JPH0722023B2 - ソリツドステート電気化学電池の製造方法 - Google Patents

ソリツドステート電気化学電池の製造方法

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JPH0722023B2
JPH0722023B2 JP60102507A JP10250785A JPH0722023B2 JP H0722023 B2 JPH0722023 B2 JP H0722023B2 JP 60102507 A JP60102507 A JP 60102507A JP 10250785 A JP10250785 A JP 10250785A JP H0722023 B2 JPH0722023 B2 JP H0722023B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合材料カソードの製造方法及びカソードを
組込んだソリッドステート電気化学電池の製造方法に関
するものである。
リチウム又はリチウムをベースとするアノード、リチウ
ムイオン電導性重合体電解質、及びV6O13,V2O5又はTiS2
のような挿入電極物質をベースとするカソードを含むソ
リッドステート電気化学電池は公知である。これについ
て、例えばヨーロツパ特許第13199号明細書（対応する
米国特許第4303748号）を参照されたい。現実的な電流
密度で高活性カソードを有効利用するために、上記の明
細書に記載されているように、カソードを、挿入電極物
質（活性陰極液）、ポリマー電解質及びもしも必要なら
ばグラフアイトのような電気的導電性媒質を含む複合材
料構造のものとして構成できる。この場合、ポリマー電
解質20〜70％、活性陰極液30〜80％及び必要な場合に
は、電子導電性媒質１〜20％が好ましい割合として例示
される。尚、ここでの％はすべて体積％である。
このような複合材料カソード（composite cathode）
を、例えばアセトニトリルのような適当な溶媒を用い、
カソード組成物の溶液からシート又はフイルム状に形成
することも知られている。例えば、集電装置上にその溶
液を施し、溶媒を蒸発させて集電装置（current collec
tor）上に複合材料カソードのシート又はフイルムを形
成させる方法である。
本発明はソリッドステート電気化学電池における性能を
向上させた複合材料カソードの製造方法に関するもので
ある。
本発明は、次の工程(a)(b)及び(c)を含むソリッドステ
ート電気化学電池の製造方法を提供する： (a)リチウム塩と錯体を形成できる重合体物質の溶液
を、挿入電極物質及び所望によりカーボンブラックと合
わせて金属箔集電装置上に施すことにより、シート又は
フィルムを形成し得られたシート又はフィルムを乾燥す
る工程、 (b)乾燥したシート又はフィルムに十分な圧力をかけて
緻密化し、複合材料カソードを作る工程及び (c)複合材料カソード、活性物質としてリチウムを有す
るアノード及びリチウム塩と錯体を形成できる重合体物
質を含む電解質を含有する電池を組み立てる工程。
尚、リチウム塩は、複合材料カソード中又は電解質中
で、又はそれらの両方において重合体物質と錯体を形成
し、イオン的電導相、即ち、重合体中に組み込まれたリ
チウムイオンが重合体を通して移動することにより電解
質がイオ的に電導した状態（ionically conducting）を
形成している。
本発明の方法により製造された電池は、公知の方法でつ
くられた電池、すなわち複合材料カソードが緻密化され
ていないものに比べて、すべての容積エネルギー密度に
おいてすぐれていることが見出された。これは、緻密化
によつて、複合材料カソードの容積固有静電容量（volu
metric specific capacity）が増加したことによると信
じている。緻密化しないでつくつた複合材料カソード
は、理論密度の約50％のみを保持しているということを
示唆する特定のケースにおいて、すべての容積エネルギ
ー密度において２倍の増加が得られた。
本発明にもとづいて組立てた電池は、実施例において具
体的に説明するように、キヤパシテー保持の向上の点に
ついても、すぐれたサイクリング（cycling）挙動を示
すことが見出された。
複合材料カソードは、挿入電極物質として上記のような
当業界で公知の物質を含むことができ、又、重合体物質
として、ポリエチレンオキシド（以下PEOという）やポ
リプロピレンオキシド（以下、PPOという）のような物
