JP2002367676A - 固体電解質電池の製造方法 - Google Patents
固体電解質電池の製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池容量のばらつきが防止され、品質の安定
した固体電解質電池を製造する。 【解決手段】 リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極
と固体電解質とをフィルム状外装ケースで外装してなる
電池前駆体を作製する組み立て工程と、上記電池前駆体
に対して、環境温度１５℃以上、５０℃以下の範囲内で
最初の充電を行う初回充電工程とを備える。
した固体電解質電池を製造する。 【解決手段】 リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極
と固体電解質とをフィルム状外装ケースで外装してなる
電池前駆体を作製する組み立て工程と、上記電池前駆体
に対して、環境温度１５℃以上、５０℃以下の範囲内で
最初の充電を行う初回充電工程とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムを吸蔵放
出可能な正極及び負極と非水電解質とを有する固体電解
質電池の製造方法に関する。
出可能な正極及び負極と非水電解質とを有する固体電解
質電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ＶＴＲ、携帯電話、
ラップトップコンピュータ等のポータブル電子機器が多
く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれ
らの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次
電池について、エネルギー密度を向上させるための研究
開発が活発に進められている。中でもリチウムイオン二
次電池等の非水電解質二次電池は、従来の水系電解液二
次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較し
て大きなエネルギー密度が得られるため、期待が大き
い。
ラップトップコンピュータ等のポータブル電子機器が多
く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれ
らの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次
電池について、エネルギー密度を向上させるための研究
開発が活発に進められている。中でもリチウムイオン二
次電池等の非水電解質二次電池は、従来の水系電解液二
次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較し
て大きなエネルギー密度が得られるため、期待が大き
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電解質とし
て、電解質塩、非水溶媒及びマトリックスポリマから構
成されるゲル状電解質等を備える非水電解質電池、いわ
ゆる固体電解質電池を製造する際、正極、負極及び固体
電解質をフィルム状外装ケース等で外装して電池を組み
立てた後、室温で初回充電を行っていた。
て、電解質塩、非水溶媒及びマトリックスポリマから構
成されるゲル状電解質等を備える非水電解質電池、いわ
ゆる固体電解質電池を製造する際、正極、負極及び固体
電解質をフィルム状外装ケース等で外装して電池を組み
立てた後、室温で初回充電を行っていた。
【０００４】しかしながら、室温で初回充電を行うと、
電池容量にばらつきが生じることがあり、品質の安定し
た固体電解質電池を製造することは容易でなかった。
電池容量にばらつきが生じることがあり、品質の安定し
た固体電解質電池を製造することは容易でなかった。
【０００５】そこで本発明はこのような従来の実情に鑑
みて、電池容量のばらつきが防止され、品質の安定した
固体電解質電池を製造する固体電解質電池の製造方法を
提供することを目的に提案されたものである。
みて、電池容量のばらつきが防止され、品質の安定した
固体電解質電池を製造する固体電解質電池の製造方法を
提供することを目的に提案されたものである。
【０００６】
【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、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、固体電解質
電池の放電容量は初回充電時における環境温度に依存し
ており、初回充電時の環境温度を一定範囲に制御するこ
とで、電池容量のばらつきを防止できるとの知見に至っ
た。
めに、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、固体電解質
電池の放電容量は初回充電時における環境温度に依存し
ており、初回充電時の環境温度を一定範囲に制御するこ
とで、電池容量のばらつきを防止できるとの知見に至っ
た。
【０００７】本発明はこのような知見に基づいて完成さ
れたものであり、リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負
極と固体電解質とをフィルム状外装ケースで外装してな
る電池前駆体を作製する組み立て工程と、上記電池前駆
体に対して、環境温度１５℃以上、５０℃以下の範囲内
で最初の充電を行う初回充電工程とを備えることを特徴
とする。
れたものであり、リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負
極と固体電解質とをフィルム状外装ケースで外装してな
る電池前駆体を作製する組み立て工程と、上記電池前駆
体に対して、環境温度１５℃以上、５０℃以下の範囲内
で最初の充電を行う初回充電工程とを備えることを特徴
とする。
【０００８】本来、初回充電時の環境温度は室温とされ
ていた。しかしながら、室温は、季節、時間、天候等に
より変動するものであり一定でない。このため、室温に
