JPH10172606A - リチウムイオン二次電池及びその製造方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強固な外装缶を使用せず電極間の電気的接続
が維持でき、高エネルギー密度化、薄型化が可能な充放
電特性に優れたリチウムイオン二次電池を得る。 【解決手段】 正極活物質層７を正極集電体６に接合し
てなる正極３と、負極活物質層９を負極集電体１０に接
合してなる負極５と、両電極間に配置されるリチウムイ
オンを含む電解液を含浸するセパレータ４とを、正極活
物質層７及び負極活物質層９とセパレータ４とを多孔性
の接着性樹脂層１１で接合することにより密着させると
ともに、接着性樹脂層１１に形成された正極活物質層７
及び負極活物質層９とセパレータ４とを連通する貫通孔
１２に電解液を保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電解液を保持するセ
パレータを挟んで正極および負極が対向してなるリチウ
ムイオン二次電池に関するもので、詳しくは、正極およ
び負極（電極）とセパレータとの電気的接続を改良した
薄型等の任意の形態をとりうる電池構造および該構造を
形成する製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯用電子機器の小型・軽量化への要望
は非常に大きく、その実現のためには電池の性能向上が
不可欠である。そのため、近年、この電池性能の向上を
図るために、種々の電池の開発、改良が進められてい
る。電池に期待されている特性の向上には、高電圧化、
高エネルギー密度化、耐高負荷化、任意形状化、安全性
の確保などがある。中でもリチウムイオン電池は、現有
する電池の中で最も高電圧、高エネルギー密度、耐高負
荷が実現できる二次電池であり、現在でもその改良が盛
んに進められている。
【０００３】このリチウムイオン二次電池はその主要な
構成要素として、正極、負極及び両電極間に挟まれるイ
オン伝導層を有する。現在実用化されているリチウムイ
オン二次電池においては、正極にはリチウム−コバルト
複合酸化物などの活物質粉末を電子電導体粉末とバイン
ダー樹脂とで混合してアルミニウム集電体に塗布して板
状としたもの、負極には炭素系の活物質粉末をバインダ
ー樹脂と混合し銅集電体に塗布して板状としたものが用
いられている。またイオン伝導層にはポリエチレンやポ
リプロピレンなどの多孔質フィルムをリチウムイオンを
含む非水系の溶媒で満たしたものが使用されている。
【０００４】例えば図７は、特開平８−８３６０８号公
報に開示された従来の円筒型リチウムイオン二次電池の
構造を示す断面模式図である。図７において、１は負極
端子を兼ねるステンレス製などの外装缶、２はこの外装
缶１内に収納された電極体であり、電極体２は正極３、
セパレータ４および負極５を渦巻状に巻いた構造になっ
ている。この電極体２は、正極３、セパレータ４および
負極５の電気的接続を維持するために外部からの圧力を
電極面に与える必要がある。そのため電極体２を強固な
金属缶に入れることで全ての面内の接触を保っている。
また角形電池では短冊状の電極体を束ねて角型の金属缶
に入れるなどの方法により、外部から力を加えて押さえ
つける方法が行われている。
【０００５】上述のように現在の市販のリチウムイオン
二次電池においては、正極と負極を密着させる方法とし
て、金属等でできた強固な外装缶を用いる方法がとられ
ている。外装缶がなければ電極間が剥離し、電極間の電
気的な接続をイオン伝導層（セパレータ）を介して維持
することが困難になり、電池特性が劣化してしまう。一
方、この外装缶の電池全体に占める重量および体積が大
きいために電池自身のエネルギー密度を低下させるだけ
でなく、外装缶自身が剛直であるために電池形状が限定
されてしまい、任意の形状とするのが困難である。
【０００６】このような背景のもと、軽量化や薄型化を
目指し、外装缶の不要なリチウムイオン二次電池の開発
が進められている。外装缶の不要な電池の開発のポイン
トは、正極および負極とそれらに挟まれるイオン伝導層
（セパレータ）との電気的な接続を外部から力を加える
