JPH11144738A

JPH11144738A - ポリマー電解質二次電池

Info

Publication number: JPH11144738A
Application number: JP9310481A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shimazu; 健児島津
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】レート特性が改善されたポリマー電解質二次
電池を提供することを目的とする。【解決手段】金属線１１同士が垂直に交差している金
属網からなり、前記金属線１１同士の間隔の平均が１０
０μｍ〜５００μｍの範囲である集電体１と、前記集電
体１の一方の面に積層された正極層とを有する正極を具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集電体を改良した
ポリマー電解質二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な二次電池の開発が要望されている。このよう
な二次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活
物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあ
るいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物
を活物質として含む懸濁液が塗布された集電体からなる
正極と非水電解液を具備したリチウム二次電池が知られ
ている。

【０００３】また、負極に、例えばコークス、黒鉛、炭
素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリチウム
イオンを吸蔵放出する炭素質材料を含む懸濁液が塗布さ
れた集電体を用いたリチウム二次電池が提案されてい
る。前記二次電池は、デンドライト析出による負極特性
の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全性
を向上することができる。

【０００４】ところで、リチウム二次電池の一例とし
て、活物質、非水電解液及びこの電解液を保持するポリ
マーを含む正極層が集電体に担持された構造の正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出し得る炭素質材料、非水電解
液及びこの電解液を保持するポリマーを含む負極層が集
電体に担持された構造の負極と、前記正極層と前記負極
層の間に配置され、非水電解液及びこの電解液を保持す
るポリマーを含むゲル状電解質層とを備えるポリマー電
解質二次電池が知られている。

【０００５】前記正極及び前記負極の集電体として、そ
れぞれ、アルミニウム製のエキスパンドメタル、銅製の
エキスパンドメタルが使用されている。集電体としてエ
キスパンドメタルのような金属網を使用すると、集電体
として金属箔を使用する場合に比べ、体積エネルギー密
度及び重量エネルギー密度が向上される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エキス
パンドメタルからなる集電体は、伸びやすいという問題
点がある。すなわち、正極を作製する際（負極の場合も
同様である）、正極層を集電体に積層した後、得られた
積層物を巻き取って一旦フープ状にする。この巻き取り
の際に前記積層物に加わるテンションによって集電体が
伸び、正極層が集電体から剥離する。その結果、正負極
の接触抵抗が高くなるため、ポリマー電解質二次電池の
レート特性の低下を招く。また、巻き取りの際に集電体
が伸びると正負極の厚さが変動するため、正負極の厚さ
が規格値から外れ、寸法精度が低下するという問題点が
生じる。本発明は、レート特性が改善されたポリマー電
解質二次電池を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るポリマー電
解質二次電池は、金属線同士が垂直に交差している金属
網からなり、前記金属線同士の間隔の平均が１００μｍ
〜５００μｍの範囲である集電体と、前記集電体の一方
の面に積層された正極層とを有する正極を具備したこと
を特徴とするものである。

【０００８】本発明に係るポリマー電解質二次電池は、
金属線同士が垂直に交差している金属網からなり、前記
金属線同士の間隔の平均が１００μｍ〜５００μｍの範
囲である集電体と、前記集電体の一方の面に積層された
負極層とを有する負極を具備したことを特徴とするもの
である。

【０００９】本発明に係るポリマー電解質二次電池は、
金属線同士が垂直に交差している金属網からなり、前記
金属線同士の間隔の平均が２００μｍ〜５００μｍの範
囲である集電体と、前記集電体の両面に積層された正極
層とを有する正極を具備したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】本発明に係るポリマー電解質二次電池は、
金属線同士が垂直に交差している金属網からなり、前記
金属線同士の間隔の平均が２００μｍ〜５００μｍの範
囲である集電体と、前記集電体の両面に積層された負極
層とを有する負極を具備したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るポリマー電解質二次
電池の一例（第１のポリマー電解質二次電池）を図１〜
図４を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る第
１のポリマー電解質二次電池を示す断面図、図２は図１
のポリマー電解質二次電池を示す部分切欠上面図、図３
は図２のＡ部を示す拡大図、図４は図１の二次電池に含
まれる集電体の別の例を示す平面図である。