おいて初回充電された固体電解質電池は、室温の変動に
応じて電池容量にばらつきが生じていた。
ていた。しかしながら、室温は、季節、時間、天候等に
より変動するものであり一定でない。このため、室温に
おいて初回充電された固体電解質電池は、室温の変動に
応じて電池容量にばらつきが生じていた。
【０００９】これに対し、本発明に係る固体電解質電池
の製造方法によれば、初回充電時の温度環境を一定範囲
に制御しているので、初回充電後の電池容量のばらつき
が防止される。したがって、本発明に係る固体電解質電
池の製造方法によれば、品質の安定した固体電解質電池
を製造できる。
の製造方法によれば、初回充電時の温度環境を一定範囲
に制御しているので、初回充電後の電池容量のばらつき
が防止される。したがって、本発明に係る固体電解質電
池の製造方法によれば、品質の安定した固体電解質電池
を製造できる。
【００１０】また、本発明に係る固体電解質電池の製造
方法では、特に、上記初回充電工程において、上記電池
前駆体に対して、環境温度３０℃以上、５０℃以下の範
囲内で最初の充電を行うことが適切であり、環境温度３
０℃以上、３５℃以下の範囲内で最初の充電を行うこと
が最適である。
方法では、特に、上記初回充電工程において、上記電池
前駆体に対して、環境温度３０℃以上、５０℃以下の範
囲内で最初の充電を行うことが適切であり、環境温度３
０℃以上、３５℃以下の範囲内で最初の充電を行うこと
が最適である。
【００１１】初回充電時の温度環境を室温以上の温度範
囲である環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲、より
好ましくは環境温度３０℃以上、３５℃以下の範囲とす
ることにより、初回充電後の電池容量のばらつきが防止
されると共に、固体電解質の内部抵抗がより低下するの
で、サイクルあたりの放電容量が増加する。したがっ
て、高容量化され、且つ品質の安定した固体電解質電池
を製造できる。
囲である環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲、より
好ましくは環境温度３０℃以上、３５℃以下の範囲とす
ることにより、初回充電後の電池容量のばらつきが防止
されると共に、固体電解質の内部抵抗がより低下するの
で、サイクルあたりの放電容量が増加する。したがっ
て、高容量化され、且つ品質の安定した固体電解質電池
を製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した固体電解
質二次電池について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
質二次電池について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００１３】本発明を適用した固体電解質二次電池１
は、固体電解質又はゲル状電解質を備えるいわゆるリチ
ウムイオン二次電池であり、図１及び図２に示すよう
に、正極活物質層と負極活物質層との間に。固体電解質
又はゲル状電解質を配設してなる電池素子２を層状のフ
ィルム状外装ケース３に収容し、周囲を熱溶着すること
により封入されてなるものである。
は、固体電解質又はゲル状電解質を備えるいわゆるリチ
ウムイオン二次電池であり、図１及び図２に示すよう
に、正極活物質層と負極活物質層との間に。固体電解質
又はゲル状電解質を配設してなる電池素子２を層状のフ
ィルム状外装ケース３に収容し、周囲を熱溶着すること
により封入されてなるものである。
【００１４】上記電池素子２には、電池素子２を構成す
る正極と電気的に接続される正極端子リード４、及び負
極と電気的に接続される負極端子リード５が設けられて
おり、これら正極端子リード４、負極端子リード５は、
フィルム状外装ケース３の外方へと引き出されている。
る正極と電気的に接続される正極端子リード４、及び負
極と電気的に接続される負極端子リード５が設けられて
おり、これら正極端子リード４、負極端子リード５は、
フィルム状外装ケース３の外方へと引き出されている。
【００１５】固体電解質としては、例えば、無機電解
質、高分子電解質又は高分子化合物に電解質を混合して
溶解させたゲル状電解質を使用する。ゲル状電解質は、
リチウム塩を含む可塑剤と２重量％以上〜３０重量％以
下のマトリクス高分子からなる。このとき、エステル
類、エーテル類、炭酸エステル類などを単独または可塑
剤の一成分として用いることができる。
質、高分子電解質又は高分子化合物に電解質を混合して
溶解させたゲル状電解質を使用する。ゲル状電解質は、
リチウム塩を含む可塑剤と２重量％以上〜３０重量％以
下のマトリクス高分子からなる。このとき、エステル
類、エーテル類、炭酸エステル類などを単独または可塑
剤の一成分として用いることができる。
【００１６】ゲル状電解質電池に使用する高分子材料と
しては、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリ
ルゲル、ポリフォスファゼン変成ポリマー、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びこれら
の複合ポリマーや架橋ポリマー、変成ポリマーなどもし
くはフッ素系ポリマーとして、たとえばポリ（ビニリデ
ンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド
-co-ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（ビニリデンフ
ルオロライド-co-テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビ
ニリデンフルオロライド-co-トリフルオロエチレン）な
どおよびこれらの混合物が各種使用できる。これら高分
子材料のうち、特に、酸化還元安定性から、たとえばポ
リ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフ
ルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）などのフ
ッ素系高分子を用いることが適切である。
しては、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリ
ルゲル、ポリフォスファゼン変成ポリマー、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びこれら
の複合ポリマーや架橋ポリマー、変成ポリマーなどもし
くはフッ素系ポリマーとして、たとえばポリ（ビニリデ
ンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド
-co-ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（ビニリデンフ
ルオロライド-co-テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビ
ニリデンフルオロライド-co-トリフルオロエチレン）な
どおよびこれらの混合物が各種使用できる。これら高分
子材料のうち、特に、酸化還元安定性から、たとえばポ
リ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフ
ルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）などのフ
ッ素系高分子を用いることが適切である。
【００１７】ゲル状電解質に含有させるリチウム塩とし
ては、通常の電池電解液に用いられるリチウム塩を使用
することができ、例えば以下のものが挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。
ては、通常の電池電解液に用いられるリチウム塩を使用
することができ、例えば以下のものが挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。
【００１８】たとえば、塩化リチウム臭化リチウム、ヨ
ウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭
素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テト
ラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチ
ウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルフ
ォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３Ｓ
Ｏ３、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌ
ｉＳｉＦ６等を挙げることができる。
ウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭
素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テト
ラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチ
ウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルフ
ォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３Ｓ
Ｏ３、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌ
ｉＳｉＦ６等を挙げることができる。
【００１９】これらリチウム化合物は単独で用いても複
数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰ
Ｆ６、ＬｉＢＦ４が酸化安定性の点から望ましい。
数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰ
Ｆ６、ＬｉＢＦ４が酸化安定性の点から望ましい。
【００２０】リチウム塩を溶解する濃度として、ゲル状
電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施でき
るが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用
いることができる。
電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施でき
るが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用
いることができる。
【００２１】本発明を適用した固体電解質二次電池１
は、上記のようなゲル状電解質を使用すること以外は、
従来のリチウムイオン二次電池と同様に構成することが
できる。
は、上記のようなゲル状電解質を使用すること以外は、
従来のリチウムイオン二次電池と同様に構成することが
できる。
【００２２】すなわち、負極材料としては、リチウムを
吸蔵放出可能な材料を使用することができる。このよう
な負極の構成材料、たとえば難黒鉛化炭素系材料や黒鉛
系材料の炭素材料を使用することができる。より具体的
には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニ
ードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭
素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラ
ン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素
繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。こ
のほか、リチウムを吸蔵放出可能な材料としては、ポリ
アセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ２等の酸