質を含むことができる。
重合体物質の全部又は一部と錯体として存在する、例え
ばI-,Br-,ClO4 -,SCN-ははF3CSO3 -のようなアニオンとの
リチウム塩によつて形成されるリチウムイオン電導相で
複合材料カソードを形成できる。もしも、このようなリ
チウムイオン電導相が用いられない場合には、電池をつ
かえるようにするために以下で述べるような追加の処置
が必要となる。必要に応じ、複合材料カソードには、グ
ラフアイト又は炭素の他の形態のもののような電子導電
性媒質を含めることができる。
複合材料カソードの緻密化は、例えば室温又はより高い
温度でローリングにより行なうことができ、又そのシー
トやフイルムが工程(a)で集電装置の上に形成されると
きは、その集電装置（例えば、金属箔基体の形態）の上
で行なうことができる。
工程(c)は、当業界で公知の方法、例えば、必要な構成
や内容物を電池のキヤステイング内に積み重ね、ローリ
ング又は折込み等をすることによつて行なわれる。重合
体電解質は、上記したPEO又はPPOであり、リチウム塩と
錯体をつくつてイオン電導相を形成する。電池は、電解
質と複合材料カソードの両方がイオン電導相となつたと
きに作動する。しかしながら、その電解質及び複合材料
カソードの一方のみがイオン電導相を有する場合には、
電池は作動しない。この場合、電解質及び複合材料カソ
ードの一方から、他の電解質及び複合材料カソードへ前
記のイオン電導相を例えば、英国特許第2139410A号明細
書に記載されているような加熱処理によつて、分散させ
ることにより電池を作動させることができる。
本発明の実施の１例を次の実施例により説明する。
実施例 アセトニトリルに（PEO）9LiF3CSO3及びV6O13を含む溶
液を調製し、これにアセチレンブラツクを加えた。得ら
れた溶液を、ドクターブレード法を用いて、ニツケル箔
集電装置上に施し、アセトニトリルを蒸発させて、V6O
1322.5％、ポリマー25％、炭素2.5％及び多孔度50％の
容積を有する約50μｍ厚のフイルムを得た。次に、集電
装置上のフイルムを２つのローラーのニツプを通し、実
質的に多孔性を除くことにより緻密化した。
集電装置上に得られたフイルムを複合材料カソードとし
て、電気化学電池内に、リチウム金属箔アノード（約30
0μｍ厚）と（PEO）9LiF3CSO3電解質（約50μｍ厚）と
ともに組み込んだ。この電池を次の条件:130℃、0.25mA
cm-2デイスチヤージ電流、0.125mAcm-2チヤージ電流、
1.7〜3.25V、ノミナル（nominal）キヤパシテイー1.25m
Ahcm-2、でテストした。この電池は、30サイクル後、理
論キヤパシテイーの80％を保持していた。比較のため
に、そのフイルムを緻密化しなかつた以外はすべての点
で上記と同じ電池について、同一条件下でテストした。
この比較例の電池は、３サイクル後、理論キヤパシテイ
ーの60％を保持していた。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ソリッドステート電気化学電池の製造方法
    であって、 (a)リチウム塩と錯体を形成できる重合体物質の溶液
    を、挿入電極物質と合わせて金属箔集電装置上に施すこ
    とにより、シート又はフィルムを形成し得られたシート
    又はフィルムを乾燥する工程、 (b)乾燥したシート又はフィルムに十分な圧力をかけて
    緻密化し、複合材料カソードを作る工程及び (c)複合材料カソード、活性物質としてリチウムを有す
    るアノード及びリチウム塩と錯体を形成できる重合体物
    質を含む電解質を含有する電池を組み立てる工程、ここ
    でリチウム塩は、複合材料カソード中又は電解質中で、
    又はそれらの両方において重合体物質と錯体を形成して
    いること、 を含むことを特徴とする上記電池の製造方法。
  2. 【請求項２】乾燥したシート又はフィルムを、工程(b)
    において室温又はより高温で、ローリングにより加圧す
    る、特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
  3. 【請求項３】重合体物質が、ポリエチレンオキシド又は
    ポリプロピレンオキシドである、特許請求の範囲第１項
    又は第２項に記載の製造方法。
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