【００１２】図１に示すように、本発明に係る第１のポ
リマー電解質二次電池は、集電体１の片面に正極層２が
担持された構造を有する正極と、集電体３の片面に負極
層４が担持された構造を有する負極とを備える。ゲル状
電解質層５は、前記正極層２及び前記負極層４の間に配
置されている。図１及び図２に示すように、前記正極の
集電体１は、この集電体と同じ材料からなる帯状端子部
６を有する。前記負極の集電体３は、前記端子部６と対
向しないような位置にこの集電体と同じ材料からなる帯
状端子部７を有する。例えば帯状アルミニウム箔からな
る正極リード８は、前記帯状端子部６に接続されてい
る。例えば帯状銅箔からなる負極リード９は、前記負極
端子部７に接続されている。前記正極、前記負極及び前
記ゲル状電解質層５（発電要素）は、縦に二つ折りにし
たフィルム１０によって被覆されている。前記フィルム
１０の開口部（長手方向に沿う端部及び長手方向と直交
する両端部）は、熱融着により封止されている。前記正
極の集電体１は、図２及び図３に示すように、例えばア
ルミニウム線のような金属線１１を織り込んで形成され
た金属網からなる。この金属網において、前記金属線１
１同士は垂直に交差している。前記金属線１１同士の間
隔の平均は、１００μｍ〜５００μｍの範囲である。一
方、前記負極の集電体３は、図２に示すように、例えば
銅線のような金属線１２を織り込んで形成された金属網
からなる。この金属網において、前記金属線１２同士は
垂直に交差している。前記金属線１２同士の間隔の平均
は、１００μｍ〜５００μｍの範囲である。

【００１３】前記正極集電体１の金属線１１同士の間隔
の平均値及び前記負極集電体３の金属線１２同士の間隔
の平均値を前記範囲にそれぞれ設定するのは次のような
理由によるものである。前記間隔の平均を１００μｍ未
満にすると、正負極における非水電解液の浸透速度が低
下する恐れがある。一方、前記間隔の平均が５００μｍ
を越えると、集電体の強度を向上させて伸び率を低く抑
えることが困難になる恐れがあると共に、集電効率が低
下する恐れがある。前記間隔の平均のより好ましい範囲
は、１５０μｍ〜４５０μｍである。

【００１４】前記金属線１１，１２の平均径は、５〜２
０μｍの範囲にそれぞれ設定することが好ましい。これ
は次のような理由によるものである。前記平均径を５μ
ｍ未満にすると、集電体の強度を向上させて、伸び率を
低く抑えることが困難になる恐れがある。一方、前記平
均径が２０μｍを越えると、集電体の開口率が低下して
正負極層への電解液の浸透速度が遅くなる恐れがある。
また、二次電池の体積エネルギー密度の低下を招く恐れ
がある。前記平均径のより好ましい範囲は、７μｍ〜１
８μｍである。

【００１５】前記正極集電体及び前記負極集電体におい
ては、図４に示すように、金属線１３同士の交点を接着
しても良い。このようにすることによって、正負極作製
時に集電体が伸びるのを大幅に抑制することができる。
なお、交点の接着は、抵抗溶接や、金属網を蒸着などに
よってコーティングすることにより行うことができる。

【００１６】前記ポリマー電解質二次電池の正極、負極
及び電解質層としては、例えば、以下に説明するものを
用いることができる。（正極）この正極は、リチウムイオンを吸蔵・放出する
材料、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを
含む正極層が集電体に担持されたものから形成される。

【００１７】前記材料としては、種々の酸化物（例えば
ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などのリチウムマンガン複合酸化物、二
酸化マンガン、例えばＬｉＮｉＯ₂ などのリチウム含有
ニッケル酸化物、例えばＬｉＣｏＯ₂ などのリチウム含
有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化
物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど）や、
カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリ
ブテンなど）等を挙げることができる。中でも、リチウ
ムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、
リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好ましい。

【００１８】前記非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶
解することにより調製される。前記非水溶媒としては、
エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネー
ト（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチル
カーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチ
ロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリ
ル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプ
ロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨ
Ｆ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることが
できる。前記非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上
混合して使用しても良い。

【００１９】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム（ＬｉＣｌＯ₄ ）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ₆ ）、ホウ四フッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄ ）、六
フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆ ）、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ ）、ビスト
リフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ
（ＣＦ₃ ＳＯ₃ ）₂ ］等のリチウム塩を挙げることがで
きる。

【００２０】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／ｌとすることが望ま
しい。前記非水電解液を保持する機能を有するポリマー
としては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポ
リプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリ
マー、ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオ
ロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体等を用いることが
できる。前記ＨＦＰの共重合割合は、前記共重合体の合
成方法にも依存するが、通常、最大で２０重量％前後で
ある。

【００２１】前記正極は、導電性を向上する観点から導
電性材料を含んでいてもよい。前記導電性材料として
は、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック（例えばアセ
チレンブラックなど）、ニッケル粉末等を挙げることが
できる。

【００２２】（負極）この負極は、リチウムイオンを吸
蔵・放出する材料、非水電解液及びこの電解液を保持す
るポリマーを含む負極層が集電体に担持されたものから
形成される。

