JP2010135226A - Polymer electrolyte laminated lithium secondary cell with improved output performance, and method for improving output performance - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer electrolyte lithium secondary cell with improved output performance. <P>SOLUTION: The polymer electrolyte laminate lithium secondary cell has each layer (a cathode, cathode active material layer, separator, anode active material layer and anode) constituting a unit cell, laminated in turn, that makes up the thickness of the basic cell of ä((lamination number)-(natural number n))/(lamination number)} times a general cell used for a camera-integrated VTR, a cellphone, or a portable computer with output performance improved. The number of lamination is a multiple of 7; and the thickness of the basic cell of ä((lamination number)-(lamination number)/7)/(lamination number)} times is 268 μm, or the number of lamination is a multiple of 8; and a thickness of the basic cell of ä((lamination number)-(lamination number)×2/8)/(lamination number)} times is 234 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、出力性能を向上したポリマー電解質積層リチウム二次電池および出力性能を向上する方法に関し、より具体的にはカメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みとするポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能の向上に関する。   The present invention relates to a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery having improved output performance and a method for improving output performance, and more specifically, a general battery used in a camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer. [(Number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] times the basic cell thickness of the polymer electrolyte stacked lithium secondary battery.

近年、自動車の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となっている中で、電気を動力源とする電気自動車やエンジンとモータを組み合わせて走行するハイブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する高エネルギー密度、高出力密度の電池の開発が産業上重要な位置を占めている。このような用途の電池の構成としては、正負電極と、リチウムイオンと可逆的に電気化学反応を行う活物質と、リチウムイオンの移動を受け持つ非水電解液とを有し、充放電が可能なリチウムイオン二次電池が知られている。また、走行駆動源としてエンジンとモーターを備え、それらの両方またはいずれか一方の駆動力により走行するハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両の一部には、上述したリチウムイオン二次電池を搭載したものの計画も公表されている。
ところで、ハイブリッド車両は、基本的に、低速、軽負荷の領域ではエンジンよりも運転効率が高いモーターで走行し、高速、高負荷の領域ではモーターよりも運転効率が高いエンジンで走行する。したがって、モーターは主として車両の発進、加速時や減速時に用いられ、そのモーターに電力を供給する電池には、小電力を長時間にわたって供給する高エネルギー密度よりも、短時間に大電力を供給する高出力密度であることが要求される。
In recent years, air pollution caused by exhaust gas from automobiles has become a global problem, and electric cars powered by electricity and hybrid cars that run in combination with an engine and a motor are attracting attention and will be installed in these. The development of batteries with high energy density and high output density occupies an important industrial position. The battery configuration for such a use includes a positive and negative electrode, an active material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions, and a non-aqueous electrolyte that is responsible for the movement of lithium ions, and can be charged and discharged. Lithium ion secondary batteries are known. There is also known a hybrid vehicle that includes an engine and a motor as a travel drive source and travels with both or any one of the drive forces. Some hybrid vehicles have been announced to be equipped with the lithium ion secondary battery described above.
By the way, the hybrid vehicle basically travels with a motor having higher driving efficiency than the engine in a low speed and light load region, and travels with an engine having higher driving efficiency than the motor in a high speed and high load region. Therefore, the motor is mainly used when starting, accelerating, or decelerating the vehicle, and the battery that supplies power to the motor is supplied with a large amount of power in a short time rather than a high energy density that supplies a small amount of power over a long period of time. A high power density is required.

しかし、従来のリチウムイオン電池は、主にエネルギー密度の向上を目標に研究開発が進められ、その体積および重量当たりのエネルギー密度は高い水準に達しているが、出力密度は上述したハイブリッド車両の要求を満たすものではない。
リチウムイオン2次電池は、正極集電体上にコバルト酸リチウム(LiCoO2)等の活物質からなる正極活物質層が形成され、負極集電体上に黒鉛等の負極活物質層が形成され、これら正、負極の活物質がセパレータを介して対向配置される構成となっている。しかし、正極及び負極の活物質層の厚み方向に抵抗が存在するので、高出力化を図るには一定の限界があった。そこで、負極活物質である黒鉛に酸化銅を混合し、この酸化銅が電気化学的に還元されたものに、可逆的に進行するリチウムと銅の複合酸化物ができることを利用して高容量化を図る技術が開示されている(特許文献1)。この場合は電極重量が重くなるので、高出力密度化には不利であるという問題があった。
However, research and development of conventional lithium-ion batteries has been promoted mainly for the purpose of improving energy density, and the energy density per volume and weight has reached a high level, but the output density is the requirement of the hybrid vehicle described above. It does not satisfy.
Lithium-ion secondary battery, the positive electrode active material layer made of an active material such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2) is formed on the positive electrode current collector, the negative electrode active material layer such as graphite is formed on an anode current collector These positive and negative active materials are arranged to face each other with a separator interposed therebetween. However, since resistance exists in the thickness direction of the active material layers of the positive electrode and the negative electrode, there has been a certain limit to increase the output. Therefore, it is possible to increase the capacity by using a composite oxide of lithium and copper that reversibly progresses by mixing copper oxide with graphite, which is the negative electrode active material, and electrochemically reducing this copper oxide. A technique for achieving this is disclosed (Patent Document 1). In this case, the weight of the electrode is increased, which is disadvantageous for increasing the output density.

ポリマー電解質電池は、電極および電解質をシート状にすることができるため、薄型の電池を製造することが可能である。ポリマー電解質を用いた電池は、特に耐漏液性を含めた安全性、貯蔵性が優れているという点で、今までの電池にない特徴を有するものである。しかし、捲回型による製造手法では、前者は端部が厚くなること、内部まで電解液を浸透できないことから、薄型の電池を製造することはできなかった。そこで、複数の電極を積層することで平板形状の薄型電池を製造する方法が提言されている(例えば、特許文献2、特許文献4)。しかしながら、この積層型電池では、電極の積層枚数を増やし電気容量や電気容量密度が高くなると発熱し、発煙、発火、破裂などの事故に至るおそれがあった。
そこで、短絡形成兼放熱促進部材を設けた積層型電池や(特許文献3)、導電性平板部材を/電子絶縁性平板部材/導電性平板部材の積層構造部を有する電池(特許文献4)が提言されている。
また、従来のリチウムイオン電池は、主にエネルギー密度の向上を目標に研究開発が進められ、その体積および重量当たりのエネルギー密度は高い水準に達しているが、出力密度は上述したハイブリッド車両の要求を満たすものではないところ、高出力密度のリチウムイオン二次電池を提供することを目的として、リチウムイオンと電気化学反応を行う活物質と集電体より構成される正、負電極と、リチウムイオンを移動させるための電解液とを有するリチウムイオン二次電池において、前記活物質の塗布厚さを5〜80μm、さらに好ましくは8〜60μmとすることを特徴とするリチウムイオン二次電池が提案されている(特許文献5)。しかし、フィルム状の正極材とセパレータと負極材とを円筒状に巻き付けたものであり、電解液は液状である。
Since the polymer electrolyte battery can be formed into a sheet shape of the electrode and the electrolyte, a thin battery can be manufactured. Batteries using polymer electrolytes have characteristics not found in conventional batteries in that they are particularly excellent in safety and storage properties including leakage resistance. However, in the manufacturing method using the winding type, the former has a thick end, and the electrolyte cannot penetrate into the inside, so that a thin battery cannot be manufactured. Therefore, a method of manufacturing a flat thin battery by laminating a plurality of electrodes has been proposed (for example, Patent Document 2 and Patent Document 4). However, in this multilayer battery, when the number of stacked electrodes is increased and the electric capacity and electric capacity density are increased, heat is generated, which may lead to accidents such as smoke, fire, and explosion.
Therefore, there is a laminated battery provided with a short circuit forming and heat dissipation promoting member (Patent Document 3), a battery having a laminated structure portion of an electrically conductive flat plate member / an electronic insulating flat plate member / an electrically conductive flat plate member (Patent Document 4). It has been recommended.
In addition, conventional lithium ion batteries have been researched and developed mainly for the purpose of improving energy density, and the energy density per unit volume and weight has reached a high level, but the output density is the requirement of the hybrid vehicle described above. In order to provide a high-power-density lithium ion secondary battery, positive and negative electrodes composed of an active material and a current collector that perform an electrochemical reaction with lithium ions, and lithium ions In a lithium ion secondary battery having an electrolyte for moving the lithium ion secondary battery, the active material has a coating thickness of 5 to 80 μm, more preferably 8 to 60 μm. (Patent Document 5). However, a film-like positive electrode material, a separator, and a negative electrode material are wound in a cylindrical shape, and the electrolytic solution is liquid.

