JPH0668906A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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JPH0668906A
JPH0668906A JP4244166A JP24416692A JPH0668906A JP H0668906 A JPH0668906 A JP H0668906A JP 4244166 A JP4244166 A JP 4244166A JP 24416692 A JP24416692 A JP 24416692A JP H0668906 A JPH0668906 A JP H0668906A
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JP
Japan
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negative electrode
composite
positive electrode
compound
ion
Prior art date
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Application number
JP4244166A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Takeda
一成 武田
Shiro Kato
史朗 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0668906A publication Critical patent/JPH0668906A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a miniature, light, and sheetlike battery, by composing a secondary battery of electrochemical active material, a binding agent composed of an organic compound dispersed in a solvent, composite positive and negative electrodes composed of optional electron conductive material, and an electrolyte composed of a macromolecule compound having ion conductivity and polyether structure. CONSTITUTION:A sheetlike battery is composed of a positive electrode collector 1, serving also as a cover and made of aluminum; a composite positive electrode 2, in which LiCoO2 is used for positive electrode active material, acetylene black is used for a conductive agent, and an organic compound in which polyacrylonitrile is mixed is used for a bonding agent; an electrolyte layer 3, composed of an ion conductive macromolecule compound; a composite negative electrode 4, in which carbon powder is used for negative electrode active material, and the copolymer of ethylene-propylene-cyclopentadiene is used for a binding agent; a negative electrode collector 5, serving also as a cover and made of stainless steel; and a sealing agent 6 composed of denatured polypropylene. Thus, performance and an energy density is increased with fluid- leakage eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、周囲温度下で可逆的に
作動する電池に係り、電解質および正極、負極の改良お
よび電池の製造法の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery that operates reversibly at ambient temperature, and relates to an improved electrolyte, a positive electrode and a negative electrode, and an improved method for producing a battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のマイクロエレクトロニクス化は、
各種電子機器のメモリーバックアップ用電源に代表され
るように、電池の電子機器内収納、エレクトロニクス素
子および回路との一体化に伴って、電池の小型化、軽量
化、薄型化とさらに高エネルギー密度を有する電池とが
強く要望されている。近年、一次電池の分野では、既に
リチウム電池などの小型、軽量の電池が実用化されてい
るが、その用途分野は限られたものである。そこで、従
来の鉛電池、ニッケル−カドミウム電池に代わる電池と
して、より小型軽量化が可能な非水電解液を用いた二次
電池がより注目されているが、電極活物質のサイクル特
性、自己放電特性などの実用物性を満足するものが見い
だされていないことが原因で現在も多くの研究機関で検
討されている。
2. Description of the Related Art Recent microelectronics is
As represented by memory backup power supplies for various electronic devices, battery storage in electronic devices and integration with electronic elements and circuits have made batteries smaller, lighter, thinner, and have a higher energy density. There is a strong demand for batteries that have them. In recent years, in the field of primary batteries, small and lightweight batteries such as lithium batteries have already been put into practical use, but their fields of use are limited. Therefore, secondary batteries using non-aqueous electrolytes, which can be made smaller and lighter, are drawing more attention as batteries that replace conventional lead batteries and nickel-cadmium batteries. Many research institutions are currently studying it because of the fact that nothing satisfying practical properties such as characteristics has been found.

【0003】一方、従来電気化学反応を利用した電池や
電池以外の電気化学デバイス、すなわち、電気二重層キ
ャパシタ、エレクトロクロミック素子などの電解質とし
ては、一般的に液体電解質、特に有機電解液にイオン性
化合物を溶解したものが用いられてきたが、上記液体電
解質は、部品外部への液漏れ、電極物質の溶出、さらに
液体電解質自身の揮発などが発生しやすいため、上記電
気化学デバイスの長期信頼性などの問題や、封口工程で
の電解液の飛散などが問題となっていた。
On the other hand, as an electrolyte for a battery or an electrochemical device other than a battery using an electrochemical reaction, that is, an electric double layer capacitor, an electrochromic element or the like, a liquid electrolyte is generally used, and an organic electrolyte is used as an electrolyte. Although the one in which a compound is dissolved has been used, the liquid electrolyte is likely to cause liquid leakage to the outside of parts, elution of electrode substances, and further volatilization of the liquid electrolyte itself, so that the long-term reliability of the electrochemical device is high. However, there have been problems such as scattering of the electrolytic solution in the sealing process.

【0004】そのため、これら耐漏液性、長期保存性を
向上させるために、高いイオン伝導性を有するイオン伝
導性高分子化合物が報告され、上記の問題を解決する手
段の1つとして、さらに研究が進められている。
Therefore, in order to improve the liquid leakage resistance and the long-term storage stability, an ion conductive polymer compound having high ion conductivity has been reported, and further research is being conducted as one of the means for solving the above problems. It is being advanced.

【0005】現在研究が進められているイオン伝導性高
分子化合物は、エチレンオキシドを基本単位とするホモ
ポリマーまたはコポリマーの直鎖状高分子、網状架橋高
分子または櫛型高分子などであるが、低温でのイオン伝
導度を上げることを目的として、網状架橋高分子または
櫛型高分子にして上記イオン伝導性高分子化合物の結晶
化を防ぐことが提案され、実施されている。特に上記網
状架橋高分子を用いたイオン伝導性高分子化合物は、機
械的強度が大であり、かつ低温でのイオン伝導度が良好
であるため有用である。
The ion-conducting polymer compounds currently being researched are homopolymers or copolymers of ethylene oxide as a basic unit, such as linear polymers, reticulated crosslinked polymers or comb polymers. For the purpose of increasing the ionic conductivity in the above, it has been proposed and implemented to prevent the crystallization of the above ion-conductive polymer compound by using a crosslinked polymer or a comb polymer. In particular, the ion-conductive polymer compound using the reticulated crosslinked polymer is useful because it has high mechanical strength and good ionic conductivity at low temperature.

【0006】さて、より小型軽量で高エネルギー密度を
有する電池を設計する際、本発明者は、薄型電池(単位
セル当たりの厚さが100から500μm(またはシー
ト状電池))と呼ばれる電池について検討した。しかし
ながら電解質として、上記イオン伝導性高分子化合物を
薄膜化して使用する場合に、それに充分匹敵する品質を
有する薄膜状金属リチウムを作製することが技術的に多
少困難なこと、電池の製造工程が複雑となることが問題
となってきた。さらに、二次電池として使用する場合、
リチウムのデンドライトの生成および界面の不動態化と
いった問題が原因で、金属リチウムの使用が制限される
といった問題も生じてきた。
When designing a battery that is smaller, lighter, and has a higher energy density, the present inventor has studied a battery called a thin battery (having a thickness of 100 to 500 μm (or a sheet battery) per unit cell). did. However, when the above-mentioned ion-conductive polymer compound is used as a thin film as an electrolyte, it is technically difficult to produce thin-film metallic lithium having a quality sufficiently comparable to that, and the battery manufacturing process is complicated. Has become a problem. Furthermore, when used as a secondary battery,
Due to the problems of lithium dendrite formation and interfacial passivation, there have also been problems of limiting the use of metallic lithium.

【0007】そのため、リチウム−アルミニウム、リチ
ウム−鉛、リチウム−スズ合金に代表されるリチウム金
属含有合金の研究が盛んに行われている。しかしなが
ら、リチウム−アルミニウム合金に代表されるように、
これらの合金は、合金の強度が低いため、充放電の繰り
返しによって電極のわれや微細化を生じることから、サ
イクル特性の向上には至っていない。
Therefore, research on lithium metal-containing alloys represented by lithium-aluminum, lithium-lead, and lithium-tin alloys has been actively conducted. However, as represented by a lithium-aluminum alloy,
Since these alloys have low strength, the electrodes are cracked or miniaturized due to repeated charging / discharging, so that the cycle characteristics have not been improved.

