JPH07263000A - Battery and manufacture thereof - Google Patents

Battery and manufacture thereof

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Publication number
JPH07263000A
JPH07263000A JP6047041A JP4704194A JPH07263000A JP H07263000 A JPH07263000 A JP H07263000A JP 6047041 A JP6047041 A JP 6047041A JP 4704194 A JP4704194 A JP 4704194A JP H07263000 A JPH07263000 A JP H07263000A
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JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
positive electrode
compound
electrode
battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP6047041A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Takeda
一成 武田
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
Application filed by Yuasa Corp, Yuasa Battery Corp filed Critical Yuasa Corp
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Publication of JPH07263000A publication Critical patent/JPH07263000A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

PURPOSE:To obtain a battery, which has high workability and improves long term reliability and safety, by forming a crack in the surface of a compound positive electrode, a compound negative electrode, which are formed of an electrochemical active material and an ion conductive high molecular compound, or an alkaline metal negative electrode and/or inside of an electrode. CONSTITUTION:A compound positive electrode 2 and a compound negative electrode 4 are coated by roll coating with an applicator roll or the like, doctor blade method, spin coating, and a means such as a bar coder, and thereafter, they are forcedly dried by far infrared heating, induction heating and hot air heating or the like. A crack such as hair crack, shallow crack and deep crack is thereby generated in the surface or the inside of the positive electrode 2 and the negative electrode 4. Intruding speed of the ion conductive high molecular compound composition liquid into the positive electrode 2 and the negative electrode 4 is therefor speeded up to simplify the manufacturing process, and soiling of the sealer 6 and collectors 1, 5 with the composition liquid is 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、イオン伝導性高分子化合物からな
る電解質および正極、負極の改良およびその製造法の改
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 electrolyte composed of an ion conductive polymer compound, an improved positive electrode and a negative electrode, and an improved production method thereof.

【0002】[0002]

【従来技術】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、薄形化とさらに高エネルギー密度を有する電池とが
要望されている。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一次電池、二次電池が注目され
ているが、自己放電特性や電極活物質のサイクル特性な
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。こう
いった流れのなかで、本発明者らは、より小型軽量で高
エネルギー密度を有し、かつ高い信頼性を有する電池を
設計する上で、以下の問題について別々に分けて検討を
行っている。 I)電極活物質および電極の問題 II)電解質の問題
2. Description of the Related Art Recently, as microelectronics has been used, as represented by a power source for memory backup of various electronic devices, a battery has been miniaturized in accordance with the storage of the battery in the electronic device and the integration with electronic elements and circuits. There is a demand for batteries that are lighter in weight, thinner, and have a higher energy density. Therefore, primary batteries and secondary batteries using non-aqueous electrolytes that can be made smaller and lighter have attracted attention as alternatives to conventional lead batteries and nickel-cadmium batteries. Many research institutes are still studying it due to the fact that nothing satisfying the practical physical properties such as the cycle characteristics has been found. In such a trend, the present inventors separately studied the following problems in designing a battery having a smaller size, a lighter weight, a higher energy density, and a higher reliability. There is. I) Electrode active material and electrode problem II) Electrolyte problem

【0003】本発明は、上述I)についての改良を主に
考慮した結果、見いだされたものである。上述I)の問
題については以下の通りである。すなわち、本発明者は
薄型電池(単位セル当たりの厚さが100 〜500 μm また
はシート状電池)と呼ばれる電池について検討した。こ
のtypeの電池の代表的な製造工程の概略は以下の通
りである。すなわち、電極活物質、任意に導電剤、イオ
ン伝導性高分子化合物と任意に結着剤を混合したもの
を、集電体上にキャストした後、電離性放射線の照射に
より上記イオン伝導性高分子化合物を架橋することによ
り電極をキュアリング(硬化)して複合電極を形成して
いる(例えば特開平5−226005号、特開平5−2
90885号など)。その後、上記複合電極/アルカリ
金属電極上にイオン伝導性高分子化合物をキャスト、キ
ュアリングをして架橋することにより電解質層を形成し
ている。イオン伝導性高分子化合物を形成させる方法と
しては、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、あるいは電離性放射線の照射によりキュ
アリングさせる方法がある。(例えば特開平5−178
948号など多数あり)図1に代表的なシート状一次電
池の断面図を示す。図中1は、ステンレス鋼からなる正
極集電体で、外装も兼ねている。2は複合正極であり、
3はイオン伝導性高分子化合物からなる電解質層であ
る。4は金属リチウム、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。複合正極2は正極活物質と
導電剤とイオン伝導性高分子化合物と結着剤により構成
されており、電解質層3はイオン伝導性高分子化合物に
より構成されている。
The present invention has been found as a result of mainly considering the improvement on the above item I). The above problem I) is as follows. That is, the present inventor examined a battery called a thin battery (having a thickness per unit cell of 100 to 500 μm or a sheet battery). The outline of a typical manufacturing process of this type battery is as follows. That is, a mixture of an electrode active material, optionally a conductive agent, and an ion conductive polymer compound and optionally a binder is cast on a current collector, and then the ion conductive polymer is irradiated by irradiation with ionizing radiation. An electrode is cured (cured) by crosslinking a compound to form a composite electrode (for example, JP-A-5-226005 and JP-A-5-225).
90885). Then, the electrolyte layer is formed by casting the ion conductive polymer compound on the composite electrode / alkali metal electrode, curing and crosslinking. Examples of the method of forming the ion-conductive polymer compound include a method of casting a solution of the ion-conductive polymer compound and evaporating and removing the solvent, or coating a polymerizable monomer or macromer on a substrate and heating. There is a method of polymerizing or a method of curing by irradiation of ionizing radiation. (For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-178
(There are many such as No. 948) FIG. 1 shows a cross-sectional view of a typical sheet-shaped primary battery. In the figure, 1 is a positive electrode current collector made of stainless steel, which also serves as an exterior. 2 is a composite positive electrode,
Reference numeral 3 is an electrolyte layer made of an ion-conductive polymer compound. Reference numeral 4 is metallic lithium, and 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. The composite positive electrode 2 is composed of a positive electrode active material, a conductive agent, an ion conductive polymer compound and a binder, and the electrolyte layer 3 is composed of an ion conductive polymer compound.