ことなく如何に維持するかということである。このよう
な外力が不要な接合手段のひとつとして、樹脂などを用
い電極とセパレータとを密着させる手法が提唱されてい
る。
【０００７】例えば特開平５−１５９８０２号公報に
は、イオン伝導性の固体電解質層と正極及び負極を熱可
塑性樹脂結着剤を用いて加熱により一体化する製造方法
が示されている。この場合は電極と電解質層とを一体化
することによって電極間を密着させているので、外部か
ら力を加えずとも電極間の電気的接続が維持され電池と
して動作する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のリチウムイオン
二次電池は上記のように構成されており、電極とセパレ
ータ間の密着性、電極間の電気的接続を確保するために
強固な外装缶を用いたものでは、発電部以外である外装
缶の電池全体に占める体積や重量の割合が大きくなり、
エネルギー密度の高い電池を作製するには不利であると
いう問題点があった。また、電極とイオン伝導体を接着
性樹脂を介して密着させる方法が考えられているが、例
えば固体電解質と電極を単純に接着性樹脂を介して密着
させる場合、接着性樹脂層の抵抗が大きいために電池セ
ル内部のイオン伝導抵抗が増大し、電池特性が低下して
しまうという問題点があった。
【０００９】さらに、特開平５−１５９８０２号公報の
例では電極と固体電解質が結着剤で接合されているが、
電極と電解質の界面が結着剤で覆われるので、例えば液
体電解質を利用した場合に比べてイオン伝導性の点で不
利である。たとえ、イオン伝導性を有する結着剤を用い
るにしても、液体電解質と同等以上のイオン伝導性を有
する材料は一般に見出されておらず、液体電解質を用い
た電池と同程度の電池性能を得ることは困難であるなど
の問題点があった。
【００１０】本発明は、かかる課題を解決するために、
本発明者らがセパレータと電極の好ましい接着方法に関
し鋭意検討した結果なされたもので、強固な外装缶を使
用せずとも、電極間のイオン伝導抵抗を増大させずに、
電極とセパレータ間とを密着させることができ、高エネ
ルギー密度化、薄型化が可能で、任意の形態をとりうる
充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のリチウムイオン
二次電池の第１の構成は、正極活物質層を正極集電体に
接合してなる正極、負極活物質層を負極集電体に接合し
てなる負極、上記正極と負極間に配置され、リチウムイ
オンを含む電解液を保持するセパレータ、上記正極活物
質層及び上記負極活物質層と上記セパレータとを接合す
るとともに、上記電解液を保持し上記正極とセパレータ
と負極とを互いに電気的に接続する多孔性の接着性樹脂
層を備えたものである。
【００１２】本発明のリチウムイオン二次電池の第２の
構成は、第１の構成において、電解液を保持する接着性
樹脂層のイオン伝導抵抗率を上記電解液を保持するセパ
レータのイオン伝導抵抗率と同等以下にしたものであ
る。
【００１３】本発明のリチウムイオン二次電池の第３の
構成は、第１または第２の構成において、正極活物質層
とセパレータとの接合強度を上記正極活物質層と正極集
電体との接合強度と同等以上とし、かつ負極活物質層と
上記セパレータとの接合強度を上記負極活物質層と負極
集電体との接合強度と同等以上としたものである。
【００１４】本発明のリチウムイオン二次電池の第４の
構成は、第１ないし第３の構成のいずれかにおいて、接
着性樹脂層としてフッ素系樹脂もしくはフッ素系樹脂を
主成分とする混合物を用いるものである。
【００１５】本発明のリチウムイオン二次電池の第５の
構成は、第４の構成において、フッ素系樹脂としてポリ
フッ化ビニリデンを用いるものである。
【００１６】本発明のリチウムイオン二次電池の製造方
法は、正極活物質層を正極集電体に接合してなる正極
と、負極活物質層を負極集電体に接合してなる負極との
間に配置されるセパレータの両面に、フッ素系樹脂もし
くはフッ素系樹脂を主成分として含む混合物をＮ−メチ
ルピロリドンに分散させ調製した接着性樹脂溶液を付着
させ、上記正極活物質層及び負極活物質層を貼り合わせ
た後、上記Ｎ−メチルピロリドンを蒸発させ、上記正極
