JP2007095590A - 電子部品用電極−多孔質シート複合体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子部品用電極−高分子電解質シート複合体は、集電体2の少なくとも片面に、ストライプ状に形成された活物質層1と、電気絶縁性の多孔質シート3とを順次積層して構成される。活物質の各ストライプ間の幅は、0.1mm〜20mmの範囲内であることが好ましく、また、活物質のストライプ間には、電気絶縁性樹脂が充填されていてもよい。この電子部品用電極−多孔質シート複合体は、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム二次電池、電気二重層キャパシタ又はレドックスキャパシタ等の電子部品に好適に用いられる。
【選択図】図1
Description
本発明の電子部品用電極−多孔質シート複合体を構成する電極の材料としては、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム二次電池、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタに一般的に用いられるものが適用できる。例えば、正極集電体の具体例としては、アルミニウム箔等の金属箔が用いられる。また、負極集電体としては、銅箔等の金属箔が用いられる。
コバルト酸リチウム50重量部、アセチレンブラック10重量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを5重量部、溶媒として1−メチル−2−ピロリドン95重量部を混合攪拌して、固形分が41重量%のスラリーを作製した。
厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に、上記正極活物質スラリーを、ストライプ状の版を設けたグラビアロールにて固形分厚さが100μmになるようにストライプ塗工した。その際、ストライプ状の塗工部分と未塗工部分の間隔は、10mm幅とした。次に、多孔質シートとして、厚さ13μmのポリエチレンテレフタレート製の不織布(空隙率60%)を塗工面に重ね合わせ、120℃の送風乾燥機中で乾燥した。さらに、上記アルミニウム箔の反対面にも同様にして、上記正極活物質スラリーを固形分厚さが100μmになるようにストライプ塗工し、乾燥することによって、ストライプ状の正極活物質層を形成し、本発明の電極−多孔質シート複合体を得た。
ポリフッ化ビニリデンを、N,N−ジメチルアセトアミド(良溶媒)に溶解し、フタル酸ジブチル(貧溶媒)を添加して固形分濃度10重量%の塗布液を作製した。得られた塗布液をポリエチレンテレフタレートフィルムからなる支持体上に、乾燥後の膜厚が20μmとなるように塗布し、120℃の送風乾燥機中で乾燥した。その後、支持体を剥離することによってポリフッ化ビニリデン多孔質膜(高分子多孔質膜、空隙率65%)を作製した。
多孔質シートとして、厚さ13μmのポリエチレンテレフタレート製の不織布の代わりに、上記で得られたポリフッ化ビニリデン多孔質膜を用いた以外は、実施例1と同様にして、本発明の電極−多孔質シート複合体を得た。
ポリフッ化ビニリデンの代わりに、ポリアミドイミドを用いた以外は、上記ポリフッ化ビニリデン多孔質膜の作製と同様にして、厚さ20μmのポリアミドイミド多孔質膜(空隙率60%)を作製した。
多孔質シートとして、厚さ13μmのポリエチレンテレフタレート製の不織布の代わりに、上記で得られたポリアミドイミド多孔質膜を用いた以外は、実施例1と同様にして、本発明の電極−多孔質シート複合体を得た。
ポリフッ化ビニリデンの代わりに、ポリアクリロニトリルを用いた以外は、上記ポリフッ化ビニリデン多孔質膜の作製と同様にして、厚さ20μmのポリアクリロニトリル多孔質膜(空隙率65%)を作製した。
多孔質シートとして、厚さ13μmのポリエチレンテレフタレート製の不織布の代わりに、上記で得られたポリアクリロニトリル多孔質膜を用いた以外は、実施例1と同様にして、本発明の電極−多孔質シート複合体を得た。
グラファイト120重量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを12重量部、溶媒として1−メチル−2−ピロリドン88重量部を混合攪拌して、固形分が60重量%のスラリーを作製した。
厚さ10μmの銅箔の片面に、上記負極活物質スラリーを、ストライプ状の版を設けたグラビアロールにて固形分厚さが120μmになるようにストライプ塗工した。その際、ストライプ状の塗工部分と未塗工部分の間隔は、10mm幅とした。次に、多孔質シートとして、厚さ13μmのポリエチレンテレフタレート製の不織布(空隙率60%)を塗工面に重ね合わせ、120℃の送風乾燥機中で乾燥した。さらに、銅箔の反対面にも同様にして、ストライプ状の負極活物質層を固形分厚さが120μmになるようにストライプ塗工し乾燥することによって、本発明の電極−多孔質シート複合体を得た。
厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に、上記正極活物質スラリーを固形分厚さが100μmになるように、ロールコーターにて全面に塗工し、120℃の送風乾燥機中で乾燥した。さらに、上記アルミニウム箔の反対面にも同様にして、上記正極活物質スラリーを固形分厚さが100μmになるように全面に塗布して正極活物質層を形成し、正極板を作製した。
また、厚さ10μmの銅箔の両面には、上記負極活物質スラリーを用いて、同様にしてそれぞれ負極活物質層の固形分厚さが120μmになるように全面に設け、負極板を作製した。
また、厚さ13μmのポリエチレンテレフタレート製の不織布(空隙率60%)をセパレータとした。
上記実施例1〜6の電極−多孔質シート複合体について、それぞれストライプ状の活物質層の未塗工部分をスリットした。また、比較用の正極板、負極板、およびセパレータについて、それぞれ別々にスリットした。これらのスリットしたものについて、活物質層のエッジ部を目視にて観察した。その結果、実施例1〜6の本発明の電極−多孔質膜複合体については、いずれも活物質層のエッジ部には欠けなどの問題は見られなかった。これに対して、比較例用の正極板および負極板については、活物質層のエッジ部のところどころに切れ味が悪い箇所があったり、あるいは欠けが発生しているのが観察された。
次に、実施例1〜6の電極−多孔質シート複合体、および比較用の正極板、負極板およびセパレータについて、それぞれスリットしたものを用いてリチウムイオン二次電池素子を作製した。実施例1〜5の正極−多孔質シート複合体のそれぞれについて、実施例6の負極−多孔質シート複合体と組合せて一対にし、正極の多孔質シート面が負極の活物質層面に、負極の多孔質シート面が正極の活物質層面に重なるように、捲回機によって巻き回した。比較例として、比較用のセパレータを2枚用い、比較用の正極板と比較用の負極板の間に交互に入るように重なるように、捲回機によって巻き回した。その後、それぞれについて、電解液に含浸してリチウムイオン二次電池素子を作製した。電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの重量比で1:1の割合で混合した溶液に、1モル/lの六フッ化リン酸リチウムを添加したものを用いた。
1a 活物質のストライプ
1b 活物質のストライプが存在しない部分
2 集電体
3 多孔質シート
4 電気絶縁性樹脂
Claims (9)
- 集電体の少なくとも片面に、ストライプ状に形成された活物質層と、電気絶縁性の多孔質シートとを順次積層してなることを特徴とする電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 前記多孔質シートが、織布、不織布、延伸多孔質膜、高分子多孔質膜から選択されたものからなることを特徴とする請求項1に記載の電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 前記多孔質シートが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、及びこれら単一ポリマーの単量体を含む共重合体から選択された1種類以上からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 前記活物質層における活物質の各ストライプ間の幅が、0.1mm〜20mmの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 前記活物質層における活物質の各ストライプ間に、電気絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 前記電気絶縁性樹脂が、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、及びこれら単一ポリマーの単量体を含む共重合体から選択された1種類以上からなることを特徴とする請求項5に記載の電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 電子部品が、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム二次電池、電気二重層キャパシタ又はレドックスキャパシタであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の電子部品用電極−多孔質シート複合体。
- 集電体の少なくとも片面に、分散媒中に活物質が分散されたスラリーをストライプ状に塗布し、その上に多孔質シートを重ね合わせた後、分散媒を乾燥して除去することを特徴とする、集電体とストライプ状に形成された活物質層と多孔質シートが一体化された電子部品用電極−多孔質シート複合体の製造方法。
- 集電体の少なくとも片面に、分散媒中に活物質が分散されたスラリーをストライプ状に塗布し、分散媒を乾燥させた後、塗布された活物質のストライプ間に電気絶縁性樹脂を含む溶液を塗布し、その上に多孔質シートを重ね合わせ、その後溶媒を乾燥して除去することを特徴とする、集電体とストライプ状に形成された活物質層と多孔質シートが一体化された電子部品用電極−多孔質シート複合体の製造方法。
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