【0008】また、他のリチウムのデンドライト生成を
抑制する方法としては、電解質塩の選択、セパレータの
改善などの検討が試みられているが、このうちセパレー
タに関しては従来から使用されているポリプロピレン製
不織布、ガラス繊維製不織布などを積層することによ
り、リチウムデンドライトの抑制が試みられているが、
本質的な解決には至っていない。
As another method for suppressing the dendrite formation of lithium, attempts have been made to select an electrolyte salt and improve the separator. Among them, the polypropylene non-woven fabric conventionally used for the separator is tried. It has been attempted to suppress lithium dendrite by laminating glass fiber non-woven fabric, etc.
The essential solution has not been reached.

【0009】したがって現在多くの研究機関において
は、電極活物質としては、層状化合物のインターカレー
ションまたは、ドーピング現象を利用したものについて
特に研究されており、これらは、その充電・放電におけ
る電気化学反応の際に、理論的には複雑な化学反応を起
こさないことから、極めて優れた充放電サイクル性能が
期待される。
Therefore, at present, many research institutes have particularly studied electrode active materials utilizing intercalation of layered compounds or a doping phenomenon, and these are electrochemical reactions in charging and discharging. In this case, theoretically, a complicated chemical reaction does not occur, so that extremely excellent charge / discharge cycle performance is expected.

【0010】炭素質材料を電極活物質として用いるとい
う例も、電極活物質のサイクル特性、自己放電特性など
の問題点の解決策として現れたものである。この炭素質
材料の特徴は、高いドープ容量、低い自己放電率、優れ
たサイクル特性、そして最も特筆すべきことは、金属リ
チウムに極めて近い卑電位を有することである。
The example of using a carbonaceous material as an electrode active material has also appeared as a solution to problems such as cycle characteristics and self-discharge characteristics of the electrode active material. The characteristics of this carbonaceous material are high doping capacity, low self-discharge rate, excellent cycling characteristics, and most notably, a base potential very close to that of metallic lithium.

【0011】しかしながら、上記層状化合物のインター
カレーションまたは、ドーピング現象を利用した電極活
物質については、充電・放電に伴い上記電極活物質の膨
張・収縮が起こるため、本発明者らが検討した、イオン
伝導性高分子化合物と電極活物質と任意に電子伝導性物
質とで構成される複合電極においては、上記電極活物質
を種々選択した際に、数種の複合電極において、充放電
サイクル性能が大きく劣ることがわかった。すなわち、
複合電極を作製する際には、その電極活物質に合わせた
結着剤の選択が必要であることがわかった。
However, the electrode active material utilizing the intercalation of the layered compound or the doping phenomenon causes expansion / contraction of the electrode active material with charging / discharging. In a composite electrode composed of an ion conductive polymer compound, an electrode active material and optionally an electron conductive material, when various kinds of the electrode active material are selected, the charge / discharge cycle performance is improved in several kinds of composite electrodes. It turned out to be much worse. That is,
It was found that it is necessary to select a binder suitable for the electrode active material when manufacturing the composite electrode.

【0012】また、上記イオン伝導性高分子化合物を電
気化学デバイスの電解質として応用する際、内部抵抗を
低くするために電解質の薄膜化が必要となってくる。上
記イオン伝導性高分子化合物の場合、均一な薄膜を任意
の形状に容易に加工することが可能であるが、その方法
が問題となってくる。例えば、イオン伝導性高分子化合
物の溶液をキャストして溶媒を蒸発、除去する方法、あ
るいは、重合性モノマーあるいはマクロマーを基板上に
塗布して、加熱重合する方法、あるいは活性光線の照射
により硬化させる方法がある。
Further, when the above ion-conductive polymer compound is applied as an electrolyte of an electrochemical device, it is necessary to make the electrolyte thin so as to reduce the internal resistance. In the case of the above ion-conductive polymer compound, a uniform thin film can be easily processed into an arbitrary shape, but that method becomes a problem. For example, a method of casting a solution of an ion-conductive polymer compound to evaporate and remove the solvent, a method of coating a polymerizable monomer or macromer on a substrate and heating polymerization, or curing by irradiation with actinic rays. There is a way.

【0013】従来、主に加熱重合する方法が簡便であり
多く用いられてきた。しかしながら、加熱重合時間が非
常に長くなり製造速度を向上させることが困難なこと、
加熱炉中において温度勾配が生じやすいこと、不活性ガ
ス雰囲気中で加熱する必要があるため加熱炉および付帯
設備が大型になることの問題があった。
Conventionally, the method of mainly heat-polymerizing has been simple and widely used. However, it is difficult to improve the production rate by heating polymerization time becomes very long,
There is a problem that a temperature gradient is likely to occur in the heating furnace and that the heating furnace and ancillary equipment become large in size because it is necessary to heat in an inert gas atmosphere.

【0014】さらに、本発明者らは複合正極および複合
負極の間に、上記イオン伝導性高分子化合物からなる電
解質層を単独でシート状にして配置することにより、薄
型電池(シート状電池)の作製を試みた。しかしなが
ら、上述の方法によると、複合電極と電解質層との界面
の接触を良好とする方法に問題があり、通常、接触界面
抵抗が大きくなるため、電池特性とりわけサイクル特性
や長期保存後の充電・放電特性に大きな悪影響を与え
た。
Furthermore, the inventors of the present invention arrange a thin electrolyte sheet (sheet-shaped battery) by arranging an electrolyte layer made of the above ion-conductive polymer compound alone between the composite positive electrode and the composite negative electrode in the form of a sheet. Tried to make. However, according to the above-mentioned method, there is a problem in the method of making good contact at the interface between the composite electrode and the electrolyte layer, and usually the contact interface resistance becomes large. It had a great adverse effect on the discharge characteristics.

【0015】そこで、複合正極表面上または複合負極表
面上に上記イオン伝導性高分子化合物組成液を塗布し
て、加熱重合する方法、あるいは紫外線の照射により硬
化させることを試みた。前述の方法と比較して、複合電
極と電解質層との界面の接触をより良好にすることが可
能となったが、上記の方法では、上記複合電極表面に塗
布した際に、複合電極内部に浸透していくイオン伝導性
高分子化合物組成液まで完全に硬化することが困難であ
り、上記紫外線の照射による硬化による薄型電池におい
てさえも、長期保存後の充電・放電特性を考慮すると、
完全なものとは言えなかった。
Therefore, an attempt was made to apply the above-mentioned ion-conductive polymer compound composition liquid on the surface of the composite positive electrode or the surface of the composite negative electrode and heat-polymerize it, or to cure it by irradiation of ultraviolet rays. Compared with the method described above, it has become possible to improve the contact at the interface between the composite electrode and the electrolyte layer.However, in the method described above, when applied to the surface of the composite electrode, It is difficult to completely cure the penetrating ion-conductive polymer compound liquid, and even in a thin battery that is cured by irradiation with the ultraviolet light, considering the charge / discharge characteristics after long-term storage,
It wasn't perfect.

