JPH1012240A - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- JPH1012240A JPH1012240A JP8166960A JP16696096A JPH1012240A JP H1012240 A JPH1012240 A JP H1012240A JP 8166960 A JP8166960 A JP 8166960A JP 16696096 A JP16696096 A JP 16696096A JP H1012240 A JPH1012240 A JP H1012240A
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- positive electrode
- electrode
- polymer
- lithium
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- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価でサイクル性のよい二次電池を提供する
ことを目的とする。 【構成】 正極合剤の結着剤がモノマーを重合して形成
しうるポリマーであって、該正極活物質がLiNiy Co1-y
O2 (0<y<1)であるリチウム電池とすることで、上記目的
を達成できる。
ことを目的とする。 【構成】 正極合剤の結着剤がモノマーを重合して形成
しうるポリマーであって、該正極活物質がLiNiy Co1-y
O2 (0<y<1)であるリチウム電池とすることで、上記目的
を達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池に用
いられる電極の改良に関するものである。
いられる電極の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野の発展に伴
い電子機器の小型化がめざましい。特に携帯電話やPHS
などの携帯機器類や小型パーソナルコンピュータの需要
拡大は著しく、これらの機器類の軽薄短小化に伴い電源
となる電池においても高機能化に加えて小型化・薄形化
が求められている。このような背景において小型で高容
量が期待できるリチウム電池が注目されている。特にPH
S などにおいてはリチウムイオン二次電池の応用がなさ
れており、情報時代の注目技術として研究が盛んに行わ
れている。しかしながら、薄形電池は製造上の不良率が
大きいことも加えて生産コストが高いことから、従来は
円筒形電池が中心であった。
い電子機器の小型化がめざましい。特に携帯電話やPHS
などの携帯機器類や小型パーソナルコンピュータの需要
拡大は著しく、これらの機器類の軽薄短小化に伴い電源
となる電池においても高機能化に加えて小型化・薄形化
が求められている。このような背景において小型で高容
量が期待できるリチウム電池が注目されている。特にPH
S などにおいてはリチウムイオン二次電池の応用がなさ
れており、情報時代の注目技術として研究が盛んに行わ
れている。しかしながら、薄形電池は製造上の不良率が
大きいことも加えて生産コストが高いことから、従来は
円筒形電池が中心であった。
【０００３】リチウム電池の薄形化に関して、一次電池
においてはこれまで固体電解質を用いることで漏液なく
製造することが可能となり、また、プリント技術が転用
可能なことから製造プロセスも簡略化でき低コストでの
供給が可能になりつつある。よって、同様な技術を二次
電池に応用すれば生産コストの低減と薄形化が可能とな
る。
においてはこれまで固体電解質を用いることで漏液なく
製造することが可能となり、また、プリント技術が転用
可能なことから製造プロセスも簡略化でき低コストでの
供給が可能になりつつある。よって、同様な技術を二次
電池に応用すれば生産コストの低減と薄形化が可能とな
る。
【０００４】リチウムイオン二次電池の特性について
は、負極であるカーボンおよび正極材料の研究開発が盛
んに行われてきた経緯もあり、現在の円筒形電池では高
容量でサイクル性も優れている。
は、負極であるカーボンおよび正極材料の研究開発が盛
んに行われてきた経緯もあり、現在の円筒形電池では高
容量でサイクル性も優れている。
【０００５】材料面からの高容量化のアプローチとし
て、負極に関しては難黒鉛系カーボン材料の検討などが
なされている。難黒鉛系炭素材料は、リチウムのドープ
形態が易黒鉛と異なり層間にインターラクションする共
有結合に近いイオン状態のリチウム容量に加えて、より
イオン状態に近い表面近傍に存在すると考えられるリチ
ウム容量を有することから、ドープ・アンドープ容量が
大きい。また、サイクル性に関しても結晶の配向性が悪
く、結晶性も低いことから膨張・収縮に伴う体積変化に
異方性が生じにくいことから良好な特性を有している。
また、正極材料に関しては、高容量化という点でLiNiO2
が検討されている。ニッケル酸化物はコバルト酸化物と
比較して安価であり、かつ高容量である。しかしながら
ニッケル酸化物、コバルト酸化物いずれについてもリチ
