物質スラリ
ー１６の厚さが、別の方法で設定される点が異なる。す
なわち、計量ローラの代わりに、ドクターブレード３２
が用いられる。ドクターブレード３２は集電体１２上の
活物質スラリーの被覆の所望の厚さに設定された矢印３
４で示す隙間を置いて塗布ローラ２０から離れて設置さ
れる。ドクーターブレード３２と塗布ローラ１２の間の
この隙間は、調節可能であり、電極活物質のコーティン
グが望ましくは多孔集電体１２の一側面上で約０．００
１インチ〜約０．０５インチの範囲の厚さを有するよう
に設定される。図１に示すように、活物質のコーティン
グは、活物質のスラリーが集電体の一側面に接触させら
れる以前にすでにその他面に配置された裏打ち層（図示
せず）によって集電体の一面に限定される。
【００２１】本発明の集電体１２上に活性スラリー１６
をコーティングする本発明のさらに他の実施例は、“ナ
イフオーバーロール（ｋｎｉｆｅ ｏｖｅｒ ｒｏｌ
ｌ）”と名付けられる。この方法は、図２に示すものと
同様であるが、塗布ローラから離れた繰り出しローラを
めぐって集電体１２が走行しない。その代わり集電体
は、集電体上のスラリーの被覆の所定の厚みに直接関係
する隙間を隔ててドクターブレードから隔置された繰り
出しローラ（図示せず）からくり広げられる。この方法
は、図２の装置から繰り出しローラ１４を不要とする。
をコーティングする本発明のさらに他の実施例は、“ナ
イフオーバーロール（ｋｎｉｆｅ ｏｖｅｒ ｒｏｌ
ｌ）”と名付けられる。この方法は、図２に示すものと
同様であるが、塗布ローラから離れた繰り出しローラを
めぐって集電体１２が走行しない。その代わり集電体
は、集電体上のスラリーの被覆の所定の厚みに直接関係
する隙間を隔ててドクターブレードから隔置された繰り
出しローラ（図示せず）からくり広げられる。この方法
は、図２の装置から繰り出しローラ１４を不要とする。
【００２２】電極が一次電池に使用されるか、あるいは
二次電池に使用されるかを問わず、電池に組み込まれる
前に活物質のスラリーで被覆された集電体は、炉３６
（図１、２）内で加熱されるのが好ましい。この加熱
は、約５０℃〜約３６０℃の温度で約３０秒〜約５時間
行われ、電極活物質から揮発溶媒物質を揮発させるのに
役立つ。銅の集電体は、その酸化を防止するためにアル
ゴン雰囲気中で加熱しなければならない。
二次電池に使用されるかを問わず、電池に組み込まれる
前に活物質のスラリーで被覆された集電体は、炉３６
（図１、２）内で加熱されるのが好ましい。この加熱
は、約５０℃〜約３６０℃の温度で約３０秒〜約５時間
行われ、電極活物質から揮発溶媒物質を揮発させるのに
役立つ。銅の集電体は、その酸化を防止するためにアル
ゴン雰囲気中で加熱しなければならない。
【００２３】所望ならば、活物質のコーティングは中間
に固化工程を挟んで、多孔集電体の両面に施される。こ
れは孔を通して両側の活物質を固着させるのに役立つ。
電極集積層の最終の厚みは、約０．００３インチ〜約
０．１インチの範囲である。
に固化工程を挟んで、多孔集電体の両面に施される。こ
れは孔を通して両側の活物質を固着させるのに役立つ。
電極集積層の最終の厚みは、約０．００３インチ〜約
０．１インチの範囲である。
【００２４】この発明により作られた電気化学電池は、
それが一次電池または二次電池であれ、元素周期律表の
ＩＡ、ＩＩＡまたはＩＩＩＢ族から選ばれたアノード活
物質を含んでいる。この活物質は、リチウム、ナトリウ
ム、カリウムなど、並びにそれらの合金および金属間化
合物であって、例えば、Ｌｉ‐Ｓｉ、Ｌｉ‐Ｂ、Ｌｉ‐
ＭｇおよびＬｉ‐Ｓｉ‐Ｂ合金、および金属間化合物を
含む。好ましいアノード活物質はリチウムからなる。一
次電池の好ましいアノードは、リチウム合金からなり、
好ましいリチウム合金は、リチアムアルミニウム合金で
ある。合金中のアルミニウムの量が多ければ多いほど、
電池のエネルギー密度は低くなる。
それが一次電池または二次電池であれ、元素周期律表の
ＩＡ、ＩＩＡまたはＩＩＩＢ族から選ばれたアノード活
物質を含んでいる。この活物質は、リチウム、ナトリウ
ム、カリウムなど、並びにそれらの合金および金属間化
合物であって、例えば、Ｌｉ‐Ｓｉ、Ｌｉ‐Ｂ、Ｌｉ‐
ＭｇおよびＬｉ‐Ｓｉ‐Ｂ合金、および金属間化合物を
含む。好ましいアノード活物質はリチウムからなる。一
次電池の好ましいアノードは、リチウム合金からなり、
好ましいリチウム合金は、リチアムアルミニウム合金で
ある。合金中のアルミニウムの量が多ければ多いほど、
電池のエネルギー密度は低くなる。
【００２５】二次電気化学システムにおいては、炭素質
の負極が望ましい。炭素はその種々の形態のものが使用
される。例えば、コークス、グラファイト、アセチレン
ブラック、カーボンブラックなどがあり、これらはリチ
ウム種を可逆的に保持することができる。グラフアイト
がその比較的高いリチウム保持容量の故に望ましい。炭
素繊維は、機械的性質に優れ、充放電サイクルの繰り返
しにおける劣化に耐えることができる硬い電極に形成で
きるので、特に有利である。その上、その広い表面積が
急速な充放電を可能にする。本発明によれば、炭素は、
スラリーとして導電性の基層に接触させられるか、ある
いは、粉、ペレットまたは独立シートを集電体に圧着す
る。タケウチ外に対する米国特許第５，５７１，６４０
号は、活物質のシートを集電体に接触させる方法を開示
している。二次電気化学電池の負電極のための好ましい
炭素質物質が、タケウチ外に対する米国特許第５，４４
３，９２８号に開示されている。これら両特許は、本発
明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用す
る。
の負極が望ましい。炭素はその種々の形態のものが使用
される。例えば、コークス、グラファイト、アセチレン
ブラック、カーボンブラックなどがあり、これらはリチ
ウム種を可逆的に保持することができる。グラフアイト
がその比較的高いリチウム保持容量の故に望ましい。炭
素繊維は、機械的性質に優れ、充放電サイクルの繰り返
しにおける劣化に耐えることができる硬い電極に形成で
きるので、特に有利である。その上、その広い表面積が
急速な充放電を可能にする。本発明によれば、炭素は、
スラリーとして導電性の基層に接触させられるか、ある
いは、粉、ペレットまたは独立シートを集電体に圧着す
る。タケウチ外に対する米国特許第５，５７１，６４０
号は、活物質のシートを集電体に接触させる方法を開示
している。二次電気化学電池の負電極のための好ましい
炭素質物質が、タケウチ外に対する米国特許第５，４４
３，９２８号に開示されている。これら両特許は、本発
明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用す
る。
【００２６】典型的な二次電池の負極は、約９０〜９７
重量％のグラファイトと、先に述べた溶媒の一つに分散
させた約３〜１０重量％のバインダーとを混合すること
によって作られる。この混合電極活物質は、粘性の高い
スラリーとして、チタン、アルミニウム、ニッケル、ス
テンレススチール、コバルトまたは銅のホイルまたはス
クリーンなどの集電体に図１および図２に述べた方法に
よって被覆される。
重量％のグラファイトと、先に述べた溶媒の一つに分散
させた約３〜１０重量％のバインダーとを混合すること
によって作られる。この混合電極活物質は、粘性の高い
スラリーとして、チタン、アルミニウム、ニッケル、ス
テンレススチール、コバルトまたは銅のホイルまたはス
クリーンなどの集電体に図１および図２に述べた方法に
よって被覆される。
【００２７】アノードないし負電極の形態は、種々可能
である。例えば、一次電池においてアノードは、望まし
くはアノード金属の薄いシート、またはホイルを望まし
くは、ニッケルからなるアノード集電体に圧着または転
着させたものである。このアノード構成要素はさらに、
アノード集電体と同じ物質、すなわち好ましくはニッケ
ルの延長タブまたはリードを有している。この延長タブ
またはリードは、溶接によって集電体と一体に形成さ
れ、ケースが負の電気化学電池の構成において導電性金