【００２３】前記材料としては、リチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を挙げることができる。かかる炭素
質材料としては、例えば、有機高分子化合物（例えば、
フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース
等）を焼成することにより得られるもの、コークスや、
メソフェーズピッチを焼成することにより得られるも
の、人造グラファイト、天然グラファイト等に代表され
る炭素質材料を挙げることができる。中でも、５００℃
〜３０００℃の温度で、常圧または減圧下にて前記メソ
フェーズピッチを焼成して得られる炭素質材料を用いる
のが好ましい。

【００２４】前記非水電解液及び前記ポリマーとして
は、前述した正極で説明したものと同様なものが用いら
れる。なお、前記負極シートは、人造グラファイト、天
然グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、ニッケル粉末、ポリフェニレ
ン誘導体等の導電性材料、オレフィン系ポリマーや炭素
繊維等のフィラーを含むことを許容する。

【００２５】（固体ポリマー電解質層）この電解質層
は、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む。前記非水電解液及び前記ポリマーとしては、前述し
た正極で説明したものと同様なものが用いられる。

【００２６】前記電解質層は、強度を更に向上させる観
点から、酸化硅素粉末のような無機フィラーを添加して
も良い。前記ポリマー電解質二次電池に用いられるフィ
ルムとしては、例えば、内部に熱融着樹脂（例えば、ア
イオノマー、ポリエチレン）層が配置されたものを挙げ
ることができる。中でも、シール面に熱融着性樹脂が配
され、中間にアルミニウム（Ａｌ）のような金属薄膜を
介在させた多層フィルムからなることが好ましい。具体
的には、シール面側から外面に向けて積層したポリエチ
レン（ＰＥ）／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
／Ａｌ箔／ＰＥＴの多層フィルム；ＰＥ／ナイロン／Ａ
ｌ箔／ＰＥＴの多層フィルム；アイオノマー／Ｎｉ箔／
ＰＥ／ＰＥＴの多層フィルム；エチレンビニルアセテー
ト（ＥＶＡ）／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴの多層フィルム；
アイオノマー／ＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥＴの多層フィルム
等を用いることができる。ここで、シール面側のＰＥ、
アイオノマー、ＥＶＡ以外のフィルムは防湿性、耐通気
性、耐薬品性を担っている。

【００２７】なお、本発明に係る第１のポリマー電解質
二次電池は、正極の集電体として前述した特定の構造の
金属網を用いる場合に、負極の集電体として銅製パンチ
ドメタル、銅製エキスパンドメタル、銅箔を用いること
を許容する。また、前記二次電池は、負極の集電体とし
て前述した特定の構造の金属網を用いる場合に、正極の
集電体としてアルミニウム製パンチドメタルや、アルミ
ニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム箔を用いる
ことを許容する。

【００２８】以下、本発明に係るポリマー電解質二次電
池の別の例（第２のポリマー電解質二次電池）を図５〜
図６を参照して説明する。図５は本発明に係る第２のポ
リマー電解質二次電池を示す断面図、図６は図５のポリ
マー電解質二次電池を示す部分切欠上面図である。

【００２９】図５に示すように、本発明に係る第２のポ
リマー電解質二次電池は、集電体２１の両面に正極層２
２が担持された構造を有する正極と、集電体２３の両面
に負極層２４が担持された構造を有する負極とを備え
る。ゲル状電解質層２５は、前記正極層２２及び前記負
極層２４の間に配置されている。図５及び図６に示すよ
うに、前記正極の集電体２１は、この集電体と同じ材料
からなる帯状端子部２６を有する。前記負極の集電体２
３は、前記端子部２６と対向しないような位置にこの集
電体と同じ材料からなる帯状端子部２７を有する。例え
ば帯状アルミニウム箔からなる正極リード２８は、前記
帯状端子部２６に接続されている。例えば帯状銅箔から
なる負極リード２９は、前記負極端子部２７に接続され
ている。前記正極、前記負極及び前記ゲル状電解質層２
５（発電要素）は、縦に二つ折りにしたフィルム３０に
よって被覆されている。前記フィルム３０の開口部（長
手方向に沿う端部及び長手方向と直交する両端部）は、
熱融着により封止されている。前記正極の集電体２１
は、図６に示すように、例えばアルミニウム線のような
金属線３１を織り込んで形成された金属網からなる。前
記金属線３１同士は、垂直に交差している。前記金属線
３１同士の間隔の平均は、２００μｍ〜５００μｍの範
囲である。一方、前記負極の集電体２３は、例えば銅線
のような金属線３２を織り込んで形成された金属網から
なる。前記金属線３２同士は、垂直に交差している。前
記金属線３２同士の間隔の平均は、２００μｍ〜５００
μｍの範囲である。