特開平6−325753号公報JP-A-6-325753 特開2000−30747号公報JP 2000-30747 A 特開2001−68157号公報JP 2001-68157 A 特開2001−297795号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-299795 特開平11−329409号公報JP 11-329409 A

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、出力性能を向上したポリマー電解質リチウム二次電池を提供することにある。ほとんど製造上の変更や材料の変更なしに同一容積であるにもかかわらず、高出力の電池を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a polymer electrolyte lithium secondary battery with improved output performance. It seeks to provide a high power battery despite the same volume with little manufacturing or material changes.

本発明は、バイセルの厚さを(電池の機能を損なわない限度で)許容し得る範囲に薄くし、その代わりバイセルの積層枚数を増やすことで、上記目的を達成するものである。より具体的に説明すると、例えば、従来の314μmバイセル×6組積層に代え268μm×7組積層とするか、または234μmバイセル×8組積層とすることにより、同一容積であるにもかかわらず、大幅な、予期しがたい出力が得られたと言うものである。   The present invention achieves the above object by reducing the thickness of the bicell to an acceptable range (to the extent that the function of the battery is not impaired) and increasing the number of stacked bicells instead. More specifically, for example, instead of the conventional 314 μm bicell × 6 pairs stacked, 268 μm × 7 pairs stacked, or 234 μm bicells × 8 pairs stacked, It is said that an unexpected output was obtained.

すなわち、本発明は以下の(1)〜(6)の出力性能を向上したポリマー電解質積層リチウム二次電池を要旨とする。
(1)ポリマー電解質積層リチウム二次電池において、単位電池を構成する各層(正極/正極活物質層/セパレータ(ポリマー電解質層)/負極活物質層/負極)を順次積層して、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みとすることを特徴とする出力性能を向上したポリマー電解質積層リチウム二次電池。
(2)負極集電体の両面に負極活物質スラリーを直接塗布した両面負極1組であって、あらかじめモノマーの入った電解液をそれぞれにしみこませたものと、該電解液をしみこませたセパレータと、さらに陽極集電体の片面に陽極活物質スラリーを直接塗布した正極であって、該電解液をそれぞれにしみこませたもの2組を順次積層した後熱重合して一体化したバイセル構造をなす単位電池である(1)に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。
(3)正極がアルミフォイルの片面に、LiCoO、LiNiOまたはLiMnを含む正極活物質を塗布した正極であり、負極1組が銅フォイルの負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極1組である(1)または(2)に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。
(4)上記の(積層数−自然数n)が6の倍数である(1)ないし(3)のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。
(5)上記の積層数が7の倍数であり、〔(積層数−積層数/7)/積層数〕倍の基本セルの厚みが268μmである、(1)ないし(3)のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。
(6)上記の積層数が8の倍数であり、〔(積層数−積層数×2/8)/積層数〕倍の基本セルの厚みが234μmである、(1)ないし(3)のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。
That is, the gist of the present invention is a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery with improved output performances (1) to (6) below.
(1) In a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery, each layer (positive electrode / positive electrode active material layer / separator (polymer electrolyte layer) / negative electrode active material layer / negative electrode) constituting a unit battery is sequentially laminated to form a camera-integrated VTR. Polymer electrolyte laminate with improved output performance characterized by having a basic cell thickness [(number of layers-natural number n) / number of layers] times that of a general battery used in mobile phones or portable computers Lithium secondary battery.
(2) One set of double-sided negative electrodes in which a negative electrode active material slurry is directly applied to both sides of a negative electrode current collector, each of which is preliminarily impregnated with an electrolyte containing a monomer, and a separator that is impregnated with the electrolyte Furthermore, a positive electrode in which an anode active material slurry is directly applied to one side of an anode current collector, and a bicell structure in which two sets each impregnated with the electrolyte are sequentially laminated and then heat-polymerized and integrated. The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to (1), which is a unit battery.
(3) A positive electrode is a positive electrode in which a positive electrode active material containing LiCoO 2 , LiNiO 2, or LiMn 2 O 4 is applied to one side of an aluminum foil, and a negative electrode active material containing graphite on both sides of a negative electrode of a copper foil The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to (1) or (2), wherein the negative electrode is coated with a negative electrode.
(4) The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to any one of (1) to (3), wherein (the number of stacked layers−natural number n) is a multiple of 6.
(5) The number of stacked layers is a multiple of 7, and the thickness of the basic cell [(number of stacked layers−number of stacked layers / 7) / number of stacked layers] times 268 μm is any one of (1) to (3) The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery described.
(6) Any one of (1) to (3), wherein the number of stacked layers is a multiple of 8 and the thickness of the basic cell is [(number of stacked layers−number of stacked layers × 2/8) / number of stacked layers] times 234 μm. The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 1.

また、本発明は以下の(7)〜(12)のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法を要旨とする。
(7)ポリマー電解質積層リチウム二次電池において、単位電池を構成する各層(正極/正極活物質層/セパレータ/負極活物質層/負極)を順次積層して、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みとすることを特徴とするポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。
(8)負極集電体の両面に負極活物質スラリーを直接塗布した両面負極1組であって、あらかじめモノマーの入った電解液をそれぞれにしみこませたものと、該電解液をしみこませたセパレータと、さらに陽極集電体の片面に陽極活物質スラリーを直接塗布した正極であって、該電解液をそれぞれにしみこませたもの2組を順次積層し、その後熱重合して一体化したバイセル構造をなす単位電池とする(7)に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。
(9)正極がアルミフォイルの片面に、LiCoO、LiNiOまたはLiMnを含む正極活物質を塗布した正極であり、負極1組が電解質溶液を含み、銅フォイルの負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極1組である(7)または(8)に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。
(10)上記の(積層数−自然数n)が6の倍数である(7)ないし(9)のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。
(11)上記の積層数が7の倍数であり、〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みが268μmである、(7)ないし(9)のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。
(12)上記の積層数が8の倍数であり、〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みが234μmである、(7)ないし(9)のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。
In addition, the gist of the present invention is a method for improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery of the following (7) to (12).
(7) In the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery, each layer constituting the unit battery (positive electrode / positive electrode active material layer / separator / negative electrode active material layer / negative electrode) is sequentially laminated to form a camera-integrated VTR, a mobile phone, or Improve the output performance of a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery characterized in that the thickness of the basic cell is [(number of layers-natural number n) / number of layers] times that of a general battery used in a portable computer. Method.
(8) One set of double-sided negative electrodes in which a negative electrode active material slurry is directly applied to both sides of a negative electrode current collector, each of which is preliminarily impregnated with an electrolyte containing a monomer, and a separator that is impregnated with the electrolyte And a positive electrode in which an anode active material slurry is directly applied to one side of an anode current collector, in which two sets each impregnated with the electrolytic solution are sequentially laminated, and then thermally polymerized to be integrated into a bicell structure (7) The method of improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery as described in (7).
(9) The positive electrode is a positive electrode in which a positive electrode active material containing LiCoO 2 , LiNiO 2, or LiMn 2 O 4 is applied to one side of an aluminum foil, one set of negative electrodes includes an electrolyte solution, and graphite is formed on both sides of the negative electrode of the copper foil. A method for improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to (7) or (8), wherein the negative electrode active material is coated with a negative electrode active material.
(10) The method for improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to any one of (7) to (9), wherein (the number of stacked layers−natural number n) is a multiple of 6.
(11) The number of stacked layers is a multiple of 7, and the thickness of a basic cell [(number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] times is 268 μm, according to any one of (7) to (9) A method for improving the output performance of a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery.
(12) The number of stacked layers is a multiple of 8, and the thickness of a basic cell [(number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] times is 234 μm, according to any one of (7) to (9) A method for improving the output performance of a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery.

