JPH07161346A - 二次電池用極板並びに高分子固体電解質リチウム二次電池及びその製造方法 - Google Patents
二次電池用極板並びに高分子固体電解質リチウム二次電池及びその製造方法Info
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- JPH07161346A JPH07161346A JP5311758A JP31175893A JPH07161346A JP H07161346 A JPH07161346 A JP H07161346A JP 5311758 A JP5311758 A JP 5311758A JP 31175893 A JP31175893 A JP 31175893A JP H07161346 A JPH07161346 A JP H07161346A
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Abstract
となく、容量を高めることができる高分子固体電解質リ
チウム二次電池を得る。 【構成】 正極活物質層2をポリテトラフルオロエチレ
ン(PTFE)からなるバインダを含有するバインダ含
有層2aとバインダを含有しないバインダ非含有層2b
とから構成する。バインダ含有層2aを正極集電体1側
に配置する。
Description
高分子固体電解質リチウム二次電池及びその製造方法に
関するものである。
インダと混練し、これを集電体に塗布して活物質層を形
成するものが知られている。バインダを用いて活物質層
を形成すると、活物質の粒子相互間及び活物質と集電体
との間の密着強度が高くなり二次電池の寿命を延ばすこ
とができる。高分子固体電解質を用いる二次電池などで
も活物質材料をポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)等のバインダと混練し、これを集電体に塗布して正
極活物質層を形成している。
ダを用いて活物質層を形成すると、バインダの存在が電
池の充放電時のイオンの移動を阻害するため、二次電池
の容量を低下させる問題があった。特に高分子固体電解
質を用いる二次電池では移動度が低く、容量を高めるに
は限界があった。
物質と集電体との間の密着強度を低下させることなく、
容量を高めることができる二次電池用極板並びに高分子
固体電解質リチウム二次電池及びその製造方法を提供す
ることにある。
電体上に活物質層が形成されてなる二次電池用極板を対
象にして、活物質層をバインダを含有するバインダ含有
層とバインダを含有しないバインダ非含有層とから構成
する。そして、バインダ含有層を集電体側に配置する。
チウム二次電池の正極活物質層を請求項1の発明を用い
て構成する。
チウム二次電池の製造方法を対象にする。本発明では、
正極集電体上にバインダ含有正極活物質ペーストを塗布
し、バインダ含有正極活物質ペーストが完全に乾燥する
前に、バインダ含有正極活物質ペーストの上にバインダ
を含有しない正極活物質ペーストを塗布する。その後、
乾燥処理を行って正極活物質層を形成し、正極活物質層
の上に高分子固体電解質形成用ペーストを塗布して乾燥
することにより高分子固体電解質層を形成する。
含有層とバインダ非含有層とから構成し、バインダ含有
層を集電体側に配置すると、活物質と集電体との密着強
度がバインダ含有層により高められ、電解質側に位置す
る極板表面部ではイオン拡散性が高くなる。電池の放電
反応は極板表面部から進行するので、集電体近傍の活物
質内のイオン拡散性が低くても極板表面部のイオン拡散
性が高ければ電池全体の容量を高めることができる。そ
のため、本発明の極板を用いれば、活物質と集電体との
密着強度を低下させることなく、二次電池の容量を高め
ることができる。
伝導性がかなり小さい。そのため、高分子固体電解質リ
チウム二次電池では極板表面部におけるイオンの拡散性
が電池の容量に大きく作用する。しかしながら、従来は
他の二次電池と同様に活物質層全体の強度を高めるため
に、活物質層全体にバインダを添加していた。請求項2
の発明のように、高分子固体電解質リチウム二次電池に
おいて、請求項1の発明を用いると、活物質と集電体と
の密着強度を低下させることなく、高分子固体電解質リ
チウム二次電池の容量を大幅に高めることができる。
バインダ含有正極活物質ペーストを塗布することによ
り、正極活物質と正極集電体との密着強度を大きく高め
ることができる。またバインダ含有正極活物質ペースト
が完全に乾燥する前に、バインダ含有正極活物質ペース
トの上にバインダを含有しない正極活物質ペーストを塗
布するのでバインダ非含有層はバインダ含有層中のバイ
ンダを介して結合される。そして正極活物質層の上に高
分子固体電解質形成用ペーストを塗布するので高分子固
体電解質がバインダ非含有層内に侵入して、バインダ非
含有層内の負極活物質イオンの拡散性が大きく向上す
る。
適用した本発明の実施例を詳細に説明する。
図に示すように正極集電体1の片面に形成された正極活
物質層2と負極集電体3の片面に形成された負極活物質
層4とが高分子固体電解質層5を介して積層された構造
を有しており、次のようにして製造した。まず基板の上
に非晶質五酸化バナジウム(V2 O5 )を2〜3重量%
の割合で蒸留水に溶かしたゲルまたはゾル状の溶液をス
クリーン印刷等で塗布した。そしてこれを乾燥させて五
酸化バナジウムキセロゲル(V2 O5 ・nH2 O)膜を
得た。次にこの五酸化バナジウムキセロゲル膜を基板か
ら剥がしてから粉砕して活物質材料を得た。そして厚み
20μm のニッケル箔からなる正極集電体1の一方の表
