JPH10208733A - 非水電解質電池用電極の製造法 - Google Patents
非水電解質電池用電極の製造法Info
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- JPH10208733A JPH10208733A JP9028445A JP2844597A JPH10208733A JP H10208733 A JPH10208733 A JP H10208733A JP 9028445 A JP9028445 A JP 9028445A JP 2844597 A JP2844597 A JP 2844597A JP H10208733 A JPH10208733 A JP H10208733A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解質に可燃性の有機電解液を使用する電池
の安全性向上策の一つとして、活物質層の孔中に高分子
を充填する方法があるが、従来の、非水電解質電池用
の、高分子を備えた電極の製造法では、電極の活物質粒
子間の電子伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に
十分に深く均一に高分子を充填することができないとい
う問題点があった。 【解決手段】 活物質を充填可能な隙間を有する、発泡
ニッケルのような集電体に、活物質を充填した後に、電
極に高分子を充填する非水電解質電池用電極の製造法。
の安全性向上策の一つとして、活物質層の孔中に高分子
を充填する方法があるが、従来の、非水電解質電池用
の、高分子を備えた電極の製造法では、電極の活物質粒
子間の電子伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に
十分に深く均一に高分子を充填することができないとい
う問題点があった。 【解決手段】 活物質を充填可能な隙間を有する、発泡
ニッケルのような集電体に、活物質を充填した後に、電
極に高分子を充填する非水電解質電池用電極の製造法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質電池用
の、高分子を備えた電極の製造法に関するものである。
の、高分子を備えた電極の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウム電池およびリチウムイオン電池
（以後リチウム系電池と記述する）は、電解質に水溶液
を使用した鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケ
ル水素電池などと異なり、電解質に可燃性の有機電解液
を使用するため、その安全性上の問題から、安全弁、保
護回路、ＰＴＣ素子などの、様々な安全化素子を備える
必要があり、コストが高くなるという問題がある。従っ
て、有機電解液の代わりに、より化学反応性に乏しい固
体高分子電解質を用いることによって電池の安全性を向
上させ、上記の安全化素子を省略することが試みられて
いる。また、電池形状の柔軟性、製造工程の簡易化、製
造コストの削減等の目的においても固体高分子電解質の
適用が試みられている。
（以後リチウム系電池と記述する）は、電解質に水溶液
を使用した鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケ
ル水素電池などと異なり、電解質に可燃性の有機電解液
を使用するため、その安全性上の問題から、安全弁、保
護回路、ＰＴＣ素子などの、様々な安全化素子を備える
必要があり、コストが高くなるという問題がある。従っ
て、有機電解液の代わりに、より化学反応性に乏しい固
体高分子電解質を用いることによって電池の安全性を向
上させ、上記の安全化素子を省略することが試みられて
いる。また、電池形状の柔軟性、製造工程の簡易化、製
造コストの削減等の目的においても固体高分子電解質の
適用が試みられている。
【０００３】イオン伝導性高分子としては、ポリエチレ
ンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポリエーテ
ルとアルカリ金属塩との錯体が多く研究されている。し
かし、ポリエーテルは十分な機械的強度を保ったまま高
いイオン導電性を得ることが困難であり、しかも導電率
が温度に大きく影響されるために室温で十分な導電率が
得られないことから、ポリエーテルを側鎖に有するくし
型高分子、ポリエーテル鎖と他のモノマーの共重合体、
ポリエーテルを側鎖に有するポリシロキサンまたはポリ
フォスファゼン、ポリエーテルの架橋体などが試みられ
ている。
ンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポリエーテ
ルとアルカリ金属塩との錯体が多く研究されている。し
かし、ポリエーテルは十分な機械的強度を保ったまま高
いイオン導電性を得ることが困難であり、しかも導電率
が温度に大きく影響されるために室温で十分な導電率が
得られないことから、ポリエーテルを側鎖に有するくし
型高分子、ポリエーテル鎖と他のモノマーの共重合体、
ポリエーテルを側鎖に有するポリシロキサンまたはポリ
フォスファゼン、ポリエーテルの架橋体などが試みられ
ている。
【０００４】さらに、高分子に電解液を含浸させること
によってゲル状の固体電解質を製作し、リチウム系電池
に適用することも試みられている。このゲル状の固体電
解質において使用されている高分子には、ポリアクリロ
ニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポ
リビニルサルフォン、ポリビニルピロリジノン等があ
る。フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの
共重合体を用いることによって高分子の結晶化度を低下