属の電池ケースに溶接によって接触させられている。あ
るいはまた、アノードは他の構造に作ることができる。
例えば、ボビン形状、シリンダ形状、またはペレット形
状で少ない表面のセル構造を可能にしている。
である。例えば、一次電池においてアノードは、望まし
くはアノード金属の薄いシート、またはホイルを望まし
くは、ニッケルからなるアノード集電体に圧着または転
着させたものである。このアノード構成要素はさらに、
アノード集電体と同じ物質、すなわち好ましくはニッケ
ルの延長タブまたはリードを有している。この延長タブ
またはリードは、溶接によって集電体と一体に形成さ
れ、ケースが負の電気化学電池の構成において導電性金
属の電池ケースに溶接によって接触させられている。あ
るいはまた、アノードは他の構造に作ることができる。
例えば、ボビン形状、シリンダ形状、またはペレット形
状で少ない表面のセル構造を可能にしている。
【００２８】カソード、すなわち正極は、一次および二
次電池のいずれにおいても、好ましくは固形のリチウム
保持物質からなり、カソードにおける電気化学反応は、
アノードからカソードへ移動するイオンを原子または分
子の形態に変換することを含む。固体カソード物質は、
金属、金属酸化物、混合金属酸化物、金属硫化物、炭素
質化合物およびこれらの混合物からなる。一次電池のカ
ソードとして有効な好ましい混合金属酸化物の一例とし
て、一般式ＳＭx Ｖ2 Ｏy がある。ここで、ＳＭは元素
の周期律表のＩＢからＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族から選
ばれた金属であり、また、ｘは約０．３０〜２．０であ
り、ｙは約４．５〜６．０である。このようなカソード
活物質のより詳しい説明は、リアン他の米国特許第４、
３１０、６０９号を参照されたい。この特許は、本発明
の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
次電池のいずれにおいても、好ましくは固形のリチウム
保持物質からなり、カソードにおける電気化学反応は、
アノードからカソードへ移動するイオンを原子または分
子の形態に変換することを含む。固体カソード物質は、
金属、金属酸化物、混合金属酸化物、金属硫化物、炭素
質化合物およびこれらの混合物からなる。一次電池のカ
ソードとして有効な好ましい混合金属酸化物の一例とし
て、一般式ＳＭx Ｖ2 Ｏy がある。ここで、ＳＭは元素
の周期律表のＩＢからＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族から選
ばれた金属であり、また、ｘは約０．３０〜２．０であ
り、ｙは約４．５〜６．０である。このようなカソード
活物質のより詳しい説明は、リアン他の米国特許第４、
３１０、６０９号を参照されたい。この特許は、本発明
の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
【００２９】一次電池の他の好ましい複合カソード活物
質としては、一般式、Ｃｕx Ａｇy Ｖ 2 Ｏz （ＣＳＶ
Ｏ）を有するものがあり、ここでその組成の範囲は、好
ましくは、約０．０１≦ｘ≦１．０、約０．０１≦ｙ≦
１．０、および約５．０１≦ｚ≦６．５である。このカ
ソード活物質のより詳しい説明については、タケウチ外
の米国特許第５，４７２，８１０号および同第５，５１
６，３４０号を参照されたい。これらの両特許は、本発
明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用す
る。酸化バナジウム銀または酸化バナジウム銀銅（ｃｏ
ｐｐｅｒ ｓｉｌｖｅｒ ｖａｎａｄｉｕｍ ｏｘｉｄ
ｅ）のカソードには、集電体として好ましくはアルミニ
ウムまたはチタンがあり、後者がより好ましい。
質としては、一般式、Ｃｕx Ａｇy Ｖ 2 Ｏz （ＣＳＶ
Ｏ）を有するものがあり、ここでその組成の範囲は、好
ましくは、約０．０１≦ｘ≦１．０、約０．０１≦ｙ≦
１．０、および約５．０１≦ｚ≦６．５である。このカ
ソード活物質のより詳しい説明については、タケウチ外
の米国特許第５，４７２，８１０号および同第５，５１
６，３４０号を参照されたい。これらの両特許は、本発
明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用す
る。酸化バナジウム銀または酸化バナジウム銀銅（ｃｏ
ｐｐｅｒ ｓｉｌｖｅｒ ｖａｎａｄｉｕｍ ｏｘｉｄ
ｅ）のカソードには、集電体として好ましくはアルミニ
ウムまたはチタンがあり、後者がより好ましい。
【００３０】一つの好ましい電気化学電池は、リチウム
／酸化バナジウム銀からなり、この場合、カソードはポ
リアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）／溶媒スラ
リーにＰＶＤＦを添加して形成される。このスラリーを
攪拌して、低粘度の混合物を作る。それとは別に、乾燥
ＳＶＯを導電性添加剤とともに粉砕して、均質な混合物
を作り、これを希釈されたバインダースラリーと混合し
て、バインダー物質でＳＶＯを均等に被覆する。好まし
くは、この活性混合物を加熱固化して、ポリアミッド酸
をポリイミドに変換する前に、導電性集電体を被覆す
る。この得られたポリイミドは、アルカリ金属およびア
ルカリ金属イオンを含む電池の活性電解質として典型的
に使用される非水溶媒に不溶である。
／酸化バナジウム銀からなり、この場合、カソードはポ
リアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）／溶媒スラ
リーにＰＶＤＦを添加して形成される。このスラリーを
攪拌して、低粘度の混合物を作る。それとは別に、乾燥
ＳＶＯを導電性添加剤とともに粉砕して、均質な混合物
を作り、これを希釈されたバインダースラリーと混合し
て、バインダー物質でＳＶＯを均等に被覆する。好まし
くは、この活性混合物を加熱固化して、ポリアミッド酸
をポリイミドに変換する前に、導電性集電体を被覆す
る。この得られたポリイミドは、アルカリ金属およびア
ルカリ金属イオンを含む電池の活性電解質として典型的
に使用される非水溶媒に不溶である。
【００３１】ＳＶＯスラリーのための好ましいバインダ
ー組成物は、約２０重量％のＰＶＤＦ：約８０重量％の
ＰＩから約８０重量％のＰＶＤＦ：約２０重量％のＰＩ
であり、より好ましい組成は、約４０重量％のＰＶＤ
Ｆ：約６０重量％のＰＩから約６０重量％のＰＶＤＦ：
約４０重量％のＰＩであり、最も好ましくは、約５０重
量％のＰＶＤＦ：約５０重量％のＰＩである。ＰＶＤＦ
が２０重量％以下であると、電極形成および電池組立時
に、並びに充電‐放電サイクル中に電極活物質の結合性
が不十分となる。ＰＶＤＦバインダーは粉状で用いるの
が好ましいが、ポリアミド酸は、典型的には溶媒スラリ
ーにおいて提供される。
ー組成物は、約２０重量％のＰＶＤＦ：約８０重量％の
ＰＩから約８０重量％のＰＶＤＦ：約２０重量％のＰＩ
であり、より好ましい組成は、約４０重量％のＰＶＤ
Ｆ：約６０重量％のＰＩから約６０重量％のＰＶＤＦ：
約４０重量％のＰＩであり、最も好ましくは、約５０重
量％のＰＶＤＦ：約５０重量％のＰＩである。ＰＶＤＦ
が２０重量％以下であると、電極形成および電池組立時
に、並びに充電‐放電サイクル中に電極活物質の結合性
が不十分となる。ＰＶＤＦバインダーは粉状で用いるの
が好ましいが、ポリアミド酸は、典型的には溶媒スラリ
ーにおいて提供される。
【００３２】一次電池の製作に有効な他のカソード活物
質としては、二酸化マンガン、酸化バナジウム銅、二硫
化チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、フッ化
炭素、およびこれらの混合物がある。
質としては、二酸化マンガン、酸化バナジウム銅、二硫
化チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、フッ化
炭素、およびこれらの混合物がある。
