JP3273997B2 - 高分子固体電解質電池及びその製造方法 - Google Patents
高分子固体電解質電池及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高分子固体電解質電池及
びその製造方法に関するものである。
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電解液の液漏れを防止し薄形化を図れる
電池として、正極活物質層と負極活物質層とを高分子固
体電解質層を介して積層した高分子固体電解質電池が提
案されている。この種の電池の高分子固体電解質層は正
極活物質層と負極活物質層との絶縁が確実に図れるよう
に比較的分子量の高い高分子固体電解質により形成され
ている。しかしながら、高分子固体電解質は液体の電解
質に比べてイオン伝導度が大幅に低いため、高分子固体
電解質電池は容量が低く高率放電しにくいという問題が
あった。そこでイオン伝導性の比較的高い低分子量の高
分子固体電解質を高分子化合物に保持させて電解質層を
形成した高分子固体電解質電池が提案された。また高分
子固体電解質電池は電解質と活物質との双方が固体であ
るため、両者の間の接触状態が悪く電池の反応面積が小
さくなるという問題がある。そこで高分子固体電解質を
適当な溶媒に溶解分散させた溶液を活物質層に塗布して
から溶媒を揮発除去して活物質層内に高分子固体電解質
を含浸させることが提案された。
電池として、正極活物質層と負極活物質層とを高分子固
体電解質層を介して積層した高分子固体電解質電池が提
案されている。この種の電池の高分子固体電解質層は正
極活物質層と負極活物質層との絶縁が確実に図れるよう
に比較的分子量の高い高分子固体電解質により形成され
ている。しかしながら、高分子固体電解質は液体の電解
質に比べてイオン伝導度が大幅に低いため、高分子固体
電解質電池は容量が低く高率放電しにくいという問題が
あった。そこでイオン伝導性の比較的高い低分子量の高
分子固体電解質を高分子化合物に保持させて電解質層を
形成した高分子固体電解質電池が提案された。また高分
子固体電解質電池は電解質と活物質との双方が固体であ
るため、両者の間の接触状態が悪く電池の反応面積が小
さくなるという問題がある。そこで高分子固体電解質を
適当な溶媒に溶解分散させた溶液を活物質層に塗布して
から溶媒を揮発除去して活物質層内に高分子固体電解質
を含浸させることが提案された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低分子
量の高分子固体電解質を高分子化合物に保持させた電解
質層の製造工程は複雑である。また、この電解質層では
イオン伝導度を十分に高めるため、低分子量の高分子固
体電解質の量を増やすと電解質層の強度が低下するとい
う問題が生じる。
量の高分子固体電解質を高分子化合物に保持させた電解
質層の製造工程は複雑である。また、この電解質層では
イオン伝導度を十分に高めるため、低分子量の高分子固
体電解質の量を増やすと電解質層の強度が低下するとい
う問題が生じる。
【０００４】また電池の反応面積を増加させるために、
高分子固体電解質を適当な溶媒に溶解分散させた溶液を
活物質層に塗布しても、この溶液は粘性が高く、活物質
層内に十分には浸透せず、電池の反応面積を大きくする
ことには限界があった本発明の目的は、電解質層の強度
を低下させずに電解質内のイオン伝導性を高め、しかも
高分子固体電解質層と活物質層との間の反応面積を大き
くできる高分子固体電解質電池とその製造方法とを提供
することにある。
高分子固体電解質を適当な溶媒に溶解分散させた溶液を
活物質層に塗布しても、この溶液は粘性が高く、活物質
層内に十分には浸透せず、電池の反応面積を大きくする
ことには限界があった本発明の目的は、電解質層の強度
を低下させずに電解質内のイオン伝導性を高め、しかも
高分子固体電解質層と活物質層との間の反応面積を大き
くできる高分子固体電解質電池とその製造方法とを提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、正
極活物質層と負極活物質層とが高分子固体電解質層を介
して積層されてなる高分子固体電解質電池を対象にし
て、高分子固体電解質層には電解液及び平均分子量が１
５０万〜２００万の高分子固体電解質材料を含ませ、正
極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方に前記電
解液及び前記高分子固体電解質材料を含浸させる。
極活物質層と負極活物質層とが高分子固体電解質層を介
して積層されてなる高分子固体電解質電池を対象にし
て、高分子固体電解質層には電解液及び平均分子量が１
５０万〜２００万の高分子固体電解質材料を含ませ、正
極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方に前記電
解液及び前記高分子固体電解質材料を含浸させる。
【０００６】請求項２の発明では、正極活物質層と負極
活物質層とを高分子固体電解質層を介して積層して高分
子固体電解質電池を製造する方法を対象にする。本発明
の製造方法では、正極活物質層を多孔質に形成し、少な