【0004】このようにして形成されたシート状の複合
正極2は、電極キュアリング後に上記イオン伝導性高分
子化合物が架橋しているため、複合正極2上にイオン伝
導性高分子化合物組成液を塗布した際に複合正極2中へ
の上記組成液の含浸速度が遅くなるといった状況があっ
た。そのために以下のような問題が生じていた。すなわ
ち、 1)上記組成液の含浸性が悪いため、含浸するまでの時
間を必要としていた。 2)上記組成液塗布後に、同組成液が封口剤6上に付着
するため、ヒートシール後の封口性の低下が生じてい
た。 3)上記組成液塗布後に、同組成液が封口剤6や集電体
1、5をよごれが問題となっていた。 4)上記組成液の含浸性が悪いため、電極/電解質層の
インピーダンスが高くなるため、電池特性、特に長期保
存後の電池特性に問題があった。などである。
In the sheet-shaped composite positive electrode 2 thus formed, the above-mentioned ion conductive polymer compound is crosslinked after the electrode curing, so that the ion conductive polymer compound composition liquid is applied onto the composite positive electrode 2. There was a situation in which, when applied, the impregnation speed of the above-mentioned composition liquid into the composite positive electrode 2 became slow. Therefore, the following problems have occurred. That is, 1) Since the impregnating property of the above composition liquid was poor, it took time to impregnate. 2) After the above-mentioned composition liquid was applied, the composition liquid adhered on the sealing agent 6, so that the sealing property after heat sealing was deteriorated. 3) After coating the above-mentioned composition liquid, the composition liquid had a problem of contamination of the sealing agent 6 and the current collectors 1 and 5. 4) Since the impregnating property of the above composition liquid is poor, the impedance of the electrode / electrolyte layer becomes high, which causes a problem in battery characteristics, particularly in battery characteristics after long-term storage. And so on.

【0005】一方、上述II)の問題については以下の通
りである。すなわち、従来から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、液体電
解質は、部品外部への液漏れ、電極物質の溶出、揮発な
どが発生しやすいため、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。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。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り、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が、イオン伝導性高分子化合
物層を上記複合電極上に形成させる場合においても、上
記1)〜4)のような問題が避けられなかった。
On the other hand, the problem of the above II) is as follows. That is, as an electrolyte for a battery or an electrochemical device other than a battery that has conventionally used an electrochemical reaction, that is, an electric double layer capacitor, an electrochromic element, etc., a ionic compound is generally dissolved in a liquid electrolyte, particularly an organic electrolyte. Although liquid electrolytes have been used, liquid electrolytes are prone to liquid leakage to the outside of parts, elution of electrode substances, volatilization, etc., so problems such as long-term reliability and scattering of electrolytes in the sealing process, etc. Was a problem. Therefore, in order to improve these leakage resistance and long-term storage stability,
Ion-conductive polymer compounds having high ion-conductivity have been reported, and further research is being conducted as one of means for solving the above problems. 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-shaped polymers. Ion-conductive polymer compounds using molecules are useful because they have high mechanical strength and good ionic conductivity at low temperatures, but an ion-conductive polymer compound layer is formed on the composite electrode. Even in the case of making it possible, the problems 1) to 4) described above cannot be avoided.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、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、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、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電池を提供するものであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a battery using an ion-conductive polymer compound, which has extremely high workability, has no fear of liquid leakage to the outside, and has long-term reliability and safety. And a small and lightweight battery having high performance and high energy density.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成すべく、少なくとも1種のイオン性化合物が溶解し
ている高分子物質および任意にイオン性化合物を溶解可
能な有機化合物とにより構成されたイオン伝導性高分子
化合物であって、以下の(A)、(B)あるいは
(B’)、(C) イ)少なくとも、電気化学的活性物質と該イオン伝導性
高分子化合物と任意に電子伝導性物質と、任意に有機化
合物からなる結着剤とで構成される複合正極(A); ロ)少なくとも、電気化学的活性物質と該イオン伝導性
高分子化合物と任意に電子伝導性物質と、任意に有機化
合物からなる結着剤とで構成される複合負極(B)ある
いはアルカリ金属負極(B’); ハ)少なくとも1種の該イオン伝導性高分子化合物から
なる電解質(C);からなる電池において、上記
(A)、(B)表面および/または上記電極内部に割れ
を有することを第1の発明とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a polymer substance in which at least one ionic compound is dissolved and an organic compound in which the ionic compound is optionally dissolved. A configured ion-conductive polymer compound, which comprises the following (A), (B) or (B '), (C) a) at least an electrochemically active substance and the ion-conductive polymer compound A composite positive electrode (A) composed of an electron-conductive substance and optionally a binder made of an organic compound; (b) at least an electrochemically active substance, the ion-conductive polymer compound, and optionally an electron-conductive substance. A composite negative electrode (B) or an alkali metal negative electrode (B ') composed of a substance and optionally a binder made of an organic compound; c) an electrolyte (C) composed of at least one of the ion conductive polymer compounds. Consisting of In the above (A), it is an first invention in that it has a (B) surfaces and / or cracking within the electrode.

【0008】上記(A)、(B)表面および/または上
記電極内部の割れを作製する方法として、該(A)、
(B)を塗布工程後、強制的な乾燥工程を設けることに
より、該割れを生じさせることを第2の発明とするもの
で、上記電気化学的活性物質とイオン伝導性高分子化合
物とを混合させて複合電極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。
As a method for producing cracks on the surface of (A), (B) and / or the inside of the electrode, the method of (A),
A second invention is to generate the cracks by providing a forced drying step after applying the step (B), and mixing the electrochemically active substance and the ion conductive polymer compound. By providing the composite electrode, the above-mentioned object is achieved.

