JP4192869B2 - 薄型カード電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
それゆえ、カード電池の放電特性においても、応力が印加された際は、均一な放電曲線とはならず、電池特性が不均一化してしまう問題があった。
また、二次電池特性における放電容量維持率も著しく向上させることができる。
さらに、減圧処理した電池の放電特性は安定しており、製品の歩留まりを向上させることができる。
本発明の薄型カード電池は、フレキシブルなフィルムよりなる密閉外装材内に、積層された正極、セパレータ、および負極、並びに、電解液からなる電池構成物質を収容した薄型カード電池において、正極は、正極材料が少なくともLiCoO 2 を有し、負極は、負極材料が少なくとも難黒鉛化炭素を有し、外装材は、孔が不存在のフレキシブルなフィルムであり、アルミニウム金属箔の表面と裏面にそれぞれポリエチレンを密着させた構成からなるラミネートフィルムとされ、外装材内は、減圧されている電池である。
そして更に鋭意検討を加えた結果、ラミネート外装材中に発電素子を挿入した後、内部を減圧後封止することにより、あらゆる応力に対して柔軟性に優れ、且つ安定した電力の供給可能なカード電池が得られることを見いだした。
本例では、電池内部を減圧した薄型塩化亜鉛一次電池を作製した。
内部減圧した薄型塩化亜鉛一次電池の作製方法は以下に示すとおりである。
また、正極は、電解二酸化マンガン:カーボンブラック:塩化アンモニウム:塩化亜鉛:水をそれぞれ57重量部:21重量部:9重量部:1重量部:12重量部の配合比で混合した正極合剤をカーボンフィルム上に電極活物質密度が10mg/cm2 となるように塗布したものである。
セパレータには、ナイロンの不織布を使用した。
アルミニウム金属箔の表面と裏面にそれぞれポリエチレンフィルムを密着させた(ポリエチレン/アルミニウム/ポリエチレン)厚さ30ミクロンのフレキシブルなラミネートフィルムを外装材として用いた。この外装材中に、上述の電池構成物質を挿入した後、真空ポンプに電池内部を接続し減圧した。
実施例1と同様な電池構成において、減圧処理を施さず、機械的に1kgの圧力(250g/cm2 )をかけた後、溶着封止した薄型塩化亜鉛一次電池を比較のために作製した。
実施例1と同様な方法により、厚さ200ミクロンの内部減圧した薄型リチウム一次電池を作製した。本例の一次電池の電池構成は以下に示すとおりである。
正極 :電解二酸化マンガン:カーボンブラック:バインダー
(配合比80重量部:15重量部:5重量部)
負極 :リチウム金属
セパレータ :ポリプロピレン
(膜厚:20ミクロン、空孔率:40%)
電解溶液 :過塩素酸リチウム/プロピレンカーボネート(PC)の
1mol/l溶液
実施例2と同様な電池構成において、減圧処理を施さず、機械的に1kg(250g/cm2 )の圧力をかけた後、溶着封止したリチウム一次電池を比較のために作製した。
以下に示した電池構成で、実施例1と同様な減圧処理によるリチウム一次電池を作製した。
正極 :電解二酸化マンガン:カーボンブラック:バインダー
(配合比80重量部:15重量部:5重量部)
負極 :リチウム金属
セパレータ :ポリエチレン
(膜厚:20ミクロン、空孔率:38%)
電解溶液 :過塩素酸リチウム/プロピレンカーボネート(PC)の
1mol/l溶液
実施例3と同様な電池構成において、減圧処理を施さず、機械的に1kg(250g/cm2 )の圧力をかけた後、溶着封止したリチウム一次電池を比較のために作製した。
その結果は、表1に示すとおりである。表1中のR1、R2は、それぞれ開回路電圧、内部抵抗の最大値と最小値の差である。
すなわち、実施例1〜3のように電池内部が減圧状態にある薄型電池は、大気圧により電極集電体間に均一な圧力が加わる為に、電極間の密着性が向上し電池内部抵抗を低く抑えることが可能となる。
図より明らかなように、減圧処理した電池(実施例1)は電極間に絶えず均一な圧力が加わっている為に、電池内部抵抗が低減され、結果的に良好な放電特性が得られた。
図より明らかなように、減圧処理した電池(実施例2、3)は電極間に絶えず均一な圧力が加わっている為に、電池内部抵抗が低減され、結果的に良好な放電特性が得られた。
以下に記した電池構成で、実施例1と同様な減圧処理によるリチウム二次電池を作製した。
