JPH11185815A - Battery and manufacture of battery - Google Patents

Battery and manufacture of battery

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JPH11185815A
JPH11185815A JP9346731A JP34673197A JPH11185815A JP H11185815 A JPH11185815 A JP H11185815A JP 9346731 A JP9346731 A JP 9346731A JP 34673197 A JP34673197 A JP 34673197A JP H11185815 A JPH11185815 A JP H11185815A
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JP
Japan
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solid electrolyte
battery
precursor solution
positive electrode
negative electrode
Prior art date
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Application number
JP9346731A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Takei
文雄 武井
Hiroaki Yoshida
宏章 吉田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP9346731A priority Critical patent/JPH11185815A/en
Publication of JPH11185815A publication Critical patent/JPH11185815A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery that includes a solid electrolytic layer excellent in a mechanical strength characteristic while maintaining high conductivity, and has an excellent capacity characteristic and discharging rate characteristic, and also provide a manufacturing method of the battery. SOLUTION: This battery includes: a negative electrode active material 3 formed from an alkaline metal, an alloy of an alkaline metal and a II or III group metal, or carbon capable of occluding alkaline metal ions; a positive electrode active material 1 formed from a metal oxide capable of intercalating lithium, a conductive high polymer having oxidation-reduction capability or a complex of them; an unwoven fabric placed in between the positive electrode active material 1 and the negative electrode active material 3; and a solid electrolytic layer 2 comprised a solid electrolyte 2 formed by infiltrating a solid electrolytic precursor solution in the unwoven fabric and thereafter polymerizing the precursor solution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、繰り返し充電して
使用可能な電池に関し、特に、アルカリ金属、またはア
ルカリ金属/アルカリ土類金属の合金から構成される負
極と、金属酸化物もしくは導電性高分子、またはそれら
の複合体から構成される正極と、固体電解質層とを有す
る電池及び電池の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery which can be repeatedly charged and used, and more particularly to a negative electrode composed of an alkali metal or an alkali metal / alkaline earth metal alloy, a metal oxide or a highly conductive metal oxide. The present invention relates to a battery having a positive electrode composed of molecules or a composite thereof, and a solid electrolyte layer, and a method for manufacturing a battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロエレクトロニクス、特に
半導体素子製造技術の顕著な進歩により、大規模集積回
路(VLSI)に代表される高度に集積化された高機能
デバイスが実現されている。これを種々の装置の制御系
に採用することにより、電子機器は飛躍的な小型化を達
成し、各種産業機器のみならず、一般家庭における家電
製品の小型化及び多機能化にも大きく貢献している。
2. Description of the Related Art In recent years, with the remarkable progress of microelectronics, especially semiconductor device manufacturing technology, highly integrated and highly functional devices represented by large-scale integrated circuits (VLSI) have been realized. By adopting this in the control system of various devices, electronic devices have achieved a tremendous miniaturization and contributed not only to various industrial devices but also to the miniaturization and multifunctionalization of home appliances in ordinary households. ing.

【0003】小型化された電子機器の多くは、商用電源
等に頼ることなく動作可能な、いわゆるコードレス化の
方向に進んでいる。この種の電子機器の電源としては、
一般的に電池が用いられている。その中でも、繰り返し
充電して使用可能な、いわゆる二次電池は、1回あたり
の使用コストを極めて安くできるため、携帯電話やハン
ドヘルドパーソナルコンピュータなどの携帯情報機器の
電源として有用である。
[0003] Many of miniaturized electronic devices are operable without relying on a commercial power supply or the like, and are moving toward a so-called cordless direction. As a power source for this kind of electronic equipment,
Generally, a battery is used. Among them, a so-called secondary battery, which can be repeatedly charged and used, can be used at a very low cost per use, and thus is useful as a power source for portable information devices such as mobile phones and handheld personal computers.

