JP2666276B2 - 固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法 - Google Patents

固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法

Info

Publication number
JP2666276B2
JP2666276B2 JP62072405A JP7240587A JP2666276B2 JP 2666276 B2 JP2666276 B2 JP 2666276B2 JP 62072405 A JP62072405 A JP 62072405A JP 7240587 A JP7240587 A JP 7240587A JP 2666276 B2 JP2666276 B2 JP 2666276B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid electrolyte
sheet
electrode
particles
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62072405A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63237367A (ja
Inventor
繁雄 近藤
正 外邨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62072405A priority Critical patent/JP2666276B2/ja
Priority to US07/097,367 priority patent/US4977007A/en
Priority to CA 546422 priority patent/CA1309456C/en
Priority to DE19873785901 priority patent/DE3785901T2/de
Priority to EP19870113550 priority patent/EP0260679B1/en
Priority to KR1019870010356A priority patent/KR900007731B1/ko
Priority to CN87107102A priority patent/CN1022273C/zh
Publication of JPS63237367A publication Critical patent/JPS63237367A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2666276B2 publication Critical patent/JP2666276B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1514—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F1/1523—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
    • G02F1/1525—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material characterised by a particular ion transporting layer, e.g. electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
    • H01M6/188—Processes of manufacture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固体電気化学素子、特に全固体電池，全固
体電気二重層コンデンサ，全固体エレクトロクロミック
ディスプレー素子等を構成する際に使用される固体電解
質あるいは電極などの固体電解質を含む電気化学素子部
材の製造方法に関するものである。 従来の技術 電気化学素子の構成要素が全て固体物質からなる素子
は、液体電解質を用いた素子に較べ、電極間を隔離する
ためのセパレータが不要となり、容積的にも小さな素子
を形成しうること、あるいは素子からの電解液の漏液が
ない事、液体電解質の分解に併なう所のガス発生がない
など数々の利点を有していることから、さかんに研究開
発が進められている。 しかしながら、素子構成材料が弾性に欠く固体物質か
らなるため、作成された素子自身，機械的強度が弱く、
外部からの衝撃に対して、極めてもろく破損しやすいも
のであった。即ち、この素子に使用される電極および固
体電解質板の作成は、たとえば電極の場合、電極活物質
と固体電解質粉末からなる電極合剤をプレス金型を使用
し、必要な形状に約1ton/cm2以上の大きな圧力で加圧成
型し作成されるため、形成された電極は強度的に弱いも
のであった。したがって、強度を増加させるためにはフ
ッ素樹脂等のバインダとなる粉末を必要に応じ電極合剤
に混入し使用する場合がある。このバインダの混入は、
固体電解質自身のイオン伝導性が元来、液体系電解質に
比べ極めて悪いものであるため、全固体電気化学素子で
は、ほとんど行う事は余りなかった。同様な考え方は固
体電解質を使用した素子の電極の作成に関しても存在し
ていた。 発明者らは、固体電解質層の強度を増大させるため、
固体電解質の粉末粒子を可塑性樹脂材料中に包含させた
固体電解質シートを形成させた結果、強度的に強い固体
電解質シートを提案した（特願昭61−223101号公報）。 発明が解決しようとする問題点 固体電解質板の強度を増大させるため、可塑性樹脂に