【0016】また、加熱重合による硬化方法は、上記の
方法を適用する際には、加熱重合時間が長いのに加え
て、イオン伝導性高分子化合物組成液中において重合開
始剤のかたよりが生じるため、架橋ネットワークがより
不規則な構造となるなどの問題があり、上述の製造速度
や設備などの問題に加えて、大きな問題となっていた。
Further, in the curing method by heat polymerization, when the above-mentioned method is applied, the heat polymerization time is long, and in addition, the bias of the polymerization initiator is generated in the ion conductive polymer compound composition liquid. However, there is a problem that the cross-linked network has a more irregular structure, which is a major problem in addition to the problem of the above-mentioned production speed and equipment.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記従来技術
の問題点に鑑み、電池特性の向上、高性能電極の作製を
目的とし、本発明では、イオン伝導性高分子化合物を用
いた電池において、非常に高い作業性を有し、さらに外
部への液漏れの心配が全くなく、長期信頼性および安全
性の高い電池を提供するものであり、さらに加えて高性
能、高エネルギー密度を有する小型軽量シート状電池を
提供するものである。
In view of the above problems of the prior art, therefore, the present invention aims to improve battery characteristics and to manufacture high-performance electrodes. In the present invention, in a battery using an ion-conductive polymer compound, It has a very high workability, there is no fear of liquid leakage to the outside, and it provides a battery with long-term reliability and safety. In addition, it is small and lightweight with high performance and high energy density. A sheet-shaped battery is provided.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するべく、電気化学的活性物質と、溶媒に溶解および/
または分散した有機化合物からなる結着剤と、任意に電
子伝導性物質とで構成される複合正極(A)および複合
負極(B)と、:少なくとも1種のイオン性化合物が溶
解している高分子物質により構成されたイオン伝導性高
分子化合物であって、ポリエーテル構造を有し、イオン
伝導性を有している高分子化合物で構成される電解質
(C)を有する電池であることを第1の発明とするもの
である。
In order to achieve the above object, the present invention is to dissolve and / or dissolve an electrochemically active substance in a solvent.
Alternatively, a composite positive electrode (A) and a composite negative electrode (B) composed of a binder made of a dispersed organic compound and optionally an electron conductive material: a high concentration in which at least one ionic compound is dissolved. An ion-conducting polymer compound composed of a molecular substance, which is a battery having an electrolyte (C) composed of a polymer compound having a polyether structure and having ion conductivity. It is an invention of item 1.

【0019】また、該複合正極(A)表面上および/ま
たは該複合負極(B)表面上に上記イオン伝導性高分子
化合物からなる電解質層(C)が配置され、電離性放射
線の照射によって該電解質層(C)を形成したことを第
2の発明とするものである。
Further, an electrolyte layer (C) made of the above ion-conductive polymer compound is arranged on the surface of the composite positive electrode (A) and / or the surface of the composite negative electrode (B), and the electrolyte layer (C) is irradiated with ionizing radiation to form the electrolyte layer (C). The second invention is to form the electrolyte layer (C).

【0020】さらに、上記イオン伝導性高分子化合物
が、少なくとも1種のイオン性化合物を溶解した反応性
二重結合を持つポリエーテルである高分子化合物で、重
合反応により架橋ネットワーク構造を形成する高分子化
合物となることを特徴とする高分子化合物となることを
第3の発明とし、上記イオン伝導性高分子化合物が、イ
オン性化合物を溶解することができる物質を含んでいる
ことを特徴とするもので、上記電気化学的活性物質とイ
オン伝導性高分子化合物とで構成される上記複合正極
(A)、複合負極(B)および上記イオン伝導性高分子
化合物で構成される電解質層(C)を提供することによ
り、上記の目的を達成したものである。
Further, the above-mentioned ion-conductive polymer compound is a polymer compound which is a polyether having a reactive double bond in which at least one ionic compound is dissolved, and has a high degree of formation of a crosslinked network structure by a polymerization reaction. A third invention is that the polymer compound is a molecular compound, and the ion-conductive polymer compound contains a substance capable of dissolving the ionic compound. The composite positive electrode (A) composed of the electrochemically active substance and the ion conductive polymer compound, the composite negative electrode (B), and the electrolyte layer (C) composed of the ion conductive polymer compound. The above-mentioned object is achieved by providing.

【0021】なお、上記複合正極(A)、複合負極
(B)の両電極表面に上記イオン伝導性高分子化合物で
構成される電解質層(C)を配置することにより、電極
界面の接触が良好となり、接触界面抵抗が小さくなる。
このことにより従来から問題となっている、負極に金属
リチウムを用いたときのリチウム析出状態が一様に分布
し、部分的にリチウムの析出が集中して内部短絡を起こ
すといった問題がなくなる。
By placing the electrolyte layer (C) composed of the ion conductive polymer compound on both electrode surfaces of the composite positive electrode (A) and the composite negative electrode (B), good contact at the electrode interface is achieved. And the contact interface resistance decreases.
As a result, the problem of lithium deposition when metal lithium is used for the negative electrode is uniformly distributed, and the deposition of lithium is partially concentrated to cause an internal short circuit.

【0022】また、シート状電池を組み立てた際に、上
記イオン伝導性高分子化合物で構成される電解質層
(C)が、二重構造となるためにピンホールなどによる
内部短絡も防ぐことができる。さらに、電解質層同士の
接触となるため接触界面抵抗は非常に小さいものとな
る。
Further, when the sheet-shaped battery is assembled, the electrolyte layer (C) composed of the ion-conductive polymer compound has a double structure, so that an internal short circuit due to a pinhole or the like can be prevented. . Further, since the electrolyte layers are in contact with each other, the contact interface resistance is very small.

【0023】溶媒に溶解および/または分散した有機化
合物からなる結着剤を用いる場合には、該有機化合物を
溶媒に溶解させたバインダー溶液に、電極活物質を分散
させたものを塗布液として用いる方法や、該有機化合物
と該有機化合物を分散させる分散剤との分散液に、電極
活物質を分散させたものを塗布液として用いる方法など
が一般的であるが、これらに限定されるものではない。
なお、電極を作製する際には、上記塗布液を正極集電体
および負極集電体上に塗布乾燥することにより該電極を
形成する方法が望ましいが、特に限定されるものではな
い。
When a binder composed of an organic compound dissolved and / or dispersed in a solvent is used, a binder solution prepared by dissolving the organic compound in a solvent and an electrode active material dispersed therein is used as a coating liquid. A general method, a method of using a dispersion of an electrode active material in a dispersion liquid of the organic compound and a dispersant for dispersing the organic compound as a coating liquid, etc., is not limited to these. Absent.
When the electrode is prepared, a method of forming the electrode by coating and drying the coating liquid on the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is preferable, but not limited thereto.

【0024】上記有機化合物の一例を示すと以下のよう
なものが挙げられる。すなわち、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、
クロロプレン、ビニルピリジンおよびその誘導体、塩化
ビニリデン、エチレン、プロピレン、環状ジエン(例え
ば、シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン
など)などの重合体および上記有機化合物の共重合体な
どが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Examples of the above-mentioned organic compounds include the following. That is, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinylidene fluoride, vinyl fluoride,
Examples thereof include polymers such as chloroprene, vinyl pyridine and derivatives thereof, vinylidene chloride, ethylene, propylene, cyclic dienes (for example, cyclopentadiene, 1,3-cyclohexadiene) and copolymers of the above organic compounds. It is not limited to.

【0025】なお、本発明のポリエーテルを架橋した高
分子化合物に金属塩を溶解したイオン伝導性高分子化合
物は、エーテル結合によって生成した架橋ポリマーであ
るために、分子間水素結合のない、ガラス転移温度の低
い構造となり、溶解した金属塩イオンの泳動がきわめて
容易になる。
The ion-conducting polymer compound of the present invention, in which a metal salt is dissolved in a polyether-crosslinking polymer compound, is a crosslinked polymer formed by an ether bond, and therefore has no intermolecular hydrogen bond. The structure has a low transition temperature and migration of dissolved metal salt ions becomes extremely easy.

【0026】また、例えば、ポリエチレングリコールジ
メタクリレートまたはジアクリレートとポリエチレング
リコールモノメタクリレートまたはモノアクリレートの
混合物を反応させた架橋ネットワーク構造の高分子を用
いてもよい。
Further, for example, a polymer having a crosslinked network structure obtained by reacting a mixture of polyethylene glycol dimethacrylate or diacrylate with polyethylene glycol monomethacrylate or monoacrylate may be used.