【００３０】前記正極集電体２１の金属線３１同士の間
隔の平均値及び前記負極集電体２３の金属線３２同士の
間隔の平均値を前記範囲にそれぞれ設定するのは次のよ
うな理由によるものである。前記間隔の平均値を２００
μｍ未満にすると、正負極において、非水電解液の移動
速度が低下する恐れがあると共に、リチウムイオンの拡
散速度が低くなる恐れがある。一方、前記間隔の平均値
が５００μｍを越えると、集電体の強度を向上させて伸
び率を低く抑えることが困難になる恐れがあると共に、
集電効率が低下する恐れがある。前記間隔の平均値のよ
り好ましい範囲は、２５０μｍ〜４５０μｍである。

【００３１】前記金属線３１，３２の平均径は、５μｍ
〜２０μｍの範囲にそれぞれ設定することが好ましい。
これは次のような理由によるものである。前記平均径を
５μｍ未満にすると、集電体の強度を向上させて伸び率
を低く抑えることが困難になる恐れがある。一方、前記
平均径が２０μｍを越えると、集電体の開口率が低下
し、正負極において、非水電解液の移動速度が低下する
恐れがあると共に、リチウムイオンの拡散速度が低くな
る恐れがある。また、二次電池の体積エネルギー密度の
低下を招く恐れがある。前記平均径のより好ましい範囲
は、７μｍ〜１８μｍである。

【００３２】前記正極集電体及び前記負極集電体におい
ては、前述した図４に示すように、金属線同士の交点を
接着しても良い。このようにすることによって、正負極
作製時に集電体が伸びるのを大幅に抑制することができ
る。なお、交点の接着は、前述した第１の二次電池で説
明したのと同様な方法によって行うことができる。

【００３３】前記ポリマー電解質二次電池の正極、負
極、電解質層及びフィルムとしては、前述した第１の二
次電池で説明したのと同様なものを挙げることができ
る。なお、本発明に係る第２のポリマー電解質二次電池
は、正極の集電体として前述した特定の構造の金属網を
用いる場合に、負極の集電体として銅製パンチドメタ
ル、銅製エキスパンドメタルを用いることを許容する。
また、前記二次電池は、負極の集電体として前述した特
定の構造の金属網を用いる場合に、正極の集電体として
アルミニウム製パンチドメタルや、アルミニウム製エキ
スパンドメタルを用いることを許容する。

【００３４】さらに、本発明に係るポリマー電解質二次
電池においては、金属線同士が垂直に交差しており、金
属線同士の間隔の平均が１００〜５００μｍの範囲にあ
る金属網からなる第１の集電体と、前記金属線同士の間
隔の平均が２００〜５００μｍの範囲にある金属網から
なる第２の集電体とを組み合わせて用いることを許容す
る。例えば、前記第２の集電体の両面に負極層が積層さ
れた構造を有する負極と、前記負極の両面に積層された
ゲル状電解質層と、各ゲル状電解質層にそれぞれ積層さ
れた正極層と、各正極層にそれぞれ積層された前記第１
の集電体とからポリマー電解質二次電池の発電要素を構
成することができる。

【００３５】以上詳述したように本発明に係るポリマー
電解質二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出する材
料、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む正極層と、前記正極層の片面に積層された集電体とを
含む正極を備え、前記集電体は金属線同士が垂直に交差
している金属網からなり、前記金属線同士の間隔の平均
は１００μｍ〜５００μｍの範囲であることを特徴とす
るものである。このような二次電池によれば、正極の電
解液浸透速度を高い値に維持しつつ、正極作製時に集電
体が伸びるのを抑制して正極層と集電体との密着性を高
めることができる。その結果、正極の接触抵抗を低減す
ることができるため、レート特性が向上されたポリマー
電解質二次電池を実現することができる。また、正極作
製時に正極の厚さがばらつくのを低減することが可能に
なる。

【００３６】さらに、前記金属線の平均径を５〜２０μ
ｍの範囲にすることによって、電解液の浸透速度、及び
正極層と集電体との密着性の双方が格段に優れた正極を
備えるポリマー電解質二次電池を提供することができ
る。

【００３７】本発明に係る別のポリマー電解質二次電池
は、リチウムイオンを吸蔵・放出する材料、非水電解液
及びこの電解液を保持するポリマーを含む負極層と、前
記負極層の片面に積層された集電体とを含む負極を備
え、前記集電体は金属線同士が垂直に交差している金属
網からなり、前記金属線同士の間隔の平均は１００μｍ
〜５００μｍの範囲であることを特徴とするものであ
る。このような二次電池によれば、負極の電解液浸透速
度を高い値に維持しつつ、負極作製時に集電体が伸びる
のを抑制して負極層と集電体との密着性を高めることが
できる。その結果、負極の接触抵抗を低減することがで
きるため、レート特性が向上されたポリマー電解質二次
電池を実現することができる。また、負極作製時に負極
の厚さがばらつくのを低減することが可能になる。