化物を使用することもできる。このような材料から負極
を形成するに際しては、公知の結着剤等を添加すること
ができる。
吸蔵放出可能な材料を使用することができる。このよう
な負極の構成材料、たとえば難黒鉛化炭素系材料や黒鉛
系材料の炭素材料を使用することができる。より具体的
には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニ
ードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭
素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラ
ン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素
繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。こ
のほか、リチウムを吸蔵放出可能な材料としては、ポリ
アセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ２等の酸
化物を使用することもできる。このような材料から負極
を形成するに際しては、公知の結着剤等を添加すること
ができる。
【００２３】正極は、目的とする電池の種類に応じて、
金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物
質として用いて構成することができる。たとえばリチウ
ムイオン電池を構成する場合、正極活物質としては、Ｔ
ｉＳ２、ＭｏＳ２、ＮｂＳｅ ２、Ｖ２Ｏ５等のリチウム
を含有しない金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉｘＭＯ
２（式中Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充
放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以
下である。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用
することができる。このリチウム複合酸化物を構成する
遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。
このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣ
ｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２(式
中、０＜ｙ＜１である。)、ＬｉＭｎ２Ｏ４等を挙げる
ことができる。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を
発生でき、エネルギー密度的に的に優れた正極活物質と
なる。正極には、これらの正極活物質の複数種をあわせ
て使用してもよい。また、以上のような正極活物質を使
用して正極を形成するに際して、公知の導電剤や結着剤
等を添加することができる。
金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物
質として用いて構成することができる。たとえばリチウ
ムイオン電池を構成する場合、正極活物質としては、Ｔ
ｉＳ２、ＭｏＳ２、ＮｂＳｅ ２、Ｖ２Ｏ５等のリチウム
を含有しない金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉｘＭＯ
２（式中Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充
放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以
下である。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用
することができる。このリチウム複合酸化物を構成する
遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。
このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣ
ｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２(式
中、０＜ｙ＜１である。)、ＬｉＭｎ２Ｏ４等を挙げる
ことができる。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を
発生でき、エネルギー密度的に的に優れた正極活物質と
なる。正極には、これらの正極活物質の複数種をあわせ
て使用してもよい。また、以上のような正極活物質を使
用して正極を形成するに際して、公知の導電剤や結着剤
等を添加することができる。
【００２４】フィルム状外装ケース３としては、ナイロ
ン、アルミニウム及びポリプロピレンがこの順に積層さ
れてなるアルミラミネートフィルム等を使用する。
ン、アルミニウム及びポリプロピレンがこの順に積層さ
れてなるアルミラミネートフィルム等を使用する。
【００２５】電極端子（正極端子リード４及び負極端子
リード５）は、正負極それぞれの集電体に接合されてお
り、材質としては、正極は高電位で溶解しないものとし
て、アルミ、チタンもしくはこれらの合金などが望まし
い。負極は銅またはニッケルまたはこれらの合金などが
使用できる。
リード５）は、正負極それぞれの集電体に接合されてお
り、材質としては、正極は高電位で溶解しないものとし
て、アルミ、チタンもしくはこれらの合金などが望まし
い。負極は銅またはニッケルまたはこれらの合金などが
使用できる。
【００２６】以上のように構成される固体電解質二次電
池１は、以下のようにして製造される。
池１は、以下のようにして製造される。
【００２７】先ず、リチウムを吸蔵放出可能な正極及び
負極と固体電解質とを層状のフィルム状外装ケース３で
外装してなる電池前駆体を作製する組み立て工程を行
う。