【0004】近年、これらの電子機器に使用される電池
の電解質として、高分子固体電解質が注目されている。
高分子固体電解質には電池固有の問題である漏液の問題
が無く、溶液系の電池に比べて引火性が低くなるため安
全性が向上すること、および高分子固体電解質の優れた
製造性により電池自身の加工性が向上し、薄型で自由な
形状の電池を実現可能である等、多くの利点を有する。
このような二次電池としては、リチウムを使用するもの
が広く知られている。
[0004] In recent years, polymer solid electrolytes have attracted attention as electrolytes for batteries used in these electronic devices.
The polymer solid electrolyte does not have the problem of liquid leakage, which is a problem inherent to batteries, and has lower flammability compared to solution-based batteries, thereby improving safety and improving the productivity of the polymer solid electrolyte. The battery has many advantages, such as improved workability of the battery itself and realization of a thin and free-form battery.
As such a secondary battery, a battery using lithium is widely known.

【0005】リチウムを使用する二次電池においては、
高分子固体電解質として、ポリエチレンオキサイド、ポ
リアクリロニトリル、ポリビニルピリジン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリビニルアルコール、またはこれらの高分子マ
トリクス材料にアクリル基、ビニル基、エポキシ基など
の反応性官能基を導入した誘導体など、比較的誘電率の
高い高分子マトリクスに、電解質成分として分極の大き
い有機溶媒を添加し、全体として大きなイオン導電率を
与える系が使用されている。すなわち、電荷のキャリア
であるリチウムイオンは、過塩素酸リチウム、テトラフ
ルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウ
ム、テトラフルオロスルホン酸リチウムなどのリチウム
塩に由来し、これらの塩が電解質中で十分に解離し、か
つリチウムイオンは電池の充電及び放電に伴う分極を解
消すべく、十分な速度で移動しなければならないためで
ある。
[0005] In a secondary battery using lithium,
As a polymer solid electrolyte, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinyl pyridine, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, or a derivative obtained by introducing a reactive functional group such as an acrylic group, a vinyl group, or an epoxy group into these polymer matrix materials, A system is used in which an organic solvent having a large polarization is added as an electrolyte component to a polymer matrix having a relatively high dielectric constant to give a large ionic conductivity as a whole. That is, the lithium ions that are charge carriers are derived from lithium salts such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, and lithium tetrafluorosulfonate, and these salts are sufficiently contained in the electrolyte. This is because lithium ions must dissociate and move at a sufficient speed in order to eliminate the polarization accompanying the charge and discharge of the battery.

【0006】これらの条件を満足するものとして、ポリ
エチレンオキサイドにプロピレンカーボネート(炭酸プ
ロピレン)などの非水系溶媒を添加し、さらにこれにヘ
キサフルオロリン酸リチウムを1〜3M添加(溶解)さ
せた系を使用することができる。この構成によって実現
される系は、薄いシート状の電池が構成可能であり、形
状の任意性が高いという利点を有する。
In order to satisfy these conditions, a system in which a non-aqueous solvent such as propylene carbonate (propylene carbonate) is added to polyethylene oxide, and 1 to 3 M of lithium hexafluorophosphate is added (dissolved) to the solvent. Can be used. The system realized by this configuration has an advantage that a thin sheet-shaped battery can be configured and the shape is highly arbitrary.