包含された固体電解質粒子を用いて作成した固体電解質
シートは、イオン伝導性が極めて悪いものであった。そ
こで、シートの抵抗を低くしたり、固体電解質粉末の充
填密度を向上させたりする方法を試みた。しかし、固体
電解質粉末の充填密度を向上させるために、固体電解質
シートを加圧しても、固体電解質シートのイオン伝導性
をほとんど向上させることはできなかった。 本発明は、イオン伝導性を向上させた固体電解質を含
む電気化学素子部材の製造方法を提供することを目的と
する。 問題点を解決するための手段 本発明は、可塑性樹脂の有機溶媒溶液に少なくとも固
体電解質粒子を分散させた分散液を基板上に塗工し、乾
燥して固体電解質粒子を含むシートを得る工程、および
前記で得られたシートを圧延して前記固体電解質粒子を
圧潰する工程を有する固体電解質を含む電気化学素子部
材の製造方法である。 作用 固体電解質粒子の表面を被覆する可塑性樹脂は、絶縁
性であり、またイオン伝導性がない。そのため、このよ
うな可塑性樹脂で包含された固体電解質層は、イオン伝
導性に乏しい。固体電解質層のイオン伝導性を向上させ
るためには固体電解質粒子の充填密度を95％に近いもの
にしなければならないが、そのように充填密度を上げる
と固体電解質シートの可塑性を失うことになる。 本発明では、可塑性樹脂で包含された固体電解質粒子
からなる固体電解質層に機械的な圧力をかけて圧縮し、
前記固体電解質粒子を圧壊させる工程を有する。そし
て、固体電解質粒子が圧壊すると固体電解質粒子に新た
な表面が露出し、この表面同士を接点として固体電解質
粒子が接合されるから、固体電解質粒子同士の接触点が
増大する。このため、固体電解質層は優れたイオン伝導
性を有し、しかも可塑性を失うことはない。 実施例 まずはじめに、本発明の概略について説明する。 可塑性樹脂および前記樹脂に包含された固体電解質粒
子からなるシートを、可塑性樹脂が常温で流動性がない
状態で圧延することにより固体電解質粒子を圧壊潰し、
固体電解質粒子粉末の表面に新しい固体電解質粒子表面
を形成させることにより、形成された新しい固体電解質
表面への粒子間接触を増大させることにより固体電解質
シートを優れたイオン伝導性を有したものとすることが
出来る。 例えば、固体電解質として、200メッシュ以下Rb Cu4I
1.5Cl3.5の粉末を用いた場合、この粉末をスチレン−ブ
タジエン共重合体との体積分率が85％となるように前記
共重合体のトルエン溶液に分散し、その分散液をテフロ
ンシート上でアプリケーターバーにて引き延ばし、乾燥
空気中にて、トルエンを蒸発させ、流動性を失なった可
塑性のあるシート状固体電解質が得られる。次ぎに、該
シートをローラープレス機にて、シート厚さを約2/3以
下に圧延することにより、シート内部の樹脂で囲まれた
固体電解質粒子どうしが機械的圧力をかけあい、その圧
力により電解質粒子が更に細かく圧壊される。この圧壊
により形成される新しい固体電解質粒子表面どうしの接
触点が増大した固体電解質シートを得ることができる。 同様な方法により、電極も作成することが出来る。例
えば、銅を活物質とした電極を作成するに際しては、５
ミクロン以下の銅粉末と200メッシュ以下のRb Cu4I1.5C
l3.5の粉末を重量比で90:10となるよう混合したものを
スチレン−ブタジエン共重合体をトルエン中に溶解させ
た溶液中に共重合体との体積分率が90％となるように加
え、得られた分散液をテフロンシート上でアプリケータ
ーバーにて引き延ばし、乾燥空気中にて、トルエンを蒸
発させることにより可塑性シートを得た後、ローラープ
レス機により、シート厚を約2/3以下に圧延することに
より、優れた電子伝導性とイオン伝導性を備えた電極を
得ることが出来る。 以下、本発明を具体的実施例について説明する。 〔実施例１〕 固体電解質粒子として、５ミクロン以下の粉末を使用
し、予めスチレン−ブタジエン共重合体の10％を含むト
ルエン溶液を作成し、固体電解質粉末と共重合体との比
率が体積的に85:15となるように充分混合した。混合に
際しては、トルエンを希釈剤として適宜使用した。 混合物が少し流動性を有するスラリー状とした後、該
スラリーをアプリケーターバーを用い、100ミクロンの
厚さとなるようテフロンシート上に引き延ばし、乾燥空
気中でトルエンを蒸発させ、続いて、厚さ70ミクロンの
厚さにローラープレス機にて圧延し、固体電解質粒子を
圧壊，圧延し、所望の固体電解質を得た。 得られた固体電解質のイオン伝導性を測定するため、
固体電解質を1cm2の面積に切断し、その両面に同寸法の
銅電極２枚でサンドウィッチ状に接触させた。接触に際
し、固体電解質層の表面をトルエンで湿潤させた後、電
極を加圧接触させた。続いて、２枚の電極間に交流10mV
周波数1KHzを印加し、その時の交流抵抗を求めた。その
結果、1.5×10-4S/cm2の値が得られた。 一方、本発明の効果を調べるための比較実験として次
の方法により固体電解質シートを作成した。固体電解質
粒子として、１ミクロン以下のものを用いると、ローラ
ー間隔を100ミクロンに設定したローラープレスによる
圧延では、圧延時に固体電解質粒子間に機械的圧力が効
果的にかからず、固体電解質粒子が圧壊され難くなる。
このため、粒径として１ミクロン以下のものを使用し実
施例１と全く同様に固体電解質シートを作成した。その
結果、得られた固体電解質のイオン伝導性は9.5×10-6S
/cm2と実施例１に比較して低い値を示した。 〔実施例２〕 実施例１における圧壊、圧延方法として、通常のプレ
ス機を用いた以外は実施例１と全く同様に固体電解質シ
ートを作製した。即ち、ドクタブレードを用い作製した