【００３８】さらに、前記金属線の平均径を５〜２０μ
ｍの範囲にすることによって、電解液の浸透速度、及び
負極層と集電体との密着性の双方が格段に優れた負極を
備えるポリマー電解質二次電池を提供することができ
る。

【００３９】また、本発明に係る別のポリマー電解質二
次電池は、集電体と、前記集電体の両面に積層され、リ
チウムイオンを吸蔵・放出する材料、非水電解液及びこ
の電解液を保持するポリマーを含む正極層とを含む正極
を備え、前記集電体は金属線同士が垂直に交差している
金属網からなり、前記金属線同士の間隔の平均は２００
μｍ〜５００μｍの範囲であることを特徴とするもので
ある。このような二次電池によれば、正極におけるリチ
ウムイオン拡散速度を高い値に維持しつつ、正極作製時
に集電体が伸びるのを抑制して正極層と集電体との密着
性を高めることができる。その結果、正極の接触抵抗を
低減することができるため、レート特性が向上されたポ
リマー電解質二次電池を実現することができる。また、
正極作製時に正極の厚さがばらつくのを低減することが
可能になる。

【００４０】さらに、前記金属線の平均径を５〜２０μ
ｍの範囲にすることによって、リチウムイオンの拡散速
度、及び正極層と集電体との密着性の双方が格段に優れ
た正極を備えるポリマー電解質二次電池を提供すること
ができる。

【００４１】また、本発明に係る別のポリマー電解質二
次電池は、集電体と、前記集電体の両面に積層され、リ
チウムイオンを吸蔵・放出する材料、非水電解液及びこ
の電解液を保持するポリマーを含む負極層とを含む負極
を備え、前記集電体は金属線同士が垂直に交差している
金属網からなり、前記金属線同士の間隔の平均は２００
μｍ〜５００μｍの範囲であることを特徴とするもので
ある。このような二次電池によれば、負極におけるリチ
ウムイオン拡散速度を高い値に維持しつつ、負極作製時
に集電体が伸びるのを抑制して負極層と集電体との密着
性を高めることができる。その結果、負極の接触抵抗を
低減することができるため、レート特性が向上されたポ
リマー電解質二次電池を実現することができる。また、
負極作製時に負極の厚さがばらつくのを低減することが
可能になる。

【００４２】さらに、前記金属線の平均径を５〜２０μ
ｍの範囲にすることによって、リチウムイオンの拡散速
度、及び負極層と集電体との密着性の双方が格段に優れ
た負極を備えるポリマー電解質二次電池を提供すること
ができる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。（実施例１）＜正極の作製＞まず、活物質として組成式がＬｉＭｎ₂
Ｏ₄ で表されるリチウムマンガン複合酸化物と、カーボ
ンブラックと、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロ
プロピレン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体粉末と、可塑
剤としてフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）との混合液をアセ
トン中で混合し、ペーストを調製した。なお、各材料の
配合比（ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ ：ＶｄＦ−ＨＦＰの共重合体：
カーボンブラック：ＤＢＰ）は、５６重量％：１７重量
％：５重量％：２２重量％にした。得られたペーストを
ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィル
ム）上に厚さが１００μｍ、幅が２００ｍｍとなるよう
に塗布し、シート化し、非水電解液未含浸の正極シート
を作製した。

【００４４】帯状端子部を有する正極集電体として、前
述した図３に示すように、平均径が１０μｍのアルミニ
ウム線を垂直に交差させながら織り込むことにより形成
され、前記アルミニウム線同士の間隔の平均が３００μ
ｍの金属網を用意した。この集電体の一方の面に前記正
極シートを熱ロールで加熱圧着することにより非水電解
液未含浸の正極を作製した。

【００４５】＜負極の作製＞活物質としてメソフェーズ
ピッチ炭素繊維と、ビニリデンフロライド−ヘキサフル
オロプロピレン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体粉末と、
可塑剤｛フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）｝とをアセトン中
で混合し、ペーストを調製した。なお、材料の配合比
（炭素繊維：ＶｄＦ−ＨＦＰの共重合体：ＤＢＰ）は、
５８重量％：１７重量％：２５重量％にした。得られた
ペーストをポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥ
Ｔフィルム）上に厚さが１００μｍ、幅が２００ｍｍと
なるように塗布し、シート化し、電解液未含浸の負極シ
ートを作製した。