【0007】前記の構成の電池では、形状の任意性が高
いという利点がある反面、機械的強度が弱いという欠点
がある。すなわち、固体電解質として、従来から、ポリ
エチレンオキサイド、ポリアクリルニトリル、ポリビニ
ルピリジン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、
ポリフッ化ビニリデンなど高分子マトリクスに、過塩素
酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフ
ルオロリン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸
リチウムなどの、カチオンとしてリチウムを含む無機塩
と、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジメト
キシエタン、γ─ブチロラクトンなどの有機溶媒を含有
させてなる、いわゆる高分子電解質が用いられている。
特に、導電性を向上させ、電池の容量特性及び放電レー
ト特性を向上させるには、有機溶媒成分の含量を増大さ
せ、これを安定に保持させることが重要である。しか
し、このような高い導電性を有する固体電解質は、一般
的に機械的強度が低い。機械的強度を維持しつつ、イオ
ンの移動性を高めるためには、固体電解質を構成するマ
トリクスポリマーに柔軟性を持たせることが必要とな
る。
[0007] The battery of the above configuration has the advantage of having a high degree of arbitrariness in the shape, but has the disadvantage of low mechanical strength. That is, as a solid electrolyte, conventionally, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinyl pyridine, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol,
In a polymer matrix such as polyvinylidene fluoride, lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, an inorganic salt containing lithium as a cation such as lithium trifluoromethanesulfonate, propylene carbonate, ethylene carbonate,
A so-called polymer electrolyte containing an organic solvent such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dimethoxyethane, and γ-butyrolactone is used.
In particular, it is important to increase the content of the organic solvent component and to stably maintain the content in order to improve conductivity and improve capacity characteristics and discharge rate characteristics of the battery. However, such a solid electrolyte having high conductivity generally has low mechanical strength. In order to increase the mobility of ions while maintaining the mechanical strength, it is necessary to impart flexibility to the matrix polymer constituting the solid electrolyte.

【0008】このような問題に鑑み、特開平5─674
76号,特開平5─290614号,特開平5─227
24号公報においては、不織布に電解質を含侵させ、ま
たは不織布に電解質を含侵させたのちに非水溶媒を蒸発
させた構成による電解質が提供されている。
In view of such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-674
No. 76, JP-A-5-290614, JP-A-5-227
In Japanese Patent Publication No. 24, there is provided an electrolyte having a structure in which a nonwoven fabric is impregnated with an electrolyte, or a nonwoven fabric is impregnated with an electrolyte and then a nonaqueous solvent is evaporated.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、不織布
自体はイオン導電性が無いため、電解質の導電性には寄
与しない。したがって、単に不織布に電解質を保持した
構造である従来の電池では、機械的強度は上がるもの
の、導電性が低下するという問題が生じる。本発明の目
的は、高い導電性を維持したまま機械的強度特性に優れ
た固体電解質層を有し、容量特性及び放電レート特性の
よい電池及び電池の製造方法を提供することにある。
However, the nonwoven fabric itself does not have ionic conductivity and does not contribute to the conductivity of the electrolyte. Therefore, in a conventional battery having a structure in which an electrolyte is simply held in a nonwoven fabric, there is a problem that although the mechanical strength increases, the conductivity decreases. An object of the present invention is to provide a battery having a solid electrolyte layer having excellent mechanical strength characteristics while maintaining high conductivity, and having good capacity characteristics and discharge rate characteristics, and a method of manufacturing a battery.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記した課題は、アルカ
リ金属、アルカリ金属とII族もしくはIII族の金属との
合金、またはアルカリ金属イオン吸蔵能のあるカーボン
から構成される負極と、リチウムインターカレーション
が可能な金属酸化物もしくは酸化還元能を有する導電性
高分子、またはそれらの複合体から構成される正極と、
前記正極と前記負極との間に配置された不織布と、該不
織布に固体電解質の前駆体溶液を含侵したのち、前記前
駆体溶液を重合させて形成される固体電解質とからなる
固体電解質層とを有することを特徴とする電池により解
決する。
An object of the present invention is to provide a negative electrode comprising an alkali metal, an alloy of an alkali metal and a Group II or Group III metal, or a carbon having an alkali metal ion-absorbing ability, and a lithium intercalator. A positive electrode composed of a conductive metal oxide or a conductive polymer having a redox ability, or a composite thereof,
A non-woven fabric disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a solid electrolyte layer including a solid electrolyte formed by impregnating the non-woven fabric with a precursor solution of a solid electrolyte and then polymerizing the precursor solution. The problem is solved by a battery having:

【0011】また、上記した課題は、不織布に固体電解
質の前駆体溶液を含浸したのち、前記前駆体溶液を重合
させて固体電解質層を形成する工程と、アルカリ金属、
アルカリ金属とII族もしくはIII族の金属との合金、ま
たはアルカリ金属イオン吸蔵能のあるカーボンから構成
した負極と、リチウムインターカレーションが可能な金
属酸化物もしくは酸化還元能を有する導電性高分子、ま
たはそれらの複合体から構成した正極とにより前記固体
電解質層を挟む工程とを有することを特徴とする電池の
製造方法により解決する。
[0011] Further, the above-mentioned problem is to impregnate a non-woven fabric with a precursor solution of a solid electrolyte and then polymerize the precursor solution to form a solid electrolyte layer;
An alloy of an alkali metal and a group II or group III metal, or a negative electrode composed of carbon having an alkali metal ion-absorbing ability, and a metal oxide capable of lithium intercalation or a conductive polymer having an oxidation-reduction ability, Or a step of sandwiching the solid electrolyte layer with a positive electrode composed of a composite thereof.

【0012】以下、本発明の作用について説明する。本
発明の電池において、固体電解質層は、不織布に固体電
解質の前駆体溶液を含浸したのち、前駆体溶液を重合さ
せて形成している。不織布に固体電解質の前駆体溶液を
含侵したのち、重合させて形成しているので、固体電解
質が不織布に強固に保持される。これにより、機械的特
性が向上し、イオン導電性の高い固体電解質層が得られ
る。
The operation of the present invention will be described below. In the battery of the present invention, the solid electrolyte layer is formed by impregnating the nonwoven fabric with the precursor solution of the solid electrolyte and then polymerizing the precursor solution. Since the nonwoven fabric is impregnated with the precursor solution of the solid electrolyte and then polymerized, the solid electrolyte is firmly held by the nonwoven fabric. Thereby, the mechanical characteristics are improved, and a solid electrolyte layer having high ionic conductivity is obtained.

【0013】したがって、高い導電性を維持したまま機
械的強度特性に優れた固体電解質層を有し、容量特性及
び放電レート特性のよい電池が得られる。また、不織布
に固体電解質成分を重合させて保持させることにより、
非水溶媒成分を蒸発させることよりも電解質層の膜厚均
一性が向上し、特性のばらつきを小さくでき、液漏れの
おそれもより確実に防止できるとともに、重合させるた
めに必要なエネルギーが小さく、時間が短くて済み、コ
ストの低下及び工程の短縮化ができる。
Accordingly, a battery having a solid electrolyte layer having excellent mechanical strength characteristics while maintaining high conductivity and having good capacity characteristics and discharge rate characteristics can be obtained. Also, by polymerizing and holding the solid electrolyte component on the nonwoven fabric,
The uniformity of the thickness of the electrolyte layer is improved than that of evaporating the non-aqueous solvent component, the variation in characteristics can be reduced, the risk of liquid leakage can be more reliably prevented, and the energy required for polymerization is small, The time is short, and the cost and the process can be reduced.

【0014】また、不織布の密度を1.0g/cm3 以下、
もしくは不織布の実質充填率を0.5以下とし、固体電
解質の前駆体溶液の重量の40%以上、より好ましくは
60%以上の低分子溶媒成分を含むことにより、機械的
強度を保持しつつ、イオンの輸送性を確保する効果がさ
らに大きくなる。これは、イオン導電性に関与しない不
織布に密度が低く開口率の高いものを使用することと、
低分子溶媒成分を多量に含むことの両者の相乗効果で、
高いイオン導電性を確保できるためである。
Further, the density of the nonwoven fabric is 1.0 g / cm 3 or less,
Alternatively, the non-woven fabric has a substantial filling factor of 0.5 or less, and contains a low-molecular solvent component of 40% or more, more preferably 60% or more of the weight of the precursor solution of the solid electrolyte, thereby maintaining mechanical strength. The effect of ensuring ion transportability is further increased. This is to use a non-woven fabric with low density and high aperture ratio for non-woven fabric not involved in ionic conductivity,
By the synergistic effect of both containing a large amount of low molecular solvent components,
This is because high ionic conductivity can be ensured.