面1aの中央部分に前述の活物質材料と該活物質材料に
対して3重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)からなるバインダとをトルエン、アセトニトリル等
の有機溶媒中で混練したものを塗布してからこれを半乾
燥して半乾燥状態のバインダ含有層2aを形成した。次
にこの半乾燥状態のバインダ含有層2aの上に前述の活
物質材料を載置してバインダ非含有層2bを形成して正
極活物質層2を形成した。バインダ非含有層2bはバイ
ンダ含有層2a中のバインダを介して結合される。正極
活物質層2は200μm の厚みを有しており、実施例1
〜4の電池はバインダ含有層2aの厚みがそれぞれ2
0、50、100、150μm の厚みを有している。次
にポリフォスファゼン誘導体の一種である分子量約20
0万のメトキシオリゴエチレンオキシポリフォスファゼ
ン(MEP7)と該MEP7に対して8重量%のLiC
lO4 とを1、2−ジメトキシエタン(DME)中に2
0重量%溶かして高分子固体電解質用溶液を作り、この
溶液を正極活物質層2を全体的に覆うようにして正極活
物質層2上に塗布した。そして、これを乾燥してDME
を揮発するキャスティングにより厚み100μm の高分
子固体電解質層5を作った。次に高分子固体電解質層5
の上に厚み40μm のLi箔からなる負極活物質層4を
載置し、正極集電体1の外周端部1bの上にホットメル
ト6を載置した。そして、負極活物質層4とホットメル
ト6とを覆うようにして正極集電体1と同寸法のステン
レスからなる負極集電体3を載置した。次に加熱により
ホットメルト6を集電体1及び3の外周端部1b及び3
bに完全に接続して高分子固体電解質リチウム二次電池
を完成した。
層全体をバインダを含有しないバインダ非含有層により
形成し、その他は実施例1〜4の電池と同じ構造を有し
ている。
層全体をバインダを含有するバインダ含有層により形成
し、その他は実施例1〜4の電池と同じ構造を有してい
る。
20mAで放電して各電池の容量を測定した。図2はその
測定結果を示している。本図よりバインダ含有層の厚み
が大きくなるにつれて電池容量が低下するのが判る。こ
れはバインダにより正極活物質内のリチウムイオンの拡
散が阻害されるためである。
V)で放電した後に0.5mA(終止電圧3.8V)で定
電圧充電する充放電を繰り返して各電池のサイクル寿命
特性を調べた。図3はその測定結果を示している。本図
より正極活物質層全体をバインダ非含有層により形成し
た比較例1の電池では電池の寿命が極端に短いのが判
る。これは電池の充放電によりリチウムイオンが放出、
侵入して活物質が膨脹、収縮する際に、バインダ非含有
層内に亀裂が生じたり、活物質と集電体との間に剥離が
発生するためである。
では、活物質と集電体との密着強度が低下することな
く、容量が高くなるのが判る。
ウム二次電池に本発明を適用した例を示したが、本発明
は鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池等の他の二次電池
にも適用できる。
インダ含有層とバインダ非含有層とから構成し、バイン
ダ含有層を集電体側に配置するので、活物質と集電体と
の密着強度がバインダ含有層により高められ、電解質側
に位置する極板表面部ではイオン拡散性が高くなる。し
たがって、本発明の極板を用いれば、活物質と集電体と
の密着強度を低下させることなく、二次電池の容量を高
めることができる。
質リチウム二次電池において、請求項1の発明を用いる
ので、活物質と集電体との密着強度を低下させることな
く、高分子固体電解質リチウム二次電池の容量を大幅に
高めることができる。
バインダ含有正極活物質ペーストを塗布することによ
り、正極活物質と正極集電体との密着強度を大きく高め
ることができる。またバインダ含有正極活物質ペースト
が完全に乾燥する前に、バインダ含有正極活物質ペース
トの上にバインダを含有しない正極活物質ペーストを塗
布するのでバインダ非含有層はバインダ含有層中のバイ
ンダを介して結合される。そして正極活物質層の上に高
分子固体電解質形成用ペーストを塗布するので高分子固
体電解質がバインダ非含有層内に侵入して、バインダ非
含有層内の負極活物質イオンの拡散性が大きく向上す
る。
る。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 集電体上に活物質層が形成されてなる二
次電池用極板において、 前記活物質層はバインダを含有するバインダ含有層とバ
インダを含有しないバインダ非含有層とからなり、 前記バインダ含有層が集電体側に配置されていることを
特徴とする二次電池用極板。 - 【請求項2】 高分子固体電解質を用いたリチウム二次
電池において、 正極活物質層がバインダを含有するバインダ含有層とバ
インダを含有しないバインダ非含有層とからなり、 前記バインダ含有層が集電体側に配置されていることを
特徴とする高分子固体電解質リチウム二次電池 - 【請求項3】 正極集電体上にバインダ含有正極活物質
ペーストを塗布し、前記バインダ含有正極活物質ペース
トが完全に乾燥する前に、前記バインダ含有正極活物質
ペーストの上にバインダを含有しない正極活物質ペース
トを塗布した後、乾燥処理を行って正極活物質層を形成
し、前記正極活物質層の上に高分子固体電解質形成用ペ
ーストを塗布して乾燥することにより高分子固体電解質
層を形成することを特徴とする高分子固体電解質リチウ
ム二次電池の製造方法。
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