ウムイオンのドープ・アンドープ-プロセスにおいて膨
張収縮することから、活物質の孤立化が生じる。そこ
で、小槻らが J.Electrochem.Soc., Vol.141,2010 (199
4)で示しているようにリチウムイオンのドープ・アンド
ープ- プロセスにおいて膨張収縮しないコバルト酸化物
とニッケル酸化物の固溶体について研究されている。こ
のような固溶体を用いた場合、充放電時におけるリチウ
ムのドープ・アンドープに伴う活物質の体積変化は抑制
されるが、電解液溶媒がリチウムイオンに溶媒和した形
で移動することによる電極の体積変化は抑制することが
できない。そのため、活物質を固定するバインダーの役
割が重要となっている。
て、負極に関しては難黒鉛系カーボン材料の検討などが
なされている。難黒鉛系炭素材料は、リチウムのドープ
形態が易黒鉛と異なり層間にインターラクションする共
有結合に近いイオン状態のリチウム容量に加えて、より
イオン状態に近い表面近傍に存在すると考えられるリチ
ウム容量を有することから、ドープ・アンドープ容量が
大きい。また、サイクル性に関しても結晶の配向性が悪
く、結晶性も低いことから膨張・収縮に伴う体積変化に
異方性が生じにくいことから良好な特性を有している。
また、正極材料に関しては、高容量化という点でLiNiO2
が検討されている。ニッケル酸化物はコバルト酸化物と
比較して安価であり、かつ高容量である。しかしながら
ニッケル酸化物、コバルト酸化物いずれについてもリチ
ウムイオンのドープ・アンドープ-プロセスにおいて膨
張収縮することから、活物質の孤立化が生じる。そこ
で、小槻らが J.Electrochem.Soc., Vol.141,2010 (199
4)で示しているようにリチウムイオンのドープ・アンド
ープ- プロセスにおいて膨張収縮しないコバルト酸化物
とニッケル酸化物の固溶体について研究されている。こ
のような固溶体を用いた場合、充放電時におけるリチウ
ムのドープ・アンドープに伴う活物質の体積変化は抑制
されるが、電解液溶媒がリチウムイオンに溶媒和した形
で移動することによる電極の体積変化は抑制することが
できない。そのため、活物質を固定するバインダーの役
割が重要となっている。
【０００６】また、円筒形電池においては電極を筒に挿
入してから注液するため電極に圧力を加えることが容易
である。また、膨潤による電子的な活物質の孤立なども
これにより抑えることが可能となる。しかしながら薄形
電池においてはこの様な圧力を電極にかけにくいため、
サイクル性が悪く大きな問題となっている。
入してから注液するため電極に圧力を加えることが容易
である。また、膨潤による電子的な活物質の孤立なども
これにより抑えることが可能となる。しかしながら薄形
電池においてはこの様な圧力を電極にかけにくいため、
サイクル性が悪く大きな問題となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みなされたものであり、安価にサイクル性
のよい二次電池を提供することを目的とする。
の問題点に鑑みなされたものであり、安価にサイクル性
のよい二次電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】緊圧のとりにくい電池に
おいて、正極にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウ
ムまたはコバルト酸リチウムとニッケル酸リチウムの固
溶体と直鎖ポリ四沸化エチレンを結着剤に用いた時、充
放電時における体積変化により活物質の孤立が生じ、サ
イクル劣化を導く。また、サイクル劣化の原因にはN-メ
チル-2- ピロリドンの残存が影響していることが判明し
た。よって溶媒に溶かしてから混合し脱溶媒工程を必要
とするポリマーを用いるよりも、N-メチル-2- ピロリド
ンなどの溶媒の乾燥工程を必要としない電解液に溶解可
能なポリマーが有効である。しかしながら、活物質間の
結着を目的とすることから直鎖状のポリマーを用いては
何ら意味を成さない。よって膨潤性の低い架橋ポリマー
の前駆体である電解液に可溶なモノマーを直接溶解させ
て活物質との混合ペースト中で重合させることによって
強固な活物質間の結着を可能とすると共に注液工程を簡
略化することが可能となる。
おいて、正極にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウ
ムまたはコバルト酸リチウムとニッケル酸リチウムの固
溶体と直鎖ポリ四沸化エチレンを結着剤に用いた時、充
放電時における体積変化により活物質の孤立が生じ、サ
イクル劣化を導く。また、サイクル劣化の原因にはN-メ
チル-2- ピロリドンの残存が影響していることが判明し
た。よって溶媒に溶かしてから混合し脱溶媒工程を必要
とするポリマーを用いるよりも、N-メチル-2- ピロリド
ンなどの溶媒の乾燥工程を必要としない電解液に溶解可
能なポリマーが有効である。しかしながら、活物質間の
結着を目的とすることから直鎖状のポリマーを用いては
何ら意味を成さない。よって膨潤性の低い架橋ポリマー
の前駆体である電解液に可溶なモノマーを直接溶解させ