【0015】不織布の材質としては、ポリエステル系高
分子物質、レーヨン系高分子物質、脂肪族ポリアミド系
高分子物質、芳香族ポリアミド系高分子物質、ポリオレ
フィン系高分子物質、塩素化ポリオレフィン系高分子物
質、フッ素化ポリオレフィン系高分子物質などを使用で
きる。本発明の電池の製造方法においては、不織布に固
体電解質の前駆体溶液を含浸したのち、前駆体溶液を重
合させて固体電解質層を形成する工程と、アルカリ金
属、アルカリ金属とII族もしくはIII族の金属との合
金、またはアルカリ金属イオン吸蔵能のあるカーボンか
ら構成した負極と、リチウムインターカレーションが可
能な金属酸化物もしくは酸化還元能を有する導電性高分
子、またはそれらの複合体から構成した正極とにより固
体電解質層を挟む工程とを経て電池を製造する。
Examples of the material of the nonwoven fabric include polyester polymer materials, rayon polymer materials, aliphatic polyamide polymer materials, aromatic polyamide polymer materials, polyolefin polymer materials, and chlorinated polyolefin polymer materials. And a fluorinated polyolefin polymer. In the method for producing a battery according to the present invention, a step of impregnating a nonwoven fabric with a precursor solution of a solid electrolyte, polymerizing the precursor solution to form a solid electrolyte layer, an alkali metal, an alkali metal and a group II or III group A negative electrode composed of an alloy with a metal, or carbon having an alkali metal ion-absorbing ability, and a metal oxide capable of lithium intercalation or a conductive polymer having an oxidation-reduction ability, or a composite thereof. The battery is manufactured through the steps of sandwiching the solid electrolyte layer with the positive electrode.

【0016】そのため、不織布により機械的特性が向上
したイオン導電性の高い固体電解質層が得られる。ま
た、不織布に固体電解質の前駆体溶液を含侵させ重合さ
せているので、固体電解質が不織布に強固に保持され
る。これにより、より一層機械的特性が向上し、イオン
導電性の高い固体電解質層が得られるとともに液漏れの
おそれもより確実に防止できる。さらに、不織布に固体
電解質を保持させたことにより、電解質層の膜厚均一性
が向上し、特性のばらつきを小さくする効果も得られ
る。したがって、高い導電性を維持したまま機械的強度
特性に優れた固体電解質層を有し、容量特性及び放電レ
ート特性のよい電池が得られる。
Therefore, a solid electrolyte layer having high ionic conductivity and improved mechanical properties can be obtained by the nonwoven fabric. In addition, since the nonwoven fabric is impregnated with the precursor solution of the solid electrolyte and polymerized, the solid electrolyte is firmly held by the nonwoven fabric. As a result, the mechanical properties are further improved, a solid electrolyte layer having high ionic conductivity is obtained, and the risk of liquid leakage can be more reliably prevented. Further, by holding the solid electrolyte in the nonwoven fabric, the uniformity of the thickness of the electrolyte layer is improved, and the effect of reducing the variation in characteristics can be obtained. Accordingly, a battery having a solid electrolyte layer having excellent mechanical strength characteristics while maintaining high conductivity and having good capacity characteristics and discharge rate characteristics can be obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を用いて説明する。図1は本発明の実施
の形態の電池を示す断面図、図2は同じくその電池を示
す平面図である。本発明の実施の形態の電池は、固体電
解質層2の両面に正極活物質1(正極)および負極活物
質3(負極)が配置されている。正極活物質1(正極)
および負極活物質3(負極)の外側には、正極集電体5
および負極集電体6が配置され、正極集電体5および負
極集電体6の外側には、正極端子7および負極端子8が
接着されている。そして、正極集電体5、負極集電体
6、正極端子7及び負極端子8が外装材4により覆われ
た構成となっており、正極端子7及び負極端子8は外装
材4から外に延びだした構造となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the same battery. In the battery according to the embodiment of the present invention, the positive electrode active material 1 (positive electrode) and the negative electrode active material 3 (negative electrode) are arranged on both surfaces of the solid electrolyte layer 2. Positive electrode active material 1 (positive electrode)
And a positive electrode current collector 5 outside the negative electrode active material 3 (negative electrode).
A negative electrode current collector 6 is disposed, and a positive electrode terminal 7 and a negative electrode terminal 8 are bonded to the outside of the positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 6. The positive electrode current collector 5, the negative electrode current collector 6, the positive electrode terminal 7, and the negative electrode terminal 8 are configured to be covered with the exterior material 4, and the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 8 extend from the exterior material 4. It has a broken structure.