負極と固体電解質とを層状のフィルム状外装ケース３で
外装してなる電池前駆体を作製する組み立て工程を行
う。
【００２８】電池前駆体を作製する組み立て工程では、
先ず、正極を作製する。リチウムを吸蔵放出可能な正極
材料を結着剤や導電剤等と混合して正極合剤を調製し、
この正極合剤を溶剤に分散させてスラリー状とする。次
に、スラリー状の正極合剤を正極集電体の両面に塗布
し、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型することによ
り、帯状の正極を得る。
先ず、正極を作製する。リチウムを吸蔵放出可能な正極
材料を結着剤や導電剤等と混合して正極合剤を調製し、
この正極合剤を溶剤に分散させてスラリー状とする。次
に、スラリー状の正極合剤を正極集電体の両面に塗布
し、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型することによ
り、帯状の正極を得る。
【００２９】次に、負極を作製する。リチウムを吸蔵放
出可能な負極材料と、結着剤とを混合して負極合剤を調
製し、この負極合剤を溶剤に分散させてスラリー状とす
る。次に、スラリー状の負極合剤を負極集電体の両面に
塗布し、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型することに
より、帯状の負極を得る。
出可能な負極材料と、結着剤とを混合して負極合剤を調
製し、この負極合剤を溶剤に分散させてスラリー状とす
る。次に、スラリー状の負極合剤を負極集電体の両面に
塗布し、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型することに
より、帯状の負極を得る。
【００３０】次に、非水溶媒及び電解質塩を含有する可
塑剤、高分子材料、溶剤を混合してなるゲル状電解質溶
液を調製し、このゲル状電解質溶液を正極及び負極の活
物質層上に均一に塗布し、含浸させ、加温もしくは減圧
し、溶媒を気化、除去して固体化する。このようにし
て、正極及び負極の活物質層上に、含浸されて固体化さ
れているゲル状電解質を形成する。なお、架橋系のゲル
状電解質を形成する場合、光または熱で架橋して固体化
される。
塑剤、高分子材料、溶剤を混合してなるゲル状電解質溶
液を調製し、このゲル状電解質溶液を正極及び負極の活
物質層上に均一に塗布し、含浸させ、加温もしくは減圧
し、溶媒を気化、除去して固体化する。このようにし
て、正極及び負極の活物質層上に、含浸されて固体化さ
れているゲル状電解質を形成する。なお、架橋系のゲル
状電解質を形成する場合、光または熱で架橋して固体化
される。
【００３１】次に、ゲル状電解質を介して正極及び負極
を積層し、長手方向に巻き回し、巻回式の電池素子２を
形成する。次に、巻回式の電池素子２を層状のフィルム
状外装ケース３で外装する。このようにして、電池前駆
体を作製する。
を積層し、長手方向に巻き回し、巻回式の電池素子２を
形成する。次に、巻回式の電池素子２を層状のフィルム
状外装ケース３で外装する。このようにして、電池前駆
体を作製する。
【００３２】電池前駆体を作製する組み立て工程後、電
池前駆体に対して、環境温度１５℃以上、５０℃以下の
範囲内で最初の充電を行う初回充電工程を行う。
池前駆体に対して、環境温度１５℃以上、５０℃以下の
範囲内で最初の充電を行う初回充電工程を行う。
【００３３】本来、電池前駆体に対する初回充電時の環
境温度は、室温とされていた。しかしながら、室温は、
季節、時間、天候等により変動するものであり一定でな
い。このため、室温において初回充電された固体電解質
二次電池は、室温の変動に応じて電池容量にばらつきが
生じていた。
境温度は、室温とされていた。しかしながら、室温は、
季節、時間、天候等により変動するものであり一定でな
い。このため、室温において初回充電された固体電解質
二次電池は、室温の変動に応じて電池容量にばらつきが
生じていた。
【００３４】これに対し、本発明を適用した固体電解質
二次電池１の製造方法では、初回充電時の温度環境を一
定範囲に制御しているので、固体電解質二次電池１とし
ては、初回充電後の電池容量のばらつきが防止されてい
る。
二次電池１の製造方法では、初回充電時の温度環境を一
定範囲に制御しているので、固体電解質二次電池１とし
ては、初回充電後の電池容量のばらつきが防止されてい
る。
【００３５】また、初回充電工程において、電池前駆体
に対して、環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲内で
最初の充電を行うことが適切であり、環境温度３０℃以
上、３５℃以下の範囲内で最初の充電を行うことが、最
適である。初回充電時の温度環境を室温以上の温度範囲
である環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲、より好
ましくは環境温度３０℃以上、３５℃以下の範囲とする
と、初回充電後の電池容量のばらつきが防止されると共
に、固体電解質の内部抵抗がより低下するので、サイク
ルあたりの放電容量が増加する。
に対して、環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲内で
最初の充電を行うことが適切であり、環境温度３０℃以
上、３５℃以下の範囲内で最初の充電を行うことが、最
適である。初回充電時の温度環境を室温以上の温度範囲
である環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲、より好
ましくは環境温度３０℃以上、３５℃以下の範囲とする
と、初回充電後の電池容量のばらつきが防止されると共
に、固体電解質の内部抵抗がより低下するので、サイク
ルあたりの放電容量が増加する。
【００３６】なお、初回充電工程において、環境温度５
０℃を越える温度とすると、ゲル状電解質に含有される
非水電解液が分解し、フィルム状外装ケース３内にガス
が発生するため、固体電解質二次電池１の外装形状が変
形する虞がある。
０℃を越える温度とすると、ゲル状電解質に含有される