て活物質との混合ペースト中で重合させることによって
強固な活物質間の結着を可能とすると共に注液工程を簡
略化することが可能となる。
【０００９】本発明においては、正極にLiNiy Co1-y O2
(0<y<1)と電解液に不溶な結着剤であるポリマーの合剤
を用いることにより、リチウムのドープ・アンドープ-
プロセスにおいて生じる電極の体積変化に伴う活物質の
孤立化を抑制し、緊圧のかからない状態においても安定
な充放電サイクル特性を示すことが可能となり、また、
結着剤ポリマーの前駆体としてモノマーを電解液に溶解
させてから電極中で重合させる方法をとることによって
同電池の作製時に電極の不要溶媒除去工程・プレス工程
・注液工程などを大幅に減らすことが可能であり、安価
にサイクル性のよい二次電池を提供することが可能とな
る。
(0<y<1)と電解液に不溶な結着剤であるポリマーの合剤
を用いることにより、リチウムのドープ・アンドープ-
プロセスにおいて生じる電極の体積変化に伴う活物質の
孤立化を抑制し、緊圧のかからない状態においても安定
な充放電サイクル特性を示すことが可能となり、また、
結着剤ポリマーの前駆体としてモノマーを電解液に溶解
させてから電極中で重合させる方法をとることによって
同電池の作製時に電極の不要溶媒除去工程・プレス工程
・注液工程などを大幅に減らすことが可能であり、安価
にサイクル性のよい二次電池を提供することが可能とな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】正極合剤の結着剤がモノマーを重
合して形成しうるポリマーであって、該正極活物質がLi
Niy Co1-y O2 (0<y<1)であることを特徴とし、正極およ
び負極が平面上に重ね合せてなる構造であって、かつ該
正極活物質であるLiNiy Co1-y O2のyが好ましくは0.5
であり、該結着剤が電解液に不溶なポリマーで、該ポリ
マーの前駆体であるモノマーとして電極に配合した後に
重合させることによって溶媒不溶であるポリマーを形成
させ、電解質に高分子固体電解質あるいはゲル電解質を
用いることを特徴とするリチウム電池である。
合して形成しうるポリマーであって、該正極活物質がLi
Niy Co1-y O2 (0<y<1)であることを特徴とし、正極およ
び負極が平面上に重ね合せてなる構造であって、かつ該
正極活物質であるLiNiy Co1-y O2のyが好ましくは0.5
であり、該結着剤が電解液に不溶なポリマーで、該ポリ
マーの前駆体であるモノマーとして電極に配合した後に
重合させることによって溶媒不溶であるポリマーを形成
させ、電解質に高分子固体電解質あるいはゲル電解質を
用いることを特徴とするリチウム電池である。
【００１１】正極活物質であるLiNiy Co1-y O2のy が好
ましくは0.5 であるが、これに限定されるものではな
い。上記重合方法としては、紫外線、電子線あるいはガ
ンマ線などの放射線照射などが挙げられるが、これに限
定されるものではない。上記モノマーとしては、平均分
子量が200 〜1000のポリエチレンオキサイドの末端がア
クリレート化したもの、あるいは平均分子量300 〜1000
のビスフェノールA のエチレンオキサイド付加体をアク
リレート化したものなどが挙げられるが、これに限定さ
れるものではない。
ましくは0.5 であるが、これに限定されるものではな
い。上記重合方法としては、紫外線、電子線あるいはガ
ンマ線などの放射線照射などが挙げられるが、これに限
定されるものではない。上記モノマーとしては、平均分
子量が200 〜1000のポリエチレンオキサイドの末端がア
クリレート化したもの、あるいは平均分子量300 〜1000
のビスフェノールA のエチレンオキサイド付加体をアク
リレート化したものなどが挙げられるが、これに限定さ
れるものではない。
【００１２】
【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、本発明はこれに限定されるものではない。
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】（本発明１）電解液にはγ- ブチロラクン
にLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはLiNi0.5Co0.5O2をそれぞれ選択した。また、結着剤
ポリマーの前駆体モノマーにはビスフェノールA のエチ
レンオキサイド付加体をアクリレート化したものを用い
た。平均分子量は約500 である。
にLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはLiNi0.5Co0.5O2をそれぞれ選択した。また、結着剤
ポリマーの前駆体モノマーにはビスフェノールA のエチ
レンオキサイド付加体をアクリレート化したものを用い
た。平均分子量は約500 である。
【００１４】正極の調製方法は集電体であるアルミ箔50
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にLiNi0.5Co0.5O2とケッチェンブラックをそ
