JPH11144710A - 電気化学素子用電極構造 - Google Patents
電気化学素子用電極構造Info
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- JPH11144710A JPH11144710A JP9316607A JP31660797A JPH11144710A JP H11144710 A JPH11144710 A JP H11144710A JP 9316607 A JP9316607 A JP 9316607A JP 31660797 A JP31660797 A JP 31660797A JP H11144710 A JPH11144710 A JP H11144710A
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- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
性接着剤の導電性フィラーとしてリチウムイオンに対し
て合金化の起こりにくい、あるいは起こらない金属を用
いることで、集電体と電極間の接着性を良好に保ち、二
次電池に用いたときの充放電サイクル特性を改善すると
ともに長寿命化を図る。 【解決手段】 リチウムイオンを吸蔵・脱離する、或い
はリチウムイオンにさらされる負極2と、該負極2に一
体化される集電体1とを有する電気化学素子用電極構造
において、銅、チタン、ニッケル、鉄又はステンレスの
導電性フィラーを樹脂に混入した導電性接着剤3の塗膜
を前記集電体に設けた構成である。
Description
池を含むリチウム二次電池、リチウム塩を用いる電気二
重層キャパシタ等における電気化学素子用電極構造に関
するものである。
池から民生用小型電池まで拡大の一途をたどっている。
エレクトロニクスの進歩による電子機器の小型化、軽量
化、高機能化に伴い、高エネルギー密度と長サイクル寿
命をあわせ持つ二次電池の開発が望まれている。
る電解液が用いられているが、これを固体状のものに置
換することで電池の全固体化が達成され、液漏れの防
止、シート構造化が可能になることが予想され、次世代
型の電池として着目されている。特に、携帯電話、ノー
トブックパソコン等で急速に利用が広がっているリチウ
ムイオン電池等の全固体化が実現すれば、小型電池のみ
ならず、電力ロードレベリング用二次電池、電気自動車
二次電池等の大型電池に対しても、応用展開が加速され
ると考えられている。
セラミックス材料、高分子材料、あるいはそれらのコン
ポジット材料があげられる。その中で高分子電解質を電
解液等を用いて可塑化したゲル電解質は、高導電性とプ
ラスチック性をあわせて持ち、固体状電解質として有望
視されている。
euillade,Ph.Perche, Jounal ofApplied Electrochemis
try 5,p.63-69(1975) により開示されており、さらに米
国特許第3985574号により実用的な系も提示され
ている。
体とフッ素樹脂等を結着剤(バインダー)として用いた
電極シートとの接着性は十分ではなく、特に厚い電極シ
ートを用いる場合は不十分であり、米国特許WO95/
31836号に示されるように、フッ素樹脂との接着性
が良いフッ素樹脂やエチレン−アクリル酸共重合体にカ
ーボン等の導電性粉末を分散させた導電性塗料を集電体
に下塗りする等の処理により接着性を向上させている。
を下塗りにした場合、充放電サイクルの積み重ねによる
インピーダンスの増加(カーボン表面上に生成する皮膜
に由来)が顕著であり、特に、リチウムイオン電池の負
極側では、カーボンへのリチウムの挿入・脱離の繰り返
しによる膨張・収縮で接着性が低下する。また、リチウ
ムの含有量が高い合金を形成するような金属でも同様な
ことが起こる。金属の電気化学的な合金化は以前から知
られており、一部はリチウム二次電池の負極として検討
されてきたが、その可逆性が十分ではなく、広くは用い
られていない。従って、合金化の可能性のある金属を集
電体として用いた場合も、膨張・収縮で接着性が低下す
るばかりではなく、充電量の一部を消費してしまう。こ
のようなことから、充放電サイクルの劣化を引き起こ
し、電池の寿命を短くしていた。
する又は集電体を構成する導電性接着剤の導電性フィラ
ーとしてリチウムイオンに対して合金化の起こりにく
い、あるいは起こらない金属を用いることで、集電体と
電極間の接着性を良好に保ち、二次電池に用いたときの
充放電サイクル特性を改善するとともに長寿命化を図っ
た電気化学素子用電極構造を提供することを目的とす
る。
の実施の形態において明らかにする。
に、本発明の第1の電気化学素子用電極構造は、リチウ
ムイオンを吸蔵・脱離する、或いはリチウムイオンにさ
らされる電極と、該電極に一体化される集電体とを有す
る電極構造において、銅、チタン、ニッケル、鉄又はス
テンレスの導電性フィラーを樹脂に混入した導電性接着
剤の塗膜を前記集電体に設けた構成としている。
は、リチウムイオンを吸蔵・脱離する、或いはリチウム