本発明により、出力性能を向上したポリマー電解質リチウム二次電池を提供することができる。ほとんど製造上の変更や材料の変更なしに同一容積であるにもかかわらず、高出力の電池を提供することができる。
すなわち、本発明によれば、正極/正極活物質層/セパレータ/負極/負極活物質層/負極の各層の厚さを変えることで、バイセルの厚さを(電池の機能を損なわない限度で)許容し得る範囲に薄くし、その代わりバイセルの積層枚数を増やすことで、同一容積であるにもかかわらず、大幅な(予期しがたい)出力が得られた。
According to the present invention, a polymer electrolyte lithium secondary battery having improved output performance can be provided. Despite the same volume with almost no manufacturing changes or material changes, a high output battery can be provided.
That is, according to the present invention, by changing the thickness of each layer of the positive electrode / positive electrode active material layer / separator / negative electrode / negative electrode active material layer / negative electrode, the thickness of the bicell can be reduced (to the extent that the function of the battery is not impaired). By thinning to an acceptable range and increasing the number of stacked bicells instead, a large (unpredictable) output was obtained despite the same volume.

本発明の実施例を以下に説明する。本発明はこの実施例によって何ら制限されるものではない。
以下では、最良の形態の本発明を、非水電解質型二次電池の例で説明する。
最良の形態の本発明は、リチウムをドープ又は脱ドープする正極活物質及び負極物質と、電解質層(非水系電解液または非水ゲル電解質)とを用いた非水電解質型二次電池である。
Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited in any way by this embodiment.
In the following, the best mode of the present invention will be described using an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery.
The best mode of the present invention is a non-aqueous electrolyte type secondary battery using a positive electrode active material and a negative electrode material doped or dedoped with lithium, and an electrolyte layer (non-aqueous electrolyte or non-aqueous gel electrolyte).

[ポリマー電解質リチウム二次電池]
ポリマー電解質リチウム二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、硬化性樹脂、可塑剤及び電解質を含有する高分子ポリマー電解質と、下記のセパレータとを備えるものである。
[Polymer electrolyte lithium secondary battery]
The polymer electrolyte lithium secondary battery includes a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a polymer electrolyte containing a curable resin, a plasticizer and an electrolyte, and the following separator: Are provided.

[セパレータ]
公知の二次電池用セパレータを例に説明する。セパレータを構成する熱可塑性樹脂組成物の基材樹脂としての熱可塑性樹脂は、耐熱性、耐溶剤性、可撓性のバランスに優れていることから、特に好ましいのはポリオレフィン樹脂である。ポリオレフィン樹脂の中でもポリプロピレンやポリエチレンを用いるのが好ましい。セパレータを構成する熱可塑性樹脂組成物に含まれる充填剤としては、リチウム二次電池で用いられる非水系電解液を分解しない性質を有する無機充填剤が選ばれる。充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂と充填剤とを含む熱可塑性樹脂組成物中好ましくは20ないし30体積%である。この充填剤の配合量が例えば10体積%未満であるなど極端に少ないと連通孔を形成することが難しく、セパレータとしての機能を発現することが困難となる。また、例えば50体積%を超えるなど極端に多いとフィルム成形時の粘度が高くなり加工性に劣るばかりでなく、多孔化のための延伸時にフィルム破断を生じる恐れがある。熱可塑性樹脂組成物には、更に必要に応じて低分子量化合物、熱安定剤等の他の添加剤を添加することができる。上記添加剤としては、公知のものであれば特に制限されず用いられる。
[Separator]
A known secondary battery separator will be described as an example. The thermoplastic resin as the base resin of the thermoplastic resin composition constituting the separator is particularly preferably a polyolefin resin because of its excellent balance of heat resistance, solvent resistance and flexibility. Among the polyolefin resins, it is preferable to use polypropylene or polyethylene. As a filler contained in the thermoplastic resin composition constituting the separator, an inorganic filler having a property of not decomposing a non-aqueous electrolyte used in a lithium secondary battery is selected. The blending amount of the filler is preferably 20 to 30% by volume in the thermoplastic resin composition containing the thermoplastic resin and the filler. If the blending amount of the filler is extremely small, for example, less than 10% by volume, it is difficult to form a communication hole, and it becomes difficult to develop a function as a separator. Further, if the amount is extremely large, for example, exceeding 50% by volume, the viscosity at the time of film forming becomes high and the processability is inferior, and the film may be broken at the time of stretching for porous formation. If necessary, the thermoplastic resin composition may further contain other additives such as a low molecular weight compound and a heat stabilizer. The additive is not particularly limited as long as it is a known additive.

ポリエチレン製微多孔膜は、公知のものであり、ポリエチレンを必須成分としており、ポリエチレンが主要マトリクスであることが好ましい。ポリエチレンとしては、1種類或いは複数のポリエチレンを使用することが出来る。   The polyethylene microporous membrane is a known one, and has polyethylene as an essential component, and polyethylene is preferably the main matrix. As the polyethylene, one type or a plurality of polyethylenes can be used.

[ポリマー電解質]
使用される電解質は、通常支持電解質であるリチウム塩を非水系溶媒に溶解してなる電解液を有する。非水系溶媒としては特に限定されないが、比較的高誘電率の溶媒が好適に用いられる。具体的にはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、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などの非環状カーボネート類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のグライム類、γ−ブチルラクトン等のラクトン類、スルフォラン等の硫黄化合物、アセトニトリル等のニトリル類等を挙げることができる。中でも、沸点が150℃以上、特に200℃以上の高沸点溶媒を使用するのが好ましい。このような高沸点溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等を挙げることができる。中でも高沸点溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンを使用するのが好ましい。
[Polymer electrolyte]
The electrolyte used has an electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt, which is usually a supporting electrolyte, in a non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent is not particularly limited, but a relatively high dielectric constant solvent is preferably used. Specifically, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, acyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, glymes such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, γ-butyllactone, etc. Lactones, sulfur compounds such as sulfolane, nitriles such as acetonitrile, and the like. Among them, it is preferable to use a high boiling point solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher, particularly 200 ° C. or higher. Examples of such a high boiling point solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, and γ-butyrolactone. Among them, it is preferable to use propylene carbonate, ethylene carbonate, or γ-butyrolactone as a high boiling point solvent.

以上の非水系溶媒は、複数種を併用することができる。前記高沸点溶媒を使用する場合、使用する非水系溶媒に対する前記高沸点溶媒の割合は、好ましくは60体積%以上、さらに好ましくは70体積%以上、さらに好ましくは80体積%以上、最も好ましくは90体積%以上とする。   The above non-aqueous solvent can use multiple types together. When the high boiling point solvent is used, the ratio of the high boiling point solvent to the non-aqueous solvent used is preferably 60% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and most preferably 90%. Volume% or more.

なお、非水系溶媒は、粘度が1mPa・s以上であることが好ましい。
電解質に使用する支持電解質であるリチウム塩としては、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiClO4、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、L
iHF2、LiSCN、LiSO3CF2等を挙げることができる。これらのうちでは特に
LiPF6及びLiClO4が好適である。これら支持電解質の電解液における含有量は、通常0.5〜2.5mol/lである。
The non-aqueous solvent preferably has a viscosity of 1 mPa · s or more.
The lithium salt is a supporting electrolyte used in the electrolyte, LiPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, L
Examples include iHF 2 , LiSCN, LiSO 3 CF 2 and the like. Of these, LiPF 6 and LiClO 4 are particularly preferred. The content of these supporting electrolytes in the electrolytic solution is usually 0.5 to 2.5 mol / l.