【００３３】加えて、一次電気化学電池は、液体減極剤
／カソード液（ｃａｔｈｏｌｙｔｅ）、例えば、二酸化
硫黄またはオキシハライド、例えば、ホスホリルクロラ
イド、チオニルクロライド、スルフリルクロライドから
なる。これらは、単独または互いに組み合わせて、ある
いはハロゲンおよびインターハロゲン、例えば、ブロミ
ントリフルオライドまたは他の電気化学的促進剤または
安定剤と組み合わせて使用される。この種の電他は、バ
インダーを含む炭素質カソード集電体が必要である。
／カソード液（ｃａｔｈｏｌｙｔｅ）、例えば、二酸化
硫黄またはオキシハライド、例えば、ホスホリルクロラ
イド、チオニルクロライド、スルフリルクロライドから
なる。これらは、単独または互いに組み合わせて、ある
いはハロゲンおよびインターハロゲン、例えば、ブロミ
ントリフルオライドまたは他の電気化学的促進剤または
安定剤と組み合わせて使用される。この種の電他は、バ
インダーを含む炭素質カソード集電体が必要である。
【００３４】二次電池においては、カソード、すなわ
ち、正極は空気中で安定であり、かつ取扱いが容易なリ
チウム化物質からなるのが好ましい。このように空気中
で安定なリチウム化物質の例としては、バナジウム、チ
タン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケ
ル、コバルトおよびマンガンのような金属の酸化物、硫
化物、セレン化物、テルル化物がある。より好ましい酸
化物としては、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、ＬｉＣ
ｏＯ2 、ＬｉＣｏ0.92Ｓｎ0.08Ｏ2 およびＬｉＣｏ1- x
Ｎｉx Ｏ2 がある。
ち、正極は空気中で安定であり、かつ取扱いが容易なリ
チウム化物質からなるのが好ましい。このように空気中
で安定なリチウム化物質の例としては、バナジウム、チ
タン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケ
ル、コバルトおよびマンガンのような金属の酸化物、硫
化物、セレン化物、テルル化物がある。より好ましい酸
化物としては、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、ＬｉＣ
ｏＯ2 、ＬｉＣｏ0.92Ｓｎ0.08Ｏ2 およびＬｉＣｏ1- x
Ｎｉx Ｏ2 がある。
【００３５】このような二次電池を放電するには、正電
極を構成するリチウムイオンが充電のために外部からの
電位を印加することによって、炭素質負電極にインター
カレート（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅ）される。印加され
た充電電位は、リチウムイオンをカソード活物質から引
き出して、電解質を通り、負極をなす炭素質アノード物
質内に挿入する。これによって電池は電位を与えられ、
通常の方法で放電される。
極を構成するリチウムイオンが充電のために外部からの
電位を印加することによって、炭素質負電極にインター
カレート（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅ）される。印加され
た充電電位は、リチウムイオンをカソード活物質から引
き出して、電解質を通り、負極をなす炭素質アノード物
質内に挿入する。これによって電池は電位を与えられ、
通常の方法で放電される。
【００３６】他の構成の二次電池では、アノードが電池
内に組み込まれる前に、炭素質物質をリチウムでインタ
ーカレートする。この場合、カソード本体は固体であっ
てもよく、二酸化マンガン、酸化バナジウム銀、二硫化
チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄およびフッ
化炭素のような物質からなるが、これらの物質に限定さ
れるものではない。この方法は、電池の外部でリチウム
化炭素を取り扱うことに関する問題がある。リチウム化
炭素は空気に触れると爆発的に反応し易い。
内に組み込まれる前に、炭素質物質をリチウムでインタ
ーカレートする。この場合、カソード本体は固体であっ
てもよく、二酸化マンガン、酸化バナジウム銀、二硫化
チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄およびフッ
化炭素のような物質からなるが、これらの物質に限定さ
れるものではない。この方法は、電池の外部でリチウム
化炭素を取り扱うことに関する問題がある。リチウム化
炭素は空気に触れると爆発的に反応し易い。
【００３７】電池が一次電池であるか、二次電池である
かを問わず、セパレータがアノードおよびカソード活性
電極を物理的に分離するのに設けられる。このセパレー
タは、電気絶縁物質であり、このセパレータ物質はま
た、アノードおよびカソード活物質と化学的に反応せ
ず、さらに、電解質とも化学的に反応せず、また、これ
に不溶である。加えて、このセパレータ物質は電池の電
気化学反応中に、電解質の流通を許容するに十分な程度
の多孔性を有している。セパレータの形態は、典型的に
は、アノード電極とカソード電極の間に配置されるシー
トである。この場合、アノードが蛇行屈曲され、多数の
カソード板がアノードの屈曲部の間に配置され、電池の
ケース内に収容されるか、あるいは電極集合体を巻回し
て、あるいは他の方法で円筒状のジェリーロール形状に
形成される。セパレータ物質の例としては、ポリビニリ
デンフルオライド、ポリエチレンテトラフルオロエチレ
ンおよびポリエチレンクロロトリフルオロエチレンのよ
うなフルオロポリマー繊維から作られた織物を、単独で
または、フルオロポリマーの多微孔フィルムに積層させ
て使用する。他の適当なセパレータ物質としては、不織
ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、
セラミックス、ケミプラスト インコーポレイテッドの
商品名ザイテックス（ＺＩＴＥＸ）として市場で得られ
るポリテトラフルオロエチレン膜、セラニーズ プラス
チック カンパニーインコーポレイテッドの商品名セル
ガード（ＣＥＬＧＡＲＤ）として得られるポリプロピレ
ン膜、およびデキスター コーポレーションのＣ．Ｈ．
デキスター ディビィジョンの商品名デシグラス（ＤＥ
ＳＩＧＬＡＳ）として得られる膜がある。
かを問わず、セパレータがアノードおよびカソード活性
電極を物理的に分離するのに設けられる。このセパレー
タは、電気絶縁物質であり、このセパレータ物質はま
た、アノードおよびカソード活物質と化学的に反応せ
ず、さらに、電解質とも化学的に反応せず、また、これ
に不溶である。加えて、このセパレータ物質は電池の電
気化学反応中に、電解質の流通を許容するに十分な程度
の多孔性を有している。セパレータの形態は、典型的に
は、アノード電極とカソード電極の間に配置されるシー
トである。この場合、アノードが蛇行屈曲され、多数の
カソード板がアノードの屈曲部の間に配置され、電池の
ケース内に収容されるか、あるいは電極集合体を巻回し
て、あるいは他の方法で円筒状のジェリーロール形状に
形成される。セパレータ物質の例としては、ポリビニリ
デンフルオライド、ポリエチレンテトラフルオロエチレ
ンおよびポリエチレンクロロトリフルオロエチレンのよ
うなフルオロポリマー繊維から作られた織物を、単独で
または、フルオロポリマーの多微孔フィルムに積層させ
て使用する。他の適当なセパレータ物質としては、不織
ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、
セラミックス、ケミプラスト インコーポレイテッドの
商品名ザイテックス（ＺＩＴＥＸ）として市場で得られ
るポリテトラフルオロエチレン膜、セラニーズ プラス
チック カンパニーインコーポレイテッドの商品名セル
ガード（ＣＥＬＧＡＲＤ）として得られるポリプロピレ
ン膜、およびデキスター コーポレーションのＣ．Ｈ．
デキスター ディビィジョンの商品名デシグラス（ＤＥ
ＳＩＧＬＡＳ）として得られる膜がある。
【００３８】図３、４は、本発明によって多孔集電体に