非水電解液が分解し、フィルム状外装ケース３内にガス
が発生するため、固体電解質二次電池１の外装形状が変
形する虞がある。
【００３７】以上のように構成される固体電解質の製造
方法によれば、初回充電後の電池容量のばらつきが防止
され、品質の安定した固体電解質二次電池１を製造でき
る。特に、初回充電工程において環境温度１５℃以上、
５０℃以下の範囲、好ましくは３０℃以上、５０℃以下
の範囲、より好ましくは３０℃以上、３５℃以下の範囲
内で最初の充電を行うことにより、高容量化され、且つ
品質の安定した固体電解質二次電池１を製造できる。
方法によれば、初回充電後の電池容量のばらつきが防止
され、品質の安定した固体電解質二次電池１を製造でき
る。特に、初回充電工程において環境温度１５℃以上、
５０℃以下の範囲、好ましくは３０℃以上、５０℃以下
の範囲、より好ましくは３０℃以上、３５℃以下の範囲
内で最初の充電を行うことにより、高容量化され、且つ
品質の安定した固体電解質二次電池１を製造できる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明を適用した固体電解質二次電池
について、具体的な実験結果に基づいて詳細に説明す
る。
について、具体的な実験結果に基づいて詳細に説明す
る。
【００３９】サンプル１ 〔正極の作製方法〕以下の正極活物質層組成の懸濁液を
ディスパーにて４時間混合し、これを厚さ２０μｍのア
ルミニウム箔の両面にパターン塗布した。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、両面の塗り始め及び塗り終わりの位置
は、互いに一致するように制御した。
ディスパーにて４時間混合し、これを厚さ２０μｍのア
ルミニウム箔の両面にパターン塗布した。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、両面の塗り始め及び塗り終わりの位置
は、互いに一致するように制御した。
【００４０】 〈正極活物質層組成〉 ＬｉＣｏＯ２ 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−２−ピロリドン １００重量部 なお、ＬｉＣｏＯ２は、平均粒径が１０μｍ、最小粒径
が５μｍ、最大粒径が１８μｍ、比表面積が０．２５ｍ
２／ｇである。
が５μｍ、最大粒径が１８μｍ、比表面積が０．２５ｍ
２／ｇである。
【００４１】次に、両面塗布後の正極原反を、線圧３０
０ｋｇ／ｃｍでプレスした。正極厚み及び正極活物質層
密度は、プレス後においてそれぞれ１００μｍ及び３．
４ｇ／ｃｃであった。
０ｋｇ／ｃｍでプレスした。正極厚み及び正極活物質層
密度は、プレス後においてそれぞれ１００μｍ及び３．
４ｇ／ｃｃであった。
【００４２】〔負極の作製方法〕以下の負極活物質層組
成の懸濁液をディスパーにて４時間混合し、これを厚さ
１０μｍの銅箔の両面にパターン塗布した。
成の懸濁液をディスパーにて４時間混合し、これを厚さ
１０μｍの銅箔の両面にパターン塗布した。
【００４３】 〈負極活物質層組成〉 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−２−ピロリドン ２００重量部 次に、両面塗布後の負極原反を、線圧３００ｋｇ／ｃｍ
でプレスした。負極厚み及び正極活物質層密度は、プレ
ス後においてそれぞれ９０μｍ及び１．３０ｇ／ｃｃで
あった。
でプレスした。負極厚み及び正極活物質層密度は、プレ
ス後においてそれぞれ９０μｍ及び１．３０ｇ／ｃｃで
あった。
【００４４】〔電解液含有ゲル層形成組成物の調製方
法〕以下、電解液含有ゲル層形成組成物を７０℃加熱状
態でディスパーにて１時間混合して調製した。
法〕以下、電解液含有ゲル層形成組成物を７０℃加熱状
態でディスパーにて１時間混合して調製した。
【００４５】 〈電解液含有ゲル層形成用組成物〉 ポリ（ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン）共重合体 ５重量部 ジメチルカーボネート（ＤＭＣ） ７５重量部 電解液（ＬｉＰＦ６：１ｍｏｌ／ｌ） ２０重量部 なお、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリ
デン）において、ヘキサフルオロプロピレンの含有量は
６部である。また、電解液を調製する際、エチレンカー
ボネートとプロピレンカーボネートとを４：１の割合で
混合した非水溶媒を用いた。
デン）において、ヘキサフルオロプロピレンの含有量は
６部である。また、電解液を調製する際、エチレンカー
ボネートとプロピレンカーボネートとを４：１の割合で
混合した非水溶媒を用いた。
【００４６】〔電池の作製方法〕まず、上述のようにし
て調製した電解液含有ゲル層形成組成物を、層厚が２０
μｍになるように負極の両面の負極活物質層上にパター
ン塗布した。このとき、ドライヤーは実質的にジメチル
カーボネートだけが蒸発するように調製した。なお、正
極及び負極は、電解液含有ゲル層の形成に際し、電極予
熱装置を所定の温度（６０℃）に設定して加熱した。
て調製した電解液含有ゲル層形成組成物を、層厚が２０
μｍになるように負極の両面の負極活物質層上にパター
ン塗布した。このとき、ドライヤーは実質的にジメチル
カーボネートだけが蒸発するように調製した。なお、正
極及び負極は、電解液含有ゲル層の形成に際し、電極予
熱装置を所定の温度（６０℃）に設定して加熱した。
【００４７】次いで電解液含有ゲル層が形成された負極
原反を４０ｍｍ幅に裁断し、帯状電極のパンケーキを作
製した。そして、正極原反を３８ｍｍ幅に裁断し、帯状
電極のパンケーキを作製した。
原反を４０ｍｍ幅に裁断し、帯状電極のパンケーキを作
製した。そして、正極原反を３８ｍｍ幅に裁断し、帯状
電極のパンケーキを作製した。
【００４８】その後、正負両電極にそれぞれリード線を
溶接し、さらに互いの電極活物質層面が対向するように
貼り合わせた後、圧着し、組み込み部に送り、電池素子
を形成した。
溶接し、さらに互いの電極活物質層面が対向するように