電解質は、正極と負極との間に電解質層として存在するが、本発明においては、電解質層の電解質は、非流動性を有するものを採用する。その結果、電池要素を形状可変性を有するケースに収納した場合においても、電解液の液漏れ等が有効に防止できる。このような非流動性電解質としては、具体的には、ポリマーにより前記電解液を保持した、いわゆるポリマー電解質が挙げられる。ポリマー電解質は、通常上記非水電解液をポリマーによって保持することによってゲル状を呈する。ポリマーの電解液に対する濃度は、使用するポリマーの分子量にもよるが、通常0.1〜30重量%である。濃度が低すぎるとゲルを形成しにくくなり、電解液の保持性が低下して流動、液漏れの問題が生じることがある。また濃度が高すぎると粘度が高くなりすぎて工程上困難を生じるとともに、電解液の割合が低下してイオン伝導度が低下しレート特性などの電池特性が低下する傾向にある。電解質を保持するポリマーとしては、アルキレンオキシドユニットを有するアルキレンオキシド系高分子や、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のようなフッ素系高分子等、上記機能を有する各種のポリマーを挙げることができる。   The electrolyte is present as an electrolyte layer between the positive electrode and the negative electrode. In the present invention, the electrolyte of the electrolyte layer has a non-fluidity. As a result, even when the battery element is housed in a case having shape variability, the leakage of the electrolyte can be effectively prevented. As such a non-flowable electrolyte, specifically, a so-called polymer electrolyte in which the electrolytic solution is held by a polymer can be mentioned. The polymer electrolyte usually exhibits a gel state by holding the non-aqueous electrolyte with a polymer. The concentration of the polymer with respect to the electrolytic solution is usually 0.1 to 30% by weight, although it depends on the molecular weight of the polymer used. If the concentration is too low, it is difficult to form a gel, and the retention of the electrolytic solution is lowered, which may cause problems of flow and liquid leakage. On the other hand, when the concentration is too high, the viscosity becomes too high, resulting in difficulty in the process, and the ratio of the electrolytic solution is lowered, the ionic conductivity is lowered, and the battery characteristics such as the rate characteristics tend to be lowered. Various polymers having the above functions, such as an alkylene oxide polymer having an alkylene oxide unit and a fluorine polymer such as polyvinylidene fluoride or a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, can be used as a polymer for holding an electrolyte. Can be mentioned.

非流動性電解質を形成する方法としては、あらかじめポリマーを電解液に溶解させた電解質塗料として用いる方法、また電解液に重合性モノマーを含有させた電解質塗料を架橋反応させて非流動性電解質とする方法など必要に応じた材料・製法を採用し、電解質層を形成することができる。
本発明における非流動性電解質の形成を、電解液に重合性モノマーを含有させた塗料を架橋反応させて非流動化電解質とする方法で行う場合には、紫外線硬化や熱硬化などの重合処理を施すことによって高分子を形成するモノマーを重合性モノマーとして電解液に添加することにより塗料を調製する。
As a method of forming a non-fluidic electrolyte, a method of using it as an electrolyte coating in which a polymer is previously dissolved in an electrolytic solution, or a crosslinking reaction of an electrolytic coating containing a polymerizable monomer in the electrolytic solution to obtain a non-fluidic electrolyte. The electrolyte layer can be formed by adopting materials and manufacturing methods as required, such as methods.
In the case of forming the non-fluidic electrolyte in the present invention by a method in which a coating containing a polymerizable monomer in the electrolytic solution is subjected to a cross-linking reaction to obtain a non-fluidized electrolyte, a polymerization treatment such as ultraviolet curing or thermosetting is performed. A paint is prepared by adding a monomer that forms a polymer as a polymerizable monomer to the electrolyte.

重合性モノマーとしては、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等の不飽和二重結合を有するものが挙げられる。具体的には、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、エトキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエトキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、N、N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N、N−ジメチルアミノエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレート等が挙げられる。   Examples of the polymerizable monomer include those having an unsaturated double bond such as an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, and an allyl group. Specifically, for example, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethoxyethyl acrylate, polyethylene glycol monoacrylate, ethoxyethyl methacrylate, methoxyethyl methacrylate, ethoxyethoxyethyl methacrylate, polyethylene Examples include glycol monomethacrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, glycidyl acrylate, and allyl acrylate.

他の使用可能な具体例としては、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート 、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリアルキレングリコールジアクリレート、ポリアルキレングリコールジメタクリレート等が挙げられ、さらにトリメチロールプロパンアルコキシレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールアルコキシレートトリアクリレートなどの3官能モノマー、ペンタエリスリトールアルコキシレートテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンアルコキシレートテトラアクリレートなどの4官能以上のモノマー等も使用できる。これらの中から反応性、極性、安全性などから好ましいものを単独、または組み合わせて用いれば良い。これらの中で特に好ましくはエチレノキシド基を複数含有するジアクリレート、トリアクリレートである。これらのモノマーを熱、紫外線、電子線等によって重合させることにより、電解質を非流動性電解質とすることができる。電解液中における重合性モノマーの含有量は特に制限されないが、好ましくは塗料中に1重量%以上含有することが好ましい。含有量が低いと高分子の形成効率が低下し、電解液を非流動化しにくくなる。他方、あまりに多すぎると未反応モノマーの残留や電解質塗料としての操作性が悪くなるので、通常30重量%以下とする。   Other usable examples include acrylonitrile, N-vinyl pyrrolidone, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene. Examples include glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polyalkylene glycol diacrylate, and polyalkylene glycol dimethacrylate. Trifunctional monomers such as trimethylolpropane alkoxylate triacrylate and pentaerythritol alkoxylate triacrylate, pentaerythritol alkoxylate Tetraacrylate A tetrafunctional or higher functional monomer such as ditrimethylolpropane alkoxylate tetraacrylate can also be used. Of these, those preferable from the viewpoint of reactivity, polarity, safety, etc. may be used alone or in combination. Of these, diacrylates and triacrylates containing a plurality of ethylenoxide groups are particularly preferred. By polymerizing these monomers with heat, ultraviolet rays, electron beams or the like, the electrolyte can be made into a non-flowable electrolyte. The content of the polymerizable monomer in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 1% by weight or more in the paint. When the content is low, the formation efficiency of the polymer is lowered, and it is difficult to make the electrolyte non-fluid. On the other hand, if it is too much, residual unreacted monomer and operability as an electrolyte coating are deteriorated.

非流動性電解質を、あらかじめポリマーを含有した電解質塗料を用いて生成する方法においては、ポリマーとして、高温で電解液に溶解し、常温でゲル状電解質を形成する高分子を使用するのが好ましい。この様な特性を持ち、電池材料として安定なものであればどのような高分子でも使用できるが、例えば、ポリビニルピリジン、ポリ−N−ビニルピロリドン等の環を有するポリマー;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアクリル誘導体系ポリマー;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニド等のCN基含有ポリマー;ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール系ポリマー;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン含有ポリマー等が挙げられる。これらの中、好ましくはポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレノキシド、あるいはそれらの変性体である。   In a method for producing a non-fluid electrolyte using an electrolyte coating containing a polymer in advance, it is preferable to use a polymer that dissolves in an electrolyte at a high temperature and forms a gel electrolyte at room temperature. Any polymer can be used as long as it has such characteristics and is stable as a battery material. For example, polymers having a ring such as polyvinyl pyridine and poly-N-vinyl pyrrolidone; polymethyl methacrylate, poly Acrylic derivative polymers such as ethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and polyacrylamide; fluorinated resins such as polyvinyl fluoride and polyvinylidene fluoride; CN group-containing polymers such as acrylonitrile and polyvinylidene cyanide; polyvinyl alcohol polymers such as polyvinyl acetate and polyvinyl alcohol; halogen-containing polymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride. Among these, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, or modified products thereof are preferable.

また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体等であっても使用できる。後述するようにリチウム電池に使用される電解液、電解質が極性を有するものであるから、ポリマー(高分子)も有る程度の極性を有する方が好ましい。更に、これらのポリマーの重量平均分子量は、好ましくは10,000〜5,000,000の範囲である。分子量が低いとゲルを形成しにくくなり、他方、あまり分子量が高いと粘度が高くなりすぎて取り扱いが難しくなる。   Moreover, it can be used even if it is a mixture, such as said polymer, a modified body, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, etc. As will be described later, since the electrolyte and electrolyte used in the lithium battery have polarity, it is preferable that the polymer (polymer) has a certain degree of polarity. Furthermore, the weight average molecular weight of these polymers is preferably in the range of 10,000 to 5,000,000. If the molecular weight is low, it is difficult to form a gel. On the other hand, if the molecular weight is too high, the viscosity becomes too high and handling becomes difficult.