させ、電解液を含浸し易くして導電率を向上させること
も試みられている。また、ニトリルゴム、スチレンブタ
ジエンゴム、ポリブタジエン、ポリビニルピロリドン等
のラテックスの乾燥によって高分子膜を製作し、これに
電解液を含浸させることによってリチウムイオン導電性
高分子膜を製作することも試みられている。
によってゲル状の固体電解質を製作し、リチウム系電池
に適用することも試みられている。このゲル状の固体電
解質において使用されている高分子には、ポリアクリロ
ニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポ
リビニルサルフォン、ポリビニルピロリジノン等があ
る。フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの
共重合体を用いることによって高分子の結晶化度を低下
させ、電解液を含浸し易くして導電率を向上させること
も試みられている。また、ニトリルゴム、スチレンブタ
ジエンゴム、ポリブタジエン、ポリビニルピロリドン等
のラテックスの乾燥によって高分子膜を製作し、これに
電解液を含浸させることによってリチウムイオン導電性
高分子膜を製作することも試みられている。
【０００５】電極の活物質粒子と高分子電解質とを良好
に接触させるためには、活物質層の孔中に十分に高分子
を充填する必要がある。また、高分子電解質と遊離の有
機電解液を併用する場合であっても、電池の安全性を向
上させるために遊離の電解液量を減らすためには、活物
質層の孔中に極力多量の高分子を充填することが望まし
い。活物質層の孔中に高分子を充填する方法としては、
予め高分子を活物質粒子のペーストに加えた後に、活物
質と高分子とを同時に集電体に塗布叉は充填する方法
と、活物質を集電体に塗布叉は充填した後に高分子ペー
ストを活物質粒子間の孔中に充填する方法とがある。
に接触させるためには、活物質層の孔中に十分に高分子
を充填する必要がある。また、高分子電解質と遊離の有
機電解液を併用する場合であっても、電池の安全性を向
上させるために遊離の電解液量を減らすためには、活物
質層の孔中に極力多量の高分子を充填することが望まし
い。活物質層の孔中に高分子を充填する方法としては、
予め高分子を活物質粒子のペーストに加えた後に、活物
質と高分子とを同時に集電体に塗布叉は充填する方法
と、活物質を集電体に塗布叉は充填した後に高分子ペー
ストを活物質粒子間の孔中に充填する方法とがある。
【０００６】予め高分子を活物質粒子のペーストに加え
た後に、活物質と高分子とを同時に集電体に塗布叉は充
填する方法は、活物質粒子間に多量の高分子を容易に充
填することができるが、活物質粒子同士の接触が高分子
によって遮られ易いために、活物質粒子間の電子伝導性
が不十分となるという問題点がある。
た後に、活物質と高分子とを同時に集電体に塗布叉は充
填する方法は、活物質粒子間に多量の高分子を容易に充
填することができるが、活物質粒子同士の接触が高分子
によって遮られ易いために、活物質粒子間の電子伝導性
が不十分となるという問題点がある。
【０００７】また、活物質を集電体に塗布叉は充填した
後に高分子ペーストを活物質粒子間の孔中に充填する方
法は、活物質粒子同士の接触が高分子によって遮られる
ことがないために活物質粒子間の電子伝導性は十分に保
たれるが、高分子ペーストは高粘度であるため、活物質
粒子間に十分深く浸透させることが困難であり、電極表
面に近い部分のみに塗布されてしまい、活物質粒子間に
均一に充填することができず、その充填量も少量となる
という問題点があった。
後に高分子ペーストを活物質粒子間の孔中に充填する方
法は、活物質粒子同士の接触が高分子によって遮られる
ことがないために活物質粒子間の電子伝導性は十分に保
たれるが、高分子ペーストは高粘度であるため、活物質
粒子間に十分深く浸透させることが困難であり、電極表
面に近い部分のみに塗布されてしまい、活物質粒子間に
均一に充填することができず、その充填量も少量となる
という問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の、非水電解質電
池用の、高分子を備えた電極の製造法では、孔を有しな
い箔状の集電体上に活物質層を塗布していたため、電極
表面から活物質層の最深部までの距離（つまり活物質層
の厚さ）が長く、電極表面に高分子ペーストを塗布して
も、高分子ペーストは高粘度であるために活物質層の十
分深い部分まで浸透しないので、活物質層全体に均一に
高分子ペーストを充填することができないという問題点
があった。従って、高分子ペーストを活物質層の十分深
い部分にまで充填するためには、予め活物質と高分子を
混練したペーストを塗布する必要があったが、この場合
には、活物質粒子間に電子電導性の無い高分子が入り込
んで導電性ネットワークが切断されるために、活物質粒
子間に十分な電子電導性が得られないという問題点があ
った。従って、従来の、非水電解質電池用の、高分子を
備えた電極の製造法では、電極の活物質粒子間の電子伝
導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十分に深く均
一に高分子を充填することができないという問題点があ
った。
池用の、高分子を備えた電極の製造法では、孔を有しな
い箔状の集電体上に活物質層を塗布していたため、電極
表面から活物質層の最深部までの距離（つまり活物質層
の厚さ）が長く、電極表面に高分子ペーストを塗布して
も、高分子ペーストは高粘度であるために活物質層の十
分深い部分まで浸透しないので、活物質層全体に均一に
高分子ペーストを充填することができないという問題点
があった。従って、高分子ペーストを活物質層の十分深
い部分にまで充填するためには、予め活物質と高分子を
混練したペーストを塗布する必要があったが、この場合