【0027】次に、このようにして得られた高分子化合
物に溶解するイオン性化合物としては、例えば、LiCl
O4、LiBF4 、LiAsF6、LiPF6 、LiI 、LiBr、Li2B10C
l10、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiSCN 、NaI 、NaSCN 、NaB
r、NaClO4、KClO4 、KSCN、などのLi、Na、またはK の
1種を含む無機イオン塩、(CH3)4NBF4、(CH3)4NBr 、(C
2H5)4NClO4、(C2H5)4NI 、(C3H7)4NBr、(n-C4H9)4NCl
O4、(n-C4H9)4NI 、(C2H5)4N-maleate、(C2H5)4N-benzo
ate 、(C2H5)4N-phtalate 等の四級アンモニウム塩、ス
テアリルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸ナト
リウム、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機
イオン塩が挙げられる。これらのイオン性化合物は、2
種以上を併用してもよい。
Next, as the ionic compound which is soluble in the polymer compound thus obtained, for example, LiCl
O 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiI, LiBr, Li 2 B 10 C
l 10 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiSCN, NaI, NaSCN, NaB
Inorganic ionic salt containing one of Li, Na, or K such as r, NaClO 4 , KClO 4 , KSCN, (CH 3 ) 4 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NBr, (C
2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (nC 4 H 9 ) 4 NCl
O 4 , (nC 4 H 9 ) 4 NI, (C 2 H 5 ) 4 N-maleate, (C 2 H 5 ) 4 N-benzo
ate, quaternary ammonium salts such as (C 2 H 5 ) 4 N-phtalate, and organic ion salts such as lithium stearylsulfonate, sodium octylsulfonate, and lithium dodecylbenzenesulfonate. These ionic compounds are 2
You may use together 1 or more types.

【0028】このようなイオン性化合物の配合割合は、
前述の高分子化合物のエーテル結合酸素に対して、イオ
ン性化合物が0.0001から5.0モルの割合であ
り、中でも0.005から2.0モルであることが好ま
しい。このイオン性化合物の使用量があまり多すぎる
と、過剰のイオン性化合物、例えば無機イオン塩が解離
せず、単に混在するのみとなり、イオン伝導度を逆に低
下させる結果となる。
The mixing ratio of such an ionic compound is
The ratio of the ionic compound to the ether-bonded oxygen of the polymer compound is 0.0001 to 5.0 mol, and preferably 0.005 to 2.0 mol. If the amount of the ionic compound used is too large, an excess ionic compound, for example, an inorganic ionic salt, does not dissociate, but merely mixes, resulting in a decrease in ionic conductivity.

【0029】また、上記イオン性化合物の配合割合は、
電極活物質によって適当な配合割合が異なる。例えば、
層状化合物のインターカレーションを利用した電池にお
いては、電解質のイオン伝導度が最大となる付近が好ま
しいし、また、ドーピング現象を利用する導電性高分子
を電極活物質として使用する電池においては、充放電に
より電解質中のイオン濃度が変化に対応しうる必要があ
る。
The mixing ratio of the ionic compound is
The appropriate compounding ratio differs depending on the electrode active material. For example,
In the battery using intercalation of the layered compound, it is preferable that the ionic conductivity of the electrolyte is around the maximum, and in the battery using the conductive polymer that utilizes the doping phenomenon as the electrode active material, It is necessary for the discharge to be able to respond to changes in the ion concentration in the electrolyte.

【0030】このイオン性化合物の含有方法については
特に制限はないが、例えば、メチルエチルケトンやテト
ラヒドロフラン等の有機溶媒に溶解して、有機化合物に
均一に混合した後、有機溶媒を真空減圧により除去する
方法なども挙げられる。
The method for containing the ionic compound is not particularly limited. For example, a method of dissolving the ionic compound in an organic solvent such as methyl ethyl ketone or tetrahydrofuran, uniformly mixing with the organic compound, and then removing the organic solvent by vacuum decompression. And so on.

【0031】次に、本発明では、イオン伝導性高分子化
合物に、該イオン伝導性高分子化合物中に含まれるイオ
ン性化合物を溶解できる物質を含ませてもよく、この種
の物質を含ませることによって、高分子化合物の基本骨
格を変えることなく、イオン伝導度を著しく向上でき
る。
Next, in the present invention, the ion-conductive polymer compound may contain a substance capable of dissolving the ionic compound contained in the ion-conductive polymer compound, and this kind of substance is contained therein. As a result, the ionic conductivity can be significantly improved without changing the basic skeleton of the polymer compound.

【0032】上記イオン性化合物を溶解できる物質とし
ては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート
などの環状炭酸エステル;γ−ブチロラクトンなどの環
状エステル;テトラヒドロフランまたはその誘導体、
1,3−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、メチ
ルジグライムなどのエーテル類;アセトニトリル、ベン
ゾニトリルなどのニトリル類;ジオキサランまたはその
誘導体;スルホランまたはその誘導体などの単独または
それら2種以上の混合物などが挙げられる。しかしこれ
らに限定されるものではない。また、その配合割合およ
び配合方法は任意である。
Examples of the substance capable of dissolving the ionic compound include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; tetrahydrofuran or its derivatives,
Ethers such as 1,3-dioxane, 1,2-dimethoxyethane and methyldiglyme; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Dioxalane or a derivative thereof; Sulfolane or a derivative thereof alone or a mixture of two or more thereof; Is mentioned. However, it is not limited to these. Moreover, the compounding ratio and the compounding method are arbitrary.

【0033】なお、本発明のイオン伝導性高分子化合物
を複合正極表面上、複合負極表面上に配置する方法につ
いては、例えば、アプリケーターロールなどのローラー
コーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレ
ード方式、スピンコーティング、バーコーダーなどの手
段を用いて、上記複合正極表面上および複合負極表面上
に、任意の厚みおよび任意の形状に塗布されることが望
ましいが、これらに限定されるものではない。
Regarding the method of disposing the ion conductive polymer of the present invention on the surface of the composite positive electrode and the surface of the composite negative electrode, for example, roller coating such as an applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, It is desirable that the composition is applied to the surface of the composite positive electrode and the surface of the composite negative electrode in a desired thickness and a desired shape using a means such as a bar coder, but is not limited thereto.

【0034】さらに、上記イオン伝導性高分子化合物を
電解質層(セパレータ)として用いることにより、複合
負極周辺部におけるリチウムのデンドライト生成を抑制
することにが可能であり、かつ機械的強度に優れ、熱
的、電気化学的に安定な電解質層を提供することが可能
である。
Further, by using the above ion-conductive polymer compound as an electrolyte layer (separator), it is possible to suppress the generation of dendrite of lithium in the peripheral portion of the composite negative electrode, and it is excellent in mechanical strength and heat. It is possible to provide a chemically and electrochemically stable electrolyte layer.

【0035】また、本発明の複合正極に使用する正極活
物質としては、以下の電池電極材料が挙げられる。
Further, as the positive electrode active material used in the composite positive electrode of the present invention, the following battery electrode materials can be mentioned.

【0036】すなわち、CuO 、Cu2O、Ag2O、CuS 、CuSO
4 などのI 族金属化合物、TiS2、SiO2、SnO などのIV族
金属化合物、V2O5、V6O12 、VOX 、Nb2O5 、Bi2O3 、Sb
2O3などのV 族金属化合物、Cr03、Cr2O3 、MoO3、W
O3 、SeO2などのVI族金属化合物、MnO2、Mn2O3 などのV
II 族金属化合物、Fe2O3 、FeO 、Fe3O4 、Ni2O3 、Ni
O、CoO3、CoO などのVIII族金属化合物、または、一般
式 Li X MX2 、LiX MNY X2 (M 、N はI からVIII族の
金属、X は酸素、硫黄などのカルコゲン化合物を示
す。)などで表される、例えば、リチウム−コバルト系
複合酸化物あるいはリチウム−マンガン系複合酸化物な
どの金属化合物、さらに、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポリアセン
系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造
炭素質材料などであるが、これらに限定されるものでは
ない。
That is, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, CuS, CuSO
Group I metal compounds such as 4 ; Group IV metal compounds such as TiS 2 , SiO 2 , SnO, V 2 O 5 , V 6 O 12 , VO X , Nb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Sb
Group V metal compounds such as 2 O 3 , Cr0 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , W
Group VI metal compounds such as O 3 and SeO 2 and V such as MnO 2 and Mn 2 O 3
Group II metal compounds, Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , Ni
Group VIII metal compounds such as O, CoO 3 , and CoO, or general formulas Li X MX 2 , Li X MN Y X 2 (M and N are I to VIII group metals, and X is a chalcogen compound such as oxygen or sulfur. , Etc., for example, a metal compound such as a lithium-cobalt-based composite oxide or a lithium-manganese-based composite oxide, and a conductive material such as polypyrrole, polyaniline, polyparaphenylene, polyacetylene, or polyacene-based material. Polymer compounds, pseudo-graphite structure carbonaceous materials, etc., are not limited to these.