活物質層及び上記負極活物質層と上記セパレータとを接
合する多孔性の接着性樹脂層を形成するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態１のリ
チウムイオン二次電池の電池構造、即ち電極積層体の構
造を示す断面模式図で、３は正極活物質層７を正極集電
体６に接合してなる正極、５は負極活物質層９を負極集
電体１０に接合してなる負極、４は正極３と負極５間に
配置され、リチウムイオンを含む電解液を保持するセパ
レータ、１１は正極活物質層７及び負極活物質層９とセ
パレータ４とを接合する多孔性の接着性樹脂層で、正極
活物質層７及び負極活物質層９とセパレータ４とを連通
する貫通孔１２を多数有しており、この貫通孔に電解液
が保持される。電極層（即ち活物質層７，９）と電解質
層となるセパレータ４相互を多孔性の接着性樹脂層１１
により接合しているので、電極とセパレータ間の密着強
度を確保し、従来の電池では困難であった電極とセパレ
ータ間の剥離抑制が可能となる。また、内部、即ち接着
性樹脂層１１に形成された電極とセパレータとの界面ま
で連通する貫通孔１２に電解液が保持されることによ
り、電極−電解質界面の良好なイオン伝導性を確保で
き、電極間のイオン伝導抵抗の低減を同時に図ることが
できる。電極内部の活物質中で起こるイオンの出入り量
および対向する電極へのイオンの移動速度および移動量
を従来の筐体を有するリチウムイオン電池程度にするこ
とが可能となる。外力を加えずとも電極間の電気的接続
を維持できる。従って、電池構造を維持するための強固
な外装缶が不要となり、電池の軽量化、薄型化が可能と
なり、任意の形態をとり得るとともに、電解液を用いた
電池と同程度の優れた充放電特性、電池性能が得られ
る。
【００１８】また、電解液を保持する接着性樹脂層１１
のイオン伝導抵抗率を電解液を保持するセパレータ４の
イオン伝導抵抗率と同等以下にすることにより、この接
着性樹脂層１１により充放電特性を劣化させることがな
い。電池としての充放電特性を従来電池レベルに維持す
ることが可能となる。接着性樹脂層１１のイオン伝導抵
抗率は、主にその空孔率、厚みを変えることにより調整
できる。空孔率は例えば接着性樹脂層を形成する接着性
樹脂溶液中のＮ−メチルピロリドンに対する接着性樹脂
の量により調整できる。
【００１９】また、正極活物質層とセパレータとの接合
強度を上記正極活物質層と正極集電体との接合強度と同
等以上とし、かつ負極活物質層と上記セパレータとの接
合強度を上記負極活物質層と負極集電体との接合強度と
同等以上とする、即ち、接着強度が、電極内部における
活物質層と集電体を接着して一体化している強度に比べ
て同等以上にすることも好ましい。電池形成後に剥離試
験を行ったところ、電極とセパレータ間の接着強度が充
分に大きい場合には、電極とセパレータ間の剥離よりも
電極の破壊（活物質層と集電体の剥離）の方が優先的に
起こることが確認された。この接合強度は例えば接着性
樹脂層の厚み、接着性樹脂の選択により調整できる。
【００２０】接着性樹脂層１１、活物質層とセパレータ
の接着に用いられる接着性樹脂としては、電解液には溶
解せず電池内部で電気化学反応を起こさず、多孔質膜に
なるもの、フッ素系樹脂もしくはフッ素系樹脂を主成分
とする混合物が用いられる。具体的にはフッ化ビニリデ
ン、４−フッ化エチレンなどのフッ素分子を分子構造内
に有する重合体、あるいはポリメタクリル酸メチル、ポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどとの混
合物などが使用可能である。特にフッ素系樹脂のポリフ
ッ化ビニリデンが適当である。
【００２１】上記のように構成されたリチウムイオン二
次電池は、セパレータ４の両面に、フッ素系樹脂もしく
はフッ素系樹脂を主成分として含む混合物をＮ−メチル
ピロリドンに分散させ調製した接着性樹脂溶液を付着さ
せ、正極活物質層７及び負極活物質層９を貼り合わせた
後、Ｎ−メチルピロリドンを蒸発させて、正極活物質層
７及び負極活物質層９とセパレータ４とを接合する多孔
性の接着性樹脂層１１を形成することにより製造され
る。
【００２２】本発明に供される活物質としては、正極に