には、活物質粒子間に電子電導性の無い高分子が入り込
んで導電性ネットワークが切断されるために、活物質粒
子間に十分な電子電導性が得られないという問題点があ
った。従って、従来の、非水電解質電池用の、高分子を
備えた電極の製造法では、電極の活物質粒子間の電子伝
導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十分に深く均
一に高分子を充填することができないという問題点があ
った。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、活物質を充填可能な隙間を有する集電体に、活
物質を充填した後に、電極に高分子を充填することを特
徴とする非水電解質電池用電極の製造法であって、電極
の活物質粒子間の電子伝導性を保ちながら、活物質粒子
間に十分深く均一に高分子を充填することを可能にする
ものである。
であり、活物質を充填可能な隙間を有する集電体に、活
物質を充填した後に、電極に高分子を充填することを特
徴とする非水電解質電池用電極の製造法であって、電極
の活物質粒子間の電子伝導性を保ちながら、活物質粒子
間に十分深く均一に高分子を充填することを可能にする
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、活物質を充填
可能な隙間を有する集電体に、活物質を充填した後に、
電極に高分子を充填することを特徴とする、全く新しい
非水電解質電池用電極の製造法によって、電極の活物質
粒子間の電子伝導性を保ちながら、活物質粒子間に十分
深く均一に高分子を充填することを可能にするものであ
る。
可能な隙間を有する集電体に、活物質を充填した後に、
電極に高分子を充填することを特徴とする、全く新しい
非水電解質電池用電極の製造法によって、電極の活物質
粒子間の電子伝導性を保ちながら、活物質粒子間に十分
深く均一に高分子を充填することを可能にするものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】従来の、非水電解質電池用の、高
分子を備えた電極の製造法では、電極の活物質粒子間の
電子伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十分に
深く均一に高分子を充填することができないという問題
点があった。
分子を備えた電極の製造法では、電極の活物質粒子間の
電子伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十分に
深く均一に高分子を充填することができないという問題
点があった。
【００１２】本発明による非水電解質電池用電極の製造
法においては、活物質を充填可能な隙間を有する集電体
に、活物質を充填した後に、電極に高分子を充填するこ
とを特徴とする。図１に示すように、隙間を有する集電
体１に活物質ペースト２を充填する。活物質ペースト２
の溶剤を取り除いた場合、溶剤の除去された分だけ活物
質ペースト２が収縮するため、図２に示すように、電極
に均一な孔４が生成する。また、活物質粒子３の間に
は、さらに細かい隙間５が存在する。
法においては、活物質を充填可能な隙間を有する集電体
に、活物質を充填した後に、電極に高分子を充填するこ
とを特徴とする。図１に示すように、隙間を有する集電
体１に活物質ペースト２を充填する。活物質ペースト２
の溶剤を取り除いた場合、溶剤の除去された分だけ活物
質ペースト２が収縮するため、図２に示すように、電極
に均一な孔４が生成する。また、活物質粒子３の間に
は、さらに細かい隙間５が存在する。
【００１３】この隙間５は、従来の、孔を有さない箔状
の集電体上に活物質層を塗布した場合に生成する活物質
粒子間の隙間と同程度の大きさとなる。孔４は隙間５に
対して十分に孔径が大きいため、この電極に高分子ペー
ストを充填すると、高分子ペーストは容易に孔４中に浸
透し、電極の表面近傍のみでなく、深部まで十分に浸透
する。
の集電体上に活物質層を塗布した場合に生成する活物質
粒子間の隙間と同程度の大きさとなる。孔４は隙間５に
対して十分に孔径が大きいため、この電極に高分子ペー
ストを充填すると、高分子ペーストは容易に孔４中に浸
透し、電極の表面近傍のみでなく、深部まで十分に浸透
する。
【００１４】高分子ペーストは、高粘度であるために孔
径の小さい孔には容易に浸透しないが、隙間５を構成す
る活物質粒子の層は非常に薄いために、容易に高分子ペ
ーストは隙間５中に完全に浸透することができる。ま
た、孔４中の高分子ペーストは、活物質粒子３間の隙間
５に非常に広い面積で接しているため、高分子ペースト
が隙間５の浅い部分にのみしか浸透しない場合であって
も、電極全体では活物質粒子３間に多量の高分子ペース
トを充填することができる。
径の小さい孔には容易に浸透しないが、隙間５を構成す
る活物質粒子の層は非常に薄いために、容易に高分子ペ
ーストは隙間５中に完全に浸透することができる。ま
た、孔４中の高分子ペーストは、活物質粒子３間の隙間
５に非常に広い面積で接しているため、高分子ペースト
が隙間５の浅い部分にのみしか浸透しない場合であって
も、電極全体では活物質粒子３間に多量の高分子ペース
トを充填することができる。
【００１５】従って、本発明は、従来から公知である、
孔を有さない箔状の集電体上に活物質層を塗布した電極
上に高分子ペーストを塗布する方法における、電極の表
面近傍にしか高分子ペーストを充填できない、電極に充
填可能な高分子ペーストの総量が少ないという問題点を
解決することができる。結果として、本発明による非水
電解質電池用電極の製造法によって、電極の活物質粒子
間の電子伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十
分に深く均一に高分子を充填することができ、安全な非
水電解質電池を製作することができる。
