JPH02247980A - 全固体二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電解質を固体化し、構成材料がすべて固体で
ある全固体二次電池の製造方法に関する。

従来の技術 これまで、電池の高信頼性や薄型化などの新しい機能を
期待して固体電解質を用いた全固体二次電池の実現が要
望されていた。最近、これらに対応する形で、無機系あ
るいは高分子系の新しい固体電解質材料やこれらを用い
た全固体二次電池の研究が活発である。この電池の応用
としてはメモリーバックアップ用などが中心であり、固
体電解質として銅系、銀系、リチウム系などが取り上げ
られている。また電極材料についても多くの材料が提案
されている。良く知られている系として、電解質が銅イ
オン導電体、特にＲｂＣｕ４Ｉ−ＣＩ、系固体電解質、
電極が電極活物質である銅シェブレル化合物とＲｂ　Ｃ
ｕ　ａ　Ｉ　ｍ　Ｃｌ　ｙ系固体電解質の混合材料があ
る。この場合電極材料や電解質材料は樹脂等の結着剤で
例えばシート状などに加工したものが知られている。

この全固体二次電池の通常の構成としては、他の電解液
を電解質に用いた電池と同様に、電解質層を中心としこ
の層の両面を正極と負極の電極で構成し、これを素電池
としてさらにこの内外側面に金属箔などの集電体を配す
のが一般的である。

この場合の集電体は電極層との接着を強固にすること、
および電極中の電解質が金属と直接接触することによる
変質を防止する目的で導電性高分子フィルムを介して構
成することもよく用いられる。

さらに外気が直接接触しないように金属ラミネートや樹
脂等で封止したり、必要に応じて電池を積層化すること
により電圧を上昇させることも行われている。

発明が解決しようとする課題 これまで、このような構成の全固体二次電池は、初期か
ら特性が劣ったり、充放電の繰り返しで徐々に放電容量
の低下が認められた。本発明はこれらの問題を解決した
全固体二次電池の製造方法を提供することを目的とする
。

課題を解決するための手段 本発明の全固体二次電池の製造方法は、電解質層の両面
に電極層を形成してなる素電池の内外側面の全面あるい
はほぼ全面に、フッソ樹脂を結着剤としたカーボンシー
トをあてて加圧熱溶着することを特徴とする。このカー
ボンシートが微細なカーボンブラックであり、フッソ樹
脂に対するカーボンを３０〜８０重量％にすると好適で
ある。

より具体的な本発明の全固体二次電池の製造方法はフッ
ソ樹脂とカーボン微粉末を練合し、シート状にしたもの
を集電体とし、これを電解質層の両面に電極層を形成し
てなる素電池の内外側面の全面に直接ホットプレス法に
より接着することを特徴とする。したがって電極層にも
結着剤を含むことが好ましい。

作　　　用 この種電池では充電と放電の繰り返しを行なった場合に
初期から特性が劣ったり、充放電の繰り返しで徐々に放
電容量の低下があるが、その原因について調べたところ
、集電体材料にも種々の問題が存在することがわかった
。すなわち、初期の劣化は集電体を電極層の全面に配し
ていない場合である。また充放電の繰り返しにより劣化
は電極層と集電体層の接触性が低下し部分的に剥離がし
たり、集電体に金属箔を使用した場合には金属箔の腐食
が観察される場合であることがわかった。

そこで本発明においては、電解質層の両面に電極層を形
成してなる素電池の内外側面の全面あるいはほぼ全面に
、フッソ樹脂を結着剤としたカーボンシートをあてて加
圧熱溶着しているので、この方法により得られた全固体
二次電池は集電の効果が向上し、強固に電極層と接着し
、充放電を繰り返してもその界面の接合状態が変化せず
腐食も生じないことになる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

正極を構成する電極材料として、銅シェプレル（Ｃｕ＊
ＭｏｅＳｓ）を用い、これに電解質としてＲｂＣｕ４１
＋、ｓＣｌａ、ｓを３５ｗｔ％、結着剤としてとしてス
チレン−ブタジェン系樹脂が５ｗｔ％になるようにトル
エンで溶解し全体を均一に混合し通常のドクターブレー
ド法によりシートを作成する。一方、負極用も正極用と
全く同様の構成でシートを作成した。