固体電解質シートを２枚のステンレススティール板（厚
さ1cm、10cm角の正方形板）間に挟み厚さ70ミクロンの
スペーサーを介在させながらプレス機にて1ton/cm2の圧
力で加圧し、２枚のステンレススティール板の間の平面
方向に固体電解質シートを拡張させることにより、固体
電解質粒子を圧壊し、電解質シートを得た。得られた固
体電解質シートのイオン伝導度を測定すると、9.7×10
-5S/cm2であった。実施例１に比較するとイオン伝導度
がやや低いのは、圧延に際し固体電解質粒子間にかかる
機械的圧力がローラープレス機に比較して少ないため、
固体電解質粒子の圧壊が少なく、新しい粒子面の形成と
接触点があまり増えなかったことによるものと思われ
る。 〔実施例３〕 実施例１で使用した固体電解質粒子単独を、固体電解
質粒子と粒径５ミクロン以下の金属銅粉末を重量比で5:
95の割合で混合したものを使用した以外は実施例１と全
く同様にして固体電解質を含むシート状電極を作成し
た。 比較用として、粒径が１ミクロン以下の固体電極質を
使用した以外は実施例３と同様にして電極を作成した。 第１図は実施例１で得た固体電解質シートを直径1cm2
φの円形とし、その両側に実施例３で得た電極又は比較
用電極を同寸法に切断し圧着し作成したセルの分極特性
を示したものである。第１図から明らかに本発明の電極
を使用したセルの分極性能が良く、大電流を流しうるこ
とが判明した。 以上の本発明の効果現象が単に固体電解質の充填密度
の向上によるものか否かを確認するため、実施例１で作
成した固体電解質シートを大量のトルエン中に浸漬し、
可塑性樹脂を溶解した後、固体電解質粒子の形状を電子
顕微鏡で調べた結果、圧壊圧延前のシートに含有する粒
子は全体的に丸味のもつ５ミクロン以下の状態を示して
いる（第３図）が、圧壊圧延処理を行なったシートに含
有する粒子は全体的にシャープな断面をもつ小さな状態
となっている（第２図）ことが判明した。 以上の結果、優れたイオン伝導性を有する固体電解質
シートおよび優れた分極特性を有する電極を作成するた
めには、単に固体電解質粒子の充填密度を上げることだ
けでなく、可塑性樹脂中に含まれる固体電解質粒子を圧
壊し、圧延することが必須であることが判明した。 以上、本発明において、使用した固体電解質および可
塑性樹脂として、Rb Cu4I1.5Cl3.5およびスチレン−ブ
タジエン共重合体を用いた例を開示したが、他固体電解
質例えばリチウムイオン伝導体，銀イオン伝導体，水素
イオン伝導体等全ての固体電解質粒子あるいは他可塑性
樹脂、例えば、天然ゴム,SBR,NBR,ウレタンゴム，クロ
ロプレンゴム，シリコーンゴム等ゴム系材料，ポリエチ
レン，ポリプロピレン，塩化ビニル,MMA樹脂、可塑性エ
ポキシ樹脂，ブチラール樹脂等全ての可塑性樹脂が使用
しうるものであり、本発明の範囲に属する。 発明の効果 本発明の固体電解質および電極の製造方法によれば、
優れたイオン伝導性固体電解質あるいは優れた分極特性
を有する電極が得られる事から、これらを使用すること
により、優れた電気化学特性を有する素子（例えば、電
池の場合、高率充放電特性を有する素子，エレクトロク
ロミック素子の場合、応答速度の早い素子が得られる）
を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例の電極と比較例の電極の分極特
性図、第２図は本発明の実施例における固体電解質シー
ト中に含まれる固体電解質粒子の形状を示す写真、第３
図は圧壊前の固体電解質の粒子形状を示す写真である。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．可塑性樹脂の有機溶媒溶液に少なくとも固体電解質
    粒子を分散させた分散液を基板上に塗工し、乾燥して固
    体電解質粒子を含むシートを得る工程、および前記で得
    られたシートを圧延して前記固体電解質粒子を圧壊する
    工程を有する固体電解質を含む電気化学素子部材の製造
    方法。
JP62072405A 1986-09-19 1987-03-26 固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法 Expired - Lifetime JP2666276B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62072405A JP2666276B2 (ja) 1987-03-26 1987-03-26 固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法
US07/097,367 US4977007A (en) 1986-09-19 1987-09-08 Solid electrochemical element and production process therefor
CA 546422 CA1309456C (en) 1986-09-19 1987-09-09 Solid electrochemical element and production process thereof
EP19870113550 EP0260679B1 (en) 1986-09-19 1987-09-16 Solid electrochemical element and production process thereof
DE19873785901 DE3785901T2 (de) 1986-09-19 1987-09-16 Festes elektrochemisches Element und Verfahren zu seiner Herstellung.