れぞれ10g と0.2g、前述の電解液4.8gと前述のモノマー
1.2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を
行った。尚、電極厚さ155 μm であった。
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にLiNi0.5Co0.5O2とケッチェンブラックをそ
れぞれ10g と0.2g、前述の電解液4.8gと前述のモノマー
1.2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を
行った。尚、電極厚さ155 μm であった。
【００１５】負極は集電体である銅箔35μm 上に難黒鉛
系カーボン10g と前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.
2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を行
った。尚、電極厚さ100 μm であった。
系カーボン10g と前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.
2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を行
った。尚、電極厚さ100 μm であった。
【００１６】電解質層を形成させるためにポリエチレン
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。
【００１７】作製した正極・電解質と電解質・負極を張
合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設置後、四角形
である３辺をヒートシールし、残りの一辺を真空下でシ
ールした。
合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設置後、四角形
である３辺をヒートシールし、残りの一辺を真空下でシ
ールした。
【００１８】図１に本発明リチウム電池の断面図を示
す。図１において、１は集電体、２は封口材、３は正極
活物質、４は負極活物質、５は高分子固体電解質或いは
高分子ゲル電解質である。
す。図１において、１は集電体、２は封口材、３は正極
活物質、４は負極活物質、５は高分子固体電解質或いは
高分子ゲル電解質である。
【００１９】（比較例１）電解液にはγ- ブチロラクト
ンにLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはコバルト酸リチウムをそれぞれ選択した。また、結
着剤ポリマーには４沸化エチレンをN-メチル-2- ピロリ
ドンに溶解させ８重量％の溶液としたものを準備した。
ンにLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはコバルト酸リチウムをそれぞれ選択した。また、結
着剤ポリマーには４沸化エチレンをN-メチル-2- ピロリ
ドンに溶解させ８重量％の溶液としたものを準備した。
【００２０】正極の調製方法は集電体であるアルミ箔50
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にコバルト酸リチウム10g とケッチェンブラ
ック0.2g、前述の結着剤ポリマー溶液15g を混合したも
のを塗布・乾燥・プレスし、電解液を注液した。電極厚
さは150 μm であった。
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にコバルト酸リチウム10g とケッチェンブラ
ック0.2g、前述の結着剤ポリマー溶液15g を混合したも
のを塗布・乾燥・プレスし、電解液を注液した。電極厚
さは150 μm であった。
【００２１】負極は集電体である銅箔35μm 上にカーボ
ン10g と前述の結着剤ポリマー溶液15g を混合したもの
を塗布・乾燥・プレスし、電解液を注液した。電極厚さ
100μm であった。
ン10g と前述の結着剤ポリマー溶液15g を混合したもの
を塗布・乾燥・プレスし、電解液を注液した。電極厚さ
100μm であった。
【００２２】電解質層を形成させるためにポリエチレン
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。作製した正極・電解質と電解
質・負極を張合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設
置後、四角形である３辺をヒートシールし、残りの一辺
を真空下でシールした。
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。作製した正極・電解質と電解
質・負極を張合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設
置後、四角形である３辺をヒートシールし、残りの一辺
を真空下でシールした。