【００４６】帯状端子部を有する負極集電体として、前
述した図３に示すように、平均径が１０μｍの銅線を垂
直に交差させながら織り込むことにより形成され、前記
銅線同士の間隔の平均が３００μｍの金属網を用意し
た。この集電体の一方の面に前記負極シートを熱ロール
で加熱圧着することにより電解液未含浸の負極を作製し
た。

【００４７】＜ゲル状電解層の作製＞酸化硅素粉末を３
３．３重量部と、ＶｄＦ−ＨＦＰの共重合体粉末を２
２．２重量部と、可塑剤｛フタル酸ジブチル（ＤＢ
Ｐ）｝４４．５重量部とをアセトン中で混合し、ペース
ト状にした。得られたペーストをポリエチレンテレフタ
レートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に厚さが１００μ
ｍ、幅が２００ｍｍとなるように塗布し、シート化し、
電解液未含浸の電解質層を作製した。

【００４８】＜非水電解液の調製＞エチレンカーボネー
ト（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比
で２：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としての
ＬｉＰＦ₆ をその濃度が１ｍｏｌ／ｌになるように溶解
させて非水電解液を調製した。

【００４９】＜電池の組立＞前記正極の正極層と前記負
極の負極層の間に前記電解質層を介在させ、積層し、こ
れらを１３０℃に加熱した剛性ロールにて加熱圧着し、
積層物を作製した。このような積層物をメタノール中に
浸漬し、前記積層物中のＤＢＰをメタノールによって抽
出し、除去した。これを乾燥し、積層電極を作製した。
前記正極の端子部に正極リードとして帯状アルミニウム
箔を溶接した。また、前記負極の端子部に負極リードと
して帯状銅箔を溶接し、発電要素を作製した。

【００５０】次に、外装材としてＰＥＴ層、アルミニウ
ム箔層及びアイオノマー樹脂層がこの順番に積層された
複合フィルムを用意した。前記フィルムを前記アイオノ
マー樹脂層が内側に位置するように縦に二つ折りにし、
前記発電要素を前記正極リード及び前記負極リードが前
記フィルムから延出するように被覆した。このフィルム
の開口部を、長手方向に沿う一方側の端部を除き、幅１
０ｍｍで熱融着することにより封止した。次いで、熱融
着されていない一端部から前記組成の非水電解液を注液
し、前記積層電極に含浸させた。ひきつづき、この熱融
着されていない端部を融着幅１０ｍｍで加熱融着するこ
とにより、前述した図１及び図２に示す構造を有し、厚
さが１．０ｍｍで、リード部分を除く外径寸法が４０×
７０ｍｍで、電気容量が１００ｍＡｈの薄型ポリマー電
解質二次電池を製造した。（実施例２）平均径が１５μｍのアルミニウム線を垂直
に交差させながら織り込むことにより形成され、前記ア
ルミニウム線同士の間隔の平均が４００μｍの金属網を
用意した。この金属網を構成するアルミニウム線同士を
交点において抵抗溶接によって接着し、所望のサイズに
裁断することにより帯状端子部を有する正極集電体を作
製した。この集電体の一方の面に実施例１と同様な正極
シートを熱ロールで加熱圧着することにより非水電解液
未含浸の正極を作製した。

【００５１】平均径が１５μｍの銅線を垂直に交差させ
ながら織り込むことにより形成され、前記銅線同士の間
隔の平均が４００μｍの金属網を用意した。この金属網
を構成する銅線同士を交点において抵抗溶接によって接
着し、所望のサイズに裁断することにより帯状端子部を
有する負極集電体を作製した。この集電体の一方の面に
実施例１と同様な負極シートを熱ロールで加熱圧着する
ことにより非水電解液未含浸の負極を作製した。

【００５２】得られた正極及び負極、実施例１と同様な
ゲル状電解質層及び非水電解液とを用い、実施例１と同
様にして厚さが１．０ｍｍで、リード部分を除く外径寸
法が４０×７０ｍｍで、電気容量が１００ｍＡｈの薄型
ポリマー電解質二次電池を製造した。（比較例１）帯状端子部を有する正極集電体として、図
７に示すように、アルミニウム製のエキスパンドメタル
（このエキスパンドメタルを構成するアルミニウム線４
１の平均径は５０μｍ、アルミニウム線４１同士の間隔
の平均は１ｍｍ）を用意した。この集電体の一方の面に
実施例１と同様な正極シートを熱ロールで加熱圧着する
ことにより非水電解液未含浸の正極を作製した。