塗布されたスラリーからなる少なくとも一つの電極を有
する電極集合体の概略構成図である。図３において、電
極集合体５０は多孔集電体５４を被覆するカソード活物
質のスラリー５２からなるカソードを含んでいる。活物
質の例としては、ＰＶＤＦとポリアミド酸のバンイダー
混合物を含むスラリーのＳＶＯがある。このスラリーを
本発明の方法により多孔集電体に付着させた後、この集
合体は加熱硬化され、ポリアミド酸をポリイミドに変換
する。この点のより詳細な説明については、２００１年
１２月１日付け米国特許願１０／０１３２８７を参照さ
れたい。この特許願は、本発明の譲受人に譲渡され、こ
こに参考文献として援用する。
塗布されたスラリーからなる少なくとも一つの電極を有
する電極集合体の概略構成図である。図３において、電
極集合体５０は多孔集電体５４を被覆するカソード活物
質のスラリー５２からなるカソードを含んでいる。活物
質の例としては、ＰＶＤＦとポリアミド酸のバンイダー
混合物を含むスラリーのＳＶＯがある。このスラリーを
本発明の方法により多孔集電体に付着させた後、この集
合体は加熱硬化され、ポリアミド酸をポリイミドに変換
する。この点のより詳細な説明については、２００１年
１２月１日付け米国特許願１０／０１３２８７を参照さ
れたい。この特許願は、本発明の譲受人に譲渡され、こ
こに参考文献として援用する。
【００３９】混合電極活物質を加熱して揮発性溶媒物質
を揮発させるか、あるいはポリアミド酸をポリイミドに
変換する場合には、加熱固化した後、第２の別のカソー
ド活物質５６、例えば、ＣＦx を多孔集電体５４の反対
側に接触させる。この“サンドイッチ”カソード集合体
は、ＣＦx ／集電体／ＳＶＯ集合体をＣＦx 物質自身が
接触するように二つ折りにすることによって完成され
る。
を揮発させるか、あるいはポリアミド酸をポリイミドに
変換する場合には、加熱固化した後、第２の別のカソー
ド活物質５６、例えば、ＣＦx を多孔集電体５４の反対
側に接触させる。この“サンドイッチ”カソード集合体
は、ＣＦx ／集電体／ＳＶＯ集合体をＣＦx 物質自身が
接触するように二つ折りにすることによって完成され
る。
【００４０】アノードはアノード集電体（図示せず）に
接触させられたリチウム５８からなる。“サンドイッ
チ”カソードは、次いで、例えば、長方形断面を有する
巻回マンドレルに設置される。このマンドレルは最初に
半回転される。それからセパレータ６０とアノードをＳ
ＶＯ物質の外側に配置する。巻回工程は、ジェリーロー
ル巻回電極集合体が所望のサイズと形状になるまで続け
られる。容量の見地から、ＳＶＯ物質が常にリチウムア
ノードと対面していること、および電極集合体の外側の
層がＣＦx であることが好ましい。このタイプの電池
は、ＣＦx カソード物質がケース（図示せず）の内側に
接触しているので、ケースが正の構造である。
接触させられたリチウム５８からなる。“サンドイッ
チ”カソードは、次いで、例えば、長方形断面を有する
巻回マンドレルに設置される。このマンドレルは最初に
半回転される。それからセパレータ６０とアノードをＳ
ＶＯ物質の外側に配置する。巻回工程は、ジェリーロー
ル巻回電極集合体が所望のサイズと形状になるまで続け
られる。容量の見地から、ＳＶＯ物質が常にリチウムア
ノードと対面していること、および電極集合体の外側の
層がＣＦx であることが好ましい。このタイプの電池
は、ＣＦx カソード物質がケース（図示せず）の内側に
接触しているので、ケースが正の構造である。
【００４１】この電極集合体は、従来のものに比べて幾
つかの利点がある。その一つとしては、孔の開いてない
ホイルに活物質を圧着すると、カーリングを起こし易い
が、この現象は、多孔集電体ホイルによって十分減少さ
せることができる。また、ジェリーロール型において
は、電極の一側面が他側面よりも対向電極のより大きな
面積に露呈されることになる。それは、対向する電極の
両面で巻径が相違するからである。この状態は、電極の
両側で活物質の不均衡が生ずる。十分な空域を有する集
電体を使用することによって、イオンの移動と活物質の
完全なバランスを達成することができる。
つかの利点がある。その一つとしては、孔の開いてない
ホイルに活物質を圧着すると、カーリングを起こし易い
が、この現象は、多孔集電体ホイルによって十分減少さ
せることができる。また、ジェリーロール型において
は、電極の一側面が他側面よりも対向電極のより大きな
面積に露呈されることになる。それは、対向する電極の
両面で巻径が相違するからである。この状態は、電極の
両側で活物質の不均衡が生ずる。十分な空域を有する集
電体を使用することによって、イオンの移動と活物質の
完全なバランスを達成することができる。
【００４２】この電極集合体５０の他の実施例では、炭
素質物質で多孔銅ホイルを被覆する。この負電極は、酸
化コバルトリチウムのようなリチウム化金属酸化物を含
む正電極と電気的に関連付けられて、リチウム二次電池
が得られる。片面だけが被覆された二つの負電極を背中
合わせに配置すると、両側が被覆された一つの電極を効
果的に得ることができる。他方の電極によって対向され
ない区域に単面被覆のセクションを得るために二つの負
電極を異なるサイズとすることもできる。多孔銅ホイル
は必要な圧着工程後に電極のカールを防ぎ、集電体の両
面の活物質の最適なバランスを達成する。あるいはま
た、リチウム化金属酸化物を含む電極、あるいは両電極
を多孔ホイルに被覆する。
素質物質で多孔銅ホイルを被覆する。この負電極は、酸
化コバルトリチウムのようなリチウム化金属酸化物を含
む正電極と電気的に関連付けられて、リチウム二次電池
が得られる。片面だけが被覆された二つの負電極を背中
合わせに配置すると、両側が被覆された一つの電極を効
果的に得ることができる。他方の電極によって対向され
ない区域に単面被覆のセクションを得るために二つの負
電極を異なるサイズとすることもできる。多孔銅ホイル
は必要な圧着工程後に電極のカールを防ぎ、集電体の両
面の活物質の最適なバランスを達成する。あるいはま
た、リチウム化金属酸化物を含む電極、あるいは両電極
を多孔ホイルに被覆する。
【００４３】図４に示すように、他の実施例の電極集合
体５０Ａは、リチウムアノードの外層を有する。このタ
イプの電池は、リチウムアノード物質がケース（図示せ
ず）の内面に接触しているので、ケースが負の構造であ
る。
体５０Ａは、リチウムアノードの外層を有する。このタ
イプの電池は、リチウムアノード物質がケース（図示せ
ず）の内面に接触しているので、ケースが負の構造であ
る。
【００４４】適当な非水電解質は、非水溶媒に溶解され
た無機塩、より好ましくは、非プロトン性有機溶媒の混
合物に溶解されたアルカリ金属塩からなる。この非プロ
トン性有機溶媒は、有機エステル、エーテル、ジアルキ
ルカーボネートおよびこれらの混合物を含む低粘性溶媒
と、環式カーボネート、環式エステル、環式アミドおよ
びこれらの混合物を含む高誘電率溶媒とからなる。適当
な非水溶媒は、アノードおよびカソード電極物質に実質
上不活性である。好ましい低粘性溶媒としては、テトラ
ヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、
ジグリム、トリグルム、テトラグリム、ジメチルカーボ
ネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、
ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、メチルエチルカー
ボネート（ＭＥＣ）、メチルプロピルカーボネート（Ｍ
ＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）、１、
２‐ジメトキシエタン（ＤＭＥ）およびこれらの混合物
からなる。好ましい高誘電率溶媒としては、プロピレン
カーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、アセトニトリ
ル、ジメチルスルホキシド、ジメチルフォルムアミド、