貼り合わせた後、圧着し、組み込み部に送り、電池素子
を形成した。
【００４９】そして、ラミネートフィルムに覆われる形
で電池素子を挟み込むことにより、固体電解質二次電池
の前駆体を作製した。なお、ラミネートフィルムとして
は、外側から順に、厚み３０μｍのナイロン、厚み４０
μｍのアルミニウム、厚み３０μｍの無延伸ポリプロピ
レン（ＣＰＰ）を順に積層したものを用いた。
で電池素子を挟み込むことにより、固体電解質二次電池
の前駆体を作製した。なお、ラミネートフィルムとして
は、外側から順に、厚み３０μｍのナイロン、厚み４０
μｍのアルミニウム、厚み３０μｍの無延伸ポリプロピ
レン（ＣＰＰ）を順に積層したものを用いた。
【００５０】次に、電池前駆対に対して、環境温度２０
℃として初回充電を行った。なお、初回充電方法として
は、充電電流値０．５Ａの定電流制御により、電池電圧
が４．２Ｖになるまで定電流充電を行い、引き続いて
４．２Ｖの定電圧制御にして充電電流値が０．０１Ａに
なるまで充電を行った。
℃として初回充電を行った。なお、初回充電方法として
は、充電電流値０．５Ａの定電流制御により、電池電圧
が４．２Ｖになるまで定電流充電を行い、引き続いて
４．２Ｖの定電圧制御にして充電電流値が０．０１Ａに
なるまで充電を行った。
【００５１】サンプル２〜６ 電池前駆対に対して初回充電を行うとき、環境温度を下
記に示す表１の通りにしたこと以外はサンプル１と同様
にして、固体電解質二次電池を作製した。
記に示す表１の通りにしたこと以外はサンプル１と同様
にして、固体電解質二次電池を作製した。
【００５２】以上のようにして作製した初回充電済みの
サンプル１〜サンプル６に対し、０．２Ａの定電流放電
を、電池電圧が３．０Ｖになるまで行い、初回放電容量
を測定した。なお、このときの放電設備内の環境温度
は、室温である２３℃とした。
サンプル１〜サンプル６に対し、０．２Ａの定電流放電
を、電池電圧が３．０Ｖになるまで行い、初回放電容量
を測定した。なお、このときの放電設備内の環境温度
は、室温である２３℃とした。
【００５３】また、サンプル１〜サンプル６の０．２Ｃ
容量、１Ｃ容量及び３Ｃ容量を測定し、更に、２００サ
イクル後の容量維持率を測定した。容量維持率の測定方
法としては、まず、室温中で、上限電圧４．２Ｖ、電流
０．５Ａ、３時間の条件で定電流定電圧充電を行った
後、０．５Ａの定電流放電を終止電圧３．０Ｖまで行っ
た。このような充放電サイクルを２００サイクル行い、
１サイクル目の放電容量を１００％としたときの２００
サイクル目の放電容量を計算し、容量維持率とした。
容量、１Ｃ容量及び３Ｃ容量を測定し、更に、２００サ
イクル後の容量維持率を測定した。容量維持率の測定方
法としては、まず、室温中で、上限電圧４．２Ｖ、電流
０．５Ａ、３時間の条件で定電流定電圧充電を行った
後、０．５Ａの定電流放電を終止電圧３．０Ｖまで行っ
た。このような充放電サイクルを２００サイクル行い、
１サイクル目の放電容量を１００％としたときの２００
サイクル目の放電容量を計算し、容量維持率とした。
【００５４】以上の測定結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】初回充電時の環境温度を２０℃としたサン
プル１を基準とすると、初回重電磁の環境温度を６０℃
としたサンプル６は、２００サイクル目の容量維持率が
サンプル１よりも低下しており、電池性能が劣化してい
ることが、表１からわかる。つまり、サンプル６は、品
質が不安定であるといえる。
プル１を基準とすると、初回重電磁の環境温度を６０℃
としたサンプル６は、２００サイクル目の容量維持率が
サンプル１よりも低下しており、電池性能が劣化してい
ることが、表１からわかる。つまり、サンプル６は、品
質が不安定であるといえる。
【００５７】また、放電電流を変化させることにより負
荷の程度を変えて放電すると、軽負荷の場合であって
も、重負荷の場合であっても、初回充電時の環境温度を
３０℃〜５０℃の範囲としたサンプル２〜サンプル５
は、サンプル１と比較して、良好な放電容量を達成する
ことがわかる。特に、重負荷の場合には、サンプル２〜
サンプル５は、サンプル１及びサンプル６と比較して、
容量が５〜８％程度増加している。
荷の程度を変えて放電すると、軽負荷の場合であって
も、重負荷の場合であっても、初回充電時の環境温度を
３０℃〜５０℃の範囲としたサンプル２〜サンプル５
は、サンプル１と比較して、良好な放電容量を達成する
ことがわかる。特に、重負荷の場合には、サンプル２〜
サンプル５は、サンプル１及びサンプル６と比較して、
容量が５〜８％程度増加している。
【００５８】したがって、初回充電時の環境温度を１５
℃以上、５０℃以下の範囲内で行うことにより、品質の
安定した固体電解質二次電池を得られることがわかる。
また、初回充電時の環境温度を３０℃以上、５０℃以下
の範囲、さらに好ましくは、初回充電時の環境温度を３
０℃以上、３５℃以下の範囲とすることにより、電池容
量のばらつきが防止され、品質の安定した固体電解質二
次電池を得られることがわかる。
℃以上、５０℃以下の範囲内で行うことにより、品質の
安定した固体電解質二次電池を得られることがわかる。
また、初回充電時の環境温度を３０℃以上、５０℃以下
の範囲、さらに好ましくは、初回充電時の環境温度を３
０℃以上、３５℃以下の範囲とすることにより、電池容
量のばらつきが防止され、品質の安定した固体電解質二
次電池を得られることがわかる。
【００５９】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る固体電解質電池の製造方法によれば、リチウム
を吸蔵放出可能な正極及び負極と固体電解質とをフィル
ム状外装ケースで外装してなる電池前駆体を作製する組
み立てた後、上記電池前駆体に対して、環境温度を１５
℃以上、５０℃以下と一定範囲に制御して初回充電を行
うので、初回充電後の電池容量のばらつきが防止され
る。したがって、本発明に係る固体電解質電池の製造方
法によれば、品質の安定した固体電解質電池を製造でき
