JPH0750617B2 - 固体二次電池 - Google Patents
固体二次電池Info
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- JPH0750617B2 JPH0750617B2 JP1147888A JP14788889A JPH0750617B2 JP H0750617 B2 JPH0750617 B2 JP H0750617B2 JP 1147888 A JP1147888 A JP 1147888A JP 14788889 A JP14788889 A JP 14788889A JP H0750617 B2 JPH0750617 B2 JP H0750617B2
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- secondary battery
- electrode
- battery
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は構成材料がすべて固体のいわゆる固体二次電池
に関する。
に関する。
従来の技術 各種の電源として使われる電池のうち構成材料がすべて
固体である、いわゆる固定電池は液漏れがなく、したが
って高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由
で一次、二次電池ともに注目されてきた。現在のところ
各種機器のメモリーバックアップ用を中心に考えられて
いる。
固体である、いわゆる固定電池は液漏れがなく、したが
って高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由
で一次、二次電池ともに注目されてきた。現在のところ
各種機器のメモリーバックアップ用を中心に考えられて
いる。
この固定電池では、電池内でイオンを動かすための固定
電解質としてLi+イオン導電性固体電解質、Ag+イオン導
電性固体電解質、H+イオン導電性固体電解質それにRbCu
4I1.5Cl3.5、CuI−Cu2O−MoO3などのCu+イオン導電性固
体電解質などが取り上げられている。
電解質としてLi+イオン導電性固体電解質、Ag+イオン導
電性固体電解質、H+イオン導電性固体電解質それにRbCu
4I1.5Cl3.5、CuI−Cu2O−MoO3などのCu+イオン導電性固
体電解質などが取り上げられている。
また、正極用材料としてはCu0.1TiS2、Ag0.1TiS2、Cu
0.1NbS2、Ag0.1NbS2、WO3、それにCuYMo6S8-Z、AgYMo6S
8-Zなどのシェブレル相化合物があげられている。一
方、負極にはCu、Ag、Li1.5WO3、それに正極用と同様の
シェブレル相化合物が試みられている。
0.1NbS2、Ag0.1NbS2、WO3、それにCuYMo6S8-Z、AgYMo6S
8-Zなどのシェブレル相化合物があげられている。一
方、負極にはCu、Ag、Li1.5WO3、それに正極用と同様の
シェブレル相化合物が試みられている。
これら電池の構造としては、他の電池と同様に正、負極
として電極活物質と結着剤を主とする層を両面に、中央
に電解質と結着剤を主とする層を配するのが一般的であ
る。
として電極活物質と結着剤を主とする層を両面に、中央
に電解質と結着剤を主とする層を配するのが一般的であ
る。
なお、好ましい例として正極、負極とも作動する電極材
料としてたとえばCuYMo6S8-Zなどのシェブレル相化合物
を用い、電解質としてRbCu4I1.5Cl3.5銅イオン導電性固
体電解質を用いた場合、充電で銅イオンが、正極から負
極へ移動し、放電ではその逆が生ずる。
料としてたとえばCuYMo6S8-Zなどのシェブレル相化合物
を用い、電解質としてRbCu4I1.5Cl3.5銅イオン導電性固
体電解質を用いた場合、充電で銅イオンが、正極から負
極へ移動し、放電ではその逆が生ずる。
好ましい例として挙げた銅イオン導電性固体電解質を用
いて電池では、回路電圧は、0.5〜0.6V、作動電圧は0.1
〜0.5Vと小さい。通常、電池は1.5V又はそれ以上の電圧
で使用するので、実用化のためには積層しなくてはなら
ない。したがって集電体、電極、固体電解質とも全て印
刷方式で形成できれば印刷パターンを変えるだけで積層
数を自由に変えれるので、高い電圧の電池を容易に製造
することができ、工業的に優れた製法となる。
いて電池では、回路電圧は、0.5〜0.6V、作動電圧は0.1
〜0.5Vと小さい。通常、電池は1.5V又はそれ以上の電圧
で使用するので、実用化のためには積層しなくてはなら
