JPH05275084A - リチウム電池用電極 - Google Patents

リチウム電池用電極

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JPH05275084A
JPH05275084A JP4095996A JP9599692A JPH05275084A JP H05275084 A JPH05275084 A JP H05275084A JP 4095996 A JP4095996 A JP 4095996A JP 9599692 A JP9599692 A JP 9599692A JP H05275084 A JPH05275084 A JP H05275084A
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Konosuke Ikeda
宏之助 池田
Hiroaki Yamazaki
洋昭 山崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リチウム電池用電極を提供する。 【構成】 表面抵抗が10-2Ω/□以下の導電性布帛支
持体に電極活物質を担持する。 【効果】 活物質が構成繊維層間に充填されて密着性が
向上するので結着剤使用量を低減させ、活物質量を増加
でき、電池性能向上及び電池収率向上が可能となる。支
持体が柔軟性を有するので電池組立時の短絡率も減少す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム電池用電極に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のリチウム電池(特に、二次電池)
では、負極として、例えば、銅箔支持体の両面にリチウ
ムイオン含有層間化合物と結着剤とをコーティングし、
続いて乾燥・加圧加工を施して調製した電極を使用して
いた。また、正極としては、例えば、アルミニウム箔支
持体の両面に、活物質としてのLiMn2 4 と導電剤
と結着剤とをコーティングし、続いて乾燥・加圧加工を
施して調製した電極を使用していた。しかし、金属箔の
支持体は柔軟性に乏しいので、組立時に極板を積層巻き
する際に活物質が脱落したり、セパレータに十分に密着
しないなどの理由から、電池の収率や性能面に大きな問
題があった。また、活物質を支持体の両面にコーティン
グして固定させるために多量の結着剤を用いる必要があ
り、結果的に活物質担持量が減少し、満足のいく電池性
能が得られないという欠点もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、支持体と
して金属箔に代えて導電性布帛を使用することにより、
電極板の柔軟性を向上させて組立時の活物質脱落やセパ
レータとの密着不全を防止すると共に、結着剤使用量を
減少させて活物質担持量を増大することもでき、その結
果、電池の性能を向上させることができることを見出し
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、表面
抵抗が10-2Ω/□以下の導電性布帛支持体に電極活物
質を担持することを特徴とする、リチウム電池用電極に
関する。
【0005】本発明において支持体として用いる「導電
性布帛」とは、(1)金属被覆布帛、即ち、布帛基材と
その布帛基材を構成する各繊維のほぼ全表面を覆う金属
被覆層とからなる複合体、又は(2)中空金属繊維布
帛、即ち、前記の金属被覆布帛(1)から布帛基材のみ
を除去した布帛(布帛基材を構成する各繊維の形状に相
当する中空体のほぼ全表面に相当する金属層から構成さ
れる布帛)を意味する。前記の中空金属繊維布帛(2)
は、例えば前記の金属被覆布帛(1)を焼成して布帛基
材を除去することによって調製することができる。ま
た、ここで布帛とは、織布、不織布及び編布の総称であ
る。
【0006】本発明で用いる金属被覆布帛(1)の金属
被覆層の形成には、導電性を付与する任意の方法、例え
ば金属メッキ処理、蒸着処理、スパッタリング処理、イ
オンプレーティング又は金属溶射等を用いることができ
る。金属メッキ処理や蒸着処理を用いるのが好ましい。
金属としては、前記の導電性付与方法を利用できる任意
の金属を使用することができるが、好ましくは、銅、ニ
ッケル、アルミニウム若しくはチタン、又はそれらの合
金を用いる。金属被覆布帛(1)においては、布帛基材
構成繊維の表面に、0.1μm以上、特には0.5〜1
0μmの金属層を被覆するのが好ましい。金属層が0.
