JPH0513100A - 固体二次電池 - Google Patents
固体二次電池Info
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- JPH0513100A JPH0513100A JP3160312A JP16031291A JPH0513100A JP H0513100 A JPH0513100 A JP H0513100A JP 3160312 A JP3160312 A JP 3160312A JP 16031291 A JP16031291 A JP 16031291A JP H0513100 A JPH0513100 A JP H0513100A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- binder
- electrode
- secondary battery
- layer
- Prior art date
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- Pending
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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
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体二次電池の、特に高温など苛酷な条件下
での電池の内部抵抗の増加を抑え、長寿命化を可能にす
ることを目的とする。 【構成】 固体二次電池の電極，電解質層の少なくとも
一方の層の結着剤としてゴム系樹脂とシアノアクリレー
ト単量体またはシアノアクリレート樹脂を混合して用い
る。
での電池の内部抵抗の増加を抑え、長寿命化を可能にす
ることを目的とする。 【構成】 固体二次電池の電極，電解質層の少なくとも
一方の層の結着剤としてゴム系樹脂とシアノアクリレー
ト単量体またはシアノアクリレート樹脂を混合して用い
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体二次電池に関し、特
に構成材料がすべて固体のいわゆる固体二次電池に関す
る。
に構成材料がすべて固体のいわゆる固体二次電池に関す
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重要であり、Ｌｉ+イオン導電性固
体電解質，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ＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ3.5，ＣｕＩ
−Ｃｕ2Ｏ−ＭｏＯ3などのＣｕ+イオン導電性固体電解
質などがある。
ための固体電解質が重要であり、Ｌｉ+イオン導電性固
体電解質，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ＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ3.5，ＣｕＩ
−Ｃｕ2Ｏ−ＭｏＯ3などのＣｕ+イオン導電性固体電解
質などがある。
【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，ＦｅyＭｏ6Ｓ8-z（い
ずれも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。
Ｓ2，Ａｇ0.1ＴｉＳ2，Ｃｕ0.1ＮｂＳ2，Ａｇ0.1ＮｂＳ
2，ＷＯ3それにＣｕyＭｏ6Ｓ8-z，ＦｅyＭｏ6Ｓ8-z（い
ずれも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。
【０００５】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。これらのうち正極，負極電極材料として特に銅シ
ェブレル（ＣｕYＭｏ6Ｓ8-z）を用電解質としてＣｕ+イ
オン導電性固体電解質であるＲｂＣｕ4Ｉx-2Ｃｌ
3+x（ｘ＝０．２５〜０．７５）系固体電解質をえらぶ
と可逆性に優れ高放電が可能な固体二次電池が構成でき
る。また電池の製法上電極材料と結着剤で電極層を、電
解質と結着剤で電解質層をそれぞれ作製し、両者を一体
化する方法が簡単で連続生産性上優れている。この際の
結着剤としてスチレン−ブタジエン系のような公知のゴ
ム系樹脂が強度や可撓性の点で優れ、すでに提案されて
いる。
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。これらのうち正極，負極電極材料として特に銅シ
ェブレル（ＣｕYＭｏ6Ｓ8-z）を用電解質としてＣｕ+イ
オン導電性固体電解質であるＲｂＣｕ4Ｉx-2Ｃｌ
3+x（ｘ＝０．２５〜０．７５）系固体電解質をえらぶ
と可逆性に優れ高放電が可能な固体二次電池が構成でき
る。また電池の製法上電極材料と結着剤で電極層を、電
解質と結着剤で電解質層をそれぞれ作製し、両者を一体
化する方法が簡単で連続生産性上優れている。この際の
