JP3211308B2 - 固体二次電池の製造法 - Google Patents
固体二次電池の製造法Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体二次電池の製造法に
関し、特に構成材料がすべて固体のいわゆる固体二次電
池の製造法に関する。
関し、特に構成材料がすべて固体のいわゆる固体二次電
池の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電源として使われる電池のうち構
成材料がすべて固体であるいわゆる固体電池は、液漏れ
がなく、したがって高信頼性が期待でき、小形軽量化も
可能などの理由で一次、二次電池ともに注目されてき
た。現在のところ各種機器のメモリーバックアップ用を
中心に考えられている。
成材料がすべて固体であるいわゆる固体電池は、液漏れ
がなく、したがって高信頼性が期待でき、小形軽量化も
可能などの理由で一次、二次電池ともに注目されてき
た。現在のところ各種機器のメモリーバックアップ用を
中心に考えられている。
【０００３】この固体電池では、電池内でイオンを動か
すための固体電解質がとくに重要であり、ＬｉＩ、Ｌｉ
3ＮなどのＬｉ+イオン導電性固体電解質、ＲｂＡｇ
4Ｉ5、ＡｇＩ−Ａｇ2Ｏ、Ａｇ−ＭｏＯ3などのＡｇ+イ
オン導電性固体電解質、Ｈ+イオン導電性固体電解質そ
れにＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ0.5、ＣｕＩ−Ｃｕ2Ｏ−ＭｏＯ
3などのＣｕ+イオン導電性固体電解質などが取り上げら
れている。
すための固体電解質がとくに重要であり、ＬｉＩ、Ｌｉ
3ＮなどのＬｉ+イオン導電性固体電解質、ＲｂＡｇ
4Ｉ5、ＡｇＩ−Ａｇ2Ｏ、Ａｇ−ＭｏＯ3などのＡｇ+イ
オン導電性固体電解質、Ｈ+イオン導電性固体電解質そ
れにＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ0.5、ＣｕＩ−Ｃｕ2Ｏ−ＭｏＯ
3などのＣｕ+イオン導電性固体電解質などが取り上げら
れている。
【０００４】また、正極用材料としてはＣｕ0.1Ｔｉ
Ｓ2、Ａｇ0.1ＴｉＳ2、Ｃｕ0.1ＮｂＳ2、Ａｇ0.1ＮｂＳ
2、ＷＯ3それにＣｕyＭｏ6Ｓ8-z（但し、ｙ＝０〜４、ｚ
＝０〜０．２）、ＦｅyＭｏ6Ｓ8-z（但し、ｙ＝０〜
４、ｚ＝０〜０．２）などのシェブレル相化合物があげ
られている。一方、負極にはＣｕ、Ａｇ、Ｌｉ1.5ＷＯ3
それに正極用と同様のシェブレル相化合物が試みられて
いる。
Ｓ2、Ａｇ0.1ＴｉＳ2、Ｃｕ0.1ＮｂＳ2、Ａｇ0.1ＮｂＳ
2、ＷＯ3それにＣｕyＭｏ6Ｓ8-z（但し、ｙ＝０〜４、ｚ
＝０〜０．２）、ＦｅyＭｏ6Ｓ8-z（但し、ｙ＝０〜
４、ｚ＝０〜０．２）などのシェブレル相化合物があげ
られている。一方、負極にはＣｕ、Ａｇ、Ｌｉ1.5ＷＯ3
それに正極用と同様のシェブレル相化合物が試みられて
いる。
【０００５】これら電池の構造としては、正、負極とし
て両面に電極活物質と結着剤を主とする層を、中央に電
解質と結着剤を主とする層を配するのが一般的である。
て両面に電極活物質と結着剤を主とする層を、中央に電
解質と結着剤を主とする層を配するのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】電解質としてＲｂＣｕ
4Ｉ1.5Ｃｌ3.5、また、正極用および負極材料としてＣ
ｕyＭｏ6Ｓ8-zシェブレルを用いて電池を製作し充放電
を行なったところ比較的少ないサイクル数で容量の低下
が起こった。すなわち充放電を繰返すと内部抵抗が増加
して性能の劣化が認められた。原因について調べた結
果、電解質層と電極層の接触が十分でないことがわかっ
た。しかし電極層と電解質層を加熱下で加圧により一体
化する際に両者の密着性を高めるためには温度は高く圧
力は大きいほうがよいことは当然である。しかしこの条
件で一体化すると結着剤の軟化により電解質層や電極層
の変形が生ずる問題がある。本発明はこのような問題を
解決するもので、内部抵抗の少ない高性能の固体二次電
池の製造法を提供することを目的とする。
4Ｉ1.5Ｃｌ3.5、また、正極用および負極材料としてＣ
ｕyＭｏ6Ｓ8-zシェブレルを用いて電池を製作し充放電
を行なったところ比較的少ないサイクル数で容量の低下
が起こった。すなわち充放電を繰返すと内部抵抗が増加
して性能の劣化が認められた。原因について調べた結
果、電解質層と電極層の接触が十分でないことがわかっ
た。しかし電極層と電解質層を加熱下で加圧により一体
化する際に両者の密着性を高めるためには温度は高く圧
力は大きいほうがよいことは当然である。しかしこの条