【0009】複合正極(A)、複合負極(B)表面およ
び/または該電極内部の割れを作製する方法を種々検討
した結果、該(A)、(B)を塗布工程後、強制的な乾
燥工程を設ける方法が有用である。上記塗布工程として
は、例えばアプリケータロールなどのロールコーティン
グ、ドクターブレード法、スピンコーティング、バーコ
ーダーなどの手段を用いて均一な厚みに塗布することが
望ましいが、これらに限定されるものではない。なお、
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。任意の厚みおよび任意の形
状に配置することが可能である。上記強制的な乾燥工程
としては、特に短時間で処理できるものとして、遠赤外
加熱、誘導加熱、熱風加熱などが挙げられるが、これら
に限定されるものではない。これらの方式で強制的に乾
燥することにより、複合電極の表面および/または電極
内部に割れを生じさせることができる。なお、割れには
次のものが挙げられる。 (a) ヘアクラック(hair cracking)→最
上層塗膜の表面に発生するごく細かい割れ。 (b) 浅割れ(checking)→電極表面にできた割
れで、からす足浅割れ目、線状浅割れ目、不規則浅割れ
目などがある。 (c) クレージング(crazing)→浅割れに似てい
るが、それより深くて幅の広いもの。 (d) 深割れ(cracking)→少なくとも一層の塗
膜を貫通した割れ。
As a result of various studies on a method of producing cracks on the surface of the composite positive electrode (A) and the composite negative electrode (B) and / or inside the electrode, forced drying after the coating step of the (A) and (B). A method of providing steps is useful. As the above-mentioned application step, it is desirable to apply a uniform thickness using a roll coating such as an applicator roll, a doctor blade method, spin coating, a bar coder, etc., but not limited to these. In addition,
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. It can be arranged in any thickness and in any shape. Examples of the forced drying step that can be performed in a particularly short time include, but are not limited to, far infrared heating, induction heating, and hot air heating. Forcibly drying by these methods can cause cracks on the surface of the composite electrode and / or inside the electrode. The cracks include the following. (a) Hair cracking → A minute crack that occurs on the surface of the uppermost coating film. (b) Checking → Cracks formed on the electrode surface, such as crow's foot shallow cracks, linear shallow cracks, and irregular shallow cracks. (c) Crazing → Similar to shallow cracking, but deeper and wider. (d) deep cracking → cracking through at least one layer of coating film.

【0010】このようにして構成されたシート状の複合
正極2は、その表面および/または電極内部に割れを生
じているため、複合正極2上にイオン伝導性高分子化合
物組成液を塗布した際に、複合正極2中への上記組成液
の含浸速度が速くなるため、以下のようなメリットが生
まれる。 1)上記組成液の含浸性が向上するため、製造工程が簡
略化される。 2)上記組成液塗布後に、同組成液が封口剤6上に付着
することがないため、封口性の低下を防ぐことができ
る。 3)上記組成液塗布後に、同組成液が封口剤6や集電体
1、5をよごすことがない。 4)電極/電解質界面インピーダンスが従来よりも低減
されるため、放電時/充電時でのLiイオンの拡散性が
向上が図れるため、電池特性が向上する。
The sheet-like composite positive electrode 2 thus constructed has cracks on its surface and / or inside the electrode. Therefore, when the ion conductive polymer compound liquid is applied onto the composite positive electrode 2. In addition, the impregnation speed of the above composition liquid into the composite positive electrode 2 is increased, and the following merits are produced. 1) Since the impregnating property of the composition liquid is improved, the manufacturing process is simplified. 2) Since the same composition liquid does not adhere to the sealing agent 6 after applying the above composition liquid, it is possible to prevent deterioration of the sealing property. 3) The composition liquid does not stain the sealing agent 6 and the current collectors 1 and 5 after the composition liquid is applied. 4) Since the electrode / electrolyte interface impedance is reduced as compared with the prior art, the diffusibility of Li ions at the time of discharging / charging can be improved, so that the battery characteristics are improved.

【0011】また、上記イオン伝導性高分子化合物は、
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
化合物により構成されたイオン伝導性高分子化合物であ
って、例えばイオン伝導性高分子化合物が以下の〜
で形成されるものが挙げられる。すなわち、 :少なくとも下記の化1で表される有機化合物および
/または下記の化2および/または下記の化3で表され
る有機化合物
Further, the above ion-conductive polymer compound is
An ion-conducting polymer compound composed of a polymer compound in which at least one ionic compound is dissolved, for example, the ion-conducting polymer compound is
Those formed by. That is: at least an organic compound represented by the following chemical formula 1 and / or an organic compound represented by the following chemical formula 2 and / or the following chemical formula 3

【0012】[0012]

【化1】 [Chemical 1]

【0013】(R1 、R2 、R3 は水素原子あるいは炭
素数1以上の低級アルキル基、m、nは m≧1、n≧
0の整数、n/m=0〜5の範囲の整数を示す。)
(R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or lower alkyl groups having 1 or more carbon atoms, and m and n are m ≧ 1 and n ≧
An integer of 0 and an integer in the range of n / m = 0 to 5 are shown. )

【0014】[0014]

【化2】 [Chemical 2]

【0015】(R4 、R5 、R6 は水素原子あるいは炭
素数1以上の低級アルキル基、k、lは k≧3、l≧
0の整数、k/l=0〜5の範囲の整数を示す。)
(R 4 , R 5 and R 6 are hydrogen atoms or lower alkyl groups having 1 or more carbon atoms, k and l are k ≧ 3 and l ≧
An integer of 0 and an integer in the range of k / l = 0 to 5 are shown. )

【0016】[0016]

【化3】 [Chemical 3]

【0017】(R7 、R8 は水素原子あるいは炭素数1
以上の低級アルキル基、i1 、j1 、i2 、j2
3 、j3 は、それぞれi1 ≧3、i2 ≧3、i3
3、j1 ≧0、j2 ≧0、j3 ≧0、j1 /i1 =0〜
5の範囲の数、j2 /i2 =0〜5の範囲の数、j3
3 =0〜5の範囲の数であり、かつi1 +j1 ≧3
0、i2+j2 ≧30、i3 +j3 ≧30であることを
示す。) :イオン性化合物 :イオン性化合物を溶解可能な有機化合物 任意に :高分子量エチレンオキシド重合体および/または高
分子量エチレンオキシド−プロピレンオキシドランダム
共重合体 これら〜を混合したものを電離性放射線の照射によ
って重合反応させることにより、架橋ネットワーク構造
を形成させることにより、上記イオン伝導性高分子化合
物を得ることができる。
(R 7 and R 8 are hydrogen atoms or carbon atoms 1
The above lower alkyl groups, i 1 , j 1 , i 2 , j 2 ,
i 3 and j 3 are i 1 ≧ 3, i 2 ≧ 3, and i 3 ≧, respectively.
3, j 1 ≧ 0, j 2 ≧ 0, j 3 ≧ 0, j 1 / i 1 = 0
5 range number, j 2 / i 2 = 0 to 5 range number, j 3 /
i 3 is a number in the range of 0 to 5, and i 1 + j 1 ≧ 3
0, i 2 + j 2 ≧ 30, i 3 + j 3 ≧ 30. ): Ionic compound: Organic compound capable of dissolving ionic compound Arbitrary: High molecular weight ethylene oxide polymer and / or high molecular weight ethylene oxide-propylene oxide random copolymer A mixture of these is polymerized by irradiation with ionizing radiation. By reacting to form a crosslinked network structure, the ion conductive polymer compound can be obtained.