【００２３】（比較例２）電解液にはγ- ブチロラクト
ンにLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはニッケル酸リチウムをそれぞれ選択した。また、結
着剤ポリマーには４沸化エチレンをN-メチル-2- ピロリ
ドンに溶解させ８重量％の溶液としたものを準備した。
ンにLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはニッケル酸リチウムをそれぞれ選択した。また、結
着剤ポリマーには４沸化エチレンをN-メチル-2- ピロリ
ドンに溶解させ８重量％の溶液としたものを準備した。
【００２４】正極の調製方法は集電体であるアルミ箔50
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にコバルト酸リチウム10g とケッチェンブラ
ック0.2g、前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.2gを混
合したものを塗布して電子線を照射し、重合を行った。
尚、電極厚さ155 μm であった。
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にコバルト酸リチウム10g とケッチェンブラ
ック0.2g、前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.2gを混
合したものを塗布して電子線を照射し、重合を行った。
尚、電極厚さ155 μm であった。
【００２５】負極は集電体である銅箔35μm 上にカーボ
ン10g と前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.2gを混合
したものを塗布して電子線を照射し、重合を行った。
尚、電極厚さ100 μm であった。
ン10g と前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.2gを混合
したものを塗布して電子線を照射し、重合を行った。
尚、電極厚さ100 μm であった。
【００２６】電解質層を形成させるためにポリエチレン
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。作製した正極・電解質と電解
質・負極を張合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設
置後、四角形である３辺をヒートシールし、残りの一辺
を真空下でシールした。
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。作製した正極・電解質と電解
質・負極を張合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設
置後、四角形である３辺をヒートシールし、残りの一辺
を真空下でシールした。
【００２７】（比較例３）電解液にはγ- ブチロラクト
ンにLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはLiNi0.5Co0.5O2をそれぞれ選択した。また、結着剤
ポリマーには４沸化エチレンをN-メチル-2- ピロリドン
に溶解させ８重量％の溶液としたものを準備した。
ンにLiBF4 を1mol/lとなるよう溶解させたものを準備し
た。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極
にはLiNi0.5Co0.5O2をそれぞれ選択した。また、結着剤
ポリマーには４沸化エチレンをN-メチル-2- ピロリドン
に溶解させ８重量％の溶液としたものを準備した。
【００２８】正極の調製方法は集電体であるアルミ箔50
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にLiNi0.5Co0.5O2とケッチェンブラックをそ
れぞれ10g と0.2g、前述の電解液4.8gと前述のモノマー
1.2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を
行った。尚、電極厚さ155 μm であった。
μm にアンダーコートとしてカーボン被膜を塗布・乾燥
し、その上にLiNi0.5Co0.5O2とケッチェンブラックをそ
れぞれ10g と0.2g、前述の電解液4.8gと前述のモノマー
1.2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を
行った。尚、電極厚さ155 μm であった。
【００２９】負極は集電体である銅箔35μm 上に難黒鉛
系カーボン10g と前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.
2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を行
った。尚、電極厚さ100 μm であった。
系カーボン10g と前述の電解液4.8gと前述のモノマー1.