件で一体化すると結着剤の軟化により電解質層や電極層
の変形が生ずる問題がある。本発明はこのような問題を
解決するもので、内部抵抗の少ない高性能の固体二次電
池の製造法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の固体二次電池の製造法は、両面に電極材料と結
着剤を主とする層を、中央に電解質と結着剤を主とする
層を配し、加熱下で加圧により一体化する製法におい
て、まず初回温度及び初回圧力で加熱と同時に加圧し、
前記初回温度より低温である最終温度、及び前記初回圧
力より高圧である最終圧力で加熱と同時に加圧すること
で一体化する。この際初回温度が結着剤の軟化温度より
高く、最終温度が軟化温度付近であり、初めの加圧は初
回温度で１００〜２００ｋｇ／ｃｍ2とし、最終の加圧
は最終圧力である４００〜８００Ｋｇ／ｃｍ2にするも
のである。
本発明の固体二次電池の製造法は、両面に電極材料と結
着剤を主とする層を、中央に電解質と結着剤を主とする
層を配し、加熱下で加圧により一体化する製法におい
て、まず初回温度及び初回圧力で加熱と同時に加圧し、
前記初回温度より低温である最終温度、及び前記初回圧
力より高圧である最終圧力で加熱と同時に加圧すること
で一体化する。この際初回温度が結着剤の軟化温度より
高く、最終温度が軟化温度付近であり、初めの加圧は初
回温度で１００〜２００ｋｇ／ｃｍ2とし、最終の加圧
は最終圧力である４００〜８００Ｋｇ／ｃｍ2にするも
のである。
【０００８】
【作用】電極層と電解質層を一体化する際に、両者の密
着性を高めるためには温度は高く圧力は大きい方がよい
ことは当然である。しかしこの条件で一体化すると結着
剤の軟化により電解質層や電極層の変形が生ずる。本願
では、まず高温度で低圧、温度を下げて高圧となるよう
に一体化を行う。こうすることで、電極と電解質の層が
強固に付着した状態で電池が得られるので、充放電の過
程で生じる膨張が抑制され、したがって内部抵抗が増大
することなく優れた放電性能や自己放電性が得られ、比
較的少ないサイクル数で容量が低下することがなくな
る。
着性を高めるためには温度は高く圧力は大きい方がよい
ことは当然である。しかしこの条件で一体化すると結着
剤の軟化により電解質層や電極層の変形が生ずる。本願
では、まず高温度で低圧、温度を下げて高圧となるよう
に一体化を行う。こうすることで、電極と電解質の層が
強固に付着した状態で電池が得られるので、充放電の過
程で生じる膨張が抑制され、したがって内部抵抗が増大
することなく優れた放電性能や自己放電性が得られ、比
較的少ないサイクル数で容量が低下することがなくな
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例の固体二次電池の製
造法について説明する。
造法について説明する。
【００１０】正極用材料として銅シェブレル（Ｃｕ2Ｍ
ｏ6Ｓ8）を用い、これに電解質としてＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃ
ｌ3.5を４００ｗｔ％、結着剤として市販のポリエチレ
ンが８ｗｔ％になるように、その熱ベンゼン溶液を加え
充分撹拌して後、半乾燥状態にしておく。一方、負極に
も銅シェブレル（Ｃｕ2Ｍｏ6Ｓ8）を用い正極と同様に
電解質、それに結着剤が８ｗｔ％になるように加え充分
撹拌して後、半乾燥状態にしておく。それに電解質とし
てＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ3.5を用い、やはり結着剤として
ポリエチレンが１０ｗｔ％になるように加え、半乾燥状
態にしておく。
ｏ6Ｓ8）を用い、これに電解質としてＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃ
ｌ3.5を４００ｗｔ％、結着剤として市販のポリエチレ
ンが８ｗｔ％になるように、その熱ベンゼン溶液を加え
充分撹拌して後、半乾燥状態にしておく。一方、負極に
も銅シェブレル（Ｃｕ2Ｍｏ6Ｓ8）を用い正極と同様に
電解質、それに結着剤が８ｗｔ％になるように加え充分
撹拌して後、半乾燥状態にしておく。それに電解質とし
てＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ3.5を用い、やはり結着剤として
ポリエチレンが１０ｗｔ％になるように加え、半乾燥状
態にしておく。
【００１１】つぎに径２０mmの型内に正極用、電解質、
負極用の順にそれぞれ１ｇ、０．６ｇ、１ｇ充填し、ま
ずこれを１８０℃に加熱したプレス機で２００kg／cm2
の条件で加圧し、ついで１４０℃にして４００kg／c