【0018】上記高分子化合物に溶解する上記:イオ
ン性化合物としては、例えば、LiClO4、LiBF4 、LiAs
F6、LiPF6 、LiI 、LiBr、Li2B10Cl10、LiCF3SO3、LiCF
3CO2、LiSCN 、NaI 、NaSCN 、NaBr、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 、(C2H5)4NClO4、(C2H5)4N
I 、(C3H7)4NBr、(n-C4H9)4NClO4、(n-C4H9)4NI 、(C2H
5)4N-maleate、(C2H5)4N-benzoate 、(C2H5)4N-phtalat
e 等の四級アンモニウム塩やその他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。
The above-mentioned ionic compounds soluble in the above-mentioned polymer compounds include, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , and LiAs.
F 6 , LiPF 6 , LiI, LiBr, Li 2 B 10 Cl 10 , LiCF 3 SO 3 , LiCF
3 CO 2 , LiSCN, NaI, NaSCN, NaBr, NaClO 4 , KClO 4 ,
Inorganic ionic salt containing one of Li, Na, or K such as KSCN, (CH 3 ) 4 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ). 4 N
I, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (nC 4 H 9 ) 4 NClO 4 , (nC 4 H 9 ) 4 NI, (C 2 H
5 ) 4 N-maleate, (C 2 H 5 ) 4 N-benzoate, (C 2 H 5 ) 4 N-phtalat
Examples thereof include quaternary ammonium salts such as e and other organic ionic salts. Two or more kinds of these ionic compounds may be used in combination.

【0019】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
ン性化合物を溶解可能な有機化合物を含ませてもよく、
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。上記:イオン性化合物を溶解可能な有機化合
物としては、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;ジオキソランまたは
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。
Next, in the present invention, the ion conductive polymer compound may contain an organic compound capable of dissolving the ionic compound contained in the ion conductive polymer compound,
By including this kind of substance, the ionic conductivity can be remarkably improved without changing the basic skeleton of the polymer compound. Above: Cyclic carbonic acid esters such as propylene carbonate and ethylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; tetrahydrofuran or its derivatives, 1,3-dioxane, 1,2-dimethoxyethane. ,
Ethers such as methyl diglyme; acetonitrile,
Examples thereof include nitriles such as benzonitrile; dioxolane or a derivative thereof; sulfolane or a derivative thereof alone or a mixture of two or more thereof. However, it is not limited to these. Moreover, the compounding ratio and the compounding method are arbitrary.

【0020】このようなイオン性化合物の配合割合は、
前述の化1、化2、化3の有機化合物に対して、イオン
性化合物が0.0001から5.0モル/リットルの割
合であり、中でも0.005から2.0モル/リットル
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。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 such an ionic compound is
The ionic compound is in a ratio of 0.0001 to 5.0 mol / liter, and more preferably 0.005 to 2.0 mol / liter with respect to the organic compounds of Chemical formula 1, Chemical formula 2, and Chemical formula 3 above. Is preferred. 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. In addition, the compounding ratio of the ionic compound varies depending on the electrode active material. For example, in a battery using intercalation of a layered compound, it is preferable that the ionic conductivity of the electrolyte is around the maximum, and in a battery using a conductive polymer that utilizes a doping phenomenon as an electrode active material. It is necessary that the ion concentration in the electrolyte can be changed by charging and discharging.

【0021】また、上記複合正極および複合負極を製造
する時、均一な混合分散系塗布液を得るために数種の分
散剤と分散媒を、あるいは複合正極および複合負極の各
種特性(充電・放電ならびにサイクル特性)を向上させ
るための結着剤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。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、電極活物質や上記イオン伝導性高
分子化合物など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、電極活物質や上記イオン伝導性高分子
化合物などを分散させた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。
Further, when the composite positive electrode and the composite negative electrode are manufactured, several kinds of dispersants and dispersion media are used in order to obtain a uniform mixed dispersion type coating liquid, or various characteristics of the composite positive electrode and the composite negative electrode (charge / discharge). Also, a binder for improving the cycle characteristics) can be added. Further thickener,
It is also possible to add a bulking agent, an adhesion aid, and the like. When a binder composed of an organic compound dissolved and / or dispersed in a solvent is used, an electrode active material, the above ion-conductive polymer compound or the like is dispersed in a binder solution prepared by dissolving the organic compound in the solvent. Or a method in which an electrode active material, the ion-conductive polymer compound, or the like is dispersed in a dispersion liquid of the organic compound and a dispersant for dispersing the organic compound. Etc. are general, but not limited to these.

【0022】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ー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 organic compounds include the following. That is, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinylidene fluoride, vinyl fluoride,
Examples thereof include polymers such as chloroprene, vinyl pyridine and its derivatives, vinylidene chloride, ethylene, propylene, cyclic dienes (eg, cyclopentadiene, 1,3-cyclohexadiene) and copolymers of the above organic compounds. It is not limited to.

【0023】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、アプリケータロールなどのロールコー
ティング、ドクターブレード法、スクリーンコーティン
グ、スピンコーティング、バーコーダーなどの手段を用
いて均一な厚みに塗布することが望ましいが、これらに
限定されるものではない。なお、これらの手段を用い
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配置することが可能である。
Regarding the method of arranging the ion conductive polymer compound of the present invention on the surface of the composite positive electrode and the surface of the composite negative electrode, for example, roll coating such as an applicator roll, doctor blade method, screen coating, spin coating. It is desirable to apply a uniform thickness using a means such as a bar coder, but it is not limited thereto. By using these means, it is possible to arrange them on the surface of the composite positive electrode and the surface of the composite negative electrode in any thickness and in any shape.

【0024】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。すな
わち、CuO 、Cu2O、Ag2O、CuS 、CuSO4 などのI 族金属
化合物、TiS2、SiO2、SnO などのIV族金属化合物、V
2O5、V6O12 、VOX 、Nb2O5 、Bi2O3 、Sb2O3などのV 族
金属化合物、Cr03、Cr2O3 、MoS2、WO3 、SeO2などのVI
族金属化合物、MnO2、Mn2O3 などのVII 族金属化合物、
Fe2O3 、FeO 、Fe3O4 、Ni2O3 、NiO、CoS2、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。
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. That is, group I metal compounds such as CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, CuS and CuSO 4 , group IV metal compounds such as TiS 2 , SiO 2 and SnO, V
2 O 5, V 6 O 12 , VO X, Nb 2 O 5, Bi 2 O 3, V metal compounds such as Sb 2 O 3, Cr0 3, Cr 2 O 3, MoS 2, WO 3, SeO 2 , etc. VI
Group VII metal compounds such as MnO 2 and Mn 2 O 3
Group VIII metal compounds such as Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoS 2 , and CoO, or general formulas Li X MX 2 , Li X
MN Y X 2 (M and N are metals of groups I to VIII, X is a chalcogen compound such as oxygen and sulfur), and the like.
For example, a metal compound such as a lithium-cobalt-based composite oxide or a lithium-manganese-based composite oxide, a conductive polymer compound such as polypyrrole, polyaniline, polyparaphenylene, polyacetylene, or a polyacene-based material, a pseudo-graphite structure carbonaceous material Materials and the like, but are not limited to these.