【0037】さらに、複合負極に使用する負極活物質と
しては、以下の電池電極材料が挙げられる。
Further, examples of the negative electrode active material used in the composite negative electrode include the following battery electrode materials.

【0038】すなわち、カーボンなどの炭素質材料、
〔例えば上記炭素質材料が、X線回折等による分析結
果; 格子面間隔(d002 ) 3.35から3.40Å a軸方向の結晶子の大きさ La 200 Å以上 c軸方向の結晶子の大きさ Lc 200 Å以上 真密度 2.00から2.25g/cm3 また、異方性のピッチを2000℃以上の温度で焼成した炭
素粉末(平均粒子径15μm以下)あるいは、炭素繊維で
あるものが望ましいが、もちろんこれらの範囲に限定さ
れるものではない。〕あるいはリチウム金属、リチウム
−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−スズ、リチ
ウム−アルミニウム−スズ、リチウム−ガリウム、およ
びウッド合金などのリチウム金属含有合金などである
が、これらに限定されるものではない。これらの負極活
物質は、単独あるいは2種以上の併用が可能である。
That is, a carbonaceous material such as carbon,
[For example, the above-mentioned carbonaceous material is analyzed by X-ray diffraction or the like; lattice spacing (d002) 3.35 to 3.40 Å a-axis crystallite size La 200 Å or more c-axis crystallite size Lc 200 Å or more True density 2.00 to 2.25 g / cm 3 Also, carbon powder (average particle size of 15 μm or less) obtained by firing an anisotropic pitch at a temperature of 2000 ° C. or more, or carbon fiber is preferable, but of course these It is not limited to the range. ] Or lithium metal-containing alloys such as lithium metal, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloys, but are not limited thereto. These negative electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

【0039】なお、本発明の複合正極および複合負極
を、正極集電体上および負極集電体上に配置する方法に
ついては、例えば、アプリケーターロールなどのローラ
ーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブ
レード方式、スピンコーティング、バーコーダーなどの
手段を用いて、任意の厚みおよび任意の形状に塗布され
ることが望ましいが、これらに限定されるものではな
い。これらの手段を用いた場合、電解質層およびカレン
トコレクターと接触する電気化学的活性物質の実表面積
を増加させることが可能である。
Regarding the method of disposing the composite positive electrode and composite negative electrode of the present invention on the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, for example, roller coating such as an applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, etc. It is desirable to be applied in arbitrary thickness and arbitrary shape by using a means such as coating or bar coder, but it is not limited thereto. Using these means it is possible to increase the real surface area of the electrochemically active material in contact with the electrolyte layer and the current collector.

【0040】これらの場合、必要に応じて、グラファイ
ト、カーボンブラック、アセチレンブラックなどのカー
ボン(ここでいうカーボンとは、上述の負極活物質にお
けるカ−ボンとは全く異なる特性を有するものであ
る。)および金属粉末、導電性金属酸化物などの導電材
料を、複合正極および複合負極内に混合して、電子伝導
の向上を図ることができる。
In these cases, carbon such as graphite, carbon black, acetylene black, etc. (the carbon here has completely different characteristics from the carbon in the above-mentioned negative electrode active material), if necessary. ) And a conductive material such as a metal powder or a conductive metal oxide can be mixed in the composite positive electrode and the composite negative electrode to improve electron conduction.

【0041】また、上記複合正極および複合負極を製造
するとき、均一な混合分散系を得るために、数種の分散
剤と分散媒を加えることができる。さらに増粘剤、増量
剤、粘着補助剤等を添加することも可能である。
When the composite positive electrode and the composite negative electrode are manufactured, several kinds of dispersants and dispersion media can be added in order to obtain a uniform mixed dispersion system. Further, it is possible to add a thickener, a bulking agent, an adhesion aid, and the like.

【0042】請求項記載の上記電離性放射線とは、γ
線、X線、電子線、中性子線などが挙げられる。上記イ
オン伝導性高分子化合物を架橋する際に、これら電離性
放射線を用いる方法は非常に効率的である。すなわち、
上記電離性放射線のエネルギー効率だけではなく、例え
ば種々の複合正極、複合負極および電解質を形成する際
に、上記イオン伝導性高分子化合物の架橋度を容易にコ
ントロールすることができるため、上記電離性放射線の
照射量を制御することにより、電気化学的に最適な電極
および電解質を作製することが可能となる。
The ionizing radiation described in the claims is γ
Rays, X-rays, electron rays, neutron rays and the like can be mentioned. The method of using these ionizing radiations in cross-linking the ion conductive polymer compound is very efficient. That is,
Not only the energy efficiency of the ionizing radiation, for example, when forming various composite positive electrodes, composite negative electrodes and electrolytes, it is possible to easily control the degree of cross-linking of the ion conductive polymer compound, the ionization By controlling the dose of radiation, it becomes possible to prepare electrochemically optimal electrodes and electrolytes.

【0043】正極集電板としては、アルミニウム、ステ
ンレス、チタン、銅などの材質が、また、負極集電板と
しては、ステンレス、鉄、ニッケル、銅などの材質が好
ましいが、特に限定されるものではない。
The positive electrode current collector plate is preferably made of a material such as aluminum, stainless steel, titanium or copper, and the negative electrode current collector plate is preferably made of a material such as stainless steel, iron, nickel or copper, but is not particularly limited thereto. is not.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の詳細について、実施例により
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
EXAMPLES The details of the present invention are described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0045】(実施例1)下記の手順にしたがって、本
発明のシート状電池を作製した。 a)電池の正極活物質としてLiCoO2 を、導電剤と
してアセチレンブラックを用い、そしてポリアクリロニ
トリルのジメチルホルムアミド溶液と混合したものを複
合正極として使用した。
Example 1 A sheet-shaped battery of the present invention was manufactured according to the following procedure. a) LiCoO 2 was used as the positive electrode active material of the battery, acetylene black was used as the conductive agent, and a mixture with a dimethylformamide solution of polyacrylonitrile was used as the composite positive electrode.

【0046】この複合正極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわち、LiCoO2 とアセチレンブラックを8
5:15の重量比率で混合したものと、ポリアクリロニ
トリルのジメチルホルムアミド溶液(2wt%溶液)を
混合させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、2.4:
2の重量比率で混合した。これらの混合物を、アルミニ
ウムからなる正極集電板の表面に導電性カーボン被膜を
形成した集電体の上にスクリーンコーティングでキャス
トした。その後、乾燥不活性ガス雰囲気中で乾燥させる
ことにより上記複合正極を形成した。正極集電体上に形
成した複合正極被膜の厚さは、60μmであった。
The method for producing this composite positive electrode is as follows. That is, LiCoO 2 and acetylene black 8
A mixture of a 5:15 weight ratio and a mixture of polyacrylonitrile dimethylformamide solution (2 wt% solution) in a dry inert gas atmosphere, 2.4:
Mixed in a weight ratio of 2. These mixtures were cast by screen coating on a current collector having a conductive carbon film formed on the surface of a positive electrode current collector plate made of aluminum. Then, the composite positive electrode was formed by drying in a dry inert gas atmosphere. The thickness of the composite positive electrode coating film formed on the positive electrode current collector was 60 μm.