孔を有さない箔状の集電体上に活物質層を塗布した電極
上に高分子ペーストを塗布する方法における、電極の表
面近傍にしか高分子ペーストを充填できない、電極に充
填可能な高分子ペーストの総量が少ないという問題点を
解決することができる。結果として、本発明による非水
電解質電池用電極の製造法によって、電極の活物質粒子
間の電子伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十
分に深く均一に高分子を充填することができ、安全な非
水電解質電池を製作することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を用いて説明す
る。
る。
【００１７】下記の手順にしたがって、実施例の非水電
解質電池用電極を製造し、さらにその電極を用いて高分
子電解質を備えたリチウムイオン電池を製作した。
解質電池用電極を製造し、さらにその電極を用いて高分
子電解質を備えたリチウムイオン電池を製作した。
【００１８】まず、本発明による負極（Ａ）の製作法を
記述する。
記述する。
【００１９】グラファイト８１Ｗｔ％、ポリビニリデン
フルオライド（ＰＶＤＦ）９Ｗｔ％、ｎ−メチルピロリ
ドン（ＮＭＰ）１０Ｗｔ％を混合した活物質ペーストを
幅２２ｍｍ、長さ５００ｍｍ、厚さ２００μｍ、孔径３
５０μｍ、多孔度９７％の発泡ニッケルに充填し、１５
０℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させた。この負極のＳＥＭ
写真を図３および４に示す。図３では、電極に１００μ
ｍ程度の径の孔が見られ、図３を拡大した図４では、活
物質粒子間に５μｍ程度の隙間が見られる。
フルオライド（ＰＶＤＦ）９Ｗｔ％、ｎ−メチルピロリ
ドン（ＮＭＰ）１０Ｗｔ％を混合した活物質ペーストを
幅２２ｍｍ、長さ５００ｍｍ、厚さ２００μｍ、孔径３
５０μｍ、多孔度９７％の発泡ニッケルに充填し、１５
０℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させた。この負極のＳＥＭ
写真を図３および４に示す。図３では、電極に１００μ
ｍ程度の径の孔が見られ、図３を拡大した図４では、活
物質粒子間に５μｍ程度の隙間が見られる。
【００２０】上記の負極に、ＰＶＤＦ２０Ｗｔ％をＮＭ
Ｐ８０Ｗｔ％に溶解したペーストを片面から充填したと
ころ、反対面の表面までペーストが浸透する様子が見ら
れた。このことは、高分子ペーストが１００μｍ程度の
径の孔を通って、電極中の全体に行き渡っていることを
意味する。ＰＶＤＦペーストを塗布した正・負極は、ロ
ーラーの間を通すことによって、電極内に浸透しない
で、電極上に付着している状態の高分子ペーストを除去
した。この高分子ペーストを充填した電極を、１３０℃
で乾燥してＮＭＰを蒸発させて、本発明による負極
（Ａ）を製作した。負極（Ａ）では、電極単位面積当た
り７．４×１０-4ｇ／ｃｍ2 のＰＶＤＦを充填すること
ができた。
Ｐ８０Ｗｔ％に溶解したペーストを片面から充填したと
ころ、反対面の表面までペーストが浸透する様子が見ら
れた。このことは、高分子ペーストが１００μｍ程度の
径の孔を通って、電極中の全体に行き渡っていることを
意味する。ＰＶＤＦペーストを塗布した正・負極は、ロ
ーラーの間を通すことによって、電極内に浸透しない
で、電極上に付着している状態の高分子ペーストを除去
した。この高分子ペーストを充填した電極を、１３０℃
で乾燥してＮＭＰを蒸発させて、本発明による負極
（Ａ）を製作した。負極（Ａ）では、電極単位面積当た
り７．４×１０-4ｇ／ｃｍ2 のＰＶＤＦを充填すること
ができた。
【００２１】発泡ニッケルの代わりに、幅２２ｍｍ、長
さ５００ｍｍ、厚さ１４μｍの銅箔の両面に活物質ペー
ストを塗布し、１５０℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させ、
さらに両面から高分子ペーストを塗布したこと以外は、
本発明による負極（Ａ）と同様にして、従来から公知で
ある負極（Ｂ）を製作した。負極（Ｂ）の厚さは、負極
（Ａ）と同じとなるようにした。この負極（Ｂ）の切断
面を顕微鏡で観察した結果、ＰＶＤＦは活物質層の表面
のみに偏って分布しており、活物質層の深部へはほとん
ど充填されていなかった。また、電極単位面積当たりの
ＰＶＤＦの充填重量は、両面併せて１．８×１０-4ｇ／
ｃｍ2 であり、本発明による負極（Ａ）と比較して非常
に少ない量のＰＶＤＦしか充填することができなかっ
た。
さ５００ｍｍ、厚さ１４μｍの銅箔の両面に活物質ペー
ストを塗布し、１５０℃で乾燥してＮＭＰを蒸発させ、
さらに両面から高分子ペーストを塗布したこと以外は、
本発明による負極（Ａ）と同様にして、従来から公知で
ある負極（Ｂ）を製作した。負極（Ｂ）の厚さは、負極
（Ａ）と同じとなるようにした。この負極（Ｂ）の切断
面を顕微鏡で観察した結果、ＰＶＤＦは活物質層の表面
のみに偏って分布しており、活物質層の深部へはほとん
ど充填されていなかった。また、電極単位面積当たりの
ＰＶＤＦの充填重量は、両面併せて１．８×１０-4ｇ／
ｃｍ2 であり、本発明による負極（Ａ）と比較して非常
に少ない量のＰＶＤＦしか充填することができなかっ
た。
【００２２】つぎに、本発明による正極（Ｃ）の製作法
を記述する。
を記述する。
【００２３】コバルト酸リチウム７０Ｗｔ％、アセチレ
ンブラック６Ｗｔ％、ポリビニリデンフルオライド（Ｐ
ＶＤＦ）９Ｗｔ％、ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）１
５Ｗｔ％を混合したものを幅２０ｍｍ、長さ４８０ｍ
ｍ、厚さ２００μｍ、孔径３５０μｍ、多孔度９７％の
発泡アルミニウムに充填し、１５０℃で乾燥してＮＭＰ
を蒸発させた。この正極をＳＥＭで観察したところ、負