m2、最後に１１０℃にして６００kg／cm2にして加圧し
たままで５０℃程度に冷却してから加圧を止めて型内か
ら取り出した。その後、その両面にゴム中にカーボンブ
ラック微粉末を分散させた市販のカーボンフィルムを集
電体として当てた後、さらにその外側に厚さ０．３mm、
径２６mmのＣｕ板を当てて１２０℃、５００kg／cm2の
条件で加圧一体化した。次に、加圧した状態で４０℃程
度に冷却してから加圧を止めてから電池周辺を、まず、
ポリアクリル系樹脂で被覆し、さらに常温硬化型のエポ
キシ樹脂をその上に塗着して電池を構成した。この電池
をＡとする。
負極用の順にそれぞれ１ｇ、０．６ｇ、１ｇ充填し、ま
ずこれを１８０℃に加熱したプレス機で２００kg／cm2
の条件で加圧し、ついで１４０℃にして４００kg／c
m2、最後に１１０℃にして６００kg／cm2にして加圧し
たままで５０℃程度に冷却してから加圧を止めて型内か
ら取り出した。その後、その両面にゴム中にカーボンブ
ラック微粉末を分散させた市販のカーボンフィルムを集
電体として当てた後、さらにその外側に厚さ０．３mm、
径２６mmのＣｕ板を当てて１２０℃、５００kg／cm2の
条件で加圧一体化した。次に、加圧した状態で４０℃程
度に冷却してから加圧を止めてから電池周辺を、まず、
ポリアクリル系樹脂で被覆し、さらに常温硬化型のエポ
キシ樹脂をその上に塗着して電池を構成した。この電池
をＡとする。
【００１２】つぎに、比較のために１６０℃に加熱した
プレス機で５００kg／cm2の条件で加圧し、その後ただ
ちに型から取り出した電池をＢとした。
プレス機で５００kg／cm2の条件で加圧し、その後ただ
ちに型から取り出した電池をＢとした。
【００１３】以上の２つの電池についてまず通常の充放
電での放電電圧と容量を比較した。１．０ｍＡで０．５
８Ｖまでの充電、３．０ｍＡで０．３Ｖまでの放電を行
なったところ、Ａは平均電圧は０．４７Ｖ、放電容量は
１９．５ｍＡｈを示した。これに対し、Ｂでは平均電圧
は０．４３Ｖ、放電容量は１６．２ｍＡｈであり、いず
れもＡが優れていた。
電での放電電圧と容量を比較した。１．０ｍＡで０．５
８Ｖまでの充電、３．０ｍＡで０．３Ｖまでの放電を行
なったところ、Ａは平均電圧は０．４７Ｖ、放電容量は
１９．５ｍＡｈを示した。これに対し、Ｂでは平均電圧
は０．４３Ｖ、放電容量は１６．２ｍＡｈであり、いず
れもＡが優れていた。
【００１４】次に同様の充放電条件で各電池の自己放電
性を調べた。０．５８Ｖまで充電後３０℃で二月間放置
した後容量を調べたところ、維持率がＡでは９３％であ
ったのに対しＢでは８６％であった。さらにＡおよびＢ
の充放電サイクル寿命特性を調べた。電池は、いずれも
１０セル用いた。周囲温度を２０℃とした。その結果、
放電容量が初期の６０％にまで劣化する充放電サイクル
数が、Ａでは１０５０〜１１００サイクルであったのに
対して、Ｂでは７００〜８５０サイクルであった。この
結果から明らかなようにＡが長寿命であった。
性を調べた。０．５８Ｖまで充電後３０℃で二月間放置
した後容量を調べたところ、維持率がＡでは９３％であ
ったのに対しＢでは８６％であった。さらにＡおよびＢ
の充放電サイクル寿命特性を調べた。電池は、いずれも
１０セル用いた。周囲温度を２０℃とした。その結果、
放電容量が初期の６０％にまで劣化する充放電サイクル
数が、Ａでは１０５０〜１１００サイクルであったのに
対して、Ｂでは７００〜８５０サイクルであった。この
結果から明らかなようにＡが長寿命であった。
【００１５】従来の電池Ｂでは充放電の過程で電極が膨
張し、これが充放電時でのイオンの流れを阻害し電圧や
容量の低下を招き、さらに比較的少ないサイクル数で容
量が低下する原因になっていた。ところが本願の電池Ａ
では電極と電解質の層が強固に圧着した状態で電池が得
られているので、充放電の過程で膨張する現象を抑制
し、したがって内部抵抗が増大することなく優れた放電
特性が得られ、また、比較的少ないサイクル数で容量が
低下することもない。
張し、これが充放電時でのイオンの流れを阻害し電圧や
容量の低下を招き、さらに比較的少ないサイクル数で容
量が低下する原因になっていた。ところが本願の電池Ａ
では電極と電解質の層が強固に圧着した状態で電池が得
られているので、充放電の過程で膨張する現象を抑制
し、したがって内部抵抗が増大することなく優れた放電
特性が得られ、また、比較的少ないサイクル数で容量が
低下することもない。
【００１６】なお、実施例では単電池を例にして示した
が、容量や電圧を高めるために通常採用する積層構造の
電池の場合にも同じ手法を用いることができる。
が、容量や電圧を高めるために通常採用する積層構造の