【００５３】帯状端子部を有する負極集電体として、銅
製のエキスパンドメタル（このエキスパンドメタルを構
成する銅線の平均径は５０μｍ、銅線同士の間隔の平均
は１ｍｍ）を用意した。この集電体の一方の面に実施例
１と同様な負極シートを熱ロールで加熱圧着することに
より非水電解液未含浸の負極を作製した。

【００５４】得られた正極及び負極、実施例１と同様な
ゲル状電解質層及び非水電解液とを用い、実施例１と同
様にして厚さが１．１ｍｍで、リード部分を除く外径寸
法が４０×７０ｍｍで、電気容量が１００ｍＡｈの薄型
ポリマー電解質二次電池を製造した。

【００５５】得られた実施例１，２及び比較例１の二次
電池について、以下に説明する方法でレート特性を評価
し、その結果を下記表１に示す。すなわち、実施例１，
２及び比較例１の二次電池について、充電電流１００ｍ
Ａで４．２Ｖまでの定電流定電圧充電を行った後、１０
０ｍＡで放電し、３．０Ｖで電圧カットを行い、そのと
きの放電容量を測定した。

【００５６】また、実施例１，２及び比較例１の正極集
電体及び負極集電体について、７ｋｇｆ／ｃｍの線圧で
ローラプレスを施した際の集電体の伸び率Ｔ（％）を下
記（１）式から算出し、その結果を下記表１に併記す
る。

【００５７】Ｔ（％）＝｛（Ｓ₂ ―Ｓ₁ ）／Ｓ₁ ｝×１００（１）ただし（１）式において、Ｓ₁ はローラプレス前の集電
体の面積、Ｓ₂ はローラプレス後の集電体の面積を示
す。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１から明らかなように、実施例１，２の
二次電池に含まれる正負極集電体は、比較例１に比べて
ローラプレス試験の際の伸び率が低く、正極層もしくは
負極層が積層された状態で巻き取られる際に加わるテン
ションで伸びるのを抑制できることがわかる。また、実
施例１，２の二次電池は、比較例１の二次電池に比べて
レート特性を改善できることがわかる。（実施例３）帯状端子部を有する正極集電体として、前
述した図３に示すように、平均径が１０μｍのアルミニ
ウム線を垂直に交差させながら織り込むことにより形成
され、前記アルミニウム線同士の間隔の平均が３００μ
ｍの金属網を用意した。この集電体の両面に実施例１と
同様な正極シートを熱ロールで加熱圧着することにより
非水電解液未含浸の正極を作製した。

【００６０】帯状端子部を有する負極集電体として、前
述した図３に示すように、平均径が１０μｍの銅線を垂
直に交差させながら織り込むことにより形成され、前記
銅線同士の間隔の平均が３００μｍの金属網を用意し
た。この集電体の両面に実施例１と同様な負極シートを
熱ロールで加熱圧着することにより電解液未含浸の負極
を作製した。

【００６１】前記正極と前記負極の間に前記電解質層を
介在させ、積層し、これらを１３０℃に加熱した剛性ロ
ールにて加熱圧着し、積層物を作製した。このような積
層物をメタノール中に浸漬し、前記積層物中のＤＢＰを
メタノールによって抽出し、除去した。これを乾燥し、
積層電極を作製した。前記正極の端子部に正極リードと
して帯状アルミニウム箔を溶接した。また、前記負極の
端子部に負極リードとして帯状銅箔を溶接し、発電要素
を作製した。

【００６２】次に、実施例１と同様な複合フィルムを前
記アイオノマー樹脂層が内側に位置するように縦に二つ
折りにし、前記発電要素を前記正極リード及び前記負極
リードが前記フィルムから延出するように被覆した。こ
のフィルムの開口部を、長手方向に沿う一方側の端部を
除き、幅１０ｍｍで熱融着することにより封止した。次
いで、熱融着されていない一端部から前記組成の非水電
解液を注液し、前記積層電極に含浸させた。ひきつづ
き、この熱融着されていない端部を融着幅１０ｍｍで加
熱融着することにより、前述した図５及び図６に示す構
造を有し、厚さが１．０ｍｍで、リード部分を除く外径
寸法が４０×７０ｍｍで、電気容量が１００ｍＡｈの薄
型ポリマー電解質二次電池を製造した。（実施例４）平均径が１５μｍのアルミニウム線を垂直
に交差させながら織り込むことにより形成され、前記ア
ルミニウム線同士の間隔の平均が４００μｍの金属網を
用意した。この金属網を構成するアルミニウム線同士を
交点において抵抗溶接によって接着し、所望のサイズに
裁断することにより帯状端子部を有する正極集電体を作
製した。この集電体の両面に実施例１と同様な正極シー
トを熱ロールで加熱圧着することにより非水電解液未含
浸の正極を作製した。