【0025】さらに、複合負極あるいはアルカリ金属負
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。すなわち、カーボンなどの炭素質材料と
して、〔例えば上記炭素質材料が、X線回折等による分
析結果;
Further, examples of the negative electrode active material used for the composite negative electrode or the alkali metal negative electrode include the following battery electrode materials. That is, as a carbonaceous material such as carbon [for example, the above carbonaceous material is analyzed by X-ray diffraction or the like;

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】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。
Further, carbon powder (average particle diameter of 15 μm or less) or carbon fiber obtained by firing an anisotropic pitch at a temperature of 2000 ° C. or higher is preferable, but it is not limited to these ranges. . ] Or lithium metal, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-
Gallium and lithium metal-containing alloys such as wood alloys, but are not limited thereto. These negative electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

【0028】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. (wherein the carbon here has completely different characteristics from the carbon in the above-mentioned negative electrode active material). ) 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.

【0029】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、特に限定するものではない。
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. Absent.

【0030】[0030]

【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。 (実施例1)本実施例1のシート状電池は、以下のa)
〜d)の工程を経て形成される。 a)複合正極2は、次のようにして形成される。すなわ
ち、正極活物質である二酸化マンガンと、導電剤である
アセチレンブラックを85:15の重量比率で混合した
ものと、結着剤であるエチレン−プロピレン−1、3−
シクロヘキサジエン共重合体のキシレン溶液(2wt%
溶液)を混合させたものを、乾燥不活性ガス(露点−6
0℃以下の不活性ガス。以降、不活性ガスと略す。)雰
囲気中、2.2:2の重量比率で混合した(混合物
1 )。この混合物A1 と、下記化4、化5、化6で表
される有機化合物を3:5:2で混合した有機化合物1
0重量部と過塩素酸リチウム1重量部とプロピレンカー
ボネート20重量部を混合したものとを、不活性ガス雰
囲気中で20:3の重量比率で混合することにより混合
物A2 を得た。
EXAMPLES The details of the present invention are described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. (Example 1) The sheet-shaped battery of Example 1 has the following a)
To d) are formed. a) The composite positive electrode 2 is formed as follows. That is, manganese dioxide which is a positive electrode active material, acetylene black which is a conductive agent are mixed in a weight ratio of 85:15, and ethylene-propylene-1,3- which is a binder.
Xylene solution of cyclohexadiene copolymer (2 wt%
The mixture of the solutions) was mixed with dry inert gas (dew point -6
Inert gas below 0 ° C. Hereinafter, it is abbreviated as an inert gas. ) Were mixed in an atmosphere at a weight ratio of 2.2: 2 (mixture A 1 ). Organic compound 1 in which this mixture A 1 and the organic compound represented by the following Chemical formula 4, Chemical formula 5, and Chemical formula 6 are mixed at 3: 5: 2
A mixture A 2 was obtained by mixing 0 part by weight, 1 part by weight of lithium perchlorate and 20 parts by weight of propylene carbonate in an inert gas atmosphere at a weight ratio of 20: 3.

【0031】[0031]

【化4】 [Chemical 4]

【0032】[0032]

【化5】 [Chemical 5]

【0033】[0033]

【化6】 [Chemical 6]

【0034】b)ステンレス鋼の表面に黒鉛とポリアミ
ドイミド樹脂とからなる電子伝導性層を形成した集電体
上に前述の混合物A2 を上記の電子伝導性層を形成した
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、遠赤外線乾燥炉を用いて、不活性ガス雰囲気
中、60℃で5分間乾燥を行なうことにより、複合正極
表面上および内部に割れを発生させた。その後不活性ガ
ス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mrad
の電子線を照射す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、1
20μmであった。
B) On a current collector having an electron conductive layer made of graphite and a polyamide-imide resin formed on the surface of stainless steel, the above mixture A 2 was applied on the current collector having the above electron conductive layer. Cast by screen coating.
Then, by using a far-infrared ray drying furnace, drying was carried out at 60 ° C. for 5 minutes in an inert gas atmosphere to generate cracks on the surface and inside of the composite positive electrode. Then, in an inert gas atmosphere, acceleration voltage 250 kV, electron dose 8 Mrad
The composite positive electrode was formed by irradiating the electron beam of. The thickness of the composite positive electrode coating formed on the positive electrode current collector is 1
It was 20 μm.

【0035】c)電解質層3は、次のようにして形成さ
れる。すなわち、工程a)の化4、化5、化6の有機化
合物を4:4:2の重量比率で混合した有機化合物30
重量部と、過塩素酸リチウム6重量部、プロピレンカー
ボネート64重量部を混合したものを、上記複合正極2
上にスクリーンコーティングによりキャストし、不活性
ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mra
dの電子線を照射して硬化させた。これによって得られ
た電解質層の厚みは、25μmであった。
C) The electrolyte layer 3 is formed as follows. That is, the organic compound 30 obtained by mixing the organic compounds of Chemical formula 4, Chemical formula 5, and Chemical formula 6 of step a) in a weight ratio of 4: 4: 2.
A mixture of 6 parts by weight of lithium perchlorate and 64 parts by weight of propylene carbonate is used as the composite positive electrode 2
The film was cast by screen coating on top, and the acceleration voltage was 250 kV and the electron dose was 8 Mra in an inert gas atmosphere.
The electron beam of d was irradiated and cured. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0036】d)電池の負極活物質としてリチウム金属
を用い、これをステンレス鋼からなる負極集電板上に圧
着した。
D) Lithium metal was used as the negative electrode active material of the battery, and this was pressed onto a negative electrode current collector plate made of stainless steel.