イオンにさらされる電極と、該電極に一体化される集電
体とを有する電極構造において、銅、チタン、ニッケ
ル、鉄又はステンレスの導電性フィラーを樹脂に混入し
た導電性接着剤の塗膜で前記集電体を構成している。
用電極構造の実施の形態を図面に従って説明する。
造の第1の実施の形態であり、リチウムイオンの吸蔵・
脱離を利用した二次電池の負極側構造、あるいはリチウ
ム塩を用いる電気二重層キャパシタの負極側構造を示し
ている。この図において、1は集電体で銅グリッド(メ
ッシュ)等、2は負極でPVDF等を結着剤として負極
活物質として人造黒鉛(MCMB)、導電助剤としてア
セチレンブラックを含むものである。集電体1には電極
との接着性を向上させる導電性接着剤3の塗膜が形成さ
れており、導電性接着剤3の導電性フィラー(導電剤)
として、リチウムイオンに対し合金化の起こりにくい、
あるいは起こらない銅、チタン、ニッケル、鉄、又はス
テンレスの金属粉体、金属繊維等を用いている。前記負
極2は、ペースト状の電極材料をドクターブレード等で
シート状に形成した後、導電性接着剤3の塗膜付き集電
体1上に熱圧着で一体化される。
イオンの吸蔵・脱離を利用した二次電池の負極側構造、
あるいはリチウム塩を用いる電気二重層キャパシタの負
極側構造において、集電体1と負極2との接着性を向上
させるばかりではなく、従来のカーボンを導電性フィラ
ーとして用いた導電性接着剤に比べ、充放電サイクル特
性が改善し、二次電池、電気二重層キャパシタの寿命を
長くすることが可能となる。
造の第2の実施の形態であり、リチウムイオンの吸蔵・
脱離を利用した二次電池の負極側構造、あるいはリチウ
ム塩を用いる電気二重層キャパシタの負極側構造を示し
ている。この場合、シート状に形成された負極2の片面
に導電性接着剤3が塗布され、導電性接着剤3の塗膜自
体で集電体1を構成している。この第2の実施の形態で
も第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
電池を構成した場合を例にとり詳述する。
と水素還元を行った銅粉末(平均粒径3μm)を導電性
フィラーとして体積比で20:80の割合で混合し、N
MP(ノルマルメチルピロリドン)とMEK(メチルエ
チルケトン)の混合溶媒中に分散させて導電性接着剤を
作成した。これを負極集電体としての銅グリッド上に塗
布し、100℃で30分間真空乾燥した。
(フッ化ビニリデンと6フッ化プロピレンの共重合体)
及びPC(プロピレンカーボネート)からなるものをド
クターブレード法でシート状に作成した。
し、熱プレスで120℃圧力35kgcm-2で3分間加
圧し、接着した。
Kynar 2801及びDBPからなるものをドクターブレード
法で作成した。正極集電体は、アルミグリッドに、従来
のカーボンを導電剤としてPVDF Kynar 741とNMP
とMEKとの混合溶媒中で分散させた導電性塗料を塗布
したものを用いた。集電体と正極シートを積層し、熱プ
レスで120℃圧力35kgcm-2で3分間加圧し、接
着した。
作成した。
し、熱ロールでラミネートした。この積層体を1M濃度
のLiPF6のEC(エチレンカーボネート)とPC
(プロピレンカーボネート)の混合溶液に1時間浸漬
し、この電解液から積層体を取り出して電解液を拭き取
り、アルミニウムラミネートパックに挿入・封口し、シ
ート型リチウムイオン二次電池を作製した。
流で4.15Vまで充電後4.15Vに保持し、合計で
2.5時間充電した。放電は0.5Cの電流で2.8V
まで行った。この充放電サイクルを繰り返した。下記の
表1に示したように、負極の導電性接着剤の導電性フィ
ラー(導電剤)に銅を用いた場合、良好なサイクル特性
を示した。また、測定後の電極シートと集電体の接着性
も良好であった。
接着剤以外は、実施例1と同一条件とした。
せたディスパージョンに導電性フィラーとしてステンレ
スSUS−304の極細短繊維を分散させて導電性接着
剤を作成した。組成は、体積比でエチレン−メタクリル
酸共重合体:SUS−304=70:30である。これ
を銅グリッド上に塗布し、100℃で30分間真空乾燥
した。
の導電性フィラーにステンレスを用いた場合、良好なサ
イクル特性を示した。また、測定後の電極シートと集電
体の接着性も良好であった。
フィラー(導電剤)とした導電性接着剤自体を用いた以
外は、実施例1と同一条件とした。
せたディスパージョンにチタン粉末(平均粒径5μm)
を分散させて導電性接着剤を作成した。組成は、体積比
でエチレン−メタクリル酸共重合体:チタン=70:3
0である。これを上記実施例1で示した負極のシート上
に厚さ10μmに塗布し、100℃で30分間真空乾燥
した。
の導電性フィラーにチタンを用いた場合、良好なサイク
ル特性を示した。また、測定後の電極シートとの接着性
も良好であった。
して、リチウムと広い範囲にわたって合金を形成する銀
粉末(平均粒径3μm)を用いた以外は、実施例1と同
一条件とした。
容量が低下し、表1に示したようにサイクル特性は良好
とは言えなかった。さらに、測定後の電極シートと集電
体の接着性が低下していた。