また作製した電池は、100mAで充電し終了条件は電圧が3.3Vに達した時点とした。一方、放電は100mAで放電し終了条件は1.5Vとした。
正極 :二酸化マンガン:カーボンブラック:バインダー
(配合比80重量部:15重量部:5重量部)
負極 :リチウム金属
セパレータ :ポリエチレン
(膜厚:20ミクロン、空孔率:38%)
電解溶液 :過塩素酸リチウム/プロピレンカーボネート(PC)の
1mol/l溶液
実施例4と同様な電池構成において、減圧処理を施さず、機械的に1kg(250g/cm2 )の圧力をかけた後、溶着封止したリチウム二次電池を比較のために作製した。
また作製した電池は、100mAで充電し終了条件は電圧が3.3Vに達した時点とした。一方、放電は100mAで放電し終了条件は1.5Vとした。
以下に示した電池構成で、実施例1と同様な減圧処理によるリチウム二次電池を作製した。
また作製した電池は、100mAで充電し終了条件は電圧が4.2Vに達した時点とした。一方、放電は100mAで放電し終了条件は3.0Vとした。
正極 :LiCoO2 :カーボンブラック:バインダー
(配合比80重量部:15重量部:5重量部)
負極 :難黒鉛化炭素
セパレータ :ポリエチレン
(膜厚:20ミクロン、空孔率:38%)
電解溶液 :過塩素酸リチウム/プロピレンカーボネート(PC)の
1mol/l溶液
実施例5と同様な電池構成において、減圧処理を施さず、機械的に1kg(250g/cm2 )の圧力をかけた後、溶着封止したリチウム二次電池を比較のために作製した。
また作製した電池は、100mAで充電し終了条件は電圧が4.2Vに達した時点とした。一方、放電は100mAで放電し終了条件は3.0Vとした。
ここで、実施例4および比較例4は、100mAの定電流充電し、3.3Vで充電終了した時の値である。
また、実施例5および比較例5は、100mAの定電流充電し、4.2Vで充電終了した時の値である。また表中のR1、R2は、それぞれ開回路電圧、内部抵抗の最大値と最小値の差である。
すなわち、実施例4、5のように電池内部が減圧状態にある薄型電池は、大気圧により電極集電体間に均一な圧力が加わる為に、電極間の密着性が向上し電池内部抵抗を低く抑えることが可能となる。
図より明らかなように、減圧処理した電池(実施例4)は電極間に絶えず均一な圧力が加わっている為に、電池内部抵抗が低減され、結果的に良好な放電特性が得られた。
図より明らかなように、減圧処理した電池(実施例5)は電極間に絶えず均一な圧力が加わっている為に、電池内部抵抗が低減され、結果的に良好な放電特性が得られた。
ここで、放電容量維持率(%)は、サイクル2回目の容量を基準とし、次式により算出した。
放電容量)
Claims (3)
- フレキシブルなフィルムよりなる密閉外装材内に、積層された正極、セパレータ、および負極、並びに、電解液からなる電池構成物質を収容した薄型カード電池において、
前記正極は、正極材料が少なくともLiCoO 2 を有し、前記負極は、負極材料が少なくとも難黒鉛化炭素を有し、
前記外装材は、孔が不存在のフレキシブルなフィルムであり、アルミニウム金属箔の表面と裏面にそれぞれポリエチレンを密着させた構成からなるラミネートフィルムとされ、
前記外装材内は、減圧されている薄型カード電池。 - 前記外装材の前記ラミネートフィルムの端が封止されている請求項1記載の薄型カード電池。
- フレキシブルなフィルムよりなる密閉外装材内に、積層された正極、セパレータ、および負極、並びに、電解液からなる電池構成物質を収容した薄型カード電池の製造方法であって、
前記正極は、正極材料が少なくともLiCoO 2 を有し、前記負極は、負極材料が少なくとも難黒鉛化炭素を有し、
前記外装材は、孔が不存在のフレキシブルなフィルムであり、アルミニウム金属箔の表面と裏面にそれぞれポリエチレンを密着させた構成からなるラミネートフィルムであり、
前記外装材中に、積層された正極、セパレータ、および負極、並びに、電解液からなる電池構成物質を挿入する工程と、
真空ポンプに電池内部を接続して、前記電池内部を減圧する工程と、
前記外装材の前記ラミネートフィルムの端の熱封止を行う工程とを有する
薄型カード電池の製造方法。
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