くとも電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分
子固体電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを
含む混合溶液を前記正極活物質層に塗布すると共に該正
極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発させて前
記電解液及び前記高分子固体電解質材料を含む高分子固
体電解質層を形成する。
活物質層とを高分子固体電解質層を介して積層して高分
子固体電解質電池を製造する方法を対象にする。本発明
の製造方法では、正極活物質層を多孔質に形成し、少な
くとも電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分
子固体電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを
含む混合溶液を前記正極活物質層に塗布すると共に該正
極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発させて前
記電解液及び前記高分子固体電解質材料を含む高分子固
体電解質層を形成する。
【０００７】請求項３の発明では、正極活物質層と負極
活物質層とを高分子固体電解質層を介して積層して高分
子固体電解質電池を製造する方法を対象にする。本発明
の製造方法では、少なくとも電解液と平均分子量が１５
０万〜２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液よ
り沸点の低い溶媒とを含む溶液中に正極活物質粉末を分
散させた分散溶液を集電体に塗布した後に該分散溶液か
ら溶媒を揮発させて正極活物質層を形成し、少なくとも
電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分子固体
電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを含む溶
液を前記正極活物質層に塗布すると共に該正極活物質層
内に含浸させた後に前記溶媒を揮発させて前記電解液及
び前記高分子固体電解質材料を含む高分子固体電解質層
を形成する。
活物質層とを高分子固体電解質層を介して積層して高分
子固体電解質電池を製造する方法を対象にする。本発明
の製造方法では、少なくとも電解液と平均分子量が１５
０万〜２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液よ
り沸点の低い溶媒とを含む溶液中に正極活物質粉末を分
散させた分散溶液を集電体に塗布した後に該分散溶液か
ら溶媒を揮発させて正極活物質層を形成し、少なくとも
電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分子固体
電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを含む溶
液を前記正極活物質層に塗布すると共に該正極活物質層
内に含浸させた後に前記溶媒を揮発させて前記電解液及
び前記高分子固体電解質材料を含む高分子固体電解質層
を形成する。
【０００８】
【作用】請求項１の発明のように、高分子固体電解質層
にイオン伝導性の高い電解液及び平均分子量が１５０万
〜２００万の高分子固体電解質材料を含ませ、しかも正
極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方に前記電
解液及び前記高分子固体電解質材料を含浸させると、前
記高分子固体電解質層及び前記活物質層内のイオン伝導
性が高くなる上に活物質層と高分子固体電解質層との間
の接触面積を増大させることができる。そのため、本発
明によれば負極活物質層のイオンを正極活物質層に効率
よく伝達することができる。しかも少量の電解液を分子
量の高い高分子固体電解質層に含浸するだけでイオン伝
導性は大きく向上するため、従来のように高分子固体電
解質層の強度を低下させることなく、電池の容量を高め
ることができる。また、高分子固体電解質材料を活物質
層内に含浸させると、電池の有効反応面積が増加し、放
電持続時間を長くすることができる。
にイオン伝導性の高い電解液及び平均分子量が１５０万
〜２００万の高分子固体電解質材料を含ませ、しかも正
極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方に前記電
解液及び前記高分子固体電解質材料を含浸させると、前
記高分子固体電解質層及び前記活物質層内のイオン伝導
性が高くなる上に活物質層と高分子固体電解質層との間
の接触面積を増大させることができる。そのため、本発
明によれば負極活物質層のイオンを正極活物質層に効率
よく伝達することができる。しかも少量の電解液を分子
量の高い高分子固体電解質層に含浸するだけでイオン伝
導性は大きく向上するため、従来のように高分子固体電
解質層の強度を低下させることなく、電池の容量を高め
ることができる。また、高分子固体電解質材料を活物質
層内に含浸させると、電池の有効反応面積が増加し、放