結着剤としてスチレン−ブタジエン系のような公知のゴ
ム系樹脂が強度や可撓性の点で優れ、すでに提案されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この系の電池では結着
剤としてスチレン−ブタジエン系のような公知のゴム系
樹脂が強度や可撓性の点で優れ、充放電の可逆性が向上
したが、それでも特に高温での充放電の過程で容量が比
較的早期に低下することがある。このような苛酷な条件
下での充放電では電極が若干変形する傾向があり、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充放電サイクル数で容量が
低下する原因になっている。そこでこれを改良するため
に電極材料とゴム系結着剤を主とする電極層および電解
質とゴム系結着剤を主とする電解質層にシアノアクリレ
ート単量体溶液を含浸した後、電極層を両面に中央に電
解質層を配し加熱下で加圧により一体化する方法を提案
したが、なお改良の余地を残した。
剤としてスチレン−ブタジエン系のような公知のゴム系
樹脂が強度や可撓性の点で優れ、充放電の可逆性が向上
したが、それでも特に高温での充放電の過程で容量が比
較的早期に低下することがある。このような苛酷な条件
下での充放電では電極が若干変形する傾向があり、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充放電サイクル数で容量が
低下する原因になっている。そこでこれを改良するため
に電極材料とゴム系結着剤を主とする電極層および電解
質とゴム系結着剤を主とする電解質層にシアノアクリレ
ート単量体溶液を含浸した後、電極層を両面に中央に電
解質層を配し加熱下で加圧により一体化する方法を提案
したが、なお改良の余地を残した。
【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、長寿命の固体二次電池を提供することを目的とす
る。
で、長寿命の固体二次電池を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の固体二次電池は、電極材料と結着剤を主とする
電極層を両面に、中央に電解質と結着剤を主とする電解
質層を配し、両者を一体化する構成の固体二次電池にお
いて、少なくとも一方の層の結着剤としてゴム系樹脂と
シアノアクリレート単量体またはシアノアクリレート樹
脂を混合して用いる。この場合両者をたとえばトルエン
のような溶媒で溶解した混合溶液を用いる方法である。
本発明の固体二次電池は、電極材料と結着剤を主とする
電極層を両面に、中央に電解質と結着剤を主とする電解
質層を配し、両者を一体化する構成の固体二次電池にお
いて、少なくとも一方の層の結着剤としてゴム系樹脂と
シアノアクリレート単量体またはシアノアクリレート樹
脂を混合して用いる。この場合両者をたとえばトルエン
のような溶媒で溶解した混合溶液を用いる方法である。
【０００９】
【作用】この構成により本発明の固体二次電池は、電極
材料と電解質材料に結着剤としてゴム系樹脂を用いると
電極層と電解質層が強度や可撓性に優れていて取扱が容
易であり、また熱可塑性であるので加熱下で加圧すると
電極層と電解質層の密着性も良好な状態が保てる。しか
し充放電の過程で正極，負極いずれも体積変化するの
で、特に高温では電極層と電解質層の密着性に問題が生
じ寿命などに悪影響が出てくる。この場合ゴム系樹脂結
着剤は取扱の点や電極層と電解質層の見かけの強度では
有利であるが樹脂に可撓性があることからこのような変
形から生ずる密着性の劣化の抑制には高温の場合それほ
ど有効でないことがわかった。ところがシアノアクリレ
ート単量体またはシアノアクリレート樹脂は硬い樹脂で
あるからシートにするのには適していないが、このよう
な密着性の低下の抑制には効果が大きいことがわかっ
た。両樹脂を混合して用いることで、その相乗効果が一
層発揮されて取扱性と良好な密着性の維持がさらに可能
になった。
材料と電解質材料に結着剤としてゴム系樹脂を用いると
電極層と電解質層が強度や可撓性に優れていて取扱が容
易であり、また熱可塑性であるので加熱下で加圧すると
電極層と電解質層の密着性も良好な状態が保てる。しか
し充放電の過程で正極，負極いずれも体積変化するの
で、特に高温では電極層と電解質層の密着性に問題が生
じ寿命などに悪影響が出てくる。この場合ゴム系樹脂結
着剤は取扱の点や電極層と電解質層の見かけの強度では
有利であるが樹脂に可撓性があることからこのような変
形から生ずる密着性の劣化の抑制には高温の場合それほ
ど有効でないことがわかった。ところがシアノアクリレ
ート単量体またはシアノアクリレート樹脂は硬い樹脂で
あるからシートにするのには適していないが、このよう
な密着性の低下の抑制には効果が大きいことがわかっ
た。両樹脂を混合して用いることで、その相乗効果が一
層発揮されて取扱性と良好な密着性の維持がさらに可能
になった。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例の固体二次電池につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】電極材料として銅シェブレル（Ｃｕ2Ｍｏ6