おいては例えば、リチウムと、コバルト、ニッケル、ま
たはマンガン等の遷移金属との複合酸化物、カルコゲン
化合物、あるいはこれらの複合化合物や各種の添加元素
を有するものが用いられ、負極においては易黒鉛化炭
素、難黒鉛化炭素、ポリアセン、ポリアセチレンなどの
炭素系化合物、ピレン、ペリレンなどのアセン構造を含
む芳香族炭化水素化合物が好ましく用いられるが、電池
動作の主体となるリチウムイオンを吸蔵、放出できる物
質ならば使用可能である。また、これらの活物質は粒子
状のものが用いられ、粒径としては、０.３〜２０μmの
ものが使用可能であり、特に好ましくは０.３〜５μmの
ものである。
【００２３】また、活物質を電極板化するために用いら
れるバインダー樹脂としては、電解液に溶解せず電極積
層体内部で電気化学反応を起こさないものであれば使用
可能である。具体的にはフッ化ビニリデン、フッ化エチ
レン、アクリロニトリル、エチレンオキシドなどの単独
重合体または共重合体、エチレンプロピレンジアミンゴ
ムなどが使用可能である。
【００２４】また、集電体は電池内で安定な金属であれ
ば使用可能であるが、正極ではアルミニウム、負極では
銅が好ましく用いられる。集電体の形状としては箔状、
網状、エクスパンドメタル等が使用可能であるが、網状
やエクスパンドメタルなどの空隙面積の大きいものが接
着後の電解液保持を容易にする点から好ましい。
【００２５】また、集電体と電極の接着に用いられる接
着性樹脂は、電極とセパレータの接着に用いられる接着
性樹脂と同様、電解液には溶解せず電池内部で電気化学
反応を起こさず、多孔質膜になるものが用いられる。具
体的にはフッ化ビニリデン、４−フッ化エチレンなどの
フッ素分子を分子構造内に有する重合体、あるいはポリ
メタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレンなどとの混合物などが使用可能である。
【００２６】また、セパレータは電子絶縁性の多孔質
膜、網、不織布等、充分な強度を有するものであればど
のようなものでも使用可能である。材質は特に限定しな
いが、ポリエチレン、ポリプロピレンが接着性および安
全性の観点から望ましい。
【００２７】また、イオン伝導体として用いる電解液に
供する溶剤、電解質塩としては、従来の電池に使用され
ている非水系の溶剤及びリチウムを含有する電解質塩が
使用可能である。具体的にはジメトキシエタン、ジエト
キシエタン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテルなど
のエーテル系溶剤、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭
酸ジエチル、炭酸ジメチルなどのエステル系溶剤の単独
液、及び前述の同一溶剤同士あるいは異種溶剤からなる
２種の混合液が使用可能である。また電解液に供する電
解質塩は、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiBF4、 LiCF3S
O3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3などが使用可能であ
る。
【００２８】また、接着性樹脂を塗布する手段として
は、バーコータを用いる方法、スプレーガンを用いる方
法、浸漬法が用いられる。例えばバーコータを用いる方
法は、図２の説明図に示すように、移動するセパレータ
材１３に接着性樹脂を線状に滴下した後、滴下樹脂をバ
ーコーター１５で圧延することにより、接着性樹脂をセ
パレータ材の片面全面に均一に塗布し、さらに片側を塗
布した後にセパレータ材を１８０度捻り、未塗布面にも
同様の方法で接着性樹脂を塗布するものである。これに
より、セパレータに接着性樹脂を短時間で大量に均一に
塗着することができる。なお、１４は接着性樹脂滴下
口、１６は支持ロール、１７はセパレータロールであ
る。
【００２９】スプレーガンを用いる方法は図３の説明図
に示すように、接着性樹脂溶液または液状の接着性樹脂
をスプレーガン１８に充填した後、セパレータ材１３に
接着性樹脂溶液または液状の接着性樹脂を噴霧すること
によりセパレータ材１３上に接着性樹脂を付着させるも
のである。このスプレーガン１８を少なくとも１台以上
セパレータ材１３の両面に配置し、セパレータ材１３を
移動させながら接着性樹脂溶液を連続的に噴霧すること
により、セパレータ両面に連続的に接着性樹脂を塗布す
ることができる。バーコータ法と同様、セパレータに接
着性樹脂を短時間で大量に塗着することができる。
【００３０】また、浸漬法はセパレータを接着性樹脂の
乳化溶液に浸漬させた後に引き上げることにより接着性
樹脂をセパレータ両面に塗布する塗布方法である。即
ち、図４に示すようにセパレータ材１３全体を接着性樹
脂の乳化溶液（以下、乳液状接着性樹脂と記す）２１に
浸漬させた後、余剰液除去ロール２４で挟み込んで余分
な乳液状接着性樹脂２１を除去しながら引き上げること
により、セパレータ全面に接着性樹脂を塗布するもので
ある。２２は支持ロールである。浸漬法を用いることに
より、塗布工程を簡素化でき、短時間に大量に接着性樹
脂を塗布することができる。
【００３１】
【実施例】以下、実施例を示し本発明を説明するが、勿
論これらにより本発明が限定されるものではない。 実施例１．まず、正極の作製について説明する。LiCoO2
を８７重量部、黒鉛粉を８重量部、ポリフッ化ビニリデ
ンを５重量部をＮ−メチルピロリドンに分散させること
により調整した正極活物質ペーストを、ドクターブレー
ド法にて厚さ３００μm に塗布して活物質薄膜を形成し
た。その上部に正極集電体となる厚さ３０μm のアルミ
ニウム網を載せ、さらにその上部に再度ドクターブレー
ド法で厚さ３００μm に調整した正極活物質ペーストを
塗布した。これを６０℃の乾燥機中に６０分間放置して
半乾き状態にした。この作製した積層体をロールの隙間
を５５０μm に調整した回転ロールを用い軽く圧延して
積層体を密着させて正極を作製した。この正極を電解液
に浸漬させた後に正極活物質層と正極集電体との剥離強
度を測定したところ、２０〜２５g/cmの値を示した。
【００３２】次に負極の作製について説明する。メソフ
ェーズマイクロビーズカーボン（商品名：大阪ガス製）
を９５重量部、ポリフッ化ビニリデンを５重量部をＮ−
メチルピロリドン（ＮＭＰと略記する）に分散して作製
した負極活物質ペーストを、ドクターブレード法にて厚
さ３００μm に塗布して活物質薄膜を形成した。その上
部に、負極集電体となる厚さ２０μm の銅網を載せ、さ
らにその上部に再度ドクターブレード法で厚さ３００μ
mに調整した負極活物質ペーストを塗布した。これを６
０℃の乾燥機中に６０分間放置して半乾き状態にした。
この作製した積層体をロールの隙間を５５０μmに調整
した回転ロールを用い軽く圧延して積層体を密着させて
負極を作製した。この負極を電解液に浸漬させた後に負
極活物質層部と負極集電体との剥離強度を測定したとこ
ろ、１０〜１５g/cmの値を示した。
【００３３】電極積層体の作製について説明する。ま
ず、ポリフッ化ビニリデンを５重量部、Ｎ−メチルピロ
リドン（以下ＮＭＰと略記する）を９５重量部の組成比
率で混合し、均一溶液になるように十分に攪拌し粘性の
ある接着性樹脂溶液を作製した。次いでセパレータとし
て用いるセパレータ材の多孔性のポリプロピレンシート
（ヘキスト製商品名 セルガード#2400）の両面に上記の
ように調製した接着性樹脂溶液を塗布した。
【００３４】接着性樹脂の塗布は図２に示すバーコータ
法により行った。ロール状に束ねられたセパレータ材１
３、幅１２cm、厚さ２５μm の多孔性のポリプロピレン
シート（ヘキスト製 セルガード#2400）を取り出し、そ
の片面にセパレータ材取り出し方向と直交方向の線上に
接着性樹脂溶液を滴下した。セパレータ材１３の移動と
同時に 直径０.５mmのフィラメントを直径１cmの管に細
密に巻き付けたバーコータ１５を回転させることによ
り、この線上に滴下した接着性樹脂溶液をセパレータ材
１４全面に均一に塗布することができた。なお、接着性
樹脂の塗布量は、接着性樹脂溶液の滴下量を変えること
により調節ができる。その後、接着性樹脂溶液が乾燥す
る前に正極および負極をセパレータを挟んで対向するよ
うそれぞれ密着させ、貼り合わせ、貼りあわせた電極積
層体を６０℃の温風乾燥機に２時間入れＮＭＰを蒸発さ