電持続時間を長くすることができる。
【０００９】請求項２の発明のように、正極活物質層を
多孔質に形成し、少なくとも電解液と平均分子量が１５
０万〜２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液よ
り沸点の低い溶媒とを含む混合溶液を正極活物質層に塗
布すると共に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶
媒を揮発させると、前記電解液及び前記高分子固体電解
質材料が含浸された正極活物質層と高分子固体電解質層
を容易に形成することができる。
多孔質に形成し、少なくとも電解液と平均分子量が１５
０万〜２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液よ
り沸点の低い溶媒とを含む混合溶液を正極活物質層に塗
布すると共に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶
媒を揮発させると、前記電解液及び前記高分子固体電解
質材料が含浸された正極活物質層と高分子固体電解質層
を容易に形成することができる。
【００１０】請求項３の発明のように、少なくとも電解
液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分子固体電解
質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを含む溶液中
に正極活物質粉末を分散させた分散溶液を集電体に塗布
した後に該分散溶液から溶媒を揮発させると、前記電解
液を含んだ正極活物質層を容易に形成することができ
る。また、少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜
２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点
の低い溶媒とを含む溶液を正極活物質層に塗布すると共
に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発さ
せると、前記電解液及び前記高分子固体電解質材料が含
浸された正極活物質層と高分子固体電解質層を容易に形
成することができる。さらに、電解液及び高分子固体電
解質材料と電解液より沸点の低い溶媒とを溶解した溶液
は、高分子固体電解質材料だけを溶媒に溶解分散させた
溶液に比べて粘性が低いので、正極活物質層に塗布すれ
ば、混合溶液が正極活物質層内の空隙部に十分に浸透さ
せることができる。
液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分子固体電解
質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを含む溶液中
に正極活物質粉末を分散させた分散溶液を集電体に塗布
した後に該分散溶液から溶媒を揮発させると、前記電解
液を含んだ正極活物質層を容易に形成することができ
る。また、少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜
２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点
の低い溶媒とを含む溶液を正極活物質層に塗布すると共
に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発さ
せると、前記電解液及び前記高分子固体電解質材料が含
浸された正極活物質層と高分子固体電解質層を容易に形
成することができる。さらに、電解液及び高分子固体電
解質材料と電解液より沸点の低い溶媒とを溶解した溶液
は、高分子固体電解質材料だけを溶媒に溶解分散させた
溶液に比べて粘性が低いので、正極活物質層に塗布すれ
ば、混合溶液が正極活物質層内の空隙部に十分に浸透さ
せることができる。
【００１１】
【実施例】（実施例１） 図１は本発明を偏平形の高分子固体電解質リチウム電池
に適用した実施例１の電池の概略断面図である。図１に
おいて、１は正極集電体、２は正極活物質層、３は高分
子固体電解質層、４は負極活物質層、５は負極集電体、
そして６はホットメルトである。
に適用した実施例１の電池の概略断面図である。図１に
おいて、１は正極集電体、２は正極活物質層、３は高分
子固体電解質層、４は負極活物質層、５は負極集電体、
そして６はホットメルトである。
【００１２】正極集電体１は厚み約２０μm のニッケル
箔により形成されている。正極活物質層２は、五酸化バ
ナジウムキセロゲル（Ｖ２ Ｏ５ ・ｎＨ２ Ｏ）の粉
末とカーボンブラック粉末と四フッ化エチレン樹脂から
なるバインダとの混合物により多孔質に形成されてお
り、多孔質内には過塩素酸リチウムとプロピレンカーボ
ネートとメトキシオリゴエチレンオキシポリホスファゼ
ン（ＭＥＰ７）からなる高分子固体電解質材料とが含浸
されている。プロピレンカーボネートは過塩素酸リチウ
ムを溶解して電解液として作用し、メトキシオリゴエチ
レンオキシポリホスファゼン（ＭＥＰ７）は高分子固体
電解質材料として作用する。高分子固体電解質層３は、