高温で電解液に溶解し、常温でゲル状電解質を形成するポリマーを使用した非流動化電解質の形成法では、ポリマーを電解液に加温して溶解する。加温温度としては50〜200℃、好ましくは、100〜160℃である。あまりにも低温で溶解するようであると、非流動化電解質の安定性が低下する。溶解温度が高すぎると、電解液成分、ポリマー等の分解を引き起こすことがあり得る。非流動化の条件としては、ポリマー溶解電解液を室温で冷却することが好ましいが、強制冷却してもよい。   In the method of forming a non-fluidized electrolyte using a polymer that dissolves in an electrolytic solution at a high temperature and forms a gel electrolyte at a normal temperature, the polymer is heated and dissolved in the electrolytic solution. As heating temperature, it is 50-200 degreeC, Preferably, it is 100-160 degreeC. If it seems to dissolve at too low a temperature, the stability of the non-fluidized electrolyte is reduced. If the melting temperature is too high, decomposition of the electrolyte component, polymer, etc. may be caused. As the non-fluidization condition, it is preferable to cool the polymer-dissolved electrolyte at room temperature, but it may be forcedly cooled.

電解質中には、必要に応じて、電池の性能向上のために各種の添加剤を添加することができる。電解質層は、多孔質フィルムのような支持体を併用するのが好ましい。多孔質フィルムとしては、高分子樹脂からなるフィルムや、粉体とバインダーからなる薄膜が好ましく使用でき、より好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン等からなる多孔質膜である。   Various additives can be added to the electrolyte as needed to improve battery performance. The electrolyte layer is preferably used in combination with a support such as a porous film. As the porous film, a film made of a polymer resin or a thin film made of a powder and a binder can be preferably used, and more preferably a porous film made of polyethylene, polypropylene or the like.

[正極]
正極としては、通常、正極活物質とバインダーを含有する活物質層を集電体上に形成させたものが用いられる。正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に制限はない。好ましい例としては、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。
[Positive electrode]
As the positive electrode, a material in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder is usually formed on a current collector is used. The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Preferable examples include lithium transition metal composite oxides.

リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、LiCoOなどのリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiOなどのリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMnなどのリチウム・マンガン複合酸化物等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属複合酸化物は、主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置き換えると、安定化させることができるので好ましい。これらの正極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Specific examples of lithium transition metal composite oxides include lithium / cobalt composite oxides such as LiCoO 2 , lithium / nickel composite oxides such as LiNiO 2, and lithium / manganese composite oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4. Is mentioned. In these lithium transition metal composite oxides, some of the main transition metal atoms are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, etc. Replacing with other metals is preferable because it can be stabilized. Any one of these positive electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

バインダーとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), Examples thereof include fluororubber, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, and nitrocellulose. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極活物質層中のバインダーの割合は、下限値が通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上であり、上限値が通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、より好ましくは40重量%以下、更に好ましくは10重量%以下である。バインダーの割合が少ないと、活物質を十分に保持できないので、正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させることがあり、逆に多すぎると電池容量や導電性を下げることになる。   As for the ratio of the binder in the positive electrode active material layer, the lower limit is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and the upper limit is usually 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, and still more preferably 10% by weight or less. If the proportion of the binder is small, the active material cannot be sufficiently retained, so that the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. On the contrary, if the amount is too large, the battery capacity and conductivity are lowered. It will be.

正極活物質層は、通常、導電性を高めるため導電剤を含有する。導電剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛の微粒子や、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素微粒子等の炭素質材料を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive agent in order to increase conductivity. Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as graphite fine particles such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon fine particles such as needle coke. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極活物質層中の導電剤の割合は、下限値が通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは1重量%以上であり、上限値が通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは15重量%以下である。導電剤の割合が少ないと導電性が不十分になることがあり、逆に多すぎると電池容量が低下することがある。   The ratio of the conductive agent in the positive electrode active material layer is such that the lower limit is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and the upper limit is usually 50% by weight or less. , Preferably 30% by weight or less, more preferably 15% by weight or less. If the proportion of the conductive agent is small, the conductivity may be insufficient, and conversely if too large, the battery capacity may be reduced.

正極活物質層には、その他、増粘剤等の通常の活物質層の添加剤を含有させることができる。 増粘剤は電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。   In addition, the positive electrode active material layer can contain additives for a normal active material layer such as a thickener. The thickener is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use.

正極の集電体には、アルミニウム等が使用される。   Aluminum or the like is used for the current collector of the positive electrode.

正極は、前述の正極活物質とバインダーと導電剤、必要に応じて添加されるその他の添加剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布して乾燥することにより形成することができる。スラリー化のために用いる溶媒としては、通常、バインダーを溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン等が用いられるがこれらに限定されない。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The positive electrode can be formed by applying a slurry obtained by slurrying the above-described positive electrode active material, a binder, a conductive agent, and other additives added as necessary with a solvent onto a current collector, and drying the positive electrode active material. . As the solvent used for slurrying, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like are used, but not limited thereto. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

このようにして形成される正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。なお、塗布・乾燥によって得られた活物質層は、活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化するのが好ましい。   Thus, the thickness of the positive electrode active material layer formed is about 10-200 micrometers normally. The active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the active material.

[負極]
負極は、通常、負極活物質とバインダーを含有する活物質層を集電体上に形成させたものが用いられる。
[Negative electrode]
As the negative electrode, a material in which an active material layer containing a negative electrode active material and a binder is usually formed on a current collector is used.

負極活物質としては様々な熱分解条件での有機物の熱分解物や人造黒鉛、天然黒鉛等のリチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料;酸化錫、酸化珪素等のリチウムを吸蔵・放出可能な金属酸化物材料;リチウム金属;種々のリチウム合金などを用いることができる。これらの負極活物質は、1種を単独で用いても良く、2種類以上を混合して用いても良い。   As a negative electrode active material, a carbonaceous material capable of occluding / releasing lithium such as organic pyrolysate, artificial graphite and natural graphite under various pyrolysis conditions; capable of occluding / releasing lithium such as tin oxide and silicon oxide Metal oxide material; lithium metal; various lithium alloys can be used. These negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

バインダーとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber and the like. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

負極活物質層中の上述のバインダーの割合は、下限値が通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上であり、上限値が通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、より好ましくは40重量%以下、更に好ましくは10重量%以下である。バインダーの割合が少ないと、活物質を十分に保持できないので負極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させることがあり、逆に多すぎると電池容量や導電性を下げることになる。   The ratio of the binder in the negative electrode active material layer is such that the lower limit is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and the upper limit is usually 80% by weight or less. Preferably it is 60 weight% or less, More preferably, it is 40 weight% or less, More preferably, it is 10 weight% or less. If the ratio of the binder is small, the active material cannot be sufficiently retained, so that the negative electrode mechanical strength may be insufficient, and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. become.

負極活物質層には、その他、増粘剤等の通常の活物質層の添加剤を含有させることができる。増粘剤は電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としては、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   In addition, the negative electrode active material layer may contain additives for a normal active material layer such as a thickener. The thickener is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

負極の集電体には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。   Copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or the like is used for the negative electrode current collector.

負極は、前述の負極活物質とバインダー、必要に応じて添加されるその他の添加剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布して乾燥することにより形成することができる。スラリー化のために用いる溶媒としては、通常、バインダーを溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン等が用いられるがこれらに限定されない。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。また、水に分散剤、増粘剤等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化することもできる。   The negative electrode can be formed by applying a slurry obtained by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and other additives added as necessary with a solvent, and then drying the current collector. As the solvent used for slurrying, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like are used, but not limited thereto. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. can be added to water, and an active material can also be slurried with latex, such as SBR.

このようにして形成される負極活物質層の厚さは、通常、10〜200μm程度である。なお、塗布・乾燥によって得られた活物質層は、活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化するのが好ましい。   Thus, the thickness of the negative electrode active material layer formed is about 10-200 micrometers normally. The active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the active material.

[電池構成]
本発明のポリマー電解質リチウム二次電池は、上述した正極と、負極と、セパレータとを適切な形状に組み立て高分子ポリマー電解質とで一体に重合することにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。その電池形状はナイロン層、アルミニウム箔及びポリプロピレン層を積層したアルミラミネートタイプが好ましい例として挙げられる。また、電池を組み立てる方法は、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。
[Battery configuration]
The polymer electrolyte lithium secondary battery of the present invention is produced by assembling the positive electrode, the negative electrode, and the separator described above into an appropriate shape and polymerizing them integrally with a polymer electrolyte. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary. A preferable example of the battery shape is an aluminum laminate type in which a nylon layer, an aluminum foil, and a polypropylene layer are laminated. Moreover, the method for assembling the battery can be appropriately selected from various commonly used methods.