1μm未満であると目的の表面抵抗が得られないので好
ましくない。金属被覆布帛(1)に用いる布帛基材を構
成する各繊維も限定されるものではないが、リチウム電
池は水分を嫌うので、公定水分率の小さいポリプロプレ
ン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維等が有用
である。ガラス繊維などの無機繊維を用いることもでき
る。
【0007】本発明で用いる中空金属繊維布帛(2)
は、例えば特開平1−104878号公報記載の方法で
製造することができる。好ましい製造方法は、前記金属
被覆布帛(1)を還元ガス雰囲気下で焼成することから
なる。従って、金属としては前記の導電性付与方法を利
用できる任意の金属を使用することができ、銅、ニッケ
ル、アルミニウム若しくはチタン又はそれらの合金を用
いるのが好ましい。中空金属繊維布帛(2)において
は、布帛基材構成繊維の表面に、0.1μm以上、特に
は0.5〜10μmの金属層を被覆した後、布帛基材構
成繊維を焼成除去するのが好ましい。金属層が0.1μ
m未満であると目的の表面抵抗が得られないので好まし
くない。中空金属繊維布帛(2)に用いる布帛基材を構
成する各繊維も焼成工程で除去することのできる有機繊
維であれば限定されるものではないが、特にはレーヨ
ン、ポリエステル又はポリオレフィン等が有用である。
【0008】本発明で用いる支持体の表面抵抗は10-2
Ω/□以下、特には10-3Ω/□以下である。10-2Ω
/□未満だと支持体が抵抗体として働き、放電充電の際
に目的とする電池特性が得られない。
【0009】本発明の電極は前記の支持体に電極活物質
を充填することによって作成することができる。電極活
物質としては公知の化合物を用いることができる。リチ
ウム電池では、負極活物質として金属リチウム又はリチ
ウム−アルミニウム合金等を用い、そのリチウムイオン
をカーボンなどの結晶中に混入した層間化合物を用いる
のが好ましい。また、正極活物質としてはLiMn2
4 やV2 5 などを用いる。これらの活物質に、公知の
導電剤や結着剤を加えた混合物を調製し、この混合物を
公知の塗布又は含浸等の方法で前記支持体に充填させ、
更に乾燥・加圧加工によって厚さを調整して、電極シー
トを作成することができる。本発明の電極は、通常のリ
チウム電池にそのまま使用することができる。また、一
次電池及び二次電池のいずれの電極としても用いること
ができる。
【0010】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。実施例1 ポリエステル繊維(3d×51mm)70%と未延伸ポリ
エステル繊維(5d×38mm)30%とをカード法によ
り積層し、熱カレンダーにより圧着して不織布(重量7
0g/m2 ;厚み200μm)を得た。この不織布(2
00mm×40mm)を、SnCl2 (10g/l)とHC
l(10ml/l)とを含む水溶液500mlに10分間浸
漬し、更にPdCl2 (1g/l)とHCl(1ml/
l)とを含む水溶液500mlに10分間浸漬して触媒活
性化した。続いて、硫酸ニッケル(18g/l)、クエ
ン酸ナトリウム(10g/l)、抱水ヒドラジン(50
ml/l)及び25%アンモニア水(100ml/l)から
なる無電解ニッケルメッキ液500mlに80℃にて浸漬
してニッケルメッキを施し、表面抵抗3×10-2Ω/□
の電極支持体を作成した。この支持体に、カーボンにリ
チウムイオンを混入して調製した層間化合物(活物質)
とフッ素系樹脂(結着剤)との混合物を充填し、130
℃で20kg/cm2 にて乾燥・加圧加工し、厚みを170
μmに調整して負極シートを得た。
【0011】実施例2 ポリエステル繊維(1.5d×38mm)70%とポリプ
ロピレン−ポリエチレンの芯鞘型複合繊維(1.5d×
51mm)30%とをカード法により積層し、熱風乾燥機
で処理して不織布(重量50g/m2 ;厚み200μ
m)を得た。この不織布(200mm×40mm)に、実施
例1と同様の無電解メッキ法によりニッケルメッキを施
した後、水素ガス気流下で800℃にて30分間焼成し
てポリエステル繊維を除去し、表面抵抗7×10-3Ω/
□の電極支持体を作成した。この支持体から実施例1と
同様の方法で負極シートを作成した。
【0012】実施例3 ポリエステル繊維(1.5d×38mm)をカード法によ
り積層し、水流により絡合し、加圧して不織布(重量7
0g/m2 ;厚み200μm)を得た。この不織布(2
00mm×40mm)に、蒸着法によりアルミニウムを2μ
mの厚さで表面に被覆し、表面抵抗5×10-2Ω/□の
電極支持体を作成した。この支持体に、LiMn2 4
(活物質)、グラファイト(導電剤)及びフッ素系樹脂
(結着剤)からなる混合物を充填し、実施例1と同様に
乾燥・加圧加工して厚みを170μmに調整して正極シ
ートを得た。
【0013】比較例1 銅箔の両面に、実施例1で用いたリチウムイオン混入カ
ーボン層間化合物(活物質)及びフッ素系樹脂(結着
剤)の混合物をコーティングした後、実施例1と同様に
乾燥・加圧加工を施して厚みを170μmに調製し負極
シートを得た。
【0014】比較例2 アルミニウム箔の両面に、LiMn2 4 (活物質)、
グラファイト(導電剤)、フッ素系樹脂(結着剤)をコ
ーティングした後、実施例1と同様に乾燥・加圧加工し
て厚みを170μmに調製し正極シートを得た。
【0015】各実施例及び比較例で用いた活物質混合物
の量比を表1に示す。また、それらの電極シートを用い
て作成した電池を、75mAで8時間充電し、200m
Aで定電流放電を行なった場合の電池容量を測定した結
果を表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】本発明の電極支持体は布帛状のため、活
物質が構成繊維の層間に充填されるので密着性が向上し
結着剤の使用量を低減することができ、その結果、結着
剤の低減分だけ活物質量を相対的に増加させることがで
きるため、電池の性能向上や電池の収率向上が可能とな
る。特に、中空金属繊維支持体の場合には、金属繊維の
中空部分にも活物質が充填されるので、結着剤の使用量
を更に低減して活物質量を相対的に増加させることがで
き、より一層の電池性能向上及び電池収率向上が可能と
なる。また、支持体と活物質との密着性が向上し、支持
体自体も柔軟性を有するので電池組立時の短絡率も減少
する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面抵抗が10-2Ω/□以下の導電性布
    帛支持体に電極活物質を担持することを特徴とする、リ
    チウム電池用電極。
  2. 【請求項2】 導電性布帛支持体が中空金属繊維布帛で
    ある、請求項1記載のリチウム電池用電極。
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