【0047】b)次に、上記複合正極上にイオン伝導性
高分子化合物を形成させるべく、ポリエチレングリコー
ルジアクリレート(分子量:5000)とポリエチレングリ
コールモノアクリレート(分子量:400 )を6:4の重
量比率で混合した有機化合物30重量部と四フッ化ホウ
酸リチウム6重量部、1,2−ジメトキシエタン32重
量部およびγ−ブチロラクトン32重量部を混合したも
のを、乾燥不活性ガス雰囲気中、上記複合正極上にスク
リーンコーティングによりキャストし、その後、乾燥不
活性ガス雰囲気中、電子線量8Mradの電子線を照射
して上記イオン伝導性高分子化合物層を硬化させた。こ
れによって得られた電解質層の厚みは、25μmであっ
た。
B) Next, polyethylene glycol diacrylate (molecular weight: 5000) and polyethylene glycol monoacrylate (molecular weight: 400) are mixed in a weight ratio of 6: 4 in order to form an ion conductive polymer compound on the composite positive electrode. 30 parts by weight of the organic compound mixed with 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate, 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and 32 parts by weight of γ-butyrolactone were mixed in a dry inert gas atmosphere to obtain the above composite. It was cast on the positive electrode by screen coating and then irradiated with an electron beam having an electron dose of 8 Mrad in a dry inert gas atmosphere to cure the ion conductive polymer compound layer. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0048】c)電池の負極活物質としてカーボン粉末
を用い、エチレン−プロピレン−シクロペンタジエンの
共重合体のトルエン溶液と混合したものを複合負極とし
て使用した。
C) Carbon powder was used as the negative electrode active material of the battery, and a mixture with a toluene solution of a copolymer of ethylene-propylene-cyclopentadiene was used as the composite negative electrode.

【0049】この複合負極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわちカーボン粉末と、エチレン−プロピレン−
シクロペンタジエンの共重合体のトルエン溶液(2wt
%溶液)を混合したものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、
2:5の重量比率で混合した。これらの混合物を、ステ
ンレス鋼からなる負極集電板上にスクリーンコーティン
グによりキャストした。その後、乾燥不活性ガス雰囲気
中で乾燥させることにより上記複合負極を形成した。負
極集電体上に形成した複合負極の厚さは、30μmであ
った。
The method for producing this composite negative electrode is as follows. That is, carbon powder and ethylene-propylene-
Toluene solution of cyclopentadiene copolymer (2 wt
% Solution) in a dry inert gas atmosphere,
Mixed in a weight ratio of 2: 5. These mixtures were cast by screen coating on a negative electrode current collector plate made of stainless steel. Then, the composite negative electrode was formed by drying in a dry inert gas atmosphere. The composite negative electrode formed on the negative electrode current collector had a thickness of 30 μm.

【0050】d)次に、上記複合負極上にイオン伝導性
高分子化合物を形成させるべく、ポリエチレングリコー
ルジアクリレート(分子量:5000)とポリエチレングリ
コールモノアクリレート(分子量:400 )を6:4の重
量比率で混合した有機化合物30重量部と四フッ化ホウ
酸リチウム6重量部、1,2−ジメトキシエタン32重
量部およびγ−ブチロラクトン32重量部を混合したも
のを、乾燥不活性ガス雰囲気中、上記複合負極上にスク
リーンコーティングによりキャストし、その後、乾燥不
活性ガス雰囲気中、電子線量8Mradの電子線を照射
して上記イオン伝導性高分子化合物層を硬化させた。こ
れによって得られた電解質層の厚みは、25μmであっ
た。
D) Next, in order to form an ion conductive polymer compound on the composite negative electrode, polyethylene glycol diacrylate (molecular weight: 5000) and polyethylene glycol monoacrylate (molecular weight: 400) are mixed in a weight ratio of 6: 4. 30 parts by weight of the organic compound mixed with 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate, 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and 32 parts by weight of γ-butyrolactone were mixed in a dry inert gas atmosphere to obtain the above composite. The film was cast on the negative electrode by screen coating, and then the ion conductive polymer compound layer was cured by irradiating it with an electron beam having an electron dose of 8 Mrad in a dry inert gas atmosphere. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0051】e)d)で得られた電解質層/複合負極/
負極集電体と、b)で得られた正極集電体/複合正極/
電解質層を接触させることにより、本発明の実施例1の
シート状電池を作製した。
E) Electrolyte layer obtained in d) / composite negative electrode /
Negative electrode current collector and positive electrode current collector / composite positive electrode / obtained in b)
The sheet-shaped battery of Example 1 of the present invention was produced by bringing the electrolyte layer into contact with each other.

【0052】図1は、本発明のシート状電池の断面図で
ある。図中1は、アルミニウムからなる正極集電体で、
外装も兼ねている。2は複合正極であり、正極活物質に
LiCoO2 を、導電剤としてアセチレンブラック
を、結着剤としてポリアクリロニトリルを混合した有機
化合物を用いた。また、3は本発明のイオン伝導性高分
子化合物からなる電解質層である。4は複合負極であ
り、負極活物質としてカーボン粉末を、結着剤としてエ
チレン−プロピレン−シクロペンタジエンの共重合体を
用いた。5は、ステンレス鋼からなる負極集電板で、外
装も兼ねている。6は、変性ポリプロピレンからなる封
口剤である。
FIG. 1 is a sectional view of the sheet-like battery of the present invention. In the figure, 1 is a positive electrode current collector made of aluminum,
It also serves as the exterior. Reference numeral 2 is a composite positive electrode, and an organic compound obtained by mixing LiCoO 2 as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive agent, and polyacrylonitrile as a binder was used. Further, 3 is an electrolyte layer made of the ion conductive polymer compound of the present invention. Reference numeral 4 represents a composite negative electrode in which carbon powder was used as the negative electrode active material and an ethylene-propylene-cyclopentadiene copolymer was used as the binder. Reference numeral 5 is a negative electrode current collector plate made of stainless steel, which also serves as an exterior. No. 6 is a sealing agent made of modified polypropylene.

【0053】(比較例1)下記の手順にしたがって、比
較例1のシート状電池を作製した。 a)電池の正極活物質としてLiCoO2 を、導電剤と
してアセチレンブラックを用い、そしてポリエチレング
リコールジアクリレート(分子量:5000)とポリエチレ
ングリコールモノアクリレート(分子量:400 )を6:
4の重量比率で混合した有機化合物と混合したものを複
合正極として使用した。
Comparative Example 1 A sheet-shaped battery of Comparative Example 1 was manufactured according to the following procedure. a) LiCoO 2 was used as the positive electrode active material of the battery, acetylene black was used as the conductive agent, and polyethylene glycol diacrylate (molecular weight: 5000) and polyethylene glycol monoacrylate (molecular weight: 400) were mixed with 6:
A mixture with an organic compound mixed in a weight ratio of 4 was used as a composite positive electrode.