本発明において、正極板、セパレータおよび負極板を積層した単位電池要素については、従来の単位電池要素と同様に構成される。例えば、正極板は正極集電体の反応部の片面に上記した正極活物質を塗布乾燥してなり、負極板は負極集電体の反応部の両面に上記したような負極活物質を塗布乾燥してなり、セパレータはポリオレフィン多孔質フィルムかなるものが例示できる。また、正極板には正極集電体が形成され、負極板には負極集電体が形成され、これらは超音波熔接等により正極端子リードおよび負極端子リードにそれぞれ接合されている。この接合は抵抗熔接によって行ってもよい。ただし、本発明の単位電池要素は、これらに何ら制限されるものではない。
本発明の電池の一態様として、板版形状の単位電池要素である、正極、負極、セパレータから成るシングルセルを積層してラミネートタイプに組み立てる。それぞれ電解液を含み、銅フォイルの負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極1組の両面に、アルミフォイルの片面に、LiCoO、LiNiOまたはLiMnを含む正極活物質を54μmの厚さに塗布した正極2組を、セパレータを介し、重ね併せた単位電池(バイセル)を、通常より薄い厚さ(カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池用の厚さ)に形成し、その単位電池を7層に積層にするか、または、8層に積層した、積層リチウム2次電池を作成する。
上記のそれぞれ電解液を含む負極または正極は、空気がかみこまない電解液のしみこませ方でおこなわれる。負極に電解液をしみこませた上にセパレータを置き、電解液をしみこませて、そのうえに電解液をしみこませた正極を重ねる。反対側も同じである。その後、熱重合して一体化する。
In the present invention, the unit battery element in which the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate are laminated is configured in the same manner as the conventional unit battery element. For example, the positive electrode plate is formed by applying and drying the above-described positive electrode active material on one side of the reaction part of the positive electrode current collector, and the negative electrode plate is formed by applying and drying the negative electrode active material as described above on both sides of the reaction part of the negative electrode current collector. Thus, the separator can be exemplified by a polyolefin porous film. Further, a positive electrode current collector is formed on the positive electrode plate, and a negative electrode current collector is formed on the negative electrode plate, and these are joined to the positive electrode terminal lead and the negative electrode terminal lead by ultrasonic welding or the like. This joining may be performed by resistance welding. However, the unit cell element of the present invention is not limited to these.
As an embodiment of the battery of the present invention, a single cell composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, which are plate-shaped unit battery elements, is laminated and assembled into a laminate type. A positive electrode active material containing an electrolyte and containing a negative electrode active material containing graphite on both sides of a copper foil negative electrode, and a positive electrode active material containing LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 on one side of an aluminum foil Unit batteries (bicells), in which two pairs of cathodes coated with a thickness of 54 μm are overlapped via a separator, are thinner than usual (generally used for camera-integrated VTRs, mobile phones, or portable computers) A laminated lithium secondary battery having a unit battery thickness of 7 layers or 8 layers.
The above-described negative electrode or positive electrode containing an electrolytic solution is performed by a method of impregnating an electrolytic solution that does not entrap air. The separator is placed on the negative electrode soaked with the electrolyte, the electrolyte is soaked, and the positive electrode soaked with the electrolyte is stacked thereon. The opposite is the same. Thereafter, they are integrated by thermal polymerization.

基本セルの厚みは、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池(例、基本セルの厚み314.0μmを6層に積層)の〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みとすることを特徴とする。この基本セルの厚みについて説明する。
実施例では単位電池(基本セルの厚みが268μm)を7層に積層にするか、または、単位電池(基本セルの厚みが234μm)を8層に積層した、積層リチウム2次電池を作製したが、それに限定されず、12層、18層でも同じように作製することが出来る。
すなわち、7の倍数の積層の場合は、〔(積層数−7以外の積層数の因数×1)/積層数〕
7層の場合自然数=1として 厚みが 6/7
14層の場合自然数=2として 厚みが 6/7
21層の場合自然数=3として 厚みが 6/7
8の倍数の積層の場合は、〔(積層数−8以外の積層数の因数×2)/積層数〕
8層の場合自然数=2として 厚みが 6/8
16層の場合自然数=4として 厚みが 6/8
24層の場合自然数=6として 厚みが 6/8
である。
The thickness of the basic cell is [(number of stacked layers−natural number n] of a general battery used in a camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer (eg, a basic cell thickness of 314.0 μm is stacked in 6 layers). ) / Number of stacked layers] The basic cell thickness is doubled. The thickness of this basic cell will be described.
In the example, a laminated lithium secondary battery in which unit batteries (basic cell thickness is 268 μm) are stacked in 7 layers or unit batteries (basic cell thickness is 234 μm) is stacked in 8 layers was produced. However, the present invention is not limited to this, and 12 layers and 18 layers can be similarly manufactured.
That is, in the case of a multiple of 7, [(number of layers−factor of the number of layers other than 7 × 1) / number of layers]
In the case of 7 layers, natural number = 1 and thickness is 6/7
In the case of 14 layers, the natural number = 2 and the thickness is 6/7
In the case of 21 layers, the natural number is 3 and the thickness is 6/7.
In the case of a stack of multiples of 8, [(number of layers−factor of the number of layers other than 8 × 2) / number of layers]
In case of 8 layers, natural number = 2 and thickness is 6/8
In the case of 16 layers, the natural number is 4 and the thickness is 6/8.
In the case of 24 layers, natural number = 6 and thickness is 6/8
It is.

以上、本発明のポリマー電解質リチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明のポリマー電解質リチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を越えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。   The general embodiment of the polymer electrolyte lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the polymer electrolyte lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as long as it does not exceed the gist thereof. It is possible to implement various modifications.

以下では、本発明の詳細を実施例で説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

<参考例1>
〔(積層数−整数n)/積層数〕倍=の6/6を基本セルの厚みとする例
[正極積層体の作製]
図1に示すように、Al箔(アルミフォイル)の片面に、正極活物質を塗布した正極を作製した。
正極活物質であるLiNi0.82Co0.15Al0.3O2(LNCAO)64重量%およびLiCo2O2 25重量%と、導電助剤であるアセチレンブラック(AcB)を4重量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%とを溶剤であるN-メチルピロリドン(NMP)中で混合し、正極混合物スラリーを調整した。得られたスラリーを厚さ20μmのAl箔からなる集電体(正極支持体)に塗布し、乾燥及び圧着して集電体上に厚さは、54μmの正極活物質層を形成した。
<Reference Example 1>
[(Number of stacked layers−integer n) / number of stacked layers] = 6/6 of the basic cell thickness [production of positive electrode stack]
As shown in FIG. 1, a positive electrode in which a positive electrode active material was applied to one side of an Al foil (aluminum foil) was produced.
The positive electrode active material LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.3 O 2 (LNCAO) 64 wt% and LiCo 2 O 2 25 wt%, and the conductive auxiliary agent acetylene black (AcB) 4 wt% are binders. 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) was mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. The obtained slurry was applied to a current collector (positive electrode support) made of an Al foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to form a positive electrode active material layer having a thickness of 54 μm on the current collector.

[負極積層体の作製]
図1に示すように、Cu箔(銅フォイル)の負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極1組を作成した。負極活物質であるグラファイト77重量%、導電剤であるメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)15重量%、および結合剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)8重量%を溶剤であるN-メチルピロリドン(NMP)中で混合し負極混合物スラリーを製造した。得られたスラリーを厚さ12μmのCu箔からなる集電体(負極支持体)上に塗布し、乾燥後、圧着することにより集電体上に厚さは、62μmの負極活物質層を形成した。
[Preparation of negative electrode laminate]
As shown in FIG. 1, one set of negative electrodes was prepared by applying a negative electrode active material containing graphite on both sides of a negative electrode of a Cu foil (copper foil). N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent containing 77% by weight of graphite as a negative electrode active material, 15% by weight of mesocarbon microbeads (MCMB) as a conductive agent, and 8% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder The mixture was mixed in a negative electrode mixture slurry. The obtained slurry is applied onto a current collector (negative electrode support) made of 12 μm thick Cu foil, dried, and then pressed to form a negative electrode active material layer having a thickness of 62 μm on the current collector. did.