る。
明に係る固体電解質電池の製造方法によれば、リチウム
を吸蔵放出可能な正極及び負極と固体電解質とをフィル
ム状外装ケースで外装してなる電池前駆体を作製する組
み立てた後、上記電池前駆体に対して、環境温度を１５
℃以上、５０℃以下と一定範囲に制御して初回充電を行
うので、初回充電後の電池容量のばらつきが防止され
る。したがって、本発明に係る固体電解質電池の製造方
法によれば、品質の安定した固体電解質電池を製造でき
る。
【図１】固体電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視
図である。
図である。
【図２】固体電解質二次電池の一構成例を示す斜視図で
ある。
ある。
１ 固体電解質電池、２ 電池素子、３ フィルム状外
装ケース
装ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H029 AJ14 AK02 AK03 AK05 AK16 AL02 AL06 AL07 AL08 AL16 AM00 AM07 AM11 AM16 BJ04 CJ16 CJ28 DJ02 HJ14
Claims (4)
- 【請求項１】 リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極
と固体電解質とをフィルム状外装ケースで外装してなる
電池前駆体を作製する組み立て工程と、 上記電池前駆体に対して、環境温度１５℃以上、５０℃
以下の範囲内で最初の充電を行う初回充電工程とを備え
る固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項２】 上記初回充電工程において、上記電池前
駆体に対して、環境温度３０℃以上、５０℃以下の範囲
内で最初の充電を行う請求項１記載の固体電解質電池の
製造方法。 - 【請求項３】 上記初回充電工程において、上記電池前
駆体に対して、環境温度３０℃以上、３５℃以下の範囲
内で最初の充電を行う請求項２記載の固体電解質電池の
製造方法。 - 【請求項４】 上記固体電解質が、電解質塩、非水溶媒
及びマトリックスポリマから構成されるゲル状電解質で
ある請求項１記載の固体電解質電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001174717A JP2002367676A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 固体電解質電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001174717A JP2002367676A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 固体電解質電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002367676A true JP2002367676A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=19015961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001174717A Withdrawn JP2002367676A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 固体電解質電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002367676A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012077504A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power storage device and method for manufacturing the power storage device |
| US8823629B2 (en) | 2011-11-04 | 2014-09-02 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method of display device |
| JP2016058232A (ja) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | トヨタ自動車株式会社 | 固体電解質電池の製造方法 |
-
2001
- 2001-06-08 JP JP2001174717A patent/JP2002367676A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012077504A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power storage device and method for manufacturing the power storage device |
| CN103283077A (zh) * | 2010-12-10 | 2013-09-04 | 株式会社半导体能源研究所 | 蓄电装置及该蓄电装置的制造方法 |
| US8823629B2 (en) | 2011-11-04 | 2014-09-02 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method of display device |
| JP2016058232A (ja) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | トヨタ自動車株式会社 | 固体電解質電池の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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