過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）と電解液（プロピ
レンカーボネート）とを含む分子量の高いメトキシオリ
ゴエチレンオキシポリホスファゼン（ＭＥＰ７）により
形成されている。負極活物質層４は、リチウム箔により
形成されている。負極集電体５は、正極集電体１と同寸
法のステンレス箔により形成されている。正極集電体１
及び負極集電体５は、それぞれ電池の外装ケースの一部
を構成し、且つ端子の機能を果たしている。ホットメル
ト６は、加熱されると表面側から溶融して接着性を示す
枠部材である。このホットメルト６は集電体１及び５の
外周端面１ｂ及び５ｂに対応した輪郭が矩形状を呈する
リングであり、具体的にはポリオレフィン系樹脂から形
成されている。集電体１及び５の外周端面１ｂ及び５ｂ
がホットメルト６に接続されて電池が組み立てられてい
る。
箔により形成されている。正極活物質層２は、五酸化バ
ナジウムキセロゲル（Ｖ２ Ｏ５ ・ｎＨ２ Ｏ）の粉
末とカーボンブラック粉末と四フッ化エチレン樹脂から
なるバインダとの混合物により多孔質に形成されてお
り、多孔質内には過塩素酸リチウムとプロピレンカーボ
ネートとメトキシオリゴエチレンオキシポリホスファゼ
ン（ＭＥＰ７）からなる高分子固体電解質材料とが含浸
されている。プロピレンカーボネートは過塩素酸リチウ
ムを溶解して電解液として作用し、メトキシオリゴエチ
レンオキシポリホスファゼン（ＭＥＰ７）は高分子固体
電解質材料として作用する。高分子固体電解質層３は、
過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）と電解液（プロピ
レンカーボネート）とを含む分子量の高いメトキシオリ
ゴエチレンオキシポリホスファゼン（ＭＥＰ７）により
形成されている。負極活物質層４は、リチウム箔により
形成されている。負極集電体５は、正極集電体１と同寸
法のステンレス箔により形成されている。正極集電体１
及び負極集電体５は、それぞれ電池の外装ケースの一部
を構成し、且つ端子の機能を果たしている。ホットメル
ト６は、加熱されると表面側から溶融して接着性を示す
枠部材である。このホットメルト６は集電体１及び５の
外周端面１ｂ及び５ｂに対応した輪郭が矩形状を呈する
リングであり、具体的にはポリオレフィン系樹脂から形
成されている。集電体１及び５の外周端面１ｂ及び５ｂ
がホットメルト６に接続されて電池が組み立てられてい
る。
【００１３】高分子固体電解質材料であるメトキシオリ
ゴエチレンオキシポリホスファゼン（ＭＥＰ７）は、そ
れ単独ではイオン伝導性を有しない。リチウム塩を溶解
させてはじめて高分子固体電解質として機能する。
ゴエチレンオキシポリホスファゼン（ＭＥＰ７）は、そ
れ単独ではイオン伝導性を有しない。リチウム塩を溶解
させてはじめて高分子固体電解質として機能する。
【００１４】本実施例の電池は、次のようにして製造し
た。まず五酸化バナジウムキセロゲル（Ｖ２ Ｏ５ ・
ｎＨ２ Ｏ）の粉末とカーボンブラック粉末と四フッ化
エチレン樹脂からなるバインダとを８０：１５：５の重
量比で混合した混合物をロール成形して厚み１００μm
のシート状の正極活物質を作った。そして、この正極活
物質を厚み２０μm のニッケル箔からなる正極集電体１
の一方の表面１ａの中央部分に載置して多孔質の正極活
物質層２を形成した。次に、ポリホスファゼン誘導体の
一種であるメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスフ
ァゼン（ＭＥＰ７）からなる高分子固体電解質材料（平
均分子量１５０〜２００万）と、該ＭＥＰ７に対して８
重量％のＬｉＣｌＯ４ と、該ＭＥＰ７に対して１０重
量％の電解液（プロピレンカーボネート）とを１、２−
ジメトキシエタン（ＤＭＥ）からなる溶媒中に２０重量
％の割合で溶かして高分子固体電解質用溶液を作り、こ
の溶液を正極活物質層２を全体的に覆うようにして正極
活物質層２上に塗布すると共に該正極活物質層２内に含
浸させた。尚、ＭＥＰ７に対する電解液（プロピレンカ
ーボネート）の好ましい割合は１〜１５重量％である。
電解液の割合が１５重量％を超えると、電解質は固体電
解質から流体性を持つ電解質に変わる。そして、これを
乾燥してＤＭＥを揮発するキャスティングにより厚み１
００μm の固体電解質層３を作った。尚、ＤＭＥの沸点
（８５度）はプロピレンカーボネートの沸点（２４２
度）より低いため、ＤＭＥを揮発してもプロピレンカー
ボネートは固体電解質層３内に残留する。また、高分子
固体電解質用溶液を正極活物質層２上に塗布した後に必
要に応じてオートクレーブ等を用いて加圧、減圧または
加減圧しても固体電解質層３を作ることができる。次
に、固体電解質層３の上に厚み４０μm のＬｉ箔からな
る負極活物質層４を載置し、正極集電体１の外周端部１
ｂの上にホットメルト６を載置した。そして、負極活物
質層４とホットメルト６とを覆うようにして正極集電体
１と同寸法のステンレス箔からなる負極集電体５を載置
した。次に、加熱によりホットメルト６を集電体１及び
５の外周端部１ｂ及び５ｂに完全に接続して高分子固体
電解質リチウム電池を完成した。
た。まず五酸化バナジウムキセロゲル（Ｖ２ Ｏ５ ・
ｎＨ２ Ｏ）の粉末とカーボンブラック粉末と四フッ化
エチレン樹脂からなるバインダとを８０：１５：５の重
量比で混合した混合物をロール成形して厚み１００μm
のシート状の正極活物質を作った。そして、この正極活
物質を厚み２０μm のニッケル箔からなる正極集電体１
の一方の表面１ａの中央部分に載置して多孔質の正極活
物質層２を形成した。次に、ポリホスファゼン誘導体の
一種であるメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスフ
ァゼン（ＭＥＰ７）からなる高分子固体電解質材料（平
均分子量１５０〜２００万）と、該ＭＥＰ７に対して８
重量％のＬｉＣｌＯ４ と、該ＭＥＰ７に対して１０重
量％の電解液（プロピレンカーボネート）とを１、２−
ジメトキシエタン（ＤＭＥ）からなる溶媒中に２０重量
％の割合で溶かして高分子固体電解質用溶液を作り、こ
の溶液を正極活物質層２を全体的に覆うようにして正極
活物質層２上に塗布すると共に該正極活物質層２内に含
浸させた。尚、ＭＥＰ７に対する電解液（プロピレンカ
ーボネート）の好ましい割合は１〜１５重量％である。
電解液の割合が１５重量％を超えると、電解質は固体電
解質から流体性を持つ電解質に変わる。そして、これを
乾燥してＤＭＥを揮発するキャスティングにより厚み１
００μm の固体電解質層３を作った。尚、ＤＭＥの沸点
（８５度）はプロピレンカーボネートの沸点（２４２
度）より低いため、ＤＭＥを揮発してもプロピレンカー
ボネートは固体電解質層３内に残留する。また、高分子
固体電解質用溶液を正極活物質層２上に塗布した後に必
要に応じてオートクレーブ等を用いて加圧、減圧または
加減圧しても固体電解質層３を作ることができる。次
に、固体電解質層３の上に厚み４０μm のＬｉ箔からな
る負極活物質層４を載置し、正極集電体１の外周端部１
ｂの上にホットメルト６を載置した。そして、負極活物
質層４とホットメルト６とを覆うようにして正極集電体
１と同寸法のステンレス箔からなる負極集電体５を載置
した。次に、加熱によりホットメルト６を集電体１及び
５の外周端部１ｂ及び５ｂに完全に接続して高分子固体
電解質リチウム電池を完成した。
【００１５】（実施例２） 本実施例の電池は、正極活物質層を除いては実施例１の
電池と同じ構造を有している。本実施例の電池の正極活
物質層は次のようにして形成した。
電池と同じ構造を有している。本実施例の電池の正極活
物質層は次のようにして形成した。
【００１６】まず五酸化バナジウムキセロゲル（Ｖ２
Ｏ５ ・ｎＨ２ Ｏ）の粉末とグラファイト粉末からな
る導電助剤とを２：１の重量比で混合した混合物を作っ
た。次にメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスファ
ゼン（ＭＥＰ７）からなる高分子固体電解質材料（平均
分子量１５０〜２００万）と、該ＭＥＰ７に対して８重
量％のＬｉＣｌＯ４ と、該ＭＥＰ７に対して１０重量
％の電解液（プロピレンカーボネート）とを１、２−ジ
メトキシエタン（ＤＭＥ）からなる溶媒中に２０重量％
の割合で溶かして溶液を作り、この溶液に前述の混合物
をいれ、溶液中に五酸化バナジウムキセロゲル粉末とグ
ラファイト粉末とを分散させて分散溶液を作った。尚、
分散溶液中の五酸化バナジウムキセロゲルとグラファイ
トとＭＥＰ７との重量割合は２：１：１となっている。
次に、この分散溶液をホモジナイザーでさらに攪拌、分
散させた後に、スポイト等で分散溶液を正極集電体１の
一方の表面１ａの中央部分に塗布した。そして分散溶液
中からＤＭＥのみを揮発除去して五酸化バナジウムキセ
ロゲルとグラファイトとの間にプロピレンカーボネート
が含有されたＭＥＰ７からなる正極活物質層を形成し
た。
Ｏ５ ・ｎＨ２ Ｏ）の粉末とグラファイト粉末からな
る導電助剤とを２：１の重量比で混合した混合物を作っ
た。次にメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスファ
ゼン（ＭＥＰ７）からなる高分子固体電解質材料（平均
分子量１５０〜２００万）と、該ＭＥＰ７に対して８重
量％のＬｉＣｌＯ４ と、該ＭＥＰ７に対して１０重量
％の電解液（プロピレンカーボネート）とを１、２−ジ
メトキシエタン（ＤＭＥ）からなる溶媒中に２０重量％
の割合で溶かして溶液を作り、この溶液に前述の混合物
をいれ、溶液中に五酸化バナジウムキセロゲル粉末とグ
ラファイト粉末とを分散させて分散溶液を作った。尚、
分散溶液中の五酸化バナジウムキセロゲルとグラファイ
トとＭＥＰ７との重量割合は２：１：１となっている。
次に、この分散溶液をホモジナイザーでさらに攪拌、分
散させた後に、スポイト等で分散溶液を正極集電体１の
一方の表面１ａの中央部分に塗布した。そして分散溶液
中からＤＭＥのみを揮発除去して五酸化バナジウムキセ
ロゲルとグラファイトとの間にプロピレンカーボネート
が含有されたＭＥＰ７からなる正極活物質層を形成し
た。
【００１７】次に、ＭＥＰ７にプロピレンカーボネート
（電解液）を加えずその他は実施例１の電池と同様の方
法で製造した従来の電池と、実施例１及び実施例２の電
池とを終止電圧２．０Ｖまで５０μA/cm２ （２５℃）
の電流密度で放電して各電池の放電特性を調べた。図２
はその測定結果を示している。図２より実施例１及び実
施例２の電池は従来の電池に比べて放電作動電圧が約１
００mv程高く、しかも終止電圧（２．０Ｖ）までの放電
持続時間が長いのが判る。実施例１及び実施例２の電池
の放電作動電圧が高いのは、高分子固体電解質層に電解
液（プロピレンカーボネート）を含浸させることにより
電解質層内のイオン伝導性が向上したためであると考え
られる。また、放電持続時間が長いのは、プロピレンカ
ーボネートを含有したＭＥＰ７／ＤＭＥ溶液は粘性が低
いので、多孔性の正極活物質層内への含浸性が向上した
ことや、ＤＭＥを揮発除去しても高分子固体電解質材料
が正極活物質層内に残留していることにより電池の有効
反応面積が増加したためであると考えられる。
（電解液）を加えずその他は実施例１の電池と同様の方
法で製造した従来の電池と、実施例１及び実施例２の電
池とを終止電圧２．０Ｖまで５０μA/cm２ （２５℃）
の電流密度で放電して各電池の放電特性を調べた。図２
はその測定結果を示している。図２より実施例１及び実
施例２の電池は従来の電池に比べて放電作動電圧が約１
００mv程高く、しかも終止電圧（２．０Ｖ）までの放電
持続時間が長いのが判る。実施例１及び実施例２の電池
の放電作動電圧が高いのは、高分子固体電解質層に電解
液（プロピレンカーボネート）を含浸させることにより
電解質層内のイオン伝導性が向上したためであると考え
られる。また、放電持続時間が長いのは、プロピレンカ
ーボネートを含有したＭＥＰ７／ＤＭＥ溶液は粘性が低
いので、多孔性の正極活物質層内への含浸性が向上した
ことや、ＤＭＥを揮発除去しても高分子固体電解質材料
が正極活物質層内に残留していることにより電池の有効
反応面積が増加したためであると考えられる。
【００１８】尚、上記各実施例は正極活物質層中に電解
液及び高分子固体電解質材料を含浸させたが、負極活物
質層中に電解液及び高分子固体電解質材料を含浸させて
も構わないのは勿論である。例えば、リチウム粉末を適
当なバインダを用いて圧縮成形した負極活物質層、また
は粉末状または繊維状の炭素材からなる負極活物質保持
体にリチウムイオンをドープさせた負極活物質層中に電
解液及び高分子固体電解質材料を含浸させても本実施例
と同様に放電特性が向上するのが確認された。
液及び高分子固体電解質材料を含浸させたが、負極活物
質層中に電解液及び高分子固体電解質材料を含浸させて
も構わないのは勿論である。例えば、リチウム粉末を適
当なバインダを用いて圧縮成形した負極活物質層、また
は粉末状または繊維状の炭素材からなる負極活物質保持
体にリチウムイオンをドープさせた負極活物質層中に電
解液及び高分子固体電解質材料を含浸させても本実施例
と同様に放電特性が向上するのが確認された。
【００１９】また、上記各実施例は本発明を高分子固体
電解質リチウム電池に適用した例であるが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、本発明を他の高分子固体
電解質電池及びその製造方法に適用できるのは勿論であ
る。
電解質リチウム電池に適用した例であるが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、本発明を他の高分子固体
電解質電池及びその製造方法に適用できるのは勿論であ
る。
【００２０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、高分子固体電
解質層にイオン伝導性の高い電解液及び平均分子量が１
５０万〜２００万の高分子固体電解質材料を含ませ、し
かも負極活物質層及び正極活物質層の少なくとも一方に
前記電解液及び前記高分子固体電解質材料を含浸させて
いるので、前記高分子固体電解質層及び前記活物質層内
のイオン伝導性が高くなる上に活物質層と高分子固体電
解質層との間の接触面積を増大させることができる。そ
のため、本発明によれば負極活物質層のイオンを正極活
物質層に効率よく伝達することができる。しかも少量の
電解液を分子量の高い高分子固体電解質層に含浸するだ
けでイオン伝導性は大きく向上するため、従来のように
高分子固体電解質層の強度を低下させることなく、電池
の容量を高めることができる。また、高分子固体電解質
材料を活物質層内に含浸させているので、電池の有効反
応面積が増加し、放電持続時間を長くすることができ
る。
解質層にイオン伝導性の高い電解液及び平均分子量が１
５０万〜２００万の高分子固体電解質材料を含ませ、し
かも負極活物質層及び正極活物質層の少なくとも一方に
前記電解液及び前記高分子固体電解質材料を含浸させて
いるので、前記高分子固体電解質層及び前記活物質層内
のイオン伝導性が高くなる上に活物質層と高分子固体電
解質層との間の接触面積を増大させることができる。そ
のため、本発明によれば負極活物質層のイオンを正極活
物質層に効率よく伝達することができる。しかも少量の
電解液を分子量の高い高分子固体電解質層に含浸するだ
けでイオン伝導性は大きく向上するため、従来のように
高分子固体電解質層の強度を低下させることなく、電池