[電解液の調製]
電解液に重合性モノマーを含有させた電解質塗料(硬化前電解質組成物)を調製した。
該電解質塗料は、溶剤としてエチレンカーボネート(EC)/プロピレンカーボネート(PC)=1/1(Vol/Vol)、重合性モノマーとしてテトラエチレングリコールジアクリレートおよびエチレンオキサイド変性トリメチルプロパンアクリレート、および重合開始剤の混合溶液に、LiPF6 が1.3モル/Lの濃度で溶解した溶液である。
[Preparation of electrolyte]
An electrolyte paint (pre-curing electrolyte composition) in which a polymerizable monomer was contained in the electrolytic solution was prepared.
The electrolyte paint comprises ethylene carbonate (EC) / propylene carbonate (PC) = 1/1 (Vol / Vol) as a solvent, tetraethylene glycol diacrylate and ethylene oxide-modified trimethylpropane acrylate as a polymerizable monomer, and a polymerization initiator. the mixed solution, LiPF 6 is a solution obtained by dissolving at a concentration of 1.3 mol / L.

[リチウム二次電池の作製]
ポリエチレン樹脂で製造された電池セパレータである、厚さ16μmの東燃(縦63mm×横68mm、登録商標名:SETELA E16MMS、東燃機能膜合同会社製)を使用した。
上述のようにして作製した、Cu箔(銅フォイル)の負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極(縦61mm×横64mm両面電極)1組の両面上に、空気が入らないように電解質塗料を塗布してから、セパレータを載置して、電解質を含浸させ、その後、上述のようにして作製したAl箔(アルミフォイル)の片面に正極活物質を塗布した正極(縦60mm×横63mm片面電極)に空気が入らないように電解質塗料を塗布して活物質層内に電解質を含浸させたもの2組を、該セパレータを介する形で重ねあわせ、90℃で5分加熱して電解質塗料を架橋反応させて非流動性電解質とし、正極/正極活物質層/セパレータ/負極活物質層/負極、より具体的には、正極/正極活物質層/高分子ゲル電解質/セパレータ/高分子ゲル電解質/負極活物質層/負極/負極活物質層/高分子ゲル電解質/セパレータ/高分子ゲル電解質/正極活物質層/正極を1単位とする単位電池(バイセル)を、314.0μmの厚さに形成し(図2参照)、その単位電池を6層に積層した。そして、重ね合わせた積層体の外周を外装材で覆ってリチウム二次電池を作製した。リチウム二次電池は、各積層体の集電体から端子を取れるようにしてある(図3参照)。
314.0μmの厚さを、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の基本セルの厚みとする。
[Production of lithium secondary battery]
A 16 μm thick Tonen (length 63 mm × width 68 mm, registered trade name: SETELA E16MMS, manufactured by Tonen Functional Membrane Godo Kaisha), which is a battery separator made of polyethylene resin, was used.
Air is prevented from entering on both surfaces of a negative electrode (61 mm long × 64 mm wide double-sided electrode) coated with a negative electrode active material containing graphite on both sides of the negative electrode of Cu foil (copper foil) produced as described above. After applying the electrolyte coating to the separator, the separator was placed and impregnated with the electrolyte, and then a positive electrode (60 mm long × 60 mm long) coated with a positive electrode active material on one side of the Al foil (aluminum foil) produced as described above. Two sets of electrode materials are applied so that air does not enter the horizontal 63 mm single-sided electrode) and the active material layer is impregnated with the electrolyte. The two sets are overlapped through the separator and heated at 90 ° C. for 5 minutes. The electrolyte coating is cross-linked to form a non-fluidic electrolyte, positive electrode / positive electrode active material layer / separator / negative electrode active material layer / negative electrode, more specifically, positive electrode / positive electrode active material layer / polymer gel electrolyte / separator / high Molecular gel electrolysis A unit battery (bicell) having a unit of negative electrode active material layer / negative electrode / negative electrode active material layer / polymer gel electrolyte / separator / polymer gel electrolyte / positive electrode active material layer / positive electrode in a thickness of 314.0 μm Formed (see FIG. 2), and the unit cells were stacked in six layers. And the outer periphery of the laminated body laminated | stacked was covered with the exterior material, and the lithium secondary battery was produced. In the lithium secondary battery, a terminal can be taken from the current collector of each laminate (see FIG. 3).
The thickness of 314.0 μm is the thickness of a basic cell of a general battery used for a camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer.

<実施例1>
〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍=の6/7を基本セルの厚みとする例
実施例1では、参考例1のリチウム二次電池とは正極積層体を構成するAl箔の厚さを17μmに、正極活物質層の厚さを46μm、負極積層体を構成するCu箔の厚さを10μmに、負極活物質層の厚さを53μmにそれぞれ変え、セパレータとして厚さ13μmの厚さのものを使用して、重ねあわせた単位電池(バイセル)を、268μmの厚さに形成し、その単位電池を7層に積層する以外の層の組成、各層の形成方法などは参考例1と同様である。
<Example 1>
[(Number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] = 6/7 of the basic cell thickness In Example 1, the lithium secondary battery of Reference Example 1 is an Al foil constituting the positive electrode stack. The thickness was changed to 17 μm, the thickness of the positive electrode active material layer was changed to 46 μm, the thickness of the Cu foil constituting the negative electrode laminate was changed to 10 μm, and the thickness of the negative electrode active material layer was changed to 53 μm. The unit battery (bi-cell) that was stacked using a thickness was formed to a thickness of 268 μm, and the composition of the layers other than stacking the unit battery into 7 layers, the formation method of each layer, etc. are reference examples. Same as 1.

<実施例2>
〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍=の6/8を基本セルの厚みとする例
実施例2では、参考例1のリチウム二次電池とは正極積層体を構成するAl箔の厚さを15μmに、正極活物質層の厚さを40.5μm、負極積層体を構成するCu箔の厚さを8μmに、負極活物質層の厚さを46.5μmにそれぞれ変え、セパレータとして厚さ11μmのものを使用して、重ねあわせた単位電池(バイセル)を、234μmの厚さに形成し、その単位電池を8層に積層する以外の層の組成、各層の形成方法などは参考例1と同様である。
<Example 2>
[(Number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] = 6/8 of the basic cell thickness In Example 2, the lithium secondary battery of Reference Example 1 is the Al foil constituting the positive electrode stack. As the separator, the thickness was changed to 15 μm, the thickness of the positive electrode active material layer was changed to 40.5 μm, the thickness of the Cu foil constituting the negative electrode laminate was changed to 8 μm, and the thickness of the negative electrode active material layer was changed to 46.5 μm. A unit cell (bicell) with a thickness of 11 μm is used to form a unit cell (bicell) with a thickness of 234 μm, and the composition of the layers other than stacking the unit cell in 8 layers, the formation method of each layer, etc. are for reference Same as Example 1.

<試験例>
(基本セルの厚みに対する電池特性の評価)
上述した実施例1および2と参考例1のリチウム二次電池を使用して、各電池の電池出力密度を測定し、各電池の出力密度を評価した。対比される厚さ314μmの単位電池(バイセル)×6層構成の電池(参考例1)は、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池である。
前記参考例1に対して実施例1及び2の基本セルの厚みを、6/7、6/8と変化させて、SOC50%から下限電圧2.5Vまでの10秒間出力の条件で、各厚みにおける電池出力密度を測定することにより、基本セルの厚みに対する電池特性を評価した。なお、電池出力密度の測定時における電池の内部温度は20℃で一定とした。
<Test example>
(Evaluation of battery characteristics with respect to basic cell thickness)
Using the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Reference Example 1 described above, the battery output density of each battery was measured, and the output density of each battery was evaluated. A unit battery (bi-cell) with a thickness of 314 μm × 6 layer battery (Reference Example 1) to be compared is a general battery used for a camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer.
The thicknesses of the basic cells of Examples 1 and 2 with respect to Reference Example 1 were changed to 6/7 and 6/8, and each thickness was measured under the condition of 10 seconds of output from SOC 50% to the lower limit voltage 2.5 V. The battery characteristics with respect to the thickness of the basic cell were evaluated by measuring the battery output density. The internal temperature of the battery at the time of measuring the battery output density was constant at 20 ° C.