せることにより電極積層体を作製した。ＮＭＰが接着性
樹脂層から蒸発することにより正極、負極とセパレータ
とを連通する貫通孔を有する多孔性の接着性樹脂層とな
る。続いてこの電極積層体に炭酸エチレンと炭酸ジエチ
ルを溶媒とし、LiPF6 を溶質とする電解液を注入した。
この段階で正極活物質層とセパレータ、負極活物質層と
セパレータの剥離強度を測定したところ、その強度はそ
れぞれ２５〜３０g/cm、１５〜２０g/cmであった。この
電解液注入後の電極積層体をアルミラミネートフィルム
でパックし、熱融着して封口処理を行うことにより、リ
チウムイオン電池が完成した。
【００３５】図５はこの発明の実施の形態１のリチウム
イオン二次電池を示す断面模式図である。２６は外装の
アルミラミネートパック、８は外装アルミラミネートパ
ックに封入された電極積層体である。電極積層体８は正
極３、セパレータ４、負極５から構成されている。接着
性樹脂層１１は正極３とセパレータ４との間および負極
５とセパレータ４との間にあり、正極３および負極５と
セパレータ４とを緊密に接合している。接着性樹脂層１
１内部の貫通孔１２および電極活物質層中の空孔および
セパレータ中の空孔には電解液が保持されている。
【００３６】以上のように、このリチウムイオン二次電
池では接着性樹脂層１１により正極３とセパレータ４お
よび負極５とセパレータ４が密着されるとともに、接着
性樹脂層１１には電極３，５とセパレータ４間を連通す
る貫通孔１２が多数形成されており、この貫通孔１２に
電解液が保持されることにより良好なイオン伝導性が確
保されるので、外部からの加圧を必要としない、即ち強
固な外装缶を必要としない、薄型、軽量で、充放電特性
に優れた電池が得られた。
【００３７】図６の特性図は、接着性樹脂溶液における
接着性樹脂の量をＮＭＰに対して５重量部、７重量部、
１０重量部と変え接着性樹脂層を形成した場合の電池の
内部抵抗を示したものである。５重量部と７重量部の間
で抵抗が急激に増大することがわかる。接着性樹脂層１
１の厚さは接着性樹脂溶液中の接着性樹脂の量に比例し
ていることから、電解液の保持率や接着性樹脂層１１中
の電解液の分布状態がこの領域で急激に変化するために
抵抗が急上昇したと考えられる。なお５重量部における
抵抗値は、接着性樹脂層１１を設けずに電極３，５とセ
パレータ４間に充分な面圧をかけて測定した抵抗値とほ
ぼ同じであった。
【００３８】実施例２．実施例１に示した接着性樹脂層
１１の作製において、ポリフッ化ビニリデンの代わりに
下記記載の化合物を同一組成比率でＮ−メチルピロリド
ンと混合することにより、粘性のある接着性樹脂溶液を
作製した。 ポリテトラフルオロエチレン フッ化ビニリデンとアクリロニトリルの共重合体 ポリフッ化ビニリデンとポリアクリロニトリルの混合物 ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキシドの混合物 ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンテレフタレート混
合物 ポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルの混合
物 ポリフッ化ビニリデンとポリスチレンの混合物 ポリフッ化ビニリデンとポリプロピレンの混合物 ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンの混合物
【００３９】これらの接着性樹脂溶液を用い、上記実施
例１と同様の方法で電極積層体８を作製した。この積層
体８において、正極活物質層とセパレータ、負極活物質
層とセパレータの剥離強度を測定したところ、その強度
はそれぞれ２５〜７０g/cm、１５〜７０g/cmの範囲に収
束した。さらに上記実施例１と同様の方法で電解液を保
持し、アルミラミネートフィルムでパックして封口処理
することにより、リチウムイオン二次電池を作製した。
上記実施例１と同様、薄型、軽量で、充放電特性に優れ
た電池が得られた。
【００４０】なお、上記実施例ではバーコータ法により
接着性樹脂溶液を塗布する場合について示したが、スプ
レーガンにより接着性樹脂溶液を塗布するようにしても