【0037】e)工程d)で得られたリチウム/負極集
電体と、工程c)で得られた正極集電体/複合正極/電
解質を接触させた。これにより実施例1のシート状電池
を作製した。
E) The lithium / negative electrode current collector obtained in step d) was brought into contact with the positive electrode current collector / composite positive electrode / electrolyte obtained in step c). This produced the sheet-shaped battery of Example 1.

【0038】(比較例1)実施例1の工程b)におい
て、遠赤外線乾燥工程を設けないほかは、同様の方法で
作製した。
(Comparative Example 1) In the same manner as in Example 1 except that the far infrared ray drying step was not provided in the step b).

【0039】図1は、本発明のシート状電池の断面図で
ある。図中1は、ステンレス鋼からなる正極集電体で、
外装も兼ねている。複合正極側の表面には黒鉛とポリア
ミドイミド樹脂からなる電子伝導性層が設けられてい
る。2は複合正極であり、正極活物質に二酸化マンガン
を、導電剤としてアセチレンブラックを、結着剤として
エチレン−プロピレン−1、3−シクロヘキサジエン共
重合体を用いた。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は金属リチウム、
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 stainless steel,
It also serves as the exterior. An electron conductive layer made of graphite and polyamide-imide resin is provided on the surface of the composite positive electrode side. Reference numeral 2 denotes a composite positive electrode, in which manganese dioxide was used as a positive electrode active material, acetylene black was used as a conductive agent, and ethylene-propylene-1,3-cyclohexadiene copolymer was used as a binder. Further, 3 is an electrolyte layer made of the ion conductive polymer compound of the present invention. 4 is metallic lithium,
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.

【0040】本実施例1および比較例1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1および比較例1では、その電極
面積を 50 cm2 としたものを作製した。これらのシー
ト状電池の25℃、負荷3 k Ωで放電したときの初期放電
特性および60℃,100日保存後の放電特性を調べた。図2
は、セル作製直後の放電特性(初期放電特性)および60
℃,100日保存後の放電特性を示したものである。図2か
ら明らかなように、本発明の実施例1のシート状電池
は、比較例1のシート状電池と比較して、初期放電特性
および60℃,100日保存後の放電特性が優れていることが
認められる。
The electrode area of the sheet-shaped batteries of Example 1 and Comparative Example 1 can be variously changed by the manufacturing process. In Example 1 and Comparative Example 1, the electrode area is 50 cm 2. Was produced. The initial discharge characteristics of these sheet batteries when discharged at 25 ° C and a load of 3 kΩ and the discharge characteristics after storage at 60 ° C for 100 days were examined. Figure 2
Is the discharge characteristics (initial discharge characteristics) immediately after cell production and 60
It shows the discharge characteristics after storage at ℃ for 100 days. As is clear from FIG. 2, the sheet-shaped battery of Example 1 of the present invention is superior to the sheet-shaped battery of Comparative Example 1 in initial discharge characteristics and discharge characteristics after storage at 60 ° C. for 100 days. Is recognized.

【0041】また、比較例1の電池は、封口剤6に上記
イオン伝導性化合物組成液が付着したため、封口不良と
なったセルが表2のように発生したが、実施例1の電池
では、封口不良は見られなかった。同時に外装を兼ねた
集電体の汚れについても表2に同様に示した。
Further, in the battery of Comparative Example 1, since the above-mentioned ion conductive compound composition liquid adhered to the sealing agent 6, cells with defective sealing were generated as shown in Table 2. However, in the battery of Example 1, No bad sealing was seen. At the same time, Table 2 also shows stains on the current collector that also serves as an exterior.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】(実施例2)本実施例2のシート状電池
は、次のa)〜i)の工程を経て形成される。 a)複合正極は、次のようにして形成される。すなわち
不活性ガス雰囲気中にて、正極活物質としてLiCoO
2 と導電剤としてアセチレンブラックを85:15の重
量比率で混合したものと、結着剤と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(2wt%溶液)を
混合させたものを、不活性ガス雰囲気中、2.4:2の
重量比率で混合した(混合物B1 )。この混合物B
1 と、上記化4、化5、化6の有機化合物を3:5:2
で混合した有機化合物10重量部と四フッ化ホウ酸リチ
ウム1重量部と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と
を、不活性ガス雰囲気中で17:3の重量比率で混合す
ることにより混合物B2 を得た。
(Example 2) The sheet-shaped battery of Example 2 is formed through the following steps a) to i). a) The composite positive electrode is formed as follows. That is, LiCoO 2 as a positive electrode active material in an inert gas atmosphere.
1. A mixture of 2 and acetylene black as a conductive agent in a weight ratio of 85:15 and a mixture of a dimethylformamide solution of polyacrylonitrile (2 wt% solution) as a binder in an inert gas atmosphere. They were mixed in a weight ratio of 4: 2 (mixture B 1 ). This mixture B
1 and the organic compound of the above Chemical formula 4, Chemical formula 5, and Chemical formula 6: 3: 5: 2
10 parts by weight of the organic compound mixed with 1 part by weight of lithium tetrafluoroborate, 10 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and 10 parts by weight of γ-butyrolactone were mixed in an inert gas atmosphere at 17: Mixture B 2 was obtained by mixing in a weight ratio of 3.

【0044】b)アルミニウムの表面に黒鉛とポリアミ
ドイミド樹脂とからなる電子伝導性層を形成した集電体
上に、前述の混合物B2 を上記の電子伝導性層を形成し
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、遠赤外線乾燥炉を用いて、不活性ガス雰囲
気中70℃で2分間乾燥を行なうことによりジメチルホ
ルムアミドを除去し、かつ複合正極表面上および内部に
割れを発生させた。その後不活性ガス雰囲気中、加速電
圧250kV、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、120μmであった。
B) On the current collector having the electron conductive layer made of graphite and polyamide-imide resin formed on the surface of aluminum, the above mixture B 2 is applied to the current collector having the electron conductive layer. Cast by screen coating. Then, by using a far-infrared ray drying furnace, the dimethylformamide was removed by performing drying at 70 ° C. for 2 minutes in an inert gas atmosphere, and cracks were generated on the surface and inside of the composite positive electrode. Then, the composite positive electrode was formed by irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 12 Mrad in an inert gas atmosphere. The thickness of the composite positive electrode coating film formed on the positive electrode current collector was 120 μm.