電池の場合にも同じ手法を用いることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上の実施例の説明により明らかなよう
に、本発明の固体二次電池の製造法によれば、両面に電
極材料と結着剤を主とする層を、中央に電解質と結着剤
を主とする層を配し、加熱により一体化する固体二次電
池の製法において、まず高温度で低圧、温度を下げて高
圧にして一体化することにより電池の充放電中での内部
抵抗の増加を抑え優れた放電性能や自己放電特性が得ら
れ、さらに長寿命化が可能になる。
に、本発明の固体二次電池の製造法によれば、両面に電
極材料と結着剤を主とする層を、中央に電解質と結着剤
を主とする層を配し、加熱により一体化する固体二次電
池の製法において、まず高温度で低圧、温度を下げて高
圧にして一体化することにより電池の充放電中での内部
抵抗の増加を抑え優れた放電性能や自己放電特性が得ら
れ、さらに長寿命化が可能になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/36 - 10/40
Claims (4)
- 【請求項１】 両面に電極材料と結着剤を主とする層
を、中央に電解質と結着剤を主とする層を配し、加熱下
で加圧により該層を一体化する製法において、まず初回
温度及び初回圧力で加熱と同時に加圧し、前記初回温度
より低温である最終温度、及び前記初回圧力より高圧で
ある最終圧力で加熱と同時に加圧することで一体化する
固体二次電池の製造法。 - 【請求項２】 初回温度が結着剤の軟化温度より高く、
最終温度が前記結着剤の軟化温度付近、初回圧力が初回
温度で１００〜２００Ｋｇ／ｃｍ2、最終圧力が４００
〜８００Ｋｇ／ｃｍ2である請求項１記載の固体二次電
池の製造法。 - 【請求項３】電極材料が銅シェブレル構造体で、電解質
が銅イオン導電性固体電解質特にＲｂＣｕ4Ｉ2-xＣｌ
3+x（但し、ｘ＝０．２５〜１．０）系電解質、それら
に含まれる結着剤が熱可塑性樹脂である請求項１記載の
固体二次電池の製造法。 - 【請求項４】電池が積層構造である請求項１記載の固体
二次電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32421391A JP3211308B2 (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 固体二次電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32421391A JP3211308B2 (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 固体二次電池の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159802A JPH05159802A (ja) | 1993-06-25 |
| JP3211308B2 true JP3211308B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=18163308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32421391A Expired - Fee Related JP3211308B2 (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 固体二次電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3211308B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3628008C1 (ja) * | 1986-08-19 | 1987-11-05 | Deutsche Texaco Ag, 2000 Hamburg, De | |
| JP6384729B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2018-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池とその製造方法 |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP32421391A patent/JP3211308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05159802A (ja) | 1993-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |