JP3524989B2 - ポリマー電解質二次電池 - Google Patents
ポリマー電解質二次電池Info
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- JP3524989B2 JP3524989B2 JP17919795A JP17919795A JP3524989B2 JP 3524989 B2 JP3524989 B2 JP 3524989B2 JP 17919795 A JP17919795 A JP 17919795A JP 17919795 A JP17919795 A JP 17919795A JP 3524989 B2 JP3524989 B2 JP 3524989B2
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- 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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- 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
- 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】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体ポリマー電解
質層を備えるポリマー電解質二次電池に関するものであ
る。
質層を備えるポリマー電解質二次電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な二次電池の開発が要望されている。このよう
な二次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活
物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあ
るいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物
を活物質とする正極とを具備したリチウム二次電池が知
られている。
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な二次電池の開発が要望されている。このよう
な二次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活
物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあ
るいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物
を活物質とする正極とを具備したリチウム二次電池が知
られている。
【０００３】しかしながら、リチウムまたはリチウム合
金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サイ
クルを繰り返すと負極にリチウムのデンドライトが発生
するため、充放電サイクル寿命が短いという問題点があ
る。
金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サイ
クルを繰り返すと負極にリチウムのデンドライトが発生
するため、充放電サイクル寿命が短いという問題点があ
る。
【０００４】このようなことから、負極に、例えばコー
クス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素の
ようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を用い
たリチウムイオン二次電池が提案されている。前記リチ
ウムイオン二次電池は、デンドライト析出による負極特
性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全
性を向上することができる。
クス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素の
ようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を用い
たリチウムイオン二次電池が提案されている。前記リチ
ウムイオン二次電池は、デンドライト析出による負極特
性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全
性を向上することができる。
【０００５】リチウムイオン二次電池の一例であるポリ
マー電解質二次電池としては、米国特許第５，２９６，
３１８号明細書に正極、負極及び電解質層にポリマーを
添加することにより柔軟性が付与されたハイブリット高
分子電解質を有する再充電可能なリチウムインターカレ
ーション電池が開示されている。この電池は、正極集電
体と、活物質，非水電解液及びこの電解液を保持するポ
リマーを含む正極層と、非水電解液及びこの電解液を保
持するポリマーを有する固体ポリマー電解質層と、リチ
ウムイオンを吸蔵放出し得る炭素質材料，非水電解液及
びこの電解液を保持するポリマーを有する負極層と、負
極集電体とがこの順番に積層された構造を有する。
マー電解質二次電池としては、米国特許第５，２９６，
３１８号明細書に正極、負極及び電解質層にポリマーを
添加することにより柔軟性が付与されたハイブリット高
分子電解質を有する再充電可能なリチウムインターカレ
ーション電池が開示されている。この電池は、正極集電
体と、活物質，非水電解液及びこの電解液を保持するポ
リマーを含む正極層と、非水電解液及びこの電解液を保
持するポリマーを有する固体ポリマー電解質層と、リチ
ウムイオンを吸蔵放出し得る炭素質材料，非水電解液及
びこの電解液を保持するポリマーを有する負極層と、負
極集電体とがこの順番に積層された構造を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、素電
池を渦巻形構造にし、これを熱収縮チューブからなる外
装チューブで被覆することにより小型で、軽量で、かつ
高容量なポリマー電解質二次電池を提供することであ
る。
池を渦巻形構造にし、これを熱収縮チューブからなる外
装チューブで被覆することにより小型で、軽量で、かつ
高容量なポリマー電解質二次電池を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のポリマー電解質
二次電池は、正極集電体と、活物質、非水電解液及びこ
の電解液を保持するポリマーを含む正極層と、非水電解
液及びこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリマ
ー電解質層と、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材
料、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む負極層と、負極集電体とがこの順序で積層された５層
積層物の正極集電体側か、又は負極集電体側に絶縁層を
配置し、これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有
する素電池と、前記素電池の捲回方向と直交する面に配
置された粘着性を有する絶縁部材を貫通して一端が外部
に突出され、かつ他端が前記素電池の正極集電体に接続
された正極端子と、前記絶縁部材を貫通して一端が外部
に突出され、かつ他端が前記素電池の負極集電体に接続
された負極端子と、前記素電池の最外周を被覆する熱収
縮チューブ製外装チューブとを具備することを特徴とす
るものである。
二次電池は、正極集電体と、活物質、非水電解液及びこ
の電解液を保持するポリマーを含む正極層と、非水電解
液及びこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリマ
ー電解質層と、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材
料、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む負極層と、負極集電体とがこの順序で積層された５層
積層物の正極集電体側か、又は負極集電体側に絶縁層を
配置し、これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有
する素電池と、前記素電池の捲回方向と直交する面に配
置された粘着性を有する絶縁部材を貫通して一端が外部
に突出され、かつ他端が前記素電池の正極集電体に接続
された正極端子と、前記絶縁部材を貫通して一端が外部
に突出され、かつ他端が前記素電池の負極集電体に接続
された負極端子と、前記素電池の最外周を被覆する熱収
縮チューブ製外装チューブとを具備することを特徴とす
るものである。
【０００８】本発明に係る別のポリマー電解質二次電池
は、正極集電体と、活物質、非水電解液及びこの電解液
を保持するポリマーを含む正極層と、非水電解液及びこ
の電解液を保持するポリマーを含む固体ポリマー電解質
層と、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料、非水
電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含む負極層
と、負極集電体とがこの順序で積層された５層積層物の
正極集電体側か、又は負極集電体側に絶縁層を配置し、
これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有する素電
池と、前記素電池の捲回方向と直交する面に配置された
粘着性を有する絶縁部材を貫通して一端が外部に突出さ
れ、かつ他端が前記素電池の正極集電体に接続された正
極端子と、前記正極端子の反対側に位置する前記素電池
の捲回方向と直交する面に配置された粘着性を有する別
の絶縁部材を貫通して一端が外部に突出され、かつ他端
が前記素電池の負極集電体に接続された負極端子と、前
記素電池の最外周を被覆する熱収縮チューブ製外装チュ
ーブとを具備することを特徴とするものである。
は、正極集電体と、活物質、非水電解液及びこの電解液
を保持するポリマーを含む正極層と、非水電解液及びこ
の電解液を保持するポリマーを含む固体ポリマー電解質
層と、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料、非水
電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含む負極層
と、負極集電体とがこの順序で積層された５層積層物の
正極集電体側か、又は負極集電体側に絶縁層を配置し、
これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有する素電
池と、前記素電池の捲回方向と直交する面に配置された
粘着性を有する絶縁部材を貫通して一端が外部に突出さ
れ、かつ他端が前記素電池の正極集電体に接続された正
極端子と、前記正極端子の反対側に位置する前記素電池
の捲回方向と直交する面に配置された粘着性を有する別
の絶縁部材を貫通して一端が外部に突出され、かつ他端
が前記素電池の負極集電体に接続された負極端子と、前
記素電池の最外周を被覆する熱収縮チューブ製外装チュ
ーブとを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリマー電解
質二次電池を図１及び図２を参照して説明する。
質二次電池を図１及び図２を参照して説明する。
【００１０】図１に示すように、本発明に係るポリマー
電解質二次電池は、素電池１を備える。前記素電池１
は、図２に示すように負極集電体２と、負極層３と、固
体ポリマー電解質層４と、正極層５と、正極集電体６と
がこの順番で積層された５層積層物の負極集電体２側に
絶縁層７を配置し、これらを前記絶縁層７が外側に位置
するように渦巻状に捲回することにより作製される。こ
のような素電池１は最外周に前記絶縁層７が位置してい
る。粘着性を有する絶縁材料からなる絶縁板８は、前記
素電池１の捲回方向と直交する面に配置されている。前
記絶縁板８は、例えば肉厚が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの
アスファルトシート；ポリプロピレンや、ポリエチレン
などの合成樹脂板にアクリル酸エステル、天然ゴムにエ
ステルガム、脂肪酸ポリアミド、ヒマシ油をブレンドし
た感圧接着剤をコーティングしたもの；等から形成され
ている。正極端子板９は、前記絶縁板８を貫通して一端
が前記正極集電体６に接続され、かつ他端が外部に突出
している。一方、負極端子板１０は、前記絶縁板８を貫
通して一端が前記負極集電体２に接続され、かつ他端が
外部に突出している。熱収縮チューブからなる外装チュ
ーブ１１は、前記素電池１の底面及び最外周と、前記絶
縁板９の周縁とを被覆している。
電解質二次電池は、素電池１を備える。前記素電池１
は、図２に示すように負極集電体２と、負極層３と、固
体ポリマー電解質層４と、正極層５と、正極集電体６と
がこの順番で積層された５層積層物の負極集電体２側に
絶縁層７を配置し、これらを前記絶縁層７が外側に位置
するように渦巻状に捲回することにより作製される。こ
のような素電池１は最外周に前記絶縁層７が位置してい
る。粘着性を有する絶縁材料からなる絶縁板８は、前記
素電池１の捲回方向と直交する面に配置されている。前
記絶縁板８は、例えば肉厚が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの
アスファルトシート；ポリプロピレンや、ポリエチレン
などの合成樹脂板にアクリル酸エステル、天然ゴムにエ
ステルガム、脂肪酸ポリアミド、ヒマシ油をブレンドし
た感圧接着剤をコーティングしたもの；等から形成され
ている。正極端子板９は、前記絶縁板８を貫通して一端
が前記正極集電体６に接続され、かつ他端が外部に突出
している。一方、負極端子板１０は、前記絶縁板８を貫
通して一端が前記負極集電体２に接続され、かつ他端が
外部に突出している。熱収縮チューブからなる外装チュ
ーブ１１は、前記素電池１の底面及び最外周と、前記絶
縁板９の周縁とを被覆している。
【００１１】次に、前記固体ポリマー電解質層、前記正
極集電体、前記正極層、前記負極集電体、前記負極層、
前記絶縁層及び前記外装チューブについて説明する。
極集電体、前記正極層、前記負極集電体、前記負極層、
前記絶縁層及び前記外装チューブについて説明する。
【００１２】１）固体ポリマー電解質層
このポリマー電解質層は、非水電解液及びこの電解液を
保持するポリマーを含む。
保持するポリマーを含む。
【００１３】前記非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶
解することにより調製される。
解することにより調製される。
【００１４】前記非水溶媒としては、エチレンカーボネ
ート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチ
レンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（Ｄ
ＭＥ）、ジエチレンカーボネート（ＤＥＣ）、メチレン
エチレンカーボネート（ＭＥＣ）、γ−ブチロラクトン
（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−
ジメトキシメタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメ
チルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メ
チルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。前記
非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用
しても良い。
ート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチ
レンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（Ｄ
ＭＥ）、ジエチレンカーボネート（ＤＥＣ）、メチレン
エチレンカーボネート（ＭＥＣ）、γ−ブチロラクトン
（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−
ジメトキシメタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメ
チルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メ
チルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。前記
非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用
しても良い。
【００１５】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム（ＬｉＣｌＯ4 ）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ6 ）、ホウ四フッ化リチウム（ＬｉＢＦ4 ）、六
フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6 ）、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ）、ビスト
リフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ
（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ］等のリチウム塩を挙げることがで
きる。
チウム（ＬｉＣｌＯ4 ）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ6 ）、ホウ四フッ化リチウム（ＬｉＢＦ4 ）、六
フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6 ）、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ）、ビスト
リフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ
（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ］等のリチウム塩を挙げることがで
きる。
【００１６】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／ｌとすることが望ま
しい。
は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／ｌとすることが望ま
しい。
【００１７】前記非水電解液を保持するポリマーとして
は、ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）−ヘキサフルオロ
プロピレン（ＨＦＰ）の共重合体を用いることができ
る。前記共重合体において、ＶｄＦは共重合体の骨格部
で機械的強度の向上に寄与し、ＨＦＰは前記共重合体に
非晶質の状態で取り込まれ、非水電解液の保持とリチウ
ムイオンの透過部として機能する。前記ＨＦＰの共重合
割合は、前記合成条件にも依存するが、通常、最大で２
０重量％前後である。
は、ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）−ヘキサフルオロ
プロピレン（ＨＦＰ）の共重合体を用いることができ
る。前記共重合体において、ＶｄＦは共重合体の骨格部
で機械的強度の向上に寄与し、ＨＦＰは前記共重合体に
非晶質の状態で取り込まれ、非水電解液の保持とリチウ
ムイオンの透過部として機能する。前記ＨＦＰの共重合
割合は、前記合成条件にも依存するが、通常、最大で２
０重量％前後である。
【００１８】２）正極集電体
この集電体としては、例えば、アルミニウム箔、アルミ
ニウムメッシュ等を用いることができる。
ニウムメッシュ等を用いることができる。
【００１９】３）正極層
前記正極層は、活物質と、非水電解液と、この電解液を
保持するポリマーを含む。
保持するポリマーを含む。
【００２０】前記活物質としては、種々の酸化物（例え
ばＬｉＭｎ2 Ｏ4 などのリチウムマンガン複合酸化物、
二酸化マンガン、例えばＬｉＮｉＯ2 などのリチウム含
有ニッケル酸化物、例えばＬｉＣｏＯ2 などのリチウム
含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸
化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど）
や、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化
モリブテンなど）等を挙げることができる。中でも、リ
チウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバルト酸化
物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好まし
い。
ばＬｉＭｎ2 Ｏ4 などのリチウムマンガン複合酸化物、
二酸化マンガン、例えばＬｉＮｉＯ2 などのリチウム含
有ニッケル酸化物、例えばＬｉＣｏＯ2 などのリチウム
含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸
化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど）
や、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化
モリブテンなど）等を挙げることができる。中でも、リ
チウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバルト酸化
物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好まし
い。
【００２１】前記正極は、人造黒鉛、カーボンブラック
（例えばアセチレンブラックなど）、ニッケル粉末等を
導電性材料として使用することを許容する。
（例えばアセチレンブラックなど）、ニッケル粉末等を
導電性材料として使用することを許容する。
【００２２】前記非水電解液及び前記ポリマーは、前述
した固体ポリマー電解質層で説明したものと同様なもの
が用いられる。
した固体ポリマー電解質層で説明したものと同様なもの
が用いられる。
【００２３】４）負極集電体
この集電体としては、例えば、銅箔、銅メッシュなどを
用いることができる。
用いることができる。
【００２４】５）負極層
この負極層は、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材
料と、非水電解液と、この電解液を保持するポリマーを
含む。
料と、非水電解液と、この電解液を保持するポリマーを
含む。
【００２５】前記リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質
材料としては、例えば、有機高分子化合物（例えば、フ
ェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等）
を焼成することにより得られるもの、コークスや、ピッ
チを焼成することにより得られるもの、人造グラファイ
ト、天然グラファイト等に代表される炭素質材料を挙げ
ることができる。中でも、アルゴンガス、窒素ガス等の
不活性ガス雰囲気中において、５００℃〜３０００℃の
温度で、常圧または減圧下にて前記有機高分子化合物を
焼成して得られる炭素質材料を用いるのが好ましい。
材料としては、例えば、有機高分子化合物（例えば、フ
ェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等）
を焼成することにより得られるもの、コークスや、ピッ
チを焼成することにより得られるもの、人造グラファイ
ト、天然グラファイト等に代表される炭素質材料を挙げ
ることができる。中でも、アルゴンガス、窒素ガス等の
不活性ガス雰囲気中において、５００℃〜３０００℃の
温度で、常圧または減圧下にて前記有機高分子化合物を
焼成して得られる炭素質材料を用いるのが好ましい。
【００２６】前記非水電解液及び前記ポリマーは、前述
した固体ポリマー電解質層で説明したものと同様なもの
が用いられる。
した固体ポリマー電解質層で説明したものと同様なもの
が用いられる。
【００２７】６）絶縁層
この絶縁層は、前記５層積層物の正極集電体側に配置さ
れている。
れている。
【００２８】前記絶縁層は、例えば、絶縁性の合成樹脂
からなるフィルムや、シートを前記正極集電体に熱圧
着、接着等により固定する方法や、絶縁性の合成樹脂を
前記正極集電体上に塗布する方法等によって形成するこ
とができる。前記絶縁性の合成樹脂からなるフィルム
や、シートとしては、例えば、アイオノマー樹脂シート
（例えばデュポン社製の商品であるハイミランシートな
ど）、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはこれらに極
性基を導入した樹脂からなるシート等を挙げることがで
きる。また、集電体上に塗布される絶縁性の合成樹脂と
しては、例えば、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオ
ロプロピレン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体、ポリフッ
化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ジ
エンの三元共重合体等を用いることができる。
からなるフィルムや、シートを前記正極集電体に熱圧
着、接着等により固定する方法や、絶縁性の合成樹脂を
前記正極集電体上に塗布する方法等によって形成するこ
とができる。前記絶縁性の合成樹脂からなるフィルム
や、シートとしては、例えば、アイオノマー樹脂シート
（例えばデュポン社製の商品であるハイミランシートな
ど）、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはこれらに極
性基を導入した樹脂からなるシート等を挙げることがで
きる。また、集電体上に塗布される絶縁性の合成樹脂と
しては、例えば、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオ
ロプロピレン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体、ポリフッ
化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ジ
エンの三元共重合体等を用いることができる。
【００２９】７）外装チューブ
この外装チューブは、熱収縮チューブからなり、少なく
も前記素電池の最外周を被覆する。
も前記素電池の最外周を被覆する。
【００３０】前記熱収縮チューブとしては、例えば、一
軸あるいは二軸延伸した肉厚が４０〜８０μｍのポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリフタレート、ポリフッ化
ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル等の熱収
縮性を有する樹脂フィルムを内部層とし、この樹脂フィ
ルム単独では酸素透過度２０ｃｃ／ｍ2 ・２４ｈｒ・ａ
ｔｍ，透湿度１０ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ以上と比較的通気
性を持っている。このため、ポリマー電解質二次電池に
収容される前述した非水溶媒の電池外部への逃出を阻止
するため、前記樹脂フィルムの片面に銅、ニッケル、ア
ルミニウムなどの金属を蒸着させる。前述した金属のう
ち柔軟性が高く、かつピンホールの発生が少ないアルミ
ニウムが好ましい。蒸着アルミニウム層は４００オング
ストローム〜１０００オングストロームの厚みがあれば
非水溶媒の電池外部への逃出を阻止できる。印刷層は、
前記蒸着金属層の上に黄色透明アンダーニスをコーティ
ングして黄金色にするか、あるいは着色顔料を含むイン
クで記号や、文字を形成する。更に、前記印刷層上に接
着剤（例えば、ブレンドポリエチレン、ピロビレンアタ
ッティックポリマーなど）を塗布し、これと、ポリ塩化
ビニリデン、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等の肉厚が２０〜４０μｍの樹脂フィルムからなる外
部層とを張り合わせるか、あるいは前記樹脂フィルムか
らなる外部層に前記接着剤を予め塗布乾燥させた後、こ
れを前記印刷層上にヒートシールすることによりラミネ
ートフィルムが得られる。あるいは、前記印刷層上にポ
リビニルアルコールや、エチレン酢酸ビニル共重合体ケ
ン化物、またはポリ塩化ビニリデンをコーティングする
ことによりラミネートフィルムを得る。このようなラミ
ネートフィルムの端部を重ね、高周波ウェルダーにより
シーム融着することにより得られる外装チューブを用い
ることができる。
軸あるいは二軸延伸した肉厚が４０〜８０μｍのポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリフタレート、ポリフッ化
ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル等の熱収
縮性を有する樹脂フィルムを内部層とし、この樹脂フィ
ルム単独では酸素透過度２０ｃｃ／ｍ2 ・２４ｈｒ・ａ
ｔｍ，透湿度１０ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ以上と比較的通気
性を持っている。このため、ポリマー電解質二次電池に
収容される前述した非水溶媒の電池外部への逃出を阻止
するため、前記樹脂フィルムの片面に銅、ニッケル、ア
ルミニウムなどの金属を蒸着させる。前述した金属のう
ち柔軟性が高く、かつピンホールの発生が少ないアルミ
ニウムが好ましい。蒸着アルミニウム層は４００オング
ストローム〜１０００オングストロームの厚みがあれば
非水溶媒の電池外部への逃出を阻止できる。印刷層は、
前記蒸着金属層の上に黄色透明アンダーニスをコーティ
ングして黄金色にするか、あるいは着色顔料を含むイン
クで記号や、文字を形成する。更に、前記印刷層上に接
着剤（例えば、ブレンドポリエチレン、ピロビレンアタ
ッティックポリマーなど）を塗布し、これと、ポリ塩化
ビニリデン、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等の肉厚が２０〜４０μｍの樹脂フィルムからなる外
部層とを張り合わせるか、あるいは前記樹脂フィルムか
らなる外部層に前記接着剤を予め塗布乾燥させた後、こ
れを前記印刷層上にヒートシールすることによりラミネ
ートフィルムが得られる。あるいは、前記印刷層上にポ
リビニルアルコールや、エチレン酢酸ビニル共重合体ケ
ン化物、またはポリ塩化ビニリデンをコーティングする
ことによりラミネートフィルムを得る。このようなラミ
ネートフィルムの端部を重ね、高周波ウェルダーにより
シーム融着することにより得られる外装チューブを用い
ることができる。
【００３１】本発明に係るポリマー電解質二次電池は、
正極集電体と、正極層と、固体ポリマー電解質層と、負
極層と、負極集電体とがこの順序で積層された５層積層
物の正極集電体側か、または負極集電体側に絶縁層を形
成し、これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有す
る素電池と、前記素電池の捲回方向と直交する面に配置
された粘着性を有する絶縁部材を貫通して一端が外部に
突出され、かつ他端が前記素電池の正極集電体に接続さ
れた正極端子と、前記絶縁部材を貫通して一端が外部に
突出され、かつ他端が前記素電池の負極集電体に接続さ
れた負極端子と、少なくとも前記素電池の最外周を被覆
する熱収縮チューブからなる外装チューブとを具備す
る。このような構造の素電池において、前記絶縁層は前
記正極集電体と前記負極集電体の間に介在されるため、
正極集電体と負極集電体が接触することにより生じる内
部短絡を回避することができる。この素電池を前記外装
チューブによって被覆して二次電池を組み立てると、小
型で、高容量で、さらに金属製容器が不要なために液体
の非水電解液を備える二次電池に比べて軽量なポリマー
電解質二次電池を実現できる。
正極集電体と、正極層と、固体ポリマー電解質層と、負
極層と、負極集電体とがこの順序で積層された５層積層
物の正極集電体側か、または負極集電体側に絶縁層を形
成し、これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有す
る素電池と、前記素電池の捲回方向と直交する面に配置
された粘着性を有する絶縁部材を貫通して一端が外部に
突出され、かつ他端が前記素電池の正極集電体に接続さ
れた正極端子と、前記絶縁部材を貫通して一端が外部に
突出され、かつ他端が前記素電池の負極集電体に接続さ
れた負極端子と、少なくとも前記素電池の最外周を被覆
する熱収縮チューブからなる外装チューブとを具備す
る。このような構造の素電池において、前記絶縁層は前
記正極集電体と前記負極集電体の間に介在されるため、
正極集電体と負極集電体が接触することにより生じる内
部短絡を回避することができる。この素電池を前記外装
チューブによって被覆して二次電池を組み立てると、小
型で、高容量で、さらに金属製容器が不要なために液体
の非水電解液を備える二次電池に比べて軽量なポリマー
電解質二次電池を実現できる。
【００３２】また、前記二次電池において、前記正極端
子及び前記負極端子が貫通される絶縁部材をアスファル
トのような粘着性を有する絶縁材料から形成することに
よって、この粘着性により前記絶縁部材と前述した正負
極端子との密着性を高めることができるため、前記絶縁
部材と前記正極端子との境界及びこの絶縁部材と前記負
極端子との境界から前記外装チューブ内の素電池に水分
が取り込まれるのを回避することができる。従って、こ
のような素電池への水分混入により生じる非水電解液の
加水分解や、電位低下等を回避することができるため、
長期間に亘り優れた電池性能を有する二次電池を提供す
ることができる。
子及び前記負極端子が貫通される絶縁部材をアスファル
トのような粘着性を有する絶縁材料から形成することに
よって、この粘着性により前記絶縁部材と前述した正負
極端子との密着性を高めることができるため、前記絶縁
部材と前記正極端子との境界及びこの絶縁部材と前記負
極端子との境界から前記外装チューブ内の素電池に水分
が取り込まれるのを回避することができる。従って、こ
のような素電池への水分混入により生じる非水電解液の
加水分解や、電位低下等を回避することができるため、
長期間に亘り優れた電池性能を有する二次電池を提供す
ることができる。
【００３３】以下、本発明に係る別のポリマー電解質二
次電池を前述した図２及び図３を参照して説明する。
次電池を前述した図２及び図３を参照して説明する。
【００３４】図３に示すように、本発明に係る別のポリ
マー電解質二次電池は、素電池１を備える。前記素電池
１は、前述した図２に示すように負極集電体２と、負極
層３と、固体ポリマー電解質層４と、正極層５と、正極
集電体６とがこの順番で積層された５層積層物の負極集
電体２側に絶縁層７を配置し、これらを前記絶縁層７が
外側に位置するように渦巻状に捲回することにより作製
される。このような素電池１は最外周に前記絶縁層７が
位置している。粘着性を有する絶縁材料からなる絶縁板
２１は、前記素電池１の捲回方向と直交する面に配置さ
れている。前記絶縁板２１は、例えば肉厚が０．５ｍｍ
〜１．５ｍｍのアスファルトシート；ポリプロピレン
や、ポリエチレンなどの合成樹脂板にアクリル酸エステ
ル、天然ゴムにエステルガム、脂肪酸ポリアミド、ヒマ
シ油をブレンドした感圧接着剤をコーティングしたも
の；等から形成されている。正極端子板２２は、前記絶
縁板２１を貫通して一端が前記正極集電体６に接続さ
れ、かつ他端が外部に突出している。絶縁プレート２３
は、前記正極端子板２２の反対側に位置する前記素電池
１の捲回方向と直交する面に配置されている。この絶縁
プレート２３としては、前述した絶縁板２１で用いられ
るものと同様なものを挙げることができる。負極端子板
２４は、前記絶縁プレート２３を貫通して一端が前記負
極集電体２に接続され、かつ他端が外部に突出してい
る。熱収縮チューブからなる外装チューブ２５は、前記
絶縁板２１の周縁、前記絶縁プレート２３の周縁及び前
記素電池１の最外周を被覆している。
マー電解質二次電池は、素電池１を備える。前記素電池
１は、前述した図２に示すように負極集電体２と、負極
層３と、固体ポリマー電解質層４と、正極層５と、正極
集電体６とがこの順番で積層された５層積層物の負極集
電体２側に絶縁層７を配置し、これらを前記絶縁層７が
外側に位置するように渦巻状に捲回することにより作製
される。このような素電池１は最外周に前記絶縁層７が
位置している。粘着性を有する絶縁材料からなる絶縁板
２１は、前記素電池１の捲回方向と直交する面に配置さ
れている。前記絶縁板２１は、例えば肉厚が０．５ｍｍ
〜１．５ｍｍのアスファルトシート；ポリプロピレン
や、ポリエチレンなどの合成樹脂板にアクリル酸エステ
ル、天然ゴムにエステルガム、脂肪酸ポリアミド、ヒマ
シ油をブレンドした感圧接着剤をコーティングしたも
の；等から形成されている。正極端子板２２は、前記絶
縁板２１を貫通して一端が前記正極集電体６に接続さ
れ、かつ他端が外部に突出している。絶縁プレート２３
は、前記正極端子板２２の反対側に位置する前記素電池
１の捲回方向と直交する面に配置されている。この絶縁
プレート２３としては、前述した絶縁板２１で用いられ
るものと同様なものを挙げることができる。負極端子板
２４は、前記絶縁プレート２３を貫通して一端が前記負
極集電体２に接続され、かつ他端が外部に突出してい
る。熱収縮チューブからなる外装チューブ２５は、前記
絶縁板２１の周縁、前記絶縁プレート２３の周縁及び前
記素電池１の最外周を被覆している。
【００３５】次に、前記固体ポリマー電解質層、前記正
極集電体、前記正極層、前記負極集電体、前記負極層、
前記絶縁層及び前記外装チューブについて説明する。
極集電体、前記正極層、前記負極集電体、前記負極層、
前記絶縁層及び前記外装チューブについて説明する。
【００３６】１）固体ポリマー電解質層
このポリマー電解質層は、非水電解液及びこの電解液を
保持するポリマーを含む。
保持するポリマーを含む。
【００３７】前記非水電解液及びこの電解液を保持する
ポリマーとしては、前述したのと同様なものを挙げるこ
とができる。
ポリマーとしては、前述したのと同様なものを挙げるこ
とができる。
【００３８】２）正極集電体
この集電体としては、前述したのと同様なものを挙げる
ことができる。
ことができる。
【００３９】３）正極層
前記正極層は、活物質と、非水電解液と、この電解液を
保持するポリマーを含む。
保持するポリマーを含む。
【００４０】前記活物質、前記非水電解液及び前記ポリ
マーとしては、前述したのと同様なものを挙げることが
できる。
マーとしては、前述したのと同様なものを挙げることが
できる。
【００４１】前記正極は、前述したような導電性材料を
使用することを許容する。
使用することを許容する。
【００４２】４）負極集電体
この集電体としては、前述したのと同様なものを用いる
ことができる。
ことができる。
【００４３】５）負極層
この負極層は、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材
料と、非水電解液と、この電解液を保持するポリマーを
含む。
料と、非水電解液と、この電解液を保持するポリマーを
含む。
【００４４】前記リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質
材料、前記非水電解液及び前記ポリマーとしては、前述
したのと同様なものを挙げることができる。
材料、前記非水電解液及び前記ポリマーとしては、前述
したのと同様なものを挙げることができる。
【００４５】６）絶縁層
この絶縁層は、前記５層積層物の正極集電体側に配置さ
れている。
れている。
【００４６】前記絶縁層は、前述したのと同様なものか
ら形成することができる。
ら形成することができる。
【００４７】７）外装チューブ
この外装チューブは、熱収縮チューブからなり、少なく
も前記素電池の最外周を被覆する。
も前記素電池の最外周を被覆する。
【００４８】前記熱収縮チューブとしては、前述したの
と同様なものを用いることができる。
と同様なものを用いることができる。
【００４９】本発明に係る別のポリマー電解質二次電池
は、前述した構造を有する素電池と、前記素電池の捲回
方向と直交する面に配置された粘着性を有する絶縁部材
を貫通して一端が外部に突出され、かつ他端が前記素電
池の正極集電体に接続された正極端子と、前記正極端子
の反対側に位置する前記素電池の捲回方向と直交する面
に配置された粘着性を有する別の絶縁部材を貫通して一
端が外部に突出され、かつ他端が前記素電池の負極集電
体に接続された負極端子と、前述した外装チューブとを
具備する。このような構造の素電池において、前記絶縁
層は前記正極集電体と前記負極集電体の間に介在される
ため、正極集電体と負極集電体が接触することにより生
じる内部短絡を回避することができる。この素電池を前
記外装チューブによって被覆して二次電池を組み立てる
と、小型で、高容量で、さらに金属製容器が不要なため
に液体の非水電解液を備える二次電池に比べて軽量なポ
リマー電解質二次電池を実現できる。
は、前述した構造を有する素電池と、前記素電池の捲回
方向と直交する面に配置された粘着性を有する絶縁部材
を貫通して一端が外部に突出され、かつ他端が前記素電
池の正極集電体に接続された正極端子と、前記正極端子
の反対側に位置する前記素電池の捲回方向と直交する面
に配置された粘着性を有する別の絶縁部材を貫通して一
端が外部に突出され、かつ他端が前記素電池の負極集電
体に接続された負極端子と、前述した外装チューブとを
具備する。このような構造の素電池において、前記絶縁
層は前記正極集電体と前記負極集電体の間に介在される
ため、正極集電体と負極集電体が接触することにより生
じる内部短絡を回避することができる。この素電池を前
記外装チューブによって被覆して二次電池を組み立てる
と、小型で、高容量で、さらに金属製容器が不要なため
に液体の非水電解液を備える二次電池に比べて軽量なポ
リマー電解質二次電池を実現できる。
【００５０】また、前記二次電池において、前述した２
つの絶縁部材をアスファルトのような粘着性を有する絶
縁材料から形成することによって、前記２つの絶縁部材
はこの粘着性により各絶縁部材を貫通する端子との密着
性を高めることができるため、各絶縁部材と端子との境
界から前記外装チューブ内の素電池に水分が取り込まれ
るのを回避することができる。従って、前述したように
長期間に亘り優れた電池性能を有する二次電池を提供す
ることができる。
つの絶縁部材をアスファルトのような粘着性を有する絶
縁材料から形成することによって、前記２つの絶縁部材
はこの粘着性により各絶縁部材を貫通する端子との密着
性を高めることができるため、各絶縁部材と端子との境
界から前記外装チューブ内の素電池に水分が取り込まれ
るのを回避することができる。従って、前述したように
長期間に亘り優れた電池性能を有する二次電池を提供す
ることができる。
【００５１】なお、前述した図１〜３では、前記５層積
層物の負極集電体側に前記絶縁層を配置し、その最外周
に絶縁層が位置するように渦巻状に捲回して作製された
構造を有する素電池を備えた二次電池に適用した例を説
明したが、この６層積層物をその最外周に前記正極集電
体が位置するように渦巻状に捲回して素電池を作製して
も良い。このような素電池から二次電池を組み立てる場
合、前記素電池の最外周を絶縁材料からなるシートで被
覆し、これを外装チューブで被覆して二次電池を組み立
てると良い。
層物の負極集電体側に前記絶縁層を配置し、その最外周
に絶縁層が位置するように渦巻状に捲回して作製された
構造を有する素電池を備えた二次電池に適用した例を説
明したが、この６層積層物をその最外周に前記正極集電
体が位置するように渦巻状に捲回して素電池を作製して
も良い。このような素電池から二次電池を組み立てる場
合、前記素電池の最外周を絶縁材料からなるシートで被
覆し、これを外装チューブで被覆して二次電池を組み立
てると良い。
【００５２】また、前述した図１〜３では、前記５層積
層物の負極集電体側に前記絶縁層を配置したが、前記絶
縁層を前記５層積層物の正極集電体側に配置し、これを
渦巻状に捲回して素電池を作製しても良い。このように
して作製された素電池の最外周に負極集電体が位置する
場合、前述したように前記素電池の最外周を絶縁材料か
らなるシートで被覆した後、これを外装チューブで被覆
して二次電池を組み立てればよい。
層物の負極集電体側に前記絶縁層を配置したが、前記絶
縁層を前記５層積層物の正極集電体側に配置し、これを
渦巻状に捲回して素電池を作製しても良い。このように
して作製された素電池の最外周に負極集電体が位置する
場合、前述したように前記素電池の最外周を絶縁材料か
らなるシートで被覆した後、これを外装チューブで被覆
して二次電池を組み立てればよい。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、小
型で、かつ高容量で、さらに金属製容器が不要なために
液体の非水電解液を備える二次電池に比べて軽量な円筒
形のポリマー電解質二次電池を提供することができる。
型で、かつ高容量で、さらに金属製容器が不要なために
液体の非水電解液を備える二次電池に比べて軽量な円筒
形のポリマー電解質二次電池を提供することができる。
【図１】本発明に係るポリマー電解質二次電池を示す断
面図。
面図。
【図２】図１の二次電池に組み込まれる素電池を示す斜
視図。
視図。
【図３】本発明に係る別のポリマー電解質二次電池を示
す断面図。
す断面図。
１……素電池、２…負極集電体、３…負極層、４…固体
ポリマー電解質層、５…正極層、６…正極集電体、７…
絶縁層、８…粘着性を有する絶縁部材、９…正極端子
板、１０…負極端子板、１１…外装チューブ。
ポリマー電解質層、５…正極層、６…正極集電体、７…
絶縁層、８…粘着性を有する絶縁部材、９…正極端子
板、１０…負極端子板、１１…外装チューブ。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−122301（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−184871（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/40
H01M 2/02
H01M 4/00 - 4/62
Claims (3)
- 【請求項１】 正極集電体と、活物質、非水電解液及び
この電解液を保持するポリマーを含む正極層と、非水電
解液及びこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリ
マー電解質層と、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質
材料、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを
含む負極層と、負極集電体とがこの順序で積層された５
層積層物の正極集電体側、又は負極集電体側に絶縁層を
配置し、これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有
する素電池と、 前記素電池の捲回方向と直交する面に配置された粘着性
を有する絶縁部材を貫通して一端が外部に突出され、か
つ他端が前記素電池の正極集電体に接続された正極端子
と、 前記絶縁部材を貫通して一端が外部に突出され、かつ他
端が前記素電池の負極集電体に接続された負極端子と、前記素電池の最外周を被覆する熱収縮チューブ製 外装チ
ューブとを具備することを特徴とするポリマー電解質二
次電池。 - 【請求項２】 正極集電体と、活物質、非水電解液及び
この電解液を保持するポリマーを含む正極層と、非水電
解液及びこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリ
マー電解質層と、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質
材料、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを
含む負極層と、負極集電体とがこの順序で積層された５
層積層物の正極集電体側、又は負極集電体側に絶縁層を
配置し、これらを渦巻状に捲回して作製された構造を有
する素電池と、 前記素電池の捲回方向と直交する面に配置された粘着性
を有する絶縁部材を貫通して一端が外部に突出され、か
つ他端が前記素電池の正極集電体に接続された正極端子
と、 前記正極端子の反対側に位置する前記素電池の捲回方向
と直交する面に配置された粘着性を有する別の絶縁部材
を貫通して一端が外部に突出され、かつ他端が前記素電
池の負極集電体に接続された負極端子と、前記素電池の最外周を被覆する熱収縮チューブ製 外装チ
ューブとを具備することを特徴とするポリマー電解質二
次電池。 - 【請求項３】 前記外装チューブは、前記絶縁部材の周
縁も被覆していることを特徴とする請求項１または２記
載のポリマー電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17919795A JP3524989B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | ポリマー電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17919795A JP3524989B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | ポリマー電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935751A JPH0935751A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3524989B2 true JP3524989B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=16061635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17919795A Expired - Fee Related JP3524989B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | ポリマー電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3524989B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| JP4795177B2 (ja) * | 2005-12-29 | 2011-10-19 | 三星エスディアイ株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| KR100959613B1 (ko) * | 2006-03-27 | 2010-05-27 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형리튬 이차전지 및 그 제조방법 |
| JP5099880B2 (ja) * | 2007-01-09 | 2012-12-19 | 日立マクセルエナジー株式会社 | リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池の組電池 |
| JPWO2010095230A1 (ja) | 2009-02-19 | 2012-08-16 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
| JP6846505B2 (ja) * | 2017-03-13 | 2021-03-24 | 富士フイルム株式会社 | 全固体二次電池及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-07-14 JP JP17919795A patent/JP3524989B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0935751A (ja) | 1997-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031224 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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