【0045】c)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、上記化4、化5、化6
の有機化合物を4:4:2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、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、不活性ガス雰囲気中、加速電圧2
50kV、電子線量8Mradの電子線を照射すること
により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。
C) Next, in order to form an ion conductive polymer compound on the composite positive electrode, the above chemical formula 4, chemical formula 5, chemical formula 6
30 parts by weight of an organic compound obtained by mixing the organic compound of 4) in a weight ratio of 4: 4: 2, and 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate,
A mixture of 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane and 32 parts by weight of γ-butyrolactone was cast on the above composite positive electrode by screen coating in an inert gas atmosphere, and then an accelerating voltage of 2 in an inert gas atmosphere.
The ion conductive polymer compound layer was cured by irradiating with an electron beam of 50 kV and an electron dose of 8 Mrad.
The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0046】d)複合負極は、次のようにして形成され
る。すなわち、不活性ガス雰囲気中にて、負極活物質で
あるカーボン粉末と、結着剤であるエチレン−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(2
wt%溶液)を不活性ガス雰囲気中、2:5の重量比率
で混合した(混合物C1 )。この混合物C1 と、上記化
4、化5、化6の有機化合物を3:5:2で混合した有
機化合物10重量部と四フッ化ホウ酸リチウム1重量部
と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とを、乾燥不活性
ガス雰囲気中で18:2の重量比率で混合することによ
り混合物C2を得た。
D) The composite negative electrode is formed as follows. That is, in an inert gas atmosphere, a toluene solution of a carbon powder as a negative electrode active material and a copolymer of ethylene-propylene-cyclopentadiene as a binder (2
wt% solution) was mixed in an inert gas atmosphere at a weight ratio of 2: 5 (mixture C 1 ). This mixture C 1 and 10 parts by weight of an organic compound prepared by mixing the organic compounds of the above Chemical formulas 4, 5 and 6 in a ratio of 3: 5: 2, 1 part by weight of lithium tetrafluoroborate and 1,2-dimethoxyethane 10 A mixture C 2 was obtained by mixing 1 part by weight and a mixture of 10 parts by weight of γ-butyrolactone at a weight ratio of 18: 2 in a dry inert gas atmosphere.

【0047】e)これらの混合物C2 を、銅箔からなる
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、遠赤外線乾燥炉を用いて、不活性ガス雰
囲気中65℃で3分間乾燥を行なうことによりキシレン
を除去し、かつ複合正極表面上および内部に割れを発生
させた。その後、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250
kV、電子線量12Mradの電子線を照射することに
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、80μmであった。
E) These mixtures C 2 were cast by screen coating on a negative electrode current collector made of copper foil. Then, using a far infrared drying furnace, xylene was removed by performing drying at 65 ° C. for 3 minutes in an inert gas atmosphere, and cracks were generated on the surface and inside of the composite positive electrode. Then, in an inert gas atmosphere, accelerating voltage 250
The composite negative electrode was formed by irradiating with an electron beam of kV and an electron dose of 12 Mrad. The composite negative electrode formed on the negative electrode current collector had a thickness of 80 μm.

【0048】f)電解質層は次のようにして形成され
る。すなわち、上記化4、化5、化6の有機化合物を
4:4:2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、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、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、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。
F) The electrolyte layer is formed as follows. That is, 30 parts by weight of an organic compound prepared by mixing the organic compounds of the above chemical formulas 4, 5, and 6 in a weight ratio of 4: 4: 2, 6 parts by weight of lithium tetrafluoroborate, and 32 parts by weight of 1,2-dimethoxyethane. And 32 parts by weight of γ-butyrolactone are mixed and cast on the above composite negative electrode by screen coating in an inert gas atmosphere, and then an accelerating voltage of 250 kV and an electron beam with an electron dose of 8 Mrad are applied in the inert gas atmosphere. Irradiation was performed to cure the ion conductive polymer compound layer. The thickness of the electrolyte layer thus obtained was 25 μm.

【0049】g)工程f)で得られた電解質層/複合負
極/負極集電体と、工程c)で得られた正極集電体/複
合正極/電解質層を接触させた。これにより、本発明の
実施例2のシート状電池を作製した。
G) The electrolyte layer / composite negative electrode / negative electrode current collector obtained in step f) was brought into contact with the positive electrode current collector / composite positive electrode / electrolyte layer obtained in step c). Thereby, the sheet-shaped battery of Example 2 of the present invention was manufactured.

【0050】(比較例2)実施例2の工程b)および工
程e)において、遠赤外線乾燥工程を設けないほかは、
同様の方法で作製した。
(Comparative Example 2) In steps b) and e) of Example 2, a far infrared ray drying step was not provided,
It was made by the same method.

【0051】本実施例2および比較例2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2および比較例2では、その電
極面積を 50 cm2 としたものを作製した。これらシー
ト状電池を用いて、25℃で100μA/cm2 定電流
・定電圧充電および100μA/cm2 定電流放電の充
放電サイクル試験を行った。なお、充電終止電圧4. 1
V、放電終止電圧2. 7Vとして充放電サイクル試験を
行った。図3に充放電サイクル数と電池容量の関係につ
いて、セル作製直後の充放電特性および60℃100 日保存
後の充放電特性を示したものである。図3からわかるよ
うに、本発明のシート状電池は、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。
The electrode area of the sheet-shaped batteries of Example 2 and Comparative Example 2 can be variously changed by the manufacturing process. In Example 2 and Comparative Example 2, the electrode area is 50 cm. 2 was produced. Using these sheet-shaped batteries, a charge / discharge cycle test of 100 μA / cm 2 constant current / constant voltage charge and 100 μA / cm 2 constant current discharge at 25 ° C. was performed. The end-of-charge voltage 4.1
A charging / discharging cycle test was conducted with V and discharge end voltage of 2.7V. FIG. 3 shows the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity, the charge / discharge characteristics immediately after cell preparation and the charge / discharge characteristics after storage at 60 ° C. for 100 days. As can be seen from FIG. 3, the sheet-shaped battery of the present invention exhibits excellent charge / discharge cycle characteristics as compared with the sheet-shaped battery of the comparative example.

【0052】また、比較例2の電池は、封口剤6に上記
イオン伝導性化合物組成液が付着したため、封口不良と
なったセルが表3のように発生したが、実施例2の電池
では、封口不良は見られなかった。同時に外装を兼ねた
集電体の汚れについても表3に同様に示した。
Further, in the battery of Comparative Example 2, the above-mentioned ion conductive compound composition liquid adhered to the sealing agent 6, so that cells with defective sealing were generated as shown in Table 3. However, in the battery of Example 2, No bad sealing was seen. At the same time, Table 3 also shows stains on the current collector that also serves as an exterior.