ジメチルアセトアミド、γ‐ブチロラクトン（ＧＢ
Ｌ）、γ‐バレロラクトン、Ｎ‐メチル‐ピロリジノン
（ＮＭＰ）、およびこれらの混合物がある。
た無機塩、より好ましくは、非プロトン性有機溶媒の混
合物に溶解されたアルカリ金属塩からなる。この非プロ
トン性有機溶媒は、有機エステル、エーテル、ジアルキ
ルカーボネートおよびこれらの混合物を含む低粘性溶媒
と、環式カーボネート、環式エステル、環式アミドおよ
びこれらの混合物を含む高誘電率溶媒とからなる。適当
な非水溶媒は、アノードおよびカソード電極物質に実質
上不活性である。好ましい低粘性溶媒としては、テトラ
ヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、
ジグリム、トリグルム、テトラグリム、ジメチルカーボ
ネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、
ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、メチルエチルカー
ボネート（ＭＥＣ）、メチルプロピルカーボネート（Ｍ
ＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）、１、
２‐ジメトキシエタン（ＤＭＥ）およびこれらの混合物
からなる。好ましい高誘電率溶媒としては、プロピレン
カーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、アセトニトリ
ル、ジメチルスルホキシド、ジメチルフォルムアミド、
ジメチルアセトアミド、γ‐ブチロラクトン（ＧＢ
Ｌ）、γ‐バレロラクトン、Ｎ‐メチル‐ピロリジノン
（ＮＭＰ）、およびこれらの混合物がある。
【００４５】アルカリ金属イオンのアノードからカソー
ドへのおよびその逆方向の移動の担体として有効な公知
のリチウム塩としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、Ｌｉ
ＡｓＦ 6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｌＣｌ
4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）3 、Ｌｉ
Ｏ2 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＮ（ＳＯ2
ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 ＣＦ3 、Ｌ
ｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＦ3 、ＬｉＳＯ3 Ｆ、Ｌ
ｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 およびこれらの
混合物を含んでいる。適当な塩濃度は、典型的には約
０．８〜１．５モルの間である。
ドへのおよびその逆方向の移動の担体として有効な公知
のリチウム塩としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、Ｌｉ
ＡｓＦ 6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｌＣｌ
4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）3 、Ｌｉ
Ｏ2 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＮ（ＳＯ2
ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 ＣＦ3 、Ｌ
ｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＦ3 、ＬｉＳＯ3 Ｆ、Ｌ
ｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 およびこれらの
混合物を含んでいる。適当な塩濃度は、典型的には約
０．８〜１．５モルの間である。
【００４６】ここに開示された電池は、望ましくは巻回
型である。すなわち、形成された負電極、正電極、セパ
レータが一緒にジェリーロール形状に、あるいは巻回エ
レメント電池スタックに巻回され、負電極がロールの外
側にあってケースが負の構成では、電池ケースに電気的
に接触している。適当な頂面および底面絶縁体を使用し
て、この巻回電池スタックは、適当なサイズの金属ケー
ス内に挿入される。金属ケースはステンレススチール、
軟鋼、ニッケルメッキ軟鋼、チタン、タンタル、あるい
はアルミニウムのような物質で作ることができる。金属
はこれらに限定されないが、他の電池の構成要素ととも
に使用するのに適していなければならない。
型である。すなわち、形成された負電極、正電極、セパ
レータが一緒にジェリーロール形状に、あるいは巻回エ
レメント電池スタックに巻回され、負電極がロールの外
側にあってケースが負の構成では、電池ケースに電気的
に接触している。適当な頂面および底面絶縁体を使用し
て、この巻回電池スタックは、適当なサイズの金属ケー
ス内に挿入される。金属ケースはステンレススチール、
軟鋼、ニッケルメッキ軟鋼、チタン、タンタル、あるい
はアルミニウムのような物質で作ることができる。金属
はこれらに限定されないが、他の電池の構成要素ととも
に使用するのに適していなければならない。
【００４７】電池ヘッダは、金属製円板状本体からな
り、ガラス‐金属シール／端子ピンフィードスルーを受
け入れる第１の孔と、電解質を注入する第２の孔を有し
ている。使用されるガラスは約５０重量％までのシリコ
ンを含む耐腐食性タイプのもので、例えば、ＣＡＢＡＬ
１２、ＴＡ ２３、ＦＵＳＩＴＥ ４２５またはＦＵ
ＳＩＴＥ ４３５がある。正端子ピンフィードスルー
は、好ましくはチタンからなる。モリブデン、アルミニ
ウム、ニッケル合金、またはステンレススチールも使用
することができる。電池ヘッダーは典型的には、ケース
と同じ物質から作られる。ガラス‐金属シールに支持さ
れた正端子ピンは、ヘッダーによって支持される。この
ヘッダーは、電極集合体を含むケースに溶接される。そ
れから電池は、既述の電解液を充填され、例えば、充填
孔にステンレススチールのボールを密閉溶接することに
よって密封シールされる。密封方法は、これに限られな
い。
り、ガラス‐金属シール／端子ピンフィードスルーを受
け入れる第１の孔と、電解質を注入する第２の孔を有し
ている。使用されるガラスは約５０重量％までのシリコ
ンを含む耐腐食性タイプのもので、例えば、ＣＡＢＡＬ
１２、ＴＡ ２３、ＦＵＳＩＴＥ ４２５またはＦＵ
ＳＩＴＥ ４３５がある。正端子ピンフィードスルー
は、好ましくはチタンからなる。モリブデン、アルミニ
ウム、ニッケル合金、またはステンレススチールも使用
することができる。電池ヘッダーは典型的には、ケース
と同じ物質から作られる。ガラス‐金属シールに支持さ
れた正端子ピンは、ヘッダーによって支持される。この
ヘッダーは、電極集合体を含むケースに溶接される。そ
れから電池は、既述の電解液を充填され、例えば、充填
孔にステンレススチールのボールを密閉溶接することに
よって密封シールされる。密封方法は、これに限られな
い。
【００４８】次の例は、本発明による電気化学電池の作
製方法を示すもので、これは本発明を実施する最良の方
法と発明者が考える方法であって、制限的に解釈される
べきではない。
製方法を示すもので、これは本発明を実施する最良の方
法と発明者が考える方法であって、制限的に解釈される
べきではない。
【００４９】例 ９２．０ｇのグラファイトと、８．０ｇのポリビニリデ
ンフルオライドバンダーをＮ‐メチルピロリジノンに混
合してスラリーを得た。このスラリーを５％の孔を含む
銅ホイルにナイフオーバーロール方法によって銅ホイル
上に水平に塗布した。孔の直径は０．００２インチとし
た。孔のないホイルを塗布される多孔ホイルの下におい
て両ホイルを２４５℃にセットした乾燥炉を通過させ