良い。図３に示すようにロール状に束ねられたセパレー
タ材、幅１２cm厚さ２５μｍの多孔性のポリプロピレン
シート（ヘキスト製 セルガード#2400）を取り出し、
接着性樹脂溶液を充填したスプレーガンを用いて接着性
樹脂溶液をセパレータに噴霧した。噴霧によりセパレー
タ材の両面に均一に接着性樹脂溶液を塗布することがで
きた。また接着性樹脂溶液の塗布量は噴霧量を変えるこ
とにより調節ができた。
【００４１】また、浸漬法により接着性樹脂溶液を付着
するようにしても良い。ロール状に束ねられたセパレー
タ材、幅１２cm厚さ２５μm の多孔性のポリプロピレン
シート（ヘキスト製 セルガード#2400）を取り出した
後、上記実施例１，２で示した接着性樹脂溶液とヘキサ
ンとを重量比１：１で混合した溶液中に浸漬させた。こ
の溶液は乳液状態になっている。次に余剰液除去ロール
でセパレータ材を挟み込んで余分な液を除去した後に空
気を吹き付けてヘキサンのみを蒸発させると、セパレー
タ両面に均一に接着性樹脂層が付着していることが確認
された。
【００４２】
【発明の効果】本発明のリチウムイオン二次電池の第１
の構成においては、正極活物質層を正極集電体に接合し
てなる正極、負極活物質層を負極集電体に接合してなる
負極、上記正極と負極間に配置され、リチウムイオンを
含む電解液を保持するセパレータ、上記正極活物質層及
び上記負極活物質層と上記セパレータとを接合するとと
もに、上記電解液を保持させて上記正極とセパレータと
負極とを互いに電気的に接続する多孔性の接着性樹脂層
を備えているので、接着性樹脂層により電極とセパレー
タ間を密着させることができ、しかも電極とセパレータ
間を連通する接着性樹脂層の貫通孔に液体電解液が保持
されることにより、電極−電解質界面の良好なイオン伝
導性を確保できるので、高エネルギー密度化、薄型化が
可能で任意の形態をとりうる充放電特性に優れたリチウ
ムイオン二次電池が得られる効果がある。
【００４３】本発明のリチウムイオン二次電池の第２の
構成においては、第１の構成において、電解液を保持す
る接着性樹脂層のイオン伝導抵抗率を上記電解液を保持
するセパレータのイオン伝導抵抗率と同等以下にしたの
で、充放電特性を劣化させることがなく、優れた充放電
特性を維持する。
【００４４】本発明のリチウムイオン二次電池の第３の
構成においては、第１または第２の構成において、正極
活物質層とセパレータとの接合強度を上記正極活物質層
と正極集電体との接合強度と同等以上とし、かつ負極活
物質層と上記セパレータとの接合強度を上記負極活物質
層と負極集電体との接合強度と同等以上としたので、電
極とセパレータ間の剥離よりも電極の破壊の方が優先的
に起こる。接着性樹脂層により電極とセパレータを十分
強固に密着させることができる。電極間の電気的接続を
十二分に維持できる。
【００４５】本発明のリチウムイオン二次電池の第４の
構成においては、第１ないし第３の構成のいずれかにお
いて、接着性樹脂層としてフッ素系樹脂もしくはフッ素
系樹脂を主成分とする混合物を用いることにより、上述
した優れた特性のリチウムイオン二次電池が得られる。
【００４６】本発明のリチウムイオン二次電池の第５の
構成においては、第４の構成において、フッ素系樹脂と
してポリフッ化ビニリデンを用いることにより、より優
れた特性のリチウムイオン二次電池が得られる。
【００４７】本発明のリチウムイオン二次電池の製造方
法においては、正極活物質層を正極集電体に接合してな
る正極と、負極活物質層を負極集電体に接合してなる負
極との間に配置されるセパレータの両面に、フッ素系樹
脂もしくはフッ素系樹脂を主成分として含む混合物をＮ
−メチルピロリドンに分散させ調製した接着性樹脂溶液
を付着させ、上記正極活物質層及び負極活物質層を貼り
合わせた後、上記Ｎ−メチルピロリドンを蒸発させ、上
記正極活物質層及び上記負極活物質層と上記セパレータ
とを接合する多孔性の接着性樹脂層を形成することによ
り、高エネルギー密度化、薄型化が可能で任意の形態を
とりうる充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池