【0053】[0053]

【表3】 [Table 3]

【0054】なお、本実施例には明示されていないが、
その他の乾燥方法を用いた場合においても、同様の効果
が得られている。要は、如何にして目的の割れを生じさ
せるかが問題であって、手段が異なる場合には、条件を
コントロールすることにより上記の割れを生じさせるこ
とができる。さらにプレス、スパッタリング、懸濁、被
膜などの種々の方法によっても薄型電極を作製すること
ができ、電解質層およびカレントコレクターと接触する
活性物質の実表面積を増加させることが可能となる。
Although not explicitly shown in this embodiment,
Similar effects are obtained when other drying methods are used. In short, the problem is how to produce the intended crack, and when the means are different, the above crack can be produced by controlling the conditions. Furthermore, thin electrodes can be produced by various methods such as pressing, sputtering, suspension, and coating, and it becomes possible to increase the actual surface area of the active substance that is in contact with the electrolyte layer and the current collector.

【0055】前記の実施例および他の種々の記載は主と
してリチウムを使用することに関するものであるが、他
のアルカリ金属、例えばナトリウムの使用もまた本発明
の範囲内に入るものである。
Although the above examples and various other statements relate primarily to the use of lithium, the use of other alkali metals such as sodium is also within the scope of the invention.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、シート
状の複合電極のの表面および/または電極内部に割れを
生じているため、複合正極2上にイオン伝導性高分子化
合物組成液を塗布した際に、複合正極2中への上記組成
液の含浸速度が速くなる。したがって、以下に示すよう
な効果が現れる。 1)上記組成液の含浸性が向上するため、製造工程が簡
略化される。 2)上記組成液塗布後に、同組成液が封口剤6上に付着
することがないため、封口性の低下を防ぐことができ
る。 3)上記組成液塗布後に、同組成液が封口剤6や集電体
1、5をよごすことがない。 4)電極/電解質界面インピーダンスが従来よりも低減
されるため、放電時/充電時でのLiイオンの拡散性が
向上が図れるため、電池特性が向上する。これらのこと
から、電池の製造工程の作業性および電池の性能を向上
させることができるという効果を奏する。
EFFECTS OF THE INVENTION As is apparent from the above description, since the sheet-shaped composite electrode has cracks on the surface and / or inside the electrode, the composite electrode 2 is coated with the ion conductive polymer compound liquid. In doing so, the impregnation rate of the above composition liquid into the composite positive electrode 2 becomes faster. Therefore, the following effects are exhibited. 1) Since the impregnating property of the composition liquid is improved, the manufacturing process is simplified. 2) Since the same composition liquid does not adhere to the sealing agent 6 after applying the above composition liquid, it is possible to prevent deterioration of the sealing property. 3) The composition liquid does not stain the sealing agent 6 and the current collectors 1 and 5 after the composition liquid is applied. 4) Since the electrode / electrolyte interface impedance is reduced as compared with the prior art, the diffusibility of Li ions at the time of discharging / charging can be improved, so that the battery characteristics are improved. From these, the workability of the battery manufacturing process and the performance of the battery can be improved.

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

【図1】本発明の実施例1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 Example 1 of the present invention.

【図2】実施例1のシート状電池、比較例1のシート状
電池のセル作製直後の放電特性(初期放電特性)および
60℃,100日保存後の放電特性を示したグラフである。
FIG. 2 shows the discharge characteristics (initial discharge characteristics) of the sheet-shaped battery of Example 1 and the sheet-shaped battery of Comparative Example 1 immediately after cell production and
6 is a graph showing discharge characteristics after storage at 60 ° C. for 100 days.

【図3】実施例2のシート状電池、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。(セル作製直後の充放電特性および60℃,100
日保存後の充放電特性を示している。)
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity of the sheet-shaped battery of Example 2 and the sheet-shaped battery of Comparative Example 2. (Charge / discharge characteristics immediately after cell fabrication and 60 ℃, 100
The charge / discharge characteristics after storage for a day are shown. )

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極集電体 2 複合正極、 3 電解質 4 金属リチウム 5 負極集電体 6 封口材 1 Positive Electrode Current Collector 2 Composite Positive Electrode 3 Electrolyte 4 Metal Lithium 5 Negative Electrode Current Collector 6 Sealing Material

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複合正極、電解質および複合負極あるい
はアルカリ金属負極を備えてなる電池であって、該電解
質が、少なくとも1種のイオン性化合物が溶解している
高分子物質および任意にイオン性化合物を溶解可能な有
機化合物とにより構成されたイオン伝導性高分子化合物
からなり、複合正極、複合負極あるいはアルカリ金属負
極、電解質が以下の(A)、(B)あるいは(B’)、
(C)からなる電池において、下記(A)、(B)表面
および/または上記電極内部に割れを有することを特徴
とする電池。 イ)少なくとも、電気化学的活性物質と該イオン伝導性
高分子化合物からなる結着剤とで構成される複合正極
(A); ロ)少なくとも、電気化学的活性物質と該イオン伝導性
高分子化合物からなる結着剤とで構成される複合負極
(B)あるいはアルカリ金属負極(B’); ハ)少なくとも1種の該イオン伝導性高分子化合物から
なる電解質(C);
1. A battery comprising a composite positive electrode, an electrolyte and a composite negative electrode or an alkali metal negative electrode, wherein the electrolyte is a polymeric substance in which at least one ionic compound is dissolved and optionally an ionic compound. Which is composed of an ion-conducting polymer compound composed of an organic compound capable of dissolving the above, a composite positive electrode, a composite negative electrode or an alkali metal negative electrode, and an electrolyte (A), (B) or (B ′)
A battery comprising (C), characterized by having cracks on the surfaces (A) and (B) below and / or inside the electrode. A) A composite positive electrode (A) composed of at least an electrochemically active substance and a binder composed of the ion-conductive polymer compound; and b) At least an electrochemically active substance and the ion-conductive polymer compound. A composite negative electrode (B) or an alkali metal negative electrode (B ′) composed of a binder consisting of: (c) an electrolyte (C) comprising at least one of the ion-conductive polymer compounds;
【請求項2】 上記(A)、(B)表面および/または
上記電極内部の割れを作製する方法として、該(A)、
(B)を塗布工程後、強制的な乾燥工程を設けることに
より、該割れを生じさせることを特徴とする請求項1記
載の電池の製造法。
2. A method for producing cracks on the surface of (A), (B) and / or inside of the electrode, comprising:
The method for producing a battery according to claim 1, wherein the cracking is caused by providing a forced drying step after the coating step of (B).
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