た。得られた電極を電池のサイズにカットして、ホイル
の塗布されていない面が背中合わせになるように折り曲
げ、接着させた。
ンフルオライドバンダーをＮ‐メチルピロリジノンに混
合してスラリーを得た。このスラリーを５％の孔を含む
銅ホイルにナイフオーバーロール方法によって銅ホイル
上に水平に塗布した。孔の直径は０．００２インチとし
た。孔のないホイルを塗布される多孔ホイルの下におい
て両ホイルを２４５℃にセットした乾燥炉を通過させ
た。得られた電極を電池のサイズにカットして、ホイル
の塗布されていない面が背中合わせになるように折り曲
げ、接着させた。
【００５０】９１．０ｇのＬｉＣｏＯ2 と３ｇのポリビ
ニリデンフルオライドと６ｇのグラファイトの混合物
を、Ｎ‐メチルピロリジノンと混合してスラリーを得
た。このスラリーを５％の孔を含むアルミニウムホイル
にナイフオーバーロール方法で塗布した。孔の直径は
０．００２インチとした。孔のないホイルを塗布される
ホイルの下において両ホイルを２４５℃にセットした乾
燥炉を通過させた。このホイルをそれからひっくり返し
て反対面に塗布した。第２面に塗布するときには、塗布
されたホイルの下に第２のホイルを置く必要はなかっ
た。得られた電極を電池のサイズにカットした。
ニリデンフルオライドと６ｇのグラファイトの混合物
を、Ｎ‐メチルピロリジノンと混合してスラリーを得
た。このスラリーを５％の孔を含むアルミニウムホイル
にナイフオーバーロール方法で塗布した。孔の直径は
０．００２インチとした。孔のないホイルを塗布される
ホイルの下において両ホイルを２４５℃にセットした乾
燥炉を通過させた。このホイルをそれからひっくり返し
て反対面に塗布した。第２面に塗布するときには、塗布
されたホイルの下に第２のホイルを置く必要はなかっ
た。得られた電極を電池のサイズにカットした。
【００５１】二つの電極をポリプロピレンセパレータを
挟んで平坦な０．７インチインのマンドレルに巻回し
た。得られた電池スタックをステンレススチールのケー
ス内に配置して、エチレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカ
ーボネートの混合物中の、１．４Ｍ ＬｉＰＦ6 からな
る電解液で活性化した。この電池をＣ／５充電および１
Ｃ放電レートで４．１０Ｖおよび２．７５Ｖの間で充放
電を繰り返した。その結果を、曲線１００として図５に
グラフで示す。
挟んで平坦な０．７インチインのマンドレルに巻回し
た。得られた電池スタックをステンレススチールのケー
ス内に配置して、エチレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカ
ーボネートの混合物中の、１．４Ｍ ＬｉＰＦ6 からな
る電解液で活性化した。この電池をＣ／５充電および１
Ｃ放電レートで４．１０Ｖおよび２．７５Ｖの間で充放
電を繰り返した。その結果を、曲線１００として図５に
グラフで示す。
【００５２】上記説明および例は、本発明の例示にすぎ
ず、本発明は、請求の範囲によってのみ限定されるもの
である。
ず、本発明は、請求の範囲によってのみ限定されるもの
である。
【図１】本発明により集電体に電極活物質のスラリーを
巻回塗布する方法を示す概略図である。
巻回塗布する方法を示す概略図である。
【図２】本発明によるドクターブレードを使用して集電
体に電極活物質のスラリーを塗布する方法を示す概略図
である。
体に電極活物質のスラリーを塗布する方法を示す概略図
である。
【図３】本発明による電極集合体５０の一実施例の概略
図である。
図である。
【図４】本発明による電極集合体５０Ａの他の実施例の
概略図である。
概略図である。
【図５】本発明により作られた二次電池の放電サイクル
から得られたグラフである。
から得られたグラフである。
１０ コーティング装置 １２ 集電体 １４ 繰り出しローラ １６ スラリー １８ トレイ ２０ 塗布ローラ ２２ 塗布ローラの時計方向の回転を示す矢印 ２４ 計量ローラ ２６ 計量ローラの時計方向の回転を示す矢印 ２８ 隙間を示す矢印
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 4/66 Ｈ０１Ｍ 4/66 Ａ 6/16 6/16 Ｚ 10/40 10/40 Ｚ (72)発明者 ホン カン アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14051、 イーストアムハースト、オデッサ コート 22 (72)発明者 エスター エス、タケウチ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14051、 イーストアムハースト、サン ラファエル コート 38 (72)発明者 ロバート エス、ルービノ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14221、 ウィリアムズヴィル、バウマン ロード 97 Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS02 CC05 EE01 EE04 EE05 HH02 5H024 AA03 AA04 AA06 AA12 BB02 BB07 BB08 CC06 CC07 CC08 CC16 DD15 DD17 EE01 EE09 FF15 FF16 FF17 FF18 FF19 HH13 HH15 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AK18 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ12 CJ02 CJ06 CJ08 DJ07 DJ08 DJ12 DJ14 DJ17 EJ01 EJ12 HJ02 HJ04 HJ14 5H050 AA02 AA08 AA19 BA06 BA17 CA02 CA05 CA07 CA10 CA29 CB12 DA02 DA06 DA07 DA08 DA11 DA18 EA23 FA02 FA08 GA02 GA08 GA10 HA02 HA04 HA14
Claims (46)
- 【請求項１】 ａ）負電極と、 ｂ）正電極と、 ｃ）負電極および正電極を活性化する電解質とからな
り、負電極および正電極の少なくとも一方が溶媒中に分
散されて第１の混合スラリーを形成する第１の活物質か
らなり、このスラリーが多孔集電体の少なくとも第１の
面に、孔を通ってその反対の第２の面に流動することな
く、接触させられ、次いで、溶媒を気化させてなること
を特徴とする電気化学電池。 - 【請求項２】 孔が集電体の全表面積の約２％〜約８０
％である請求項１の電気化学電池。 - 【請求項３】 集電体が多孔ホイルである請求項１の電
気化学電池。 - 【請求項４】 第２の活物質が、第１の混合スラリーが
集電体の第１の面に接触させられた後に、多孔集電体の
第２の面に接触させられる請求項１の電気化学電池。 - 【請求項５】 第２の活物質が、スラリー、粉体、ペレ
ットおよび独立シートからなる群から選ばれた形態で集
電体の第２の面に接触させられる請求項４の電気化学電
池。 - 【請求項６】 電極が酸化バナジウム銀／集電体／フッ
化炭素の構造をもつカソードである請求項１の電気化学
電池。 - 【請求項７】 溶媒が水、メチルエチルケトン、シクロ
ヘキサノン、イソホロン、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチル
アセトアミド、トルエンおよびこれらの混合物からなる
群から選ばれる請求項１の電気化学電池。 - 【請求項８】 一次または二次電池である請求項１の電
気化学電池。 - 【請求項９】 第１および第２の活物質の少なくとも一
つが、バインダー物質を含んでいる請求項４の電気化学
電池。 - 【請求項１０】 バインダー物質がポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリイミド、フッ化エチレン、フッ化プロ
ピレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフル
オロエチレン、天然ゴムおよびこれらの混合物からなる
群から選ばれる請求項９の電気化学電池。 - 【請求項１１】 第１の活物質が酸化バナジウム銀であ
り、バインダー物質がポリビニリデンフルオライドとポ
リイミドの混合物である請求項９の電気化学電池。 - 【請求項１２】 ポリイミドに対するポリビニリデンフ
ルオライドの比が重量で約２０：８０から約８０：２０
である請求項１１の電気化学電池。 - 【請求項１３】 負電極と正電極の少なくとも一つが、
第１の活物質とバインダー物質を多孔集電体に接触させ
た後、約５０℃〜約３６０℃の温度に加熱することを特
徴とする請求項１の電気化学電池。 - 【請求項１４】 加熱が約３０秒〜約５時間の間行われ
る請求項１の電気化学電池。 - 【請求項１５】 電池がリチウム化物質からなる正電極
を有するリチウムイオン電池であって、負電極が炭素質
物質からなる請求項１の電気化学電池。 - 【請求項１６】 リチウム化物質がＬｉＮｉＯ2 、Ｌｉ
Ｍｎ2 Ｏ4 、ＬｉＣｏＯ 2 、ＬｉＣｏ0.92Ｓｎ0.08Ｏ2
およびＬｉＣｏ1-x Ｎｉx Ｏ2 からなる群から選ばれる
請求項１５の電気化学電池。 - 【請求項１７】 第１と第２の活物質のそれぞれが、多
孔集電体に約０．００１インチ〜約０．０５インチの厚
さに接触させられる請求項４の電気化学電池。 - 【請求項１８】 ａ）第１の活物質と、 ｂ）第１のバインダーと、 ｃ）溶媒とからなり、この溶媒中に第１の活物質と第１
のバインダーを分散させて第１の混合スラリーを形成
し、このスラリーを多孔集電体の第１の面に、その反対
の第２の面に孔を通して流動させることなく、接触さ
せ、次いで、溶媒を気化させたことを特徴とする電気化
学電池の電極。 - 【請求項１９】 第２の活物質が、第１の混合スラリー
が集電体の第１の面に接触させられた後に、多孔集電体
の第２の面に接触させられる請求項１８の電極。 - 【請求項２０】 第２の活物質が、スラリー、粉体、ペ
レットおよび独立シートからなる群から選ばれた形態
で、集電体の第２の面に接触させられる請求項１９の電
極。 - 【請求項２１】 電極が酸化バナジウム銀／集電体／フ
ッ化炭素の構造をもつカソードである請求項１８の電
極。 - 【請求項２２】 溶媒が水、メチルエチルケトン、シク
ロヘキサノン、イソホロン、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチル
アセトアミド、トルエンおよびこれらの混合物からなる
群から選ばれる請求項１８の電極。 - 【請求項２３】 第１の活物質が酸化バナジウム銀であ
り、バインダー物質がポリビニリデンフルオライドとポ
リイミドの混合物である請求項１８の電極。 - 【請求項２４】 ポリイミドに対するポリビニリデンフ
ルオライドの比が重量で約２０：８０から約８０：２０
である請求項２３の電極。 - 【請求項２５】 負電極と正電極の少なくとも一つが、
第１の活物質とバインダー物質を多孔集電体に接触させ
た後、約５０℃〜約３６０℃の温度に加熱させたことを
特徴とする請求項１８の電極。 - 【請求項２６】 約５０℃〜約３６０℃の温度で約３０
秒〜約５時間加熱されたことを特徴とする請求項１８の
電極。 - 【請求項２７】 ａ）負電極と正電極を互いに電気的に
関連付けて用意する工程と、 ｂ）溶媒中に分散させて第１のスラリーを形成した電極
活物質の負電極および電極の少なくとも一つを用意する
工程と、 ｃ）電極活性スラリーを多孔導電性基板の第１の側面に
接触させ、このスラリーを孔を通ってその反対の第２の
面に流動させることなく電極構造体を形成する工程と、 ｄ）スラリーから溶媒を気化させる工程と、からなる電
気化学電池の製造方法。 - 【請求項２８】 孔が集電体の全表面積の約２％〜約８
０％である請求項２７の方法。 - 【請求項２９】 集電体を多孔ホイルとして用意するこ
とを含む請求項２７の方法。 - 【請求項３０】 導電性基板の第１の面に接触させられ
た第１の活性スラリーから溶媒を気化させた後、第２の
活物質を多孔導電性基板の第２の面に接触させることを
含む請求項２７の方法。 - 【請求項３１】 第２の活物質がスラリー、粉体、ペレ
ットおよび独立シートからなる群から選ばれた形態で集
電体の第２の面に接触させられる請求項３０の方法。 - 【請求項３２】 一次または二次電池のいずれかを提供
することを含む請求項２７の方法。 - 【請求項３３】 電極を酸化バナジウム銀／集電体／フ
ッ化炭素の構造をもつカソードとして提供することを含
む請求項２７の方法。 - 【請求項３４】 水、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノン、イソホロン、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン、
Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセ
トアミド、トルエンおよびこれらの混合物からなる群か
ら溶媒を選ぶことを含む請求項２７の方法。 - 【請求項３５】 アルカリ金属電気化学電池におけるカ
ソードとして、または液体減極剤／カソード液を含む電
池においてカソード集電体として電極を提供することを
含む請求項２７の方法。 - 【請求項３６】 電極を二次電気化学電池において、負
電極または正電極として提供することを含む請求項２７
の方法。 - 【請求項３７】 第１と第２の活物質の少なくとも一つ
をポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、フッ化
エチレン、フッ化プロピレン、ポリビニリデンフルオラ
イド、ポリテトラフルオロエチレン、天然ゴムおよびこ
れらの混合物からなる群から選ばれたバインダーと混合
して提供することを含む請求項３０の方法。 - 【請求項３８】 電極活物質を酸化バナジウム銀とし
て、およびバインダー物質をポリビニリデンフルオライ
ドとポリイミドの混合物として提供することを含む請求
項３７の方法。 - 【請求項３９】 ポリイミドに対するポリビニリデンフ
ルオライドの比が重量で約２０：８０から約８０：２０
である請求項３８の方法。 - 【請求項４０】 電極を約３０秒〜約５時間約５０℃〜
約３６０℃の温度に加熱して溶媒を気化させることを含
む請求項３８の方法。 - 【請求項４１】 電極活物質のスラリーを多孔導電性基
板の第１の面に接触させ、その間、孔のないバリヤーを
その多孔導電性基板の第２の面に接触させておくことを
含む請求項２７の方法。 - 【請求項４２】 多孔集電体の孔を通ってその第２の面
に移動することを防ぐのに十分な粘性を有する電極活物
質のスラリーを用意する請求項２７の方法。 - 【請求項４３】 電極を、リチウムイオン電池にリチウ
ム物質を欠く正電極として、または、炭素質物質からな
る負電極として組み込むことを含む請求項２７の方法。 - 【請求項４４】 電極活物質を、酸化バナジウム銀、酸
化バナジウム銀銅、二酸化マンガン、酸化バナジウム
銅、二硫化チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化
鉄、フッ化炭素およびこれらの混合物からなる群から選
ぶことを含む請求項２７の方法。 - 【請求項４５】 導電性基板を、チタン、アルミニウ
ム、ニッケル、ステンレススチール、コバルト、銅およ
びこれらの合金からなる群から選ぶことを含む請求項２
７の方法。 - 【請求項４６】 第１と第２の活物質のそれぞれを導電
性基板に約０．００１インチ〜約０．０５インチの厚さ
に接触させることを含む請求項３０の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27609801P | 2001-03-15 | 2001-03-15 | |