【0018】正極活物質1は、リチウムインターカレー
ションが可能な金属酸化物もしくは酸化還元能を有する
導電性高分子、またはそれらの複合体から構成する。リ
チウムインターカレーションが可能な金属酸化物として
は、コバルト酸化物、バナジウム酸化物、マンガン酸化
物、ニッケル酸化物などがある。また、これらの材料と
結着能のある材料、例えばポリテトラフルオロエチレ
ン、フッ素化エチレン─プロピレン共重合体、ポリフッ
化ビニリデンなどのフッ素化ポリマー、ポリアクリル酸
メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリ
ルなどの熱可塑性ポリマーなどの合剤によって形成され
る材料シートを正極活物質1としても用いてもよい。こ
のとき、正極活物質1と正極集電体5との接触性を高め
る目的で、アセチレンブラック、グラファイトなどのカ
ーボン系の導電化剤を混合してもよい。
The positive electrode active material 1 is composed of a metal oxide capable of lithium intercalation, a conductive polymer having a redox ability, or a composite thereof. Metal oxides capable of lithium intercalation include cobalt oxide, vanadium oxide, manganese oxide, nickel oxide, and the like. In addition, materials capable of binding to these materials, for example, polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene-propylene copolymer, fluorinated polymers such as polyvinylidene fluoride, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, etc. A material sheet formed of a mixture such as a thermoplastic polymer may be used as the positive electrode active material 1. At this time, a carbon-based conductive agent such as acetylene black or graphite may be mixed for the purpose of increasing the contact between the positive electrode active material 1 and the positive electrode current collector 5.

【0019】また、酸化還元能を有する導電性高分子と
しては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェ
ン、ポリアセチレンなどがある。これらは、酸化還元挙
動に基づく電気化学ポテンシャルを利用したものであ
る。負極活物質3には、還元性の大きい、すなわち容易
に酸化される性質を有する物質を使用し、アルカリ金
属、望ましくはリチウムまたはリチウム/アルミニウム
合金などのアルカリ金属とII属もしくはIII属の金属と
の合金、またはアルカリ金属イオン吸蔵能のあるカーボ
ンを使用する。
Examples of the conductive polymer having a redox ability include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyacetylene. These use an electrochemical potential based on redox behavior. As the negative electrode active material 3, a substance having a large reducing property, that is, a substance having a property of being easily oxidized, is used. Alloy or carbon having the ability to occlude alkali metal ions.