極の場合と同様に１００μｍ程度の径の大きい孔と、５
μｍ程度の径の活物質粒子間の隙間が見られた。
ンブラック６Ｗｔ％、ポリビニリデンフルオライド（Ｐ
ＶＤＦ）９Ｗｔ％、ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）１
５Ｗｔ％を混合したものを幅２０ｍｍ、長さ４８０ｍ
ｍ、厚さ２００μｍ、孔径３５０μｍ、多孔度９７％の
発泡アルミニウムに充填し、１５０℃で乾燥してＮＭＰ
を蒸発させた。この正極をＳＥＭで観察したところ、負
極の場合と同様に１００μｍ程度の径の大きい孔と、５
μｍ程度の径の活物質粒子間の隙間が見られた。
【００２４】上記の正極に、ＰＶＤＦ２０Ｗｔ％をＮＭ
Ｐ８０Ｗｔ％に溶解したペーストを片面から充填したと
ころ、反対面の表面までペーストが浸透する様子が見ら
れた。このことは、高分子ペーストが１００μｍ程度の
径の孔を通って、電極中の全体に行き渡っていることを
意味する。ＰＶＤＦペーストを塗布した正・負極は、ロ
ーラーの間を通すことによって、電極内に浸透しない
で、電極上に付着している状態の高分子ペーストを除去
した。この高分子ペーストを充填した電極を、１３０℃
で乾燥してＮＭＰを蒸発させて、本発明による正極
（Ｃ）を製作した。正極（Ｃ）では、電極単位面積当た
り７．７×１０-4ｇ／ｃｍ2 のＰＶＤＦを充填すること
ができた。
Ｐ８０Ｗｔ％に溶解したペーストを片面から充填したと
ころ、反対面の表面までペーストが浸透する様子が見ら
れた。このことは、高分子ペーストが１００μｍ程度の
径の孔を通って、電極中の全体に行き渡っていることを
意味する。ＰＶＤＦペーストを塗布した正・負極は、ロ
ーラーの間を通すことによって、電極内に浸透しない
で、電極上に付着している状態の高分子ペーストを除去
した。この高分子ペーストを充填した電極を、１３０℃
で乾燥してＮＭＰを蒸発させて、本発明による正極
（Ｃ）を製作した。正極（Ｃ）では、電極単位面積当た
り７．７×１０-4ｇ／ｃｍ2 のＰＶＤＦを充填すること
ができた。
【００２５】発泡アルミニウムの代わりに、幅２０ｍ
ｍ、長さ４８０ｍｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の
両面に活物質ペーストを塗布し、１５０℃で乾燥してＮ
ＭＰを蒸発させ、さらに両面から高分子ペーストを塗布
したこと以外は、本発明による正極（Ｃ）と同様にし
て、従来から公知である正極（Ｄ）を製作した。正極
（Ｄ）の厚さは、正極（Ｃ）と同じとなるようにした。
この正極（Ｄ）の切断面を顕微鏡で観察した結果、ＰＶ
ＤＦは活物質層の表面のみに偏って分布しており、活物
質層の深部へはほとんど充填されていなかった。また、
電極単位面積当たりのＰＶＤＦの充填重量は、両面併せ
て１．９×１０-4ｇ／ｃｍ2 であり、本発明による正極
（Ｃ）と比較して非常に少ない量のＰＶＤＦしか充填す
ることができなかった。
ｍ、長さ４８０ｍｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の
両面に活物質ペーストを塗布し、１５０℃で乾燥してＮ
ＭＰを蒸発させ、さらに両面から高分子ペーストを塗布
したこと以外は、本発明による正極（Ｃ）と同様にし
て、従来から公知である正極（Ｄ）を製作した。正極
（Ｄ）の厚さは、正極（Ｃ）と同じとなるようにした。
この正極（Ｄ）の切断面を顕微鏡で観察した結果、ＰＶ
ＤＦは活物質層の表面のみに偏って分布しており、活物
質層の深部へはほとんど充填されていなかった。また、
電極単位面積当たりのＰＶＤＦの充填重量は、両面併せ
て１．９×１０-4ｇ／ｃｍ2 であり、本発明による正極
（Ｃ）と比較して非常に少ない量のＰＶＤＦしか充填す
ることができなかった。
【００２６】上記の本発明による負極（Ａ）、正極
（Ｃ）および従来から公知である負極（Ｂ）および正極
（Ｄ）に充填することができたＰＶＤＦ重量の結果を表
１に示す。
（Ｃ）および従来から公知である負極（Ｂ）および正極
（Ｄ）に充填することができたＰＶＤＦ重量の結果を表
１に示す。
【００２７】
【表１】 上記のようにして製作した、本発明による負極（Ａ）と
正極（Ｃ）とを、間に厚さ３０μｍのポリエチレンセパ
レータを介在させて重ねて巻き、高さ４７．０ｍｍ、幅
２２．２ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの角形のステンレスケー
ス中に挿入した。エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメ
チルカーボネート（ＤＭＣ）を体積比率１：１で混合
し、１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6 を加えた電解液を注液し
て、公称容量４００ｍＡｈの、本発明による負極（Ａ）
および正極（Ｃ）を用いた電池（Ｅ）を製作した。注液
によって、正・負極中のＰＶＤＦは電解液で膨潤し、ポ
リマー電解質となった。電極内には活物質もＰＶＤＦも
存在しない孔が存在し、その孔およびセパレータの孔中
には電解液が満たされて、ポリマー電解質と遊離の電解
液とを併用した電池とした。上記ステンレスケースには
溝を堀り（いわゆる非復帰式の安全弁）、電池の内圧が
上昇するとその溝の部分に亀裂が生じて電池内部のガス
が放出されるようにし、電池ケースが破裂しないように
した。
正極（Ｃ）とを、間に厚さ３０μｍのポリエチレンセパ
レータを介在させて重ねて巻き、高さ４７．０ｍｍ、幅
２２．２ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの角形のステンレスケー
ス中に挿入した。エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメ
チルカーボネート（ＤＭＣ）を体積比率１：１で混合