Ｓ8）を１０００ｇ用い、これに電解質としてＲｂＣｕ4
Ｉ1.5Ｃｌ3.5粉末５００ｇを加え混合する。
Ｓ8）を１０００ｇ用い、これに電解質としてＲｂＣｕ4
Ｉ1.5Ｃｌ3.5粉末５００ｇを加え混合する。
【００１２】この混合粉末に結着剤として市販のスチレ
ン−ブタジエン樹脂（ゴム系樹脂）と、シアノアクリレ
ート単量体を、重量比で１：１に混合したトルエン溶液
を加え充分撹拌してペーストを得る。樹脂の添加量は全
体で６Ｗｔ％とした。これを用い公知のドクターブレー
ド法により厚さ．３５mmの電極層を作製する。
ン−ブタジエン樹脂（ゴム系樹脂）と、シアノアクリレ
ート単量体を、重量比で１：１に混合したトルエン溶液
を加え充分撹拌してペーストを得る。樹脂の添加量は全
体で６Ｗｔ％とした。これを用い公知のドクターブレー
ド法により厚さ．３５mmの電極層を作製する。
【００１３】電解質としてＲｂＣｕ4Ｉ1.5Ｃｌ3.5を用
い、結着剤として、やはりスチレン−ブタジエン樹脂
と、シアノアクリレート単量体を、重量比で１：１に混
合したトルエン溶液を加え充分撹拌してペーストを得
る。樹脂の添加量は１０Ｗｔ％とした。これを用い公知
のドクターブレード法により厚さ０．１８mmの電解質層
を作製する。この電解質層を中心にその両面に電極層を
配し、１６０℃に加熱したプレス機で５００Kg／cm2の
条件で加圧した。ついで、このようにして得られた電池
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電極層に当て
た後、さらにその外側に厚さ０．３mmのＣｕ板とポリエ
チレンフィルムのラミネート膜をポリエチレンフィルム
側を内側にして当てて１２０℃，５００Kg／cm2の条件
で加圧して電池周辺を相接しているポリエチレンシート
間の融着で封止した。この電池をＡとする。
い、結着剤として、やはりスチレン−ブタジエン樹脂
と、シアノアクリレート単量体を、重量比で１：１に混
合したトルエン溶液を加え充分撹拌してペーストを得
る。樹脂の添加量は１０Ｗｔ％とした。これを用い公知
のドクターブレード法により厚さ０．１８mmの電解質層
を作製する。この電解質層を中心にその両面に電極層を
配し、１６０℃に加熱したプレス機で５００Kg／cm2の
条件で加圧した。ついで、このようにして得られた電池
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電極層に当て
た後、さらにその外側に厚さ０．３mmのＣｕ板とポリエ
チレンフィルムのラミネート膜をポリエチレンフィルム
側を内側にして当てて１２０℃，５００Kg／cm2の条件
で加圧して電池周辺を相接しているポリエチレンシート
間の融着で封止した。この電池をＡとする。
【００１４】つぎに比較のために結着剤をゴム系樹脂の
みとした電池をＢとして加えた。以上の２つの電池につ
いて、まず８０℃での充放電での初期の放電電圧と容量
を比較した。０．５６Ｖまでの定電圧充電，２．５ｍＡ
で０．３Ｖまでの定電流放電を行ったところ、Ａ，Ｂと
も平均電圧は０．４７Ｖ、放電容量は１８ｍＡｈで差は
なかった。
みとした電池をＢとして加えた。以上の２つの電池につ
いて、まず８０℃での充放電での初期の放電電圧と容量
を比較した。０．５６Ｖまでの定電圧充電，２．５ｍＡ
で０．３Ｖまでの定電流放電を行ったところ、Ａ，Ｂと
も平均電圧は０．４７Ｖ、放電容量は１８ｍＡｈで差は
なかった。
【００１５】そこでつぎにこの充放電の条件で同じく周
囲温度８５℃で各電池の寿命特性を比較した。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９８０〜１０７０サイクルであったの
に対して、Ｂでは６２０〜６８０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。
囲温度８５℃で各電池の寿命特性を比較した。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９８０〜１０７０サイクルであったの
に対して、Ｂでは６２０〜６８０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。
【００１６】なお結着剤として、シアノアクリレート単
量体の代わりにシアノアクリレート樹脂を用いても同様
に良好な結果が得られた。
量体の代わりにシアノアクリレート樹脂を用いても同様
に良好な結果が得られた。
【００１７】その種電池では充放電の過程で電極が若干
は膨張する傾向があり、これが比較的少ない充放電サイ
クル数で容量が低下する原因になっている。ところが本
願の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、比較的少ない充放電サイクル数で容量が低下す
ることもない。
は膨張する傾向があり、これが比較的少ない充放電サイ
クル数で容量が低下する原因になっている。ところが本
願の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、比較的少ない充放電サイクル数で容量が低下す
ることもない。