が、簡便に、作業性良く得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係るリチウムイオン
二次電池の電池構造、電極積層体を示す断面模式図であ
る。
【図２】 本発明の実施の形態に係るバーコート法によ
る接着性樹脂溶液塗付方法を示す説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係るスプレーガンによ
る接着性樹脂溶液塗付方法を示す説明図である。
【図４】 本発明の実施の形態に係る浸漬法による接着
性樹脂溶液塗付方法を示す説明図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係るリチウムイオン
二次電池を示す断面模式図である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係る接着性樹脂層の
形成時における接着性樹脂溶液中の接着性樹脂の量と内
部抵抗との関係を示す特性図である。
【図７】 従来のリチウムイオン二次電池の一例を示す
断面模式図である。
【符号の説明】
３ 正極、４ セパレータ、５ 負極、６ 正極集電
体、７ 正極活物質層、９ 負極活物質層、１０ 負極
集電体、１１ 接着性樹脂層、１２ 貫通孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白神 昭 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 相原 茂 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村井 道雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 犬塚 隆之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 正極活物質層を正極集電体に接合してな
    る正極、負極活物質層を負極集電体に接合してなる負
    極、上記正極と負極間に配置され、リチウムイオンを含
    む電解液を保持するセパレータ、上記正極活物質層及び
    上記負極活物質層と上記セパレータとを接合するととも
    に、上記電解液を保持し上記正極とセパレータと負極と
    を互いに電気的に接続する多孔性の接着性樹脂層を備え
    たリチウムイオン二次電池。
  2. 【請求項２】 電解液を保持する接着性樹脂層のイオン
    伝導抵抗率が上記電解液を保持するセパレータのイオン
    伝導抵抗率と同等以下である請求項１記載のリチウムイ
    オン二次電池。
  3. 【請求項３】 正極活物質層とセパレータとの接合強度
    が上記正極活物質層と正極集電体との接合強度と同等以
    上で、かつ負極活物質層と上記セパレータとの接合強度
    が上記負極活物質層と負極集電体との接合強度と同等以
    上である請求項１または２記載のリチウムイオン二次電
    池。
  4. 【請求項４】 接着性樹脂層はフッ素系樹脂もしくはフ
    ッ素系樹脂を主成分とする混合物からなる請求項１ない
    し３のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
  5. 【請求項５】 フッ素系樹脂はポリフッ化ビニリデンか
    らなる請求項４記載のリチウムイオン二次電池。
  6. 【請求項６】 正極活物質層を正極集電体に接合してな
    る正極と、負極活物質層を負極集電体に接合してなる負
    極との間に配置されるセパレータの両面に、フッ素系樹
    脂もしくはフッ素系樹脂を主成分として含む混合物をＮ
    −メチルピロリドンに分散させ調製した接着性樹脂溶液
    を付着させ、上記正極活物質層及び負極活物質層を貼り
    合わせた後、上記Ｎ−メチルピロリドンを蒸発させ、上
    記正極活物質層及び上記負極活物質層と上記セパレータ
    とを接合する多孔性の接着性樹脂層を形成するリチウム
    イオン二次電池の製造方法。
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