ない。したがって集電体、電極、固体電解質とも全て印
刷方式で形成できれば印刷パターンを変えるだけで積層
数を自由に変えれるので、高い電圧の電池を容易に製造
することができ、工業的に優れた製法となる。
発明が解決しようとする課題 ところが他の電池と同様に正、負極として電極活物質と
結着剤を主とする層を両面に、中央に電解質と結着剤を
主とする層を配した上記従来の構造では、電解質層のピ
ンホールのため短絡した電池ができやすく初期容量の高
い電池を得ることが難しい。
結着剤を主とする層を両面に、中央に電解質と結着剤を
主とする層を配した上記従来の構造では、電解質層のピ
ンホールのため短絡した電池ができやすく初期容量の高
い電池を得ることが難しい。
又ある程度の初期容量が得られた場合でも自己放電が大
きいという問題があり、全印刷式固体電池の製造は難し
かった。
きいという問題があり、全印刷式固体電池の製造は難し
かった。
課題を解決するための手段 従来の電池のように電解質を中心に、その両面に正極と
負極を配するのではなく、電解質と結着剤を主とする層
の一方の面に、正極材料と電解質と結着剤を主とする層
と負極材料と電解質と結着剤を主とする層とが間隔を保
って形成する。その形成法としては、集電体、電極、固
体電解質の全てを印刷法で行なう。さらにこれら層の形
成の過程でプレス機による加圧と結着剤の大幅な軟化を
生ずる温度以上の加熱を行なうことが好ましい。
負極を配するのではなく、電解質と結着剤を主とする層
の一方の面に、正極材料と電解質と結着剤を主とする層
と負極材料と電解質と結着剤を主とする層とが間隔を保
って形成する。その形成法としては、集電体、電極、固
体電解質の全てを印刷法で行なう。さらにこれら層の形
成の過程でプレス機による加圧と結着剤の大幅な軟化を
生ずる温度以上の加熱を行なうことが好ましい。
なお、電極材料としては、CuYMo6S8-Z、AgYMO6S8-Zなど
のシェブレル相化合物やAgXV2O5があげられる。
のシェブレル相化合物やAgXV2O5があげられる。
作用 電解質層の一方の面に、電解質を含む正極層と同じく電
解質を含む負極層とを間隔を保って形成する。したがっ
て、この間隔が従来の電池構成での極間距離に相当す
る。そこで電極層の幅にもよるが、従来の電池構成に比
べると、とくに対極と反対側の電極層部分は極間距離が
大きく、したがって大きな負荷の用途には適さない。し
かし、電極に接触しない電解質層が両極間に存在するの
で、印刷法で形成させた場合のように薄い電解質層を用
いた際に懸念される短絡の恐れは全くない。したがっ
て、自己放電特性に関しても有利になる。
解質を含む負極層とを間隔を保って形成する。したがっ
て、この間隔が従来の電池構成での極間距離に相当す
る。そこで電極層の幅にもよるが、従来の電池構成に比
べると、とくに対極と反対側の電極層部分は極間距離が
大きく、したがって大きな負荷の用途には適さない。し
かし、電極に接触しない電解質層が両極間に存在するの
で、印刷法で形成させた場合のように薄い電解質層を用
いた際に懸念される短絡の恐れは全くない。したがっ
て、自己放電特性に関しても有利になる。
また、電解質層の一方の面にのみ正、負両極の層を形成
するので、正、負極の組成が同じ場合は両極を一度に電
解質層の片面に印刷できるため製法を大幅に簡易化でき
る。
するので、正、負極の組成が同じ場合は両極を一度に電
解質層の片面に印刷できるため製法を大幅に簡易化でき
る。
実施例 図は、本発明の一実施例における固体二次電池の断面図
であり、３素子積層の例を示している。まずポリエチレ
ンテレフタレート基板１の上にカーボンペーストを1mm
の間隔をあけて印刷、乾燥し、正および負のカーボン集
電体２を形成する。電極用材料として銅シェブレル(Cu2
Mo6S8)を用い、これに電解質としてRbCu4I1.5Cl3.5を20
Wt％、結着剤として市販のメチルメタクリレートが8Wt
％になるように、そのトルエン溶液を加え充分攪拌して
ペーストを得る。前記正および負のカーボン集電体２の
上に、このペーストをメタルスクリーンを用いて印刷、
乾燥し正および負の電極３を形成する。次に、電解質と
してRbCu4I1.5Cl3.5を用い、結着剤として市販のメチル
メタクリレートが8Wt％になるように、そのトルエン溶
液を加え充分攪拌してペーストを作成したのち、正、負
極３、３にまたがって固体電解質ペーストをメタルスク
リーンを用いて印刷し、固定電解質層４を形成する。印
刷工程は全部で３回である。次に、130℃で乾燥した後1
50℃に昇温したローラプレス機を通して500Kg/cm2で加
熱加圧した。電極３及び電解質層４の厚さは両方とも0.