固体電解質としてはＲｂＣｕ４１＋、ｓＣｌａ、ｓを用
い、やはり同じ結着剤で１５ｗｔ％になるようにトルエ
ンで溶解し全体を均一に混合し、やはり゛ドクターブレ
ード法によりシートを作成した。これらの内、電極シー
トは正極２、負極３ともほぼ３００μｍ１　固体電解質
シート１は１５０μｍとした。これらのシートを適当な
形状に裁断し、固体電解質シート１．を中心にその両面
に正極シート２、負極シート３を配し１６０℃、５００
ｋｇ／ｃｍ”の条件で加圧した。このようにして３層が
一体化した素電池５の両面全面にフッソ樹脂１３ｗｔ％
を加えて得られたカーボンブラックシート（厚さ５０μ
ｍ）（集電体）４を配し、１３０℃、２００ｋｇ／ａｍ
２の条件で、ホットプレス法により加圧熱溶着した。図
はこの状態での電池の構成断面図である。本発明のこの
電池をＡとする。

つぎに比較電池として電極・電解質の８層一体化までの
素電池はＡと同様とし、集電体として、ブタジェン系の
ゴム状高分子とカーボンブラックでできたシートで加圧
圧着して構成した電池をＢ１さらにＡと同じ集電体を他
の電池用の電極のように電極の一部に配した電池をＣと
して加えた。

これらＡ、　　Ｂ、　　Ｃの電池を１５ｍｍＸ３０ｍｍ
に切断し、その後ポリプロピレンシートとステンレス箔
より構成される金属ラミネート膜により電池周囲を封口
し、両方のステンレス箔より正極・負極のリード端子を
取り出して電池のサイクル充放電試験を行った。

すなわち室温下で１ｍＡで０．５５Ｖまでの充電と、同
じ＜３ｍＡの０．３Ｖまでの放電を繰り返し、サイクル
ごとの放電容量を調べた。その結果、電池ＡとＢは初期
の容量がいずれも５．４ｍＡｈ１　平均電圧が０．４８
Ｖであった。Ｃはそれぞれ４．９ｍＡｈ１０．４１Ｖで
あり、ＡとＢより劣っていた。したがってＡとＢについ
てサイクル試験をおこなった結果、Ａは初期から７００
サイクルまでほぼ一定して５．４ｍＡｈの容量を示し、
１２００サイクルでも５．０ｍＡｈを示し安定した性能
を有することがわかった。

これに対し、電池Ｂは５００サイクルで４．５ｍＡｈ、
１０００サイクルでは３．９ｍＡｈに低下した。

発明の効果 本発明方法によれば、電解質層の両面に電極層を形成し
てなる素電池の両性側面の全面あるいは、はぼ全面にフ
ッソ樹脂を結着剤としたカーボンシートをあてて加圧熱
溶着することにより全固体二次電池を得ているので、こ
の全固体二次電池は初期からの特性の劣化や充放電の繰
り返しでの放電容量の低下を抑制できる優れた効果が発
揮される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例における全固体二次電池の構成
断面図である。 ｌ・・・固体電解質シート、２・・・正極シート、３・
・・負極シート、４−φΦ集電体（カーボンシート）、
５・・・素電池。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質層の両面に電極層を形成してなる素電池の
   両外側面の全面あるいはほぼ全面に、フッソ樹脂を結着
   剤としたカーボンシートをあてて加圧熱溶着することを
   特徴とする全固体二次電池の製造方法。
2. （２）カーボンシートが微細なカーボンブラックであり
   、フッソ樹脂に対するカーボンが３０〜８０重量％であ
   る請求項１記載の全固体二次電池の製造方法。
3. （３）電極層が結着剤によりシート状である請求項１記
   載の全固体二次電池の製造方法。
4. （４）フッソ樹脂とカーボン微粉末を練合し、シート状
   にしたものを集電体とし、これを電解質層の両面に電極
   層を形成してなる素電池の両外側面の全面あるいはほぼ
   全面に直接ホットプレス法により接着することを特徴と
   する全固体二次電池の製造方法。