【0020】固体電解質層2は、固体電解質と不織布と
により構成されている。固体電解質は、高分子マトリク
スと低分子溶媒を混合して形成する。高分子マトリクス
としては、ポリエチレンオキサイド系、ポリアクリロニ
トリル系、ポリアクリル系、ポリメタクリル系、多糖類
高分子系などを用いるか、又は、これらの混合系を用い
る。低分子溶媒としては、無機塩、有機溶媒または、こ
れらを適当な比で混合した有機溶媒とにより形成する。
無機塩としては、過塩素酸リチウム、テトラフルオロホ
ウ酸リチウム、テトラフルオロスルホン酸リチウムなど
のカチオンとしてリチウムを含むものを用いる。有機溶
媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジメトキシエタン、γーブチロラクトンなどを用い
る。
The solid electrolyte layer 2 is composed of a solid electrolyte and a non-woven fabric. The solid electrolyte is formed by mixing a polymer matrix and a low-molecular solvent. As the polymer matrix, a polyethylene oxide-based, polyacrylonitrile-based, polyacryl-based, polymethacryl-based, polysaccharide polymer-based, or the like, or a mixture thereof is used. The low molecular solvent is formed with an inorganic salt, an organic solvent, or an organic solvent obtained by mixing these at an appropriate ratio.
As the inorganic salt, those containing lithium as a cation, such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, and lithium tetrafluorosulfonate are used. As the organic solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, or the like is used.

【0021】そして、高分子マトリクスと有機溶媒とを
混合した溶液に硬化剤を加え、この溶液(前駆体溶液)
を不織布に含侵する。その後、光照射または加熱によっ
て高分子を重合させて、固体化させることにより、固体
電解質層2を形成する。この不織布により機械的特性が
向上したイオン導電性の高い固体電解質層2が得られ
る。
Then, a curing agent is added to a solution obtained by mixing a polymer matrix and an organic solvent, and this solution (precursor solution)
Is impregnated into the nonwoven fabric. Thereafter, the polymer is polymerized by light irradiation or heating to be solidified, whereby the solid electrolyte layer 2 is formed. With this nonwoven fabric, a solid electrolyte layer 2 having high ionic conductivity and improved mechanical properties can be obtained.

【0022】不織布としては、密度が1.0g/cm3以下
もしくは実質充填率が0.5以下、すなわち空隙率の高
い材料を使用し、固体電解質材料としては重量比で40
%以上、好ましくは60%以上の低分子溶媒成分を含ん
だポリマー電解質を使用する。不織布の材料としては、
ポリエステル系、レーヨン系、脂肪属ポリアミド系、芳
香属ポリアミド系、ポリオレフィン系、塩素化ポリオレ
フィン系、フッ素化ポリオレフィン系などの高分子物質
を使用してもよい。さらに、上記の材質を複合化した不
織布を用いてもよい。
As the non-woven fabric, a material having a density of 1.0 g / cm 3 or less or a substantial filling rate of 0.5 or less, that is, a material having a high porosity is used.
%, Preferably 60% or more of a low molecular solvent component. As a material for nonwoven fabric,
Polymer materials such as polyester, rayon, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, polyolefin, chlorinated polyolefin, and fluorinated polyolefin may be used. Further, a nonwoven fabric obtained by compounding the above materials may be used.

【0023】ここで、不織布に密度が1.0g/cm3
下、すなわち空隙率の高いものを使用する理由について
説明する。不織布の密度は次の式で求まる。 不織布の密度=材料の密度×実質充填率・・・(1) 実質充填率は、不織布を構成する材料が単位体積中に占
める割合である。
Here, the reason why a non-woven fabric having a density of 1.0 g / cm 3 or less, that is, a high porosity, is used will be described. The density of the nonwoven fabric is obtained by the following equation. Density of nonwoven fabric = density of material × substantial filling ratio (1) The substantive filling ratio is a ratio of a material constituting the nonwoven fabric to a unit volume.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】本願発明者の実験から、良好なイオン導電
率を得るためには、実質充填率を0.5以下とすること
が好ましいことが判明している。材料の密度は、上記表
1に示すように、およそ2g/cm3 以下であるので、この
場合、不織布の密度は、(1)式から2.0g/cm3 ×
0.5=1.0g/cm3 となる。したがって、不織布は、
密度が1.0g/cm3以下のものを使用する。
From the experiment of the present inventor, it has been found that the effective filling rate is preferably 0.5 or less in order to obtain good ionic conductivity. The density of the material is about 2 g / cm 3 or less as shown in Table 1 above. In this case, the density of the nonwoven fabric is 2.0 g / cm 3 × from the formula (1).
0.5 = 1.0 g / cm 3 . Therefore, the nonwoven is
Use a material having a density of 1.0 g / cm 3 or less.