10mmであった。正、負極３、３の大きさは両方とも20×
5mmとした。また重量は26mgであった。最後に電池面上
を、まずポリアクリル系樹脂で被覆し、さらに常温硬化
型のエポキシ樹脂をその上に塗着して電池を構成した。
この電池をＡとする。
であり、３素子積層の例を示している。まずポリエチレ
ンテレフタレート基板１の上にカーボンペーストを1mm
の間隔をあけて印刷、乾燥し、正および負のカーボン集
電体２を形成する。電極用材料として銅シェブレル(Cu2
Mo6S8)を用い、これに電解質としてRbCu4I1.5Cl3.5を20
Wt％、結着剤として市販のメチルメタクリレートが8Wt
％になるように、そのトルエン溶液を加え充分攪拌して
ペーストを得る。前記正および負のカーボン集電体２の
上に、このペーストをメタルスクリーンを用いて印刷、
乾燥し正および負の電極３を形成する。次に、電解質と
してRbCu4I1.5Cl3.5を用い、結着剤として市販のメチル
メタクリレートが8Wt％になるように、そのトルエン溶
液を加え充分攪拌してペーストを作成したのち、正、負
極３、３にまたがって固体電解質ペーストをメタルスク
リーンを用いて印刷し、固定電解質層４を形成する。印
刷工程は全部で３回である。次に、130℃で乾燥した後1
50℃に昇温したローラプレス機を通して500Kg/cm2で加
熱加圧した。電極３及び電解質層４の厚さは両方とも0.
10mmであった。正、負極３、３の大きさは両方とも20×
5mmとした。また重量は26mgであった。最後に電池面上
を、まずポリアクリル系樹脂で被覆し、さらに常温硬化
型のエポキシ樹脂をその上に塗着して電池を構成した。
この電池をＡとする。
次に、電解質を中心にその両面に電極層を形成した従来
構成の電池を比較のために作成した。即ち、ポリエチレ
ンテレフタレート基板の上に正集電体をまず印刷法でつ
け、その上に順次正極、電解質、負極、負集電体と印刷
法で形成し熱圧着することにより従来構成の電池を作成
した。この場合は印刷工程は５回である。この電池をＢ
とする。尚正極と負極の面積および重量はＡと一致させ
た。
構成の電池を比較のために作成した。即ち、ポリエチレ
ンテレフタレート基板の上に正集電体をまず印刷法でつ
け、その上に順次正極、電解質、負極、負集電体と印刷
法で形成し熱圧着することにより従来構成の電池を作成
した。この場合は印刷工程は５回である。この電池をＢ
とする。尚正極と負極の面積および重量はＡと一致させ
た。
ＡとＢの電池をそれぞれ10個ずつ作成し性能を比較し
た。
た。
まず通常の充放電での放電電圧と容量を調べた。50μＡ
で1.5Vまでの充電−50μＡで0.9Vまでの放電を行なった
ところ、Ａでは放電容量は全て250μAhをこえ、平均280
μAhであった。これに対して、Ｂでは短絡するものが多
く、７個が10μAh以下であり、最も容量の大きいもので
も120μAhと性能が低かった。つぎに各電池の自己放電
性を調べた。1.5Vまで充電後30℃で１ケ月間放置した後
容量を調べたところ維持率がＡでは98％と殆ど低下して
いないのにＢでは全て10％以下に低下しており、やはり
Ａが優れていた。
で1.5Vまでの充電−50μＡで0.9Vまでの放電を行なった
ところ、Ａでは放電容量は全て250μAhをこえ、平均280
μAhであった。これに対して、Ｂでは短絡するものが多
く、７個が10μAh以下であり、最も容量の大きいもので
も120μAhと性能が低かった。つぎに各電池の自己放電
性を調べた。1.5Vまで充電後30℃で１ケ月間放置した後
容量を調べたところ維持率がＡでは98％と殆ど低下して
いないのにＢでは全て10％以下に低下しており、やはり
Ａが優れていた。
Ｂでは自己放電が大きいのは電解質層にピンホールがあ
り、微小短絡しているためだと考えられる。このピンホ
ールを少なくするために電解質層を２回印刷し電解質層
の厚さを２倍近くまで厚くした電池についても自己放電
を調べた。性能は若干改善され容量が10μAh以下の電池
は３個にとどまれ、最も容量の大きいもので210μAhが
得られた。しかし初期容量の比較的大きな電池でも自己
放電は大きく、上記と同じ試験で維持率は21％とＡに比
べてまだまだ悪い。
り、微小短絡しているためだと考えられる。このピンホ
ールを少なくするために電解質層を２回印刷し電解質層
の厚さを２倍近くまで厚くした電池についても自己放電
を調べた。性能は若干改善され容量が10μAh以下の電池
は３個にとどまれ、最も容量の大きいもので210μAhが
得られた。しかし初期容量の比較的大きな電池でも自己
放電は大きく、上記と同じ試験で維持率は21％とＡに比
べてまだまだ悪い。
以上の実施例は、電極３としてCu2Mo6S8とRbCu4I1.5Cl
3.5の混合物を、固体電解質層４の電解質としてRbCu4I
1.5Cl3.5を用いた場合の結果であるが、電極としてAg
0.7V2O5とAg6I4WO4の混合物を、電解質としてAg6I4WO4
を用いた場合でもレート特性は劣るが同様のことがい
え、正極と負極を横に並べて配置した横型の固体二次電
池は歩留まりよく高い初期容量が得られ、自己放電も小
さい。
3.5の混合物を、固体電解質層４の電解質としてRbCu4I
1.5Cl3.5を用いた場合の結果であるが、電極としてAg
0.7V2O5とAg6I4WO4の混合物を、電解質としてAg6I4WO4
を用いた場合でもレート特性は劣るが同様のことがい
え、正極と負極を横に並べて配置した横型の固体二次電
池は歩留まりよく高い初期容量が得られ、自己放電も小
さい。
又、積層数は３層の場合について述べたがもっと多くし
たものも印刷パターンを変えることにより容易に作るこ
とができ、60層積層した電池で、充電電圧30V、終止電