の容量を高めることができる。また、高分子固体電解質
材料を活物質層内に含浸させているので、電池の有効反
応面積が増加し、放電持続時間を長くすることができ
る。
【００２１】請求項２の発明によれば、正極活物質層を
多孔質に形成し、少なくとも電解液と平均分子量が１５
０万〜２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液よ
り沸点の低い溶媒とを含む混合溶液を正極活物質層に塗
布すると共に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶
媒を揮発させるので、前記電解液及び前記高分子固体電
解質材料が含浸された正極活物質層と高分子固体電解質
層を容易に形成することができる。
多孔質に形成し、少なくとも電解液と平均分子量が１５
０万〜２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液よ
り沸点の低い溶媒とを含む混合溶液を正極活物質層に塗
布すると共に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶
媒を揮発させるので、前記電解液及び前記高分子固体電
解質材料が含浸された正極活物質層と高分子固体電解質
層を容易に形成することができる。
【００２２】請求項３の発明によれば、少なくとも電解
液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分子固体電解
質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを含む溶液中
に正極活物質粉末を分散させた分散溶液を集電体に塗布
した後に該分散溶液から溶媒を揮発させるので、前記電
解液を含んだ正極活物質層を容易に形成することができ
る。また、少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜
２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点
の低い溶媒とを含む溶液を正極活物質層に塗布すると共
に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発さ
せるので、前記電解液及び前記高分子固体電解質材料が
含浸された正極活物質層と高分子固体電解質層を容易に
形成することができる。さらに、電解液及び高分子固体
電解質材料と電解液より沸点の低い溶媒とを溶解した溶
液は、高分子固体電解質材料だけを溶媒に溶解分散させ
た溶液に比べて粘性が低いので、正極活物質層に塗布す
れば、混合溶液が正極活物質層内の空隙部に十分に浸透
させることができる。
液と平均分子量が１５０万〜２００万の高分子固体電解
質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒とを含む溶液中
に正極活物質粉末を分散させた分散溶液を集電体に塗布
した後に該分散溶液から溶媒を揮発させるので、前記電
解液を含んだ正極活物質層を容易に形成することができ
る。また、少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜
２００万の高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点
の低い溶媒とを含む溶液を正極活物質層に塗布すると共
に該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発さ
せるので、前記電解液及び前記高分子固体電解質材料が
含浸された正極活物質層と高分子固体電解質層を容易に
形成することができる。さらに、電解液及び高分子固体
電解質材料と電解液より沸点の低い溶媒とを溶解した溶
液は、高分子固体電解質材料だけを溶媒に溶解分散させ
た溶液に比べて粘性が低いので、正極活物質層に塗布す
れば、混合溶液が正極活物質層内の空隙部に十分に浸透
させることができる。
【図１】本発明の実施例の電池の概略断面図である。
【図２】試験に用いた電池の放電特性を示す図である。
【符号の説明】 ２ 正極活物質層 ３ 固体電解質層 ４ 負極活物質層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 他▲く▼美 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 新 神戸電機株式会社内 (72)発明者 小牧 昭夫 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 新 神戸電機株式会社内 (72)発明者 中長 偉文 徳島県徳島市川内町加賀須野463番地 大塚化学株式会社 徳島研究所内 (72)発明者 谷口 正俊 大阪府大阪市中央区大手通３丁目２番27 号 大塚化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−6787（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−104012（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−158051（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 6/18 H01M 10/40