【００６３】平均径が１５μｍの銅線を垂直に交差させ
ながら織り込むことにより形成され、前記銅線同士の間
隔の平均が４００μｍの金属網を用意した。この金属網
を構成する銅線同士を交点において抵抗溶接によって接
着し、所望のサイズに裁断することにより帯状端子部を
有する負極集電体を作製した。この集電体の両面に実施
例１と同様な負極シートを熱ロールで加熱圧着すること
により非水電解液未含浸の負極を作製した。

【００６４】得られた正極及び負極、実施例１と同様な
ゲル状電解質層及び非水電解液とを用い、実施例３と同
様にして厚さが１．０ｍｍで、リード部分を除く外径寸
法が４０×７０ｍｍで、電気容量が１００ｍＡｈの薄型
ポリマー電解質二次電池を製造した。（比較例２）帯状端子部を有する正極集電体として、ア
ルミニウム製のエキスパンドメタル（このエキスパンド
メタルを構成するアルミニウム線の平均径は５０μｍ、
アルミニウム線同士の間隔の平均は１．０ｍｍ）を用意
した。この集電体の両面に実施例１と同様な正極シート
を熱ロールで加熱圧着することにより非水電解液未含浸
の正極を作製した。

【００６５】帯状端子部を有する負極集電体として、銅
製のエキスパンドメタル（このエキスパンドメタルを構
成する銅線の平均径は５０μｍ、銅線同士の間隔の平均
は１．０ｍｍ）を用意した。この集電体の両面に実施例
１と同様な負極シートを熱ロールで加熱圧着することに
より非水電解液未含浸の負極を作製した。

【００６６】得られた正極及び負極、実施例１と同様な
ゲル状電解質層及び非水電解液とを用い、実施例３と同
様にして厚さが１．１ｍｍで、リード部分を除く外径寸
法が４０×７０ｍｍで、電気容量が１００ｍＡｈの薄型
ポリマー電解質二次電池を製造した。

【００６７】得られた実施例３，４及び比較例２の二次
電池について、前述したのと同様な条件でレート特性を
評価し、その結果を下記表２に示す。また、実施例３，
４及び比較例２の正極集電体及び負極集電体について、
前述したのと同様な条件でローラプレス試験を行い、集
電体の伸び率Ｔ（％）を前述した（１）式から算出し、
その結果を下記表２に併記する。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２から明らかなように、実施例３，４の
二次電池に含まれる正負極集電体は、比較例２に比べて
ローラプレス試験の際の伸び率が低く、正極層もしくは
負極層が積層された状態で巻き取られる際に加わるテン
ションで伸びるのを抑制できることがわかる。また、実
施例３，４の二次電池は、比較例２の二次電池に比べて
レート特性を改善できることがわかる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、正
負極の厚さのばらつきが抑制され、レート特性が改善さ
れたポリマー電解質二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１のポリマー電解質二次電池を
示す断面図。

【図２】図１のポリマー電解質二次電池を示す部分切欠
上面図。

【図３】図２のＡ部を示す拡大図。

【図４】図１の二次電池に含まれる集電体の別の例を示
す平面図。

【図５】本発明に係る第２のポリマー電解質二次電池を
示す断面図。

【図６】図５のポリマー電解質二次電池を示す部分切欠
上面図。

【図７】比較例１の二次電池に含まれる正極集電体を示
す平面図。

【符号の説明】

１…正極集電体、５…ゲル状電解質層、６…正極端子部、７…負極端子部、８…正極リード、９…負極リード、１０…フィルム、１１…アルミニウム線、１２…銅線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属線同士が垂直に交差している金属網
からなり、前記金属線同士の間隔の平均が１００μｍ〜
５００μｍの範囲である集電体と、前記集電体の一方の
面に積層された正極層とを有する正極を具備したことを
特徴とするポリマー電解質二次電池。
【請求項２】金属線同士が垂直に交差している金属網
からなり、前記金属線同士の間隔の平均が１００μｍ〜
５００μｍの範囲である集電体と、前記集電体の一方の
面に積層された負極層とを有する負極を具備したことを
特徴とするポリマー電解質二次電池。
【請求項３】金属線同士が垂直に交差している金属網
からなり、前記金属線同士の間隔の平均が２００μｍ〜
５００μｍの範囲である集電体と、前記集電体の両面に
積層された正極層とを有する正極を具備したことを特徴
とするポリマー電解質二次電池。
【請求項４】金属線同士が垂直に交差している金属網
からなり、前記金属線同士の間隔の平均が２００μｍ〜
５００μｍの範囲である集電体と、前記集電体の両面に
積層された負極層とを有する負極を具備したことを特徴
とするポリマー電解質二次電池。