2gを混合したものを塗布して電子線を照射し、重合を行
った。尚、電極厚さ100 μm であった。
【００３０】電解質層を形成させるためにポリエチレン
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。作製した正極・電解質と電解
質・負極を張合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設
置後、四角形である３辺をヒートシールし、残りの一辺
を真空下でシールした。
オキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体で３
官能のアクリルエステルと前述の電解液に3:7 で混合し
たものを正極・負極の上に塗布・硬化し各々厚さ45μm
のゲル電解質層を設けた。作製した正極・電解質と電解
質・負極を張合せて電極周囲にホットメルト接着剤を設
置後、四角形である３辺をヒートシールし、残りの一辺
を真空下でシールした。
【００３１】本発明、比較例１、比較例２および比較例
３の電池について定電流充放電試験を行った。充放電は
１０時間率で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧を2.7Vと
した。
３の電池について定電流充放電試験を行った。充放電は
１０時間率で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧を2.7Vと
した。
【００３２】図２は本発明、比較例１、比較例２および
比較例３の電池のサイクル特性である。比較例１の正極
にコバルト酸リチウムと直鎖ポリ四沸化エチレンを結着
剤に用いた電池、比較例２の正極にニッケル酸リチウム
と直鎖ポリ四沸化エチレンを結着剤に用いた電池、およ
び比較例３の正極にコバルト酸リチウムとニッケル酸リ
チウムの固溶体と直鎖ポリ四沸化エチレンを結着剤に用
いた電池は、それぞれ120 サイクル目、130 サイクル目
および200 サイクル目から徐々に充放電効率 =（放電容
量／充電容量）×100 が低下し、300 サイクル時では充
放電効率が90％程度まで低下した。一方本発明の正極に
LiNi0.5Co0.5O2を用いた電池は300 サイクル時における
充放電効率の低下が認められない。この原因として、Li
Niy Co1-y O2 (0<y<1)における端成分であるコバルト酸
リチウムおよびニッケル酸リチウムを用いた場合、リチ
ウムのドープ・アンドープに伴う活物質の体積変化およ
び充放電に伴い電解液溶媒がリチウムイオンに溶媒和し
た形で移動することによる電極の体積変化に対し、直鎖
ポリ四沸化エチレンでは緊圧のかからない状態では活物
質の結着保持が不可能なためと考えられるが、コバルト
酸リチウムとニッケル酸リチウムの固溶体にすることに
より充放電時における正極活物質の体積変化が抑制さ
れ、電解液に不溶な結着剤ポリマーを使用することで、
充放電に伴い電解液溶媒がリチウムイオンに溶媒和した
形で移動することによって電極内の体積変化も抑制さ
れ、緊圧のかからない状態でも活物質の結着保持が可能
となったためと考えられる。
比較例３の電池のサイクル特性である。比較例１の正極
にコバルト酸リチウムと直鎖ポリ四沸化エチレンを結着
剤に用いた電池、比較例２の正極にニッケル酸リチウム
と直鎖ポリ四沸化エチレンを結着剤に用いた電池、およ
び比較例３の正極にコバルト酸リチウムとニッケル酸リ
チウムの固溶体と直鎖ポリ四沸化エチレンを結着剤に用
いた電池は、それぞれ120 サイクル目、130 サイクル目
および200 サイクル目から徐々に充放電効率 =（放電容
量／充電容量）×100 が低下し、300 サイクル時では充
放電効率が90％程度まで低下した。一方本発明の正極に
LiNi0.5Co0.5O2を用いた電池は300 サイクル時における
充放電効率の低下が認められない。この原因として、Li
Niy Co1-y O2 (0<y<1)における端成分であるコバルト酸
リチウムおよびニッケル酸リチウムを用いた場合、リチ
ウムのドープ・アンドープに伴う活物質の体積変化およ
び充放電に伴い電解液溶媒がリチウムイオンに溶媒和し
た形で移動することによる電極の体積変化に対し、直鎖
ポリ四沸化エチレンでは緊圧のかからない状態では活物
質の結着保持が不可能なためと考えられるが、コバルト
酸リチウムとニッケル酸リチウムの固溶体にすることに
より充放電時における正極活物質の体積変化が抑制さ
れ、電解液に不溶な結着剤ポリマーを使用することで、
充放電に伴い電解液溶媒がリチウムイオンに溶媒和した
形で移動することによって電極内の体積変化も抑制さ
れ、緊圧のかからない状態でも活物質の結着保持が可能
となったためと考えられる。
【００３３】
【発明の効果】本発明の電池においては300 サイクル経
過しても充放電効率の低下が全く見られなかった。比較
例と異なり、コバルト酸リチウムとニッケル酸リチウム