その結果が図6に示されるように、バイセル厚み比6/8は、同6/6に較べ、約4.3倍の出力密度を示しており、積層枚数の単純な増加から予想される7/6=1.33倍を大きく上回っている。バイセル厚み比7/8についても同様であり、電池特性がより向上することが明らかとなった。   As shown in FIG. 6, the bicell thickness ratio 6/8 shows a power density that is about 4.3 times that of 6/6, and is expected from a simple increase in the number of stacked layers. / 6 is significantly higher than 1.33 times. The same applies to the bicell thickness ratio of 7/8, and it was revealed that the battery characteristics were further improved.

本願発明は、従来から行われているカメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の製造と、ほとんど製造上の変更や材料の変更なしに高出力の電池を得られるものであり、従来の製造ラインをそのまま利用することが出来るため、ローコストで大量生産に対応できる。
特に、本発明リチウム電池は、短時間に大電力を供給する高出力密度であることが要求されるハイブリッド車両用リチウム二次電池に好適に利用可能である。
The invention of the present application is to manufacture a general battery used in a conventional camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer, and to produce a high output battery with almost no manufacturing change or material change. Since the conventional production line can be used as it is, it is possible to deal with mass production at low cost.
In particular, the lithium battery of the present invention can be suitably used for a lithium secondary battery for a hybrid vehicle that is required to have a high output density for supplying a large amount of power in a short time.

ポリマー電解質リチウム二次電池におけるカメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の基本セルの組み立て前の状態を説明するための縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the state before the assembly of the basic cell of the general battery used for camera integrated VTR, a mobile telephone, or a portable computer in a polymer electrolyte lithium secondary battery. 図1の組み立て後の電池基本セルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the battery basic cell after the assembly of FIG. 図2の電池基本セルを6層重ねて作製したリチウム二次電池の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the lithium secondary battery produced by stacking 6 layers of the battery basic cell of FIG. 実施例1の電池基本セルの縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view of a battery basic cell of Example 1. FIG. 実施例1の電池基本セルを7層重ねて作製したリチウム二次電池の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the lithium secondary battery produced by laminating | stacking seven battery basic cells of Example 1. FIG. 実施例1(6/7)および実施例2(6/8)と参考例1(6/6)のリチウム二次電池の出力密度を評価した結果を示す図面である。It is drawing which shows the result of having evaluated the output density of the lithium secondary battery of Example 1 (6/7), Example 2 (6/8), and Reference Example 1 (6/6).

Claims (12)

ポリマー電解質積層リチウム二次電池において、単位電池を構成する各層(正極/正極活物質層/セパレータ/負極活物質層/負極)を順次積層して、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みとすることを特徴とする出力性能を向上したポリマー電解質積層リチウム二次電池。   In a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery, each layer (positive electrode / positive electrode active material layer / separator / negative electrode active material layer / negative electrode) constituting a unit battery is sequentially laminated to form a camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer. A polymer electrolyte laminated lithium secondary battery with improved output performance, characterized in that the thickness of the basic cell is [(number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] times that of a general battery used in a battery. 負極集電体の両面に負極活物質スラリーを直接塗布した両面負極1組であって、あらかじめモノマーの入った電解液をそれぞれにしみこませたものと、該電解液をしみこませたセパレータと、さらに陽極集電体の片面に陽極活物質スラリーを直接塗布した正極であって、該電解液をそれぞれにしみこませたもの2組を順次積層した後熱重合して一体化したバイセル構造をなす単位電池である請求項1に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。   A pair of double-sided negative electrodes in which a negative electrode active material slurry is directly applied to both sides of a negative electrode current collector, each of which is preliminarily impregnated with an electrolyte containing a monomer, a separator that is impregnated with the electrolyte, and A unit cell having a bi-cell structure in which a positive electrode in which an anode active material slurry is directly applied to one side of an anode current collector, and two sets each impregnated with the electrolytic solution are sequentially stacked and then thermally polymerized to be integrated. The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 1. 正極がアルミフォイルの片面に、LiCoO、LiNiOまたはLiMnを含む正極活物質を塗布した正極であり、負極1組が銅フォイルの負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極1組である請求項1または2に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。 The positive electrode is a positive electrode in which a positive electrode active material containing LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 is applied to one side of an aluminum foil, and one negative electrode is applied to a negative electrode active material containing graphite on both sides of the negative electrode of a copper foil The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode is a set of negative electrodes. 上記の(積層数−自然数n)が6の倍数である請求項1ないし3のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。   4. The polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 1, wherein the (number of laminated layers−natural number n) is a multiple of 6. 5. 上記の積層数が7の倍数であり、〔(積層数−積層数/7)/積層数)倍の基本セルの厚みが268μmである、請求項1ないし3のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。   The polymer electrolyte laminate according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of laminations is a multiple of 7, and the thickness of the basic cell [(number of laminations-number of laminations / 7) / number of laminations) times is 268 µm. Lithium secondary battery. 上記の積層数が8の倍数であり、〔(積層数−積層数×2/8)/積層数〕倍の基本セルの厚みが234μmである、請求項1ないし3のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池。   The polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of layers is a multiple of 8, and the thickness of a basic cell of [(number of layers−number of layers × 2/8) / number of layers] is 234 μm. Electrolyte laminated lithium secondary battery. ポリマー電解質積層リチウム二次電池において、単位電池を構成する各層(正極/正極活物質層/セパレータ/負極活物質層/負極)を順次積層して、カメラ一体型VTR、携帯電話、または携帯用コンピューターに使用される一般的な電池の〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みとすることを特徴とするポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。   In a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery, each layer (positive electrode / positive electrode active material layer / separator / negative electrode active material layer / negative electrode) constituting a unit battery is sequentially laminated to form a camera-integrated VTR, a mobile phone, or a portable computer. A method of improving the output performance of a polymer electrolyte laminated lithium secondary battery, characterized in that the thickness of the basic cell is [(number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] times that of a general battery used in the above. 負極集電体の両面に負極活物質スラリーを直接塗布した両面負極1組であって、あらかじめモノマーの入った電解液をそれぞれにしみこませたものと、該電解液をしみこませたセパレータと、さらに陽極集電体の片面に陽極活物質スラリーを直接塗布した正極であって、該電解液をそれぞれにしみこませたもの2組を順次積層し、その後熱重合して一体化したバイセル構造をなす単位電池とする請求項7に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。   A pair of double-sided negative electrodes in which a negative electrode active material slurry is directly applied to both sides of a negative electrode current collector, each of which is preliminarily impregnated with an electrolyte containing a monomer, a separator that is impregnated with the electrolyte, and A positive electrode in which an anode active material slurry is directly applied to one side of an anode current collector, in which two sets each impregnated with the electrolytic solution are sequentially laminated, and then thermally polymerized to form a united bicell structure The method for improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 7, wherein the battery is a battery. 正極がアルミフォイルの片面に、LiCoO、LiNiOまたはLiMnを含む正極活物質を塗布した正極であり、負極1組が電解質溶液を含み、銅フォイルの負極の両面にグラファイトを含む負極活物質を塗布した負極1組である請求項7または8に記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。 The positive electrode is a positive electrode in which a positive electrode active material containing LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 is applied to one side of an aluminum foil, the negative electrode includes an electrolyte solution, and the negative electrode includes graphite on both sides of the negative electrode of the copper foil The method for improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 7, wherein the negative electrode is coated with an active material. 上記の(積層数−自然数n)が6の倍数である請求項7ないし9のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。   The method for improving the output performance of the polymer electrolyte laminated lithium secondary battery according to claim 7, wherein the (number of laminated layers−natural number n) is a multiple of 6. 10. 上記の積層数が7の倍数であり、〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みが268μmである、請求項7ないし9のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。   10. The polymer electrolyte multilayer lithium battery according to claim 7, wherein the number of stacked layers is a multiple of 7 and the thickness of a basic cell of [(number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] is 268 μm. A method to improve the output performance of secondary batteries. 上記の積層数が8の倍数であり、〔(積層数−自然数n)/積層数〕倍の基本セルの厚みが234μmである、請求項7ないし9のいずれかに記載のポリマー電解質積層リチウム二次電池の出力性能を向上する方法。   10. The polymer electrolyte multilayer lithium battery according to claim 7, wherein the number of stacked layers is a multiple of 8 and the thickness of a basic cell of [(number of stacked layers−natural number n) / number of stacked layers] is 234 μm. A method to improve the output performance of secondary batteries.
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