【００１８】
【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなように
本発明の固体二次電池によれば、電極材料と結着剤を主
とする電極層を両面に、中央に電解質と結着剤を主とす
る電解質層を配し、両者を一体化する構成の固体二次電
池において、少なくとも一方の層の結着剤としてゴム系
樹脂とシアノアクリレート単量体またはシアノアクリレ
ート樹脂を用いることにより、特に高温など苛酷な条件
下での電池の充放電中での内部抵抗の増加を抑え、長寿
命化が可能になる。
本発明の固体二次電池によれば、電極材料と結着剤を主
とする電極層を両面に、中央に電解質と結着剤を主とす
る電解質層を配し、両者を一体化する構成の固体二次電
池において、少なくとも一方の層の結着剤としてゴム系
樹脂とシアノアクリレート単量体またはシアノアクリレ
ート樹脂を用いることにより、特に高温など苛酷な条件
下での電池の充放電中での内部抵抗の増加を抑え、長寿
命化が可能になる。
Claims (3)
- 【請求項１】 電極材料と結着剤を主とする電極層を、
電解質と結着剤を主とする電解質層の両面に配し、両者
を一体化する構成の固体二次電池において、ゴム系樹脂
とシアノアクリレート単量体を混合した結着剤を用いた
前記電極層および前記電解質層の少なくとも一方を具備
した固体二次電池。 - 【請求項２】 電極材料と結着剤を主とする電極層を、
電解質と結着剤を主とする電解質層の両面に配し、両者
を一体化する構成の固体二次電池において、ゴム系樹脂
とシアノアクリレート樹脂を混合した結着剤を用いた前
記電極層および前記電解質層の少なくとも一方を具備し
た固体二次電池。 - 【請求項３】 ゴム系樹脂とシアノアクリレートが溶媒
に溶解した溶液である請求項１または２記載の固体二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160312A JPH0513100A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 固体二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160312A JPH0513100A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 固体二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513100A true JPH0513100A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=15712238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3160312A Pending JPH0513100A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 固体二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513100A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000024077A1 (fr) * | 1998-10-16 | 2000-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piece moule d'electrolyte solide, piece moulee d'electrode et element electrochimique |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP3160312A patent/JPH0513100A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000024077A1 (fr) * | 1998-10-16 | 2000-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piece moule d'electrolyte solide, piece moulee d'electrode et element electrochimique |
| JP2000123874A (ja) * | 1998-10-16 | 2000-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体電解質成型体、電極成型体および電気化学素子 |
| US6368746B1 (en) | 1998-10-16 | 2002-04-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Molded solid electrolyte, molded electrode and electrochemical element |
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