【0054】この複合正極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわち、LiCoO2 とアセチレンブラックを8
5:15の重量比率で混合したものに、上記有機化合物
10重量部に、四フッ化ホウ酸リチウム1重量部、1,
2−ジメトキシエタン10重量部およびγ−ブチロラク
トン10重量部を混合したものを、乾燥不活性ガス雰囲
気中、10:3の重量比率で混合した。これらの混合物
を、アルミニウムからなる正極集電板の表面に導電性カ
ーボン被膜を形成した集電体の上にスクリーンコーティ
ングでキャストした。その後、乾燥不活性ガス雰囲気
中、電子線量12Mradの電子線を照射することによ
り上記複合正極を硬化させた。正極集電体上に形成した
複合正極被膜の厚さは、60μmであった。
The method for producing this composite positive electrode is as follows. That is, LiCoO 2 and acetylene black 8
In a mixture of 5:15 by weight, 10 parts by weight of the above organic compound, 1 part by weight of lithium tetrafluoroborate, 1,
A mixture of 10 parts by weight of 2-dimethoxyethane and 10 parts by weight of γ-butyrolactone was mixed in a dry inert gas atmosphere at a weight ratio of 10: 3. These mixtures were cast by screen coating on a current collector having a conductive carbon film formed on the surface of a positive electrode current collector plate made of aluminum. Then, the composite positive electrode was cured by irradiating it with an electron beam having an electron dose of 12 Mrad in a dry inert gas atmosphere. The thickness of the composite positive electrode coating film formed on the positive electrode current collector was 60 μm.

【0055】b)次に、上記複合正極上にイオン伝導性
高分子化合物を形成させるべく、上記有機化合物30重
量部と四フッ化ホウ酸リチウム6重量部、1,2−ジメ
トキシエタン32重量部およびγ−ブチロラクトン32
重量部を混合したものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、上
記複合正極上にスクリーンコーティングによりキャスト
し、その後、乾燥不活性ガス雰囲気中、電子線量8Mr
adの電子線を照射して上記イオン伝導性高分子化合物
層を硬化させた。これによって得られた電解質層の厚み
は、25μmであった。
B) Next, 30 parts by weight of the organic compound, 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate, and 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane for forming an ion conductive polymer compound on the composite positive electrode. And γ-butyrolactone 32
A mixture of parts by weight was cast by screen coating on the above composite positive electrode in a dry inert gas atmosphere, and then, in a dry inert gas atmosphere, the electron dose was 8 Mr.
The ion conductive polymer compound layer was cured by irradiating an electron beam of ad. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0056】c)電池の負極活物質としてカーボン粉末
を用い、そしてポリエチレングリコールジアクリレート
(分子量:5000)とポリエチレングリコールモノアクリ
レート(分子量:400 )を6:4の重量比率で混合した
有機化合物と混合したものを複合負極として使用した。
C) Carbon powder was used as the negative electrode active material of the battery and mixed with an organic compound in which polyethylene glycol diacrylate (molecular weight: 5000) and polyethylene glycol monoacrylate (molecular weight: 400) were mixed in a weight ratio of 6: 4. This was used as a composite negative electrode.

【0057】この複合負極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわちカーボン粉末と、上記有機化合物10重量
部に、四フッ化ホウ酸リチウム1重量部、1,2−ジメ
トキシエタン10重量部およびγ−ブチロラクトン10
重量部を混合したものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、
8:2の重量比率で混合した。これらの混合物を、ステ
ンレス鋼からなる負極集電板上にスクリーンコーティン
グによりキャストした。その後、乾燥不活性ガス雰囲気
中、電子線量15Mradの電子線を照射することによ
り上記複合負極を硬化させた。負極集電体上に形成した
複合負極の厚さは、30μmであった。
The method for producing this composite negative electrode is as follows. That is, carbon powder, 10 parts by weight of the organic compound, 1 part by weight of lithium tetrafluoroborate, 10 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and 10 parts of γ-butyrolactone.
Mixing parts by weight in a dry inert gas atmosphere,
Mixed in a weight ratio of 8: 2. These mixtures were cast by screen coating on a negative electrode current collector plate made of stainless steel. Then, the composite negative electrode was cured by irradiating it with an electron beam having an electron dose of 15 Mrad in a dry inert gas atmosphere. The composite negative electrode formed on the negative electrode current collector had a thickness of 30 μm.

【0058】d)次に、上記複合負極上にイオン伝導性
高分子化合物層を形成させるべく、上記有機化合物30
重量部と四フッ化ホウ酸リチウム6重量部、1,2−ジ
メトキシエタン32重量部およびγ−ブチロラクトン3
2重量部を混合したものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、
上記複合負極上にスクリーンコーティングによりキャス
トし、その後、乾燥不活性ガス雰囲気中、電子線量8M
radの電子線を照射して上記イオン伝導性高分子化合
物層を硬化させた。これによって得られた電解質層の厚
みは、25μmであった。
D) Next, in order to form an ion conductive polymer compound layer on the composite negative electrode, the organic compound 30 is added.
Parts by weight, 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate, 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and 3 of γ-butyrolactone
Mix 2 parts by weight in a dry inert gas atmosphere,
It is cast by screen coating on the above composite negative electrode, then, in a dry inert gas atmosphere, the electron dose is 8M.
The ion conductive polymer compound layer was cured by irradiating the electron beam of rad. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0059】e)d)で得られた電解質層/複合負極/
負極集電体と、b)で得られた正極集電体/複合正極/
電解質層を接触させることにより、比較例1のシート状
電池を作製した。
E) Electrolyte layer / composite negative electrode obtained in d) /
Negative electrode current collector and positive electrode current collector / composite positive electrode / obtained in b)
The sheet-shaped battery of Comparative Example 1 was produced by bringing the electrolyte layer into contact with each other.

【0060】(比較例2)下記の手順にしたがって、比
較例1のシート状電池を作製した。 a)比較例2の複合正極は、実施例1と同様の方法によ
り作製した。なお、正極集電体上に形成した複合正極被
膜の厚さは、60μmであった。
Comparative Example 2 A sheet-shaped battery of Comparative Example 1 was manufactured according to the following procedure. a) The composite positive electrode of Comparative Example 2 was manufactured by the same method as in Example 1. The thickness of the composite positive electrode coating film formed on the positive electrode current collector was 60 μm.

【0061】c)比較例2の複合負極は、実施例1と同
様の方法により作製した。なお、負極集電体上に形成し
た複合負極の厚さは、30μmであった。
C) The composite negative electrode of Comparative Example 2 was manufactured by the same method as in Example 1. The thickness of the composite negative electrode formed on the negative electrode current collector was 30 μm.

【0062】d)次に、上記複合負極上にイオン伝導性
高分子化合物層を形成させるべく、30重量部と四フッ
化ホウ酸リチウム6重量部、1,2−ジメトキシエタン
32重量部およびγ−ブチロラクトン32重量部と、ベ
ンジルメチルケタール0.03重量部を混合したもの
を、乾燥不活性ガス雰囲気中、上記複合負極上にスクリ
ーンコーティングによりキャストし、その後、乾燥不活
性ガス雰囲気中、20mW/cm2 の紫外線を60秒間照射
して上記イオン伝導性高分子化合物層を硬化させた。こ
れによって得られた電解質層の厚みは、25μmであっ
た。
D) Next, 30 parts by weight, 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate, 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and γ were formed in order to form an ion conductive polymer compound layer on the composite negative electrode. -A mixture of 32 parts by weight of butyrolactone and 0.03 parts by weight of benzyl methyl ketal was cast by screen coating on the above composite negative electrode in a dry inert gas atmosphere, and then 20 mW / in a dry inert gas atmosphere. The ion conductive polymer compound layer was cured by irradiating it with ultraviolet rays of cm 2 for 60 seconds. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0063】e)d)で得られた電解質層/複合負極/
負極集電体と、b)で得られた正極集電体/複合正極を
接触させることにより、比較例1のシート状電池を作製
した。
E) Electrolyte layer obtained in d) / composite negative electrode /
A sheet-shaped battery of Comparative Example 1 was produced by bringing the negative electrode current collector into contact with the positive electrode current collector / composite positive electrode obtained in b).

【0064】本実施例1および比較例1、2、3のシー
ト状電池の電極面積は、作製工程によって、種々変更す
ることが可能であるが、本実施例および比較例では、そ
の電極面積を100 cm2 としたものを作製した。
The electrode areas of the sheet-shaped batteries of Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3 can be variously changed depending on the manufacturing process, but in this Example and Comparative Example, the electrode area is changed. The thing made into 100 cm < 2 > was produced.