し、１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ6 を加えた電解液を注液し
て、公称容量４００ｍＡｈの、本発明による負極（Ａ）
および正極（Ｃ）を用いた電池（Ｅ）を製作した。注液
によって、正・負極中のＰＶＤＦは電解液で膨潤し、ポ
リマー電解質となった。電極内には活物質もＰＶＤＦも
存在しない孔が存在し、その孔およびセパレータの孔中
には電解液が満たされて、ポリマー電解質と遊離の電解
液とを併用した電池とした。上記ステンレスケースには
溝を堀り（いわゆる非復帰式の安全弁）、電池の内圧が
上昇するとその溝の部分に亀裂が生じて電池内部のガス
が放出されるようにし、電池ケースが破裂しないように
した。
【００２８】本発明による負極（Ａ）と正極（Ｃ）の代
わりに、従来から公知である負極（Ｂ）および正極
（Ｄ）を用いたこと以外は、電池（Ｅ）と同様にして電
池（Ｆ）を製作した。
わりに、従来から公知である負極（Ｂ）および正極
（Ｄ）を用いたこと以外は、電池（Ｅ）と同様にして電
池（Ｆ）を製作した。
【００２９】本発明による負極（Ａ）および正極（Ｃ）
を用いた電池（Ｅ）と、従来から公知である負極（Ｂ）
および正極（Ｄ）を用いた電池（Ｆ）とを用いて、つぎ
のような安全性の比較試験をおこなった。これらの電池
（Ｅ）及び（Ｆ）を用いて、室温において、４００ｍＡ
の電流で４．５Ｖまで充電し、続いて４．５Ｖの定電圧
で２時間充電した後、３ｍｍ径の釘を電池に刺して貫通
させた。その結果、本発明による負極（Ａ）および正極
（Ｃ）を用いた電池（Ｅ）においては安全弁が作動して
発煙がなかったのに対し、従来から公知である負極
（Ｂ）および正極（Ｄ）を用いた電池（Ｆ）においては
安全弁が作動し、発煙が生じた。この安全性試験の結果
を、表２に示す。
を用いた電池（Ｅ）と、従来から公知である負極（Ｂ）
および正極（Ｄ）を用いた電池（Ｆ）とを用いて、つぎ
のような安全性の比較試験をおこなった。これらの電池
（Ｅ）及び（Ｆ）を用いて、室温において、４００ｍＡ
の電流で４．５Ｖまで充電し、続いて４．５Ｖの定電圧
で２時間充電した後、３ｍｍ径の釘を電池に刺して貫通
させた。その結果、本発明による負極（Ａ）および正極
（Ｃ）を用いた電池（Ｅ）においては安全弁が作動して
発煙がなかったのに対し、従来から公知である負極
（Ｂ）および正極（Ｄ）を用いた電池（Ｆ）においては
安全弁が作動し、発煙が生じた。この安全性試験の結果
を、表２に示す。
【００３０】
【表２】 この結果から、本発明による負極（Ａ）および正極
（Ｃ）を用いた電池（Ｅ）は、従来から公知である負極
（Ｂ）および正極（Ｄ）を用いた電池（Ｆ）よりも安全
性に優れた電池であるということができる。このこと
は、本発明による負極（Ａ）および正極（Ｃ）が、従来
から公知である負極（Ｂ）および正極（Ｄ）よりも多量
のＰＶＤＦを電極内に充填することができたために、電
極内の遊離な電解液量を少なくすることができ、釘差し
時の内部短絡による発熱による、電解液と電極との化学
反応による発熱量および電解液の気化による電池の内圧
上昇を抑えることができたためである。
（Ｃ）を用いた電池（Ｅ）は、従来から公知である負極
（Ｂ）および正極（Ｄ）を用いた電池（Ｆ）よりも安全
性に優れた電池であるということができる。このこと
は、本発明による負極（Ａ）および正極（Ｃ）が、従来
から公知である負極（Ｂ）および正極（Ｄ）よりも多量
のＰＶＤＦを電極内に充填することができたために、電
極内の遊離な電解液量を少なくすることができ、釘差し
時の内部短絡による発熱による、電解液と電極との化学
反応による発熱量および電解液の気化による電池の内圧
上昇を抑えることができたためである。
【００３１】本発明による負極（Ａ）および正極（Ｃ）
においては、活物質を充填可能な隙間を有する集電体と
して発泡ニッケルまたは発泡アルミニウムを用いている
が、これに限定されるものではない。材質は電子電導性
を有するものであればよく、銅などの他の金属、炭素、
電子電導性高分子などを用いてもよい。また、発泡体以
外に、繊維、焼結体などを用いてもよい。
においては、活物質を充填可能な隙間を有する集電体と
して発泡ニッケルまたは発泡アルミニウムを用いている
が、これに限定されるものではない。材質は電子電導性
を有するものであればよく、銅などの他の金属、炭素、
電子電導性高分子などを用いてもよい。また、発泡体以
外に、繊維、焼結体などを用いてもよい。
【００３２】本発明による非水電解質電池用電極の製造
法による負極（Ａ）および正極（Ｃ）においては、電極
内に含浸する高分子としてポリビニリデンフルオライド
を使用しているが、その他に、次のような高分子を単独
で、あるいは混合して用いてもよい：ポリエチレンオキ
シド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリ
アクリロニトリル、ポリビニリデンフルオライド、ポリ
塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチ
ルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリ
ロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリ
ドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチ
レン、ポリイソプレンおよびこれらの誘導体。また、上
記ポリマーを構成する各種モノマーを共重合させた高分
子を用いてもよい。
法による負極（Ａ）および正極（Ｃ）においては、電極
内に含浸する高分子としてポリビニリデンフルオライド
を使用しているが、その他に、次のような高分子を単独
で、あるいは混合して用いてもよい：ポリエチレンオキ