KR1019870010356A KR900007731B1 (ko) 1986-09-19 1987-09-18 고체전기화학소자, 및 그 제조방법
CN87107102A CN1022273C (zh) 1986-09-19 1987-09-18 固体电化学元件及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62072405A JP2666276B2 (ja) 1987-03-26 1987-03-26 固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63237367A JPS63237367A (ja) 1988-10-03
JP2666276B2 true JP2666276B2 (ja) 1997-10-22

Family

ID=13488340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62072405A Expired - Lifetime JP2666276B2 (ja) 1986-09-19 1987-03-26 固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2666276B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4859007B2 (ja) * 2001-07-06 2012-01-18 独立行政法人物質・材料研究機構 リチウムイオン伝導性固体電解質成型体の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5795081A (en) * 1980-12-05 1982-06-12 Hitachi Maxell Ltd Manufacture of solid electrolyte cell
GB8412304D0 (en) * 1984-05-14 1984-06-20 Atomic Energy Authority Uk Composite cathode

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63237367A (ja) 1988-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sakuda et al. All-solid-state battery electrode sheets prepared by a slurry coating process
US3661645A (en) Polytetrafluoroethylene battery separator and method for producing same
JP2588523B2 (ja) 炭素電極
US20220029166A1 (en) Cathode unit and method for producing a cathode unit
DE102018222142A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Festelektrolytmembran oder einer Anode und Festelektrolytmembran oder Anode
CN109074961A (zh) 用于储能装置的电极以及用于制造干储能装置电极膜的方法
JPS5938706B2 (ja) 蓄電池用電極
JPS60133656A (ja) 電池電極および製作方法
CN105580169A (zh) 正极活性物质层
Agrawal et al. Electrochemical cell performance studies on all-solid-state battery using nano-composite polymer electrolyte membrane
JP5269390B2 (ja) 電極膜、電極及びその製造方法、ならびに電気二重層キャパシタ
JPH0467610A (ja) 電気二重層コンデンサの分極性電極の製造方法
US20220044879A1 (en) Large-Area Continuous Flexible Free-Standing Electrode And Preparation Method And Use Thereof
JP2000268813A (ja) 電池及びキャパシタの電極構造、並びに電極の製造方法
JP2666276B2 (ja) 固体電解質を含む電気化学素子部材の製造方法
JP5336752B2 (ja) 炭素粒子フィルム、積層電極、および電気二重層キャパシタの製造方法
JPH08250380A (ja) 分極性電極およびその製造方法
CN113422094A (zh) 凝胶浓差产电器件及其制备方法
JP2624251B2 (ja) 固体電気化学素子の製造法
KR100515742B1 (ko) 전기 및 열 전도성이 강화된 가요성 흑연 제품과 연료 전지 전극
JP3456270B2 (ja) 電極触媒層形成用ペースト
JPH097587A (ja) アルカリ蓄電池用正極
JPH0576136B2 (ja)
JPH0787045B2 (ja) 固体電解質シートの製造方法
JP2001284185A (ja) 電気二重層コンデンサ用分極性電極およびその製造方法