【0065】このシート状電池を用いて、25℃で充電終
止電圧4.1 V、50μA/cm2 の定電流−定電圧充電お
よび放電終止電圧2.7 V、50μA/cm2 の定電流放電
の充放電サイクル試験を行った。図2に充放電サイクル
数と、電池容量の関係を示したものである。図2からわ
かるように、本発明によるシート状電池は、比較例のシ
ート状電池と比較して、優れた充放電サイクル特性を示
すことがわかる。
[0065] Using the sheet-like battery, the charge end voltage at 25 ℃ 4.1 V, 50μA / cm 2 constant current - discharge cycle of the constant-voltage charge and discharge end voltage 2.7 V, constant current discharge of 50 .mu.A / cm 2 The test was conducted. FIG. 2 shows the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity. As can be seen from FIG. 2, the sheet battery according to the present invention exhibits excellent charge / discharge cycle characteristics as compared with the sheet battery of the comparative example.

【0066】次に、シート状電池作製後60℃100日
保存したシート状電池を、25℃で充電終止電圧4.1 V、
50μA/cm2 の定電流−定電圧充電、および放電終止
電圧2.7 V、50μA/cm2 の定電流放電の充放電サイ
クル試験を行った。60℃100日保存したシート状電
池を上記充放電サイクル試験の結果を図3に示す。図3
に60℃100日保存したシート状電池の充放電サイク
ル数と、電池容量の関係を示したものである。図3から
わかるように、本発明によるシート状電池は、比較例の
シート状電池と比較して、長期保存後においても優れた
充放電サイクル特性を示すことがわかる。
Next, after the sheet-shaped battery was manufactured, the sheet-shaped battery stored at 60 ° C. for 100 days was charged at 25 ° C. with a cutoff voltage of 4.1 V.
50 .mu.A / cm 2 constant current - constant voltage charge, and discharge end voltage 2.7 V, the 50 .mu.A / cm 2 charge-discharge cycle test of constant current discharge was performed. FIG. 3 shows the results of the above charge / discharge cycle test of the sheet-like battery stored at 60 ° C. for 100 days. Figure 3
2 shows the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity of a sheet-shaped battery stored at 60 ° C. for 100 days. As can be seen from FIG. 3, the sheet-shaped battery according to the present invention exhibits excellent charge-discharge cycle characteristics even after long-term storage, as compared with the sheet-shaped battery of the comparative example.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、電気化
学的活性物質と溶媒に溶解および/または分散した有機
化合物からなる結着剤と、任意に電子伝導性物質とで構
成される複合正極(A)および複合負極(B)と、:少
なくとも1種のイオン性化合物が溶解している高分子物
質により構成されたイオン伝導性高分子化合物であっ
て、ポリエーテル構造を有し、イオン伝導性を有してい
る高分子化合物で構成された電解質(C)からなる電池
において、該複合正極(A)表面上および/または該複
合負極(B)表面上に上記イオン伝導性高分子化合物か
らなる電解質層(C)が配置され、電離性放射線の照射
によって該電解質層(C)を形成することにより、従来
の熱的方法および紫外線照射による硬化方法と比較し
て、作業性が格段に向上し、品質の均一性を図ることが
可能である。このことから、電池特性の向上、高性能電
極の作製を目的とし、電池の製造工程の作業性および電
池性能の向上させることができ、さらに外部への液漏れ
の心配が全くなく、長期信頼性および安全性の高い電池
を提供できるという効果を奏する。
As is clear from the above description, a composite positive electrode composed of an electrochemically active substance, a binder made of an organic compound dissolved and / or dispersed in a solvent, and optionally an electron conductive substance. (A) and composite negative electrode (B): an ion-conducting polymer compound composed of a polymer substance in which at least one ionic compound is dissolved, having a polyether structure, In the battery comprising the electrolyte (C) composed of a polymer compound having a property, the ion conductive polymer compound is formed on the surface of the composite positive electrode (A) and / or the surface of the composite negative electrode (B). By arranging an electrolyte layer (C) which is formed by irradiation with ionizing radiation and forming the electrolyte layer (C) by irradiation with ionizing radiation, workability is remarkably improved as compared with the conventional thermal method and curing method by ultraviolet irradiation. And, it is possible to enhance the uniformity of quality. From this, it is possible to improve the workability of the battery manufacturing process and the battery performance for the purpose of improving the battery characteristics and producing high-performance electrodes. Furthermore, there is no fear of liquid leakage to the outside and long-term reliability. Further, it is possible to provide a highly safe battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のシート状電池の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a sheet-shaped battery of the present invention.

【図2】実施例1のシート状電池、比較例1、比較例2
のシート状電池の充放電サイクル数と電池容量の関係を
示したグラフである。
FIG. 2 is a sheet-shaped battery of Example 1, Comparative Examples 1 and 2.
3 is a graph showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity of the sheet-shaped battery of FIG.

【図3】実施例1のシート状電池、比較例1、比較例2
のシート状電池を60℃、100日保存した後の充放電
サイクル数と放電容量の関係を示したグラフである。
FIG. 3 is a sheet-shaped battery of Example 1, Comparative Examples 1 and 2.
3 is a graph showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the discharge capacity after the sheet-shaped battery of Example 1 was stored at 60 ° C. for 100 days.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極集電体 2 複合正極 3 電解質層 4 複合負極 5 負極集電体 6 封口剤 1 Positive Electrode Current Collector 2 Composite Positive Electrode 3 Electrolyte Layer 4 Composite Negative Electrode 5 Negative Current Collector 6 Sealant

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気化学的活性物質と、溶媒に溶解およ
び/または分散した有機化合物からなる結着剤と、任意
に電子伝導性物質とで構成される複合正極(A)および
複合負極(B)と、:少なくとも1種のイオン性化合物
が溶解している高分子物質により構成されたイオン伝導
性高分子化合物であって、ポリエーテル構造を有し、イ
オン伝導性を有している高分子化合物で構成される電解
質(C)を有することを特徴とする二次電池。
1. A composite positive electrode (A) and a composite negative electrode (B) composed of an electrochemically active substance, a binder composed of an organic compound dissolved and / or dispersed in a solvent, and optionally an electron conductive substance. ) And: an ion-conductive polymer compound composed of a polymer substance in which at least one ionic compound is dissolved, the polymer having a polyether structure and having ion conductivity A secondary battery having an electrolyte (C) composed of a compound.
【請求項2】 該複合正極(A)表面上および/または
複合負極(B)表面上に上記イオン伝導性高分子化合物
からなる電解質層(C)が配置され、電離性放射線の照
射によって該電解質層(C)を形成したことを特徴とす
る請求項1記載の二次電池。
2. An electrolyte layer (C) made of the above ion-conductive polymer compound is disposed on the surface of the composite positive electrode (A) and / or the surface of the composite negative electrode (B), and the electrolyte is irradiated by ionizing radiation. The secondary battery according to claim 1, wherein the layer (C) is formed.
【請求項3】 上記イオン伝導性高分子化合物が、少な
くとも1種のイオン性化合物を溶解した反応性二重結合
を持つポリエーテルである高分子化合物であることを特
徴とする請求項1記載の二次電池。
3. The polymer compound according to claim 1, wherein the ion conductive polymer compound is a polyether having a reactive double bond in which at least one ionic compound is dissolved. Secondary battery.
【請求項4】上記イオン伝導性高分子化合物が、イオン
性化合物を溶解することができる物質を含んでいること
を特徴とする請求項1または2記載の二次電池。
4. The secondary battery according to claim 1, wherein the ion-conductive polymer compound contains a substance capable of dissolving the ionic compound.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110241A (en) * 2000-09-29 2002-04-12 Sharp Corp Lithium polymer secondary battery and its production method

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