| US60/276098 | 2001-03-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002367601A true JP2002367601A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=23055152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002118546A Pending JP2002367601A (ja) | 2001-03-15 | 2002-03-14 | 多孔質集電体上に連続コートを施した電極の製造方法およびその電極を組み込んだ電池設計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002367601A (ja) |
| CA (1) | CA2376895A1 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006120959A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電池 |
| JP2010532545A (ja) * | 2007-07-04 | 2010-10-07 | エルジー・ケム・リミテッド | 積重及び折り重ね型電極アセンブリー及びその製造方法 |
| JP2011076824A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Nippon Zeon Co Ltd | 電気化学素子用電極の製造方法及び製造装置並びに電気化学素子 |
| WO2014157413A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2016514356A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-05-19 | エネヴェート・コーポレーション | 電極、電気化学セル並びに電極及び電気化学セルの形成方法 |
| US9997765B2 (en) | 2010-12-22 | 2018-06-12 | Enevate Corporation | Electrodes, electrochemical cells, and methods of forming electrodes and electrochemical cells |
| US10084179B2 (en) | 2013-03-29 | 2018-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Powder coating apparatus and method for manufacturing electrode for lithium ion battery using the same |
| US10388943B2 (en) | 2010-12-22 | 2019-08-20 | Enevate Corporation | Methods of reducing occurrences of short circuits and/or lithium plating in batteries |
| US10686214B2 (en) | 2017-12-07 | 2020-06-16 | Enevate Corporation | Sandwich electrodes and methods of making the same |
| US11133498B2 (en) | 2017-12-07 | 2021-09-28 | Enevate Corporation | Binding agents for electrochemically active materials and methods of forming the same |
| US11575132B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-02-07 | Sk On Co., Ltd. | Method of preparing electrode for secondary battery, and secondary battery including the electrode |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113097457A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种高稳定性氟化碳水系浆料及其制备方法 |
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Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8426069B2 (en) | 2005-05-10 | 2013-04-23 | Panasonic Corporation | Battery having a belt-like separator |
| WO2006120959A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電池 |
| JP2010532545A (ja) * | 2007-07-04 | 2010-10-07 | エルジー・ケム・リミテッド | 積重及び折り重ね型電極アセンブリー及びその製造方法 |
| JP2011076824A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Nippon Zeon Co Ltd | 電気化学素子用電極の製造方法及び製造装置並びに電気化学素子 |
| US10985361B2 (en) | 2010-12-22 | 2021-04-20 | Enevate Corporation | Electrodes configured to reduce occurrences of short circuits and/or lithium plating in batteries |
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| US10388943B2 (en) | 2010-12-22 | 2019-08-20 | Enevate Corporation | Methods of reducing occurrences of short circuits and/or lithium plating in batteries |
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| JP2016514356A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-05-19 | エネヴェート・コーポレーション | 電極、電気化学セル並びに電極及び電気化学セルの形成方法 |
| WO2014157413A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US10084179B2 (en) | 2013-03-29 | 2018-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Powder coating apparatus and method for manufacturing electrode for lithium ion battery using the same |
| US11133498B2 (en) | 2017-12-07 | 2021-09-28 | Enevate Corporation | Binding agents for electrochemically active materials and methods of forming the same |
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