圧15Vと高電圧の電池も得られている。
たものも印刷パターンを変えることにより容易に作るこ
とができ、60層積層した電池で、充電電圧30V、終止電
圧15Vと高電圧の電池も得られている。
発明の効果 本発明の固体二次電池は、電解質と結着剤を主とする層
の一方の面に、正極材料と電解質と結着剤を主とする層
と、負極材料と電解質と結着剤を主とする層とを間隔を
保って形成しているので、電極間でピンホールによる微
小短絡を生じず、優れた自己放電特性が得られ、かつ歩
留まりが高く、高電圧のものが容易に得られ、また全印
刷式でかつその印刷回数も少なくて済み製法が簡易化さ
れる等、大なる効果が発揮される。
の一方の面に、正極材料と電解質と結着剤を主とする層
と、負極材料と電解質と結着剤を主とする層とを間隔を
保って形成しているので、電極間でピンホールによる微
小短絡を生じず、優れた自己放電特性が得られ、かつ歩
留まりが高く、高電圧のものが容易に得られ、また全印
刷式でかつその印刷回数も少なくて済み製法が簡易化さ
れる等、大なる効果が発揮される。
図は本発明の一実施例における固体二次電池の部分縦断
面図である。 ３……電極、４……固体電解質層。
面図である。 ３……電極、４……固体電解質層。
Claims (3)
- 【請求項１】集電体、電極、固体電解質が全て印刷法で
形成された固体二次電池において、電解質と結着剤を主
とする層の一方の面に、正極材料と電解質と結着剤を主
とする層と、負極材料と電解質と結着剤を主とする層と
が間隔を保って形成されていることを特徴とする固体二
次電池。 - 【請求項２】電極材料が正極、負極とも銅シェブレル相
化合物で、電解質がRbCu4IXClY系固体電解質などの銅イ
オン導電体である請求項１記載の固定二次電池。 - 【請求項３】固体二次電池の電極材料が正極、負極とも
AgXV2O5で、電解質がAg6I4WO4などの銀イオン導電体で
ある請求項１記載の固体二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1147888A JPH0750617B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 固体二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1147888A JPH0750617B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 固体二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0315167A JPH0315167A (ja) | 1991-01-23 |
| JPH0750617B2 true JPH0750617B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=15440460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1147888A Expired - Fee Related JPH0750617B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 固体二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750617B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010055764A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Seiko Epson Corp | 電池及び電池の製造方法 |
| KR20130028636A (ko) * | 2011-09-09 | 2013-03-19 | 화이랏쿠 인타나쇼나루 가부시키가이샤 | 고체형 이차전지의 제조방법 및 상기 제조방법에 기초하는 고체형 이차전지 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0434871A (ja) * | 1990-05-29 | 1992-02-05 | Yuasa Corp | 電池の製造法 |
| JP2005063958A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-03-10 | Mamoru Baba | 薄膜固体リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-09 JP JP1147888A patent/JPH0750617B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010055764A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Seiko Epson Corp | 電池及び電池の製造方法 |
| KR20130028636A (ko) * | 2011-09-09 | 2013-03-19 | 화이랏쿠 인타나쇼나루 가부시키가이샤 | 고체형 이차전지의 제조방법 및 상기 제조방법에 기초하는 고체형 이차전지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0315167A (ja) | 1991-01-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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