シド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリ
アクリロニトリル、ポリビニリデンフルオライド、ポリ
塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチ
ルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリ
ロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリ
ドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチ
レン、ポリイソプレンおよびこれらの誘導体。また、上
記ポリマーを構成する各種モノマーを共重合させた高分
子を用いてもよい。
【００３３】本発明による非水電解質電池用電極の製造
法による負極（Ａ）および正極（Ｃ）を備えた電池
（Ｅ）においては、非水系電解液として、ＥＣとＤＭＣ
との混合溶液を用いているが、その他に次の溶媒を使用
してもよい：エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタン、１，２
−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテート
等の極性溶媒およびこれらの混合物。
法による負極（Ａ）および正極（Ｃ）を備えた電池
（Ｅ）においては、非水系電解液として、ＥＣとＤＭＣ
との混合溶液を用いているが、その他に次の溶媒を使用
してもよい：エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタン、１，２
−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテート
等の極性溶媒およびこれらの混合物。
【００３４】本発明による非水電解質電池用電極の製造
法による負極（Ａ）および正極（Ｃ）を備えた電池
（Ｅ）においては、非水系電解液に含有させるリチウム
塩としてＬｉＰＦ6 を使用しているが、その他に、Ｌｉ
ＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＳＣＮ、Ｌ
ｉＩ、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣ
Ｆ3 ＣＯ2 等のリチウム塩およびこれらの混合物を用い
てもよい。
法による負極（Ａ）および正極（Ｃ）を備えた電池
（Ｅ）においては、非水系電解液に含有させるリチウム
塩としてＬｉＰＦ6 を使用しているが、その他に、Ｌｉ
ＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＳＣＮ、Ｌ
ｉＩ、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣ
Ｆ3 ＣＯ2 等のリチウム塩およびこれらの混合物を用い
てもよい。
【００３５】さらに、前記実施例においては、正極材料
たるリチウムを吸蔵放出可能な化合物としてＬｉＣｏＯ
2 を使用したが、これに限定されるものではない。これ
以外にも、無機化合物としては、組成式ＬｉX ＭＯ2 、
またはＬｉY Ｍ2 Ｏ4 （ただし、Ｍは遷移金属、０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦２）で表される、複合酸化物、トンネル
状の孔を有する酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物
を用いることができる。その具体例としては、ＬｉＣｏ
Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、Ｌｉ2Ｍｎ2 Ｏ
4 、ＭｎＯ2 、ＦｅＯ2 、Ｖ2 Ｏ5 、Ｖ6 Ｏ13、ＴｉＯ
2 、ＴｉＳ2 等が挙げられる。また、有機化合物として
は、例えばポリアニリン等の導電性ポリマー等が挙げら
れる。さらに、無機化合物、有機化合物を問わず、上記
各種活物質を混合して用いてもよい。
たるリチウムを吸蔵放出可能な化合物としてＬｉＣｏＯ
2 を使用したが、これに限定されるものではない。これ
以外にも、無機化合物としては、組成式ＬｉX ＭＯ2 、
またはＬｉY Ｍ2 Ｏ4 （ただし、Ｍは遷移金属、０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦２）で表される、複合酸化物、トンネル
状の孔を有する酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物
を用いることができる。その具体例としては、ＬｉＣｏ
Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、Ｌｉ2Ｍｎ2 Ｏ
4 、ＭｎＯ2 、ＦｅＯ2 、Ｖ2 Ｏ5 、Ｖ6 Ｏ13、ＴｉＯ
2 、ＴｉＳ2 等が挙げられる。また、有機化合物として
は、例えばポリアニリン等の導電性ポリマー等が挙げら
れる。さらに、無機化合物、有機化合物を問わず、上記
各種活物質を混合して用いてもよい。
【００３６】さらに、前記実施例においては、負極材料
たる化合物としてグラファイトを使用しているが、その
他に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリチウ
ムとの合金、ＬｉＦｅ2 Ｏ3 等の遷移金属複合酸化物、
ＭｏＯ2 等の遷移金属酸化物、グラファイト、カーボン
等の炭素質材料、Ｌｉ5 （Ｌｉ3 Ｎ）等の窒化リチウ
ム、錫またはケイ素の酸化物、もしくは金属リチウム
箔、又はこれらの混合物を用いてもよい。
たる化合物としてグラファイトを使用しているが、その
他に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリチウ
ムとの合金、ＬｉＦｅ2 Ｏ3 等の遷移金属複合酸化物、
ＭｏＯ2 等の遷移金属酸化物、グラファイト、カーボン
等の炭素質材料、Ｌｉ5 （Ｌｉ3 Ｎ）等の窒化リチウ
ム、錫またはケイ素の酸化物、もしくは金属リチウム
箔、又はこれらの混合物を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による非水電
解質電池用電極の製造法は、活物質を充填可能な隙間を
有する集電体に、活物質を充填した後に、電極に高分子
を充填することを特徴とし、電極の活物質粒子間の電子
伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十分に深く
均一に高分子を充填することを可能にする。本発明によ
る非水電解質電池用電極の製造法によって製作した電極
を備えた非水電解質電池は、安全性に優れた電池とな
る。
解質電池用電極の製造法は、活物質を充填可能な隙間を
有する集電体に、活物質を充填した後に、電極に高分子
を充填することを特徴とし、電極の活物質粒子間の電子
伝導性を十分に保ちながら、活物質粒子間に十分に深く
均一に高分子を充填することを可能にする。本発明によ
る非水電解質電池用電極の製造法によって製作した電極
を備えた非水電解質電池は、安全性に優れた電池とな
る。
【図１】隙間を有する集電体に活物質ペーストを充填し
た様子を示す概念図
た様子を示す概念図
【図２】充填した活物質ペーストの溶剤を除去した後の
様子を示す概念図
様子を示す概念図
【図３】発泡ニッケル集電体に負極活物質ペースト充
填、乾燥後の負極のＳＥＭ写真
填、乾燥後の負極のＳＥＭ写真
【図４】発泡ニッケル集電体に負極活物質ペースト充
填、乾燥後の負極のＳＥＭ写真
填、乾燥後の負極のＳＥＭ写真
１ 隙間を有する集電体 ２ 活物質ペースト ３ 活物質粒子 ４ 孔 ５ 隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｂ
Claims (1)
- 【請求項１】 活物質を充填可能な隙間を有する集電体
に、活物質を充填した後に、電極に高分子を充填するこ
とを特徴とする非水電解質電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9028445A JPH10208733A (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 非水電解質電池用電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9028445A JPH10208733A (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 非水電解質電池用電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208733A true JPH10208733A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=12248884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9028445A Withdrawn JPH10208733A (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 非水電解質電池用電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10208733A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004259636A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2011096444A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Mitsubishi Materials Corp | 非水電解質二次電池用正極 |
| JP2015079706A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電極体の製造方法 |
| JP2017529663A (ja) * | 2014-08-30 | 2017-10-05 | ジェナックス インコーポレイテッド | フレキシブル二次電池及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-01-27 JP JP9028445A patent/JPH10208733A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004259636A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2011096444A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Mitsubishi Materials Corp | 非水電解質二次電池用正極 |
| JP2015079706A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電極体の製造方法 |
| JP2017529663A (ja) * | 2014-08-30 | 2017-10-05 | ジェナックス インコーポレイテッド | フレキシブル二次電池及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A761 | Written withdrawal of application |
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