の固溶体と電解液に不溶な重合性ポリマーを結着剤に使
用することにより、緊圧のかからない状態においても充
放電が可能となった。また、結着剤ポリマーの前駆体と
してモノマーを電解液に溶解させてから電極中で重合さ
せる方法をとることによって同電池の作製時に電極の不
要溶媒除去工程・プレス工程・注液工程などは一切行わ
なかった。以上の説明から明かなように、上述の如く本
発明によれば、電池作製における工程を大幅に省くこと
が可能な上にサイクル特性の良好なリチウム電池の提供
が可能となる。
過しても充放電効率の低下が全く見られなかった。比較
例と異なり、コバルト酸リチウムとニッケル酸リチウム
の固溶体と電解液に不溶な重合性ポリマーを結着剤に使
用することにより、緊圧のかからない状態においても充
放電が可能となった。また、結着剤ポリマーの前駆体と
してモノマーを電解液に溶解させてから電極中で重合さ
せる方法をとることによって同電池の作製時に電極の不
要溶媒除去工程・プレス工程・注液工程などは一切行わ
なかった。以上の説明から明かなように、上述の如く本
発明によれば、電池作製における工程を大幅に省くこと
が可能な上にサイクル特性の良好なリチウム電池の提供
が可能となる。
【図１】本発明のリチウム電池の断面図である。
【図２】サイクル数と充放電効率との関係図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 和明 大阪府高槻市城西町６番６号 株式会社ユ アサコーポレーション内
Claims (4)
- 【請求項１】 正極、負極、電解質を有し、正極合剤の
結着剤がモノマーを重合して形成しうるポリマーであっ
て、該正極活物質がLiNiy Co1-y O2 (0<y<1)であること
を特徴とするリチウム電池。 - 【請求項２】 前記リチウム電池の正極および負極が、
平面状に重ね合せてなる構造であって、かつ該正極活物
質であるLiNiy Co1-y O2のy が0.5 である請求項１記載
のリチウム電池。 - 【請求項３】 結着剤である前記ポリマーが、該ポリマ
ーの重合前のモノマーとして電極に配合した後に重合さ
せることによって溶媒不溶に形成された請求項１又は２
記載のリチウム電池。 - 【請求項４】 前記電解質が、高分子固体電解質あるい
はゲル電解質である請求項１又は２記載のリチウム電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8166960A JPH1012240A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8166960A JPH1012240A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012240A true JPH1012240A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15840818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8166960A Pending JPH1012240A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012240A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11238503A (ja) * | 1998-02-20 | 1999-08-31 | Yuasa Corp | 非水電解質二次電池 |
| JP2006286645A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Lg Chem Ltd | ケイ素系またはスズ系アノード活性材料を含むリチウム二次電池 |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP8166960A patent/JPH1012240A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11238503A (ja) * | 1998-02-20 | 1999-08-31 | Yuasa Corp | 非水電解質二次電池 |
| JP2006286645A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Lg Chem Ltd | ケイ素系またはスズ系アノード活性材料を含むリチウム二次電池 |
| JP4541315B2 (ja) * | 2005-04-04 | 2010-09-08 | エルジー・ケム・リミテッド | ケイ素系またはスズ系アノード活性材料を含むリチウム二次電池 |
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