Claims (3)
- 【請求項１】正極活物質層と負極活物質層とが高分子固
体電解質層を介して積層されてなる高分子固体電解質電
池において、 前記高分子固体電解質層には電解液及び平均分子量が１
５０万〜２００万の高分子固体電解質材料が含まれてお
り、前記正極活物質層及び前記負極活物質層の少なくと
も一方に前記電解液及び前記高分子固体電解質材料が含
浸されていることを特徴とする高分子固体電解質電池。 - 【請求項２】正極活物質層と負極活物質層とを高分子固
体電解質層を介して積層して高分子固体電解質電池を製
造する方法において、 前記正極活物質層を多孔質に形成し、 少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の
高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒
とを含む混合溶液を前記正極活物質層に塗布すると共に
該正極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発させ
て前記電解液及び前記高分子固体電解質材料を含む前記
高分子固体電解質層を形成することを特徴とする高分子
固体電解質電池の製造方法。 - 【請求項３】正極活物質層と負極活物質層とを高分子固
体電解質層を介して積層して高分子固体電解質電池を製
造する方法において、 少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の
高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒
とを含む溶液中に正極活物質粉末を分散させた分散溶液
を集電体に塗布した後に該分散溶液から前記溶媒を揮発
させて前記正極活物質層を形成し、 少なくとも電解液と平均分子量が１５０万〜２００万の
高分子固体電解質材料と前記電解液より沸点の低い溶媒
とを含む溶液を前記正極活物質層に塗布すると共に該正
極活物質層内に含浸させた後に前記溶媒を揮発させて前
記電解液及び前記高分子固体電解質材料を含む前記高分
子固体電解質層を形成することを特徴とする高分子固体
電解質電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12723693A JP3273997B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 高分子固体電解質電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12723693A JP3273997B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 高分子固体電解質電池及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338330A JPH06338330A (ja) | 1994-12-06 |
| JP3273997B2 true JP3273997B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=14955086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12723693A Expired - Fee Related JP3273997B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 高分子固体電解質電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3273997B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5558957A (en) * | 1994-10-26 | 1996-09-24 | International Business Machines Corporation | Method for making a thin flexible primary battery for microelectronics applications |
| CN105849942B (zh) | 2013-12-20 | 2019-07-16 | 三洋化成工业株式会社 | 锂离子电池用电极、锂离子电池和锂离子电池用电极的制造方法 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP12723693A patent/JP3273997B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06338330A (ja) | 1994-12-06 |
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