して、アセチレンブラックを用いた以外は実施例2と同
一条件とした。ただし、アセチレンブラックは密度が低
いので、組成は重量比でエチレン−メタクリル酸共重合
体:アセチレンブラック=70:30という割合で分散
させた。
ダンスの変化が大きく、表1に示したようにサイクル特
性も良好とは言えなかった。さらに、測定後の電極シー
トと集電体の接着性も低下していた。
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
リチウムイオンを吸蔵・脱離する、或いはリチウムイオ
ンにさらされる電極と、該電極に一体化される集電体と
を有する電気化学素子用電極構造において、銅、チタ
ン、ニッケル、鉄又はステンレスの導電性フィラーを樹
脂に混入した導電性接着剤の塗膜を前記集電体に設ける
か、あるいは前記導電性接着剤自体で集電体を構成した
ので、集電体と電極との接着性を向上させるとともに、
充放電サイクル特性を改善し、二次電池、電気二重層キ
ャパシタの長寿命化を図ることが可能となる。
実施の形態を示す概略断面図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 リチウムイオンを吸蔵・脱離する、或い
はリチウムイオンにさらされる電極と、該電極に一体化
される集電体とを有する電気化学素子用電極構造におい
て、銅、チタン、ニッケル、鉄又はステンレスの導電性
フィラーを樹脂に混入した導電性接着剤の塗膜を前記集
電体に設けたことを特徴とする電気化学素子用電極構
造。 - 【請求項2】 リチウムイオンを吸蔵・脱離する、或い
はリチウムイオンにさらされる電極と、該電極に一体化
される集電体とを有する電気化学素子用電極構造におい
て、銅、チタン、ニッケル、鉄又はステンレスの導電性
フィラーを樹脂に混入した導電性接着剤の塗膜で前記集
電体を構成したことを特徴とする電気化学素子用電極構
造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9316607A JPH11144710A (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 電気化学素子用電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9316607A JPH11144710A (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 電気化学素子用電極構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11144710A true JPH11144710A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18078961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9316607A Pending JPH11144710A (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 電気化学素子用電極構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11144710A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000357517A (ja) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電極とこれを用いた電池及び非水電解質二次電池 |
JP2004006285A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Tdk Corp | リチウム二次電池 |
JP2014137915A (ja) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Nippon Zeon Co Ltd | 電気化学素子電極用導電性接着剤組成物 |
JP2018198196A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 三洋化成工業株式会社 | 樹脂集電体、リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池 |
Citations (4)
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JPH09213366A (ja) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 非水二次電池 |
-
1997
- 1997-11-04 JP JP9316607A patent/JPH11144710A/ja active Pending
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