【0026】また、固体電解質材料として、重量比で4
0%以上の低分子溶媒成分を含んだポリマー電解質を使
用する理由について説明する。図3は、横軸に固体電解
質材料の有機溶媒含有量をとり、縦軸にイオン導電率を
とって、固体電解質材料の有機溶媒含有量とイオン導電
率との関係を示す図である。図3中にプロットしている
データは、単一の材料に関するデータではないので、必
ずしも一義的な関係ではないが、およその傾向を示して
いる。この図より、有機溶媒含有量40%程度を境に、
イオン導電性が変わることがわかる。この付近で、イオ
ン導電に係わる何らかのメカニズムが変化していると考
えられ、40%以下では急激に導電性が低下する。つま
り、安定な導電率を持つ固体電解質を得るためには、最
低限40%程度、好ましくは60%以上の低分子溶媒含
有量が必要となることがわかる。
As a solid electrolyte material, a weight ratio of 4
The reason why a polymer electrolyte containing 0% or more of a low molecular solvent component is used will be described. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the organic solvent content of the solid electrolyte material and the ionic conductivity, with the horizontal axis representing the organic solvent content of the solid electrolyte material and the vertical axis representing the ionic conductivity. Since the data plotted in FIG. 3 is not data relating to a single material, it does not necessarily have a unique relationship, but indicates an approximate tendency. From this figure, when the organic solvent content is about 40%,
It can be seen that the ionic conductivity changes. It is considered that some mechanism related to ionic conductivity has changed in the vicinity of this, and when it is 40% or less, the conductivity sharply decreases. That is, it is understood that a low molecular solvent content of at least about 40%, preferably 60% or more is required to obtain a solid electrolyte having stable electric conductivity.

【0027】図4は、横軸にイオン導電率をとり、縦軸
に容量出現率をとって、イオン導電率と容量出現率との
関係を示す図である。容量出現率は、電極に仕込んだ材
料(活物質)の理論的容量に対し、実際どの程度の容量
が得られたかの割合である。これも、図4中にプロット
しているデータは、異なる系の代表データを用いている
のだが、容量出現率が80%以上であるためには、イオ
ン導電率はおよそ1×10-3S/cm2 以上必要であると考
えられる。そして、図3を参照すると、およそ1×10
-3S/cm2 以上のイオン導電率を得るためには、有機溶媒
含有量が40%以上は必要である。特に、有機溶媒含有
量は、約60%とすることが好ましい。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ionic conductivity and the capacitance appearance ratio, with the ordinate being the ionic conductivity and the ordinate being the capacitance appearance ratio. The capacitance appearance rate is a ratio of the actual capacity obtained with respect to the theoretical capacity of the material (active material) charged in the electrode. Again, the data plotted in FIG. 4 uses representative data of different systems, but in order for the capacity appearance rate to be 80% or more, the ionic conductivity is about 1 × 10 −3 S. / cm 2 or more is considered necessary. Then, referring to FIG. 3, approximately 1 × 10
In order to obtain an ionic conductivity of -3 S / cm 2 or more, the content of the organic solvent must be 40% or more. In particular, the content of the organic solvent is preferably about 60%.

【0028】以下、上記の電池の製造方法について説明
する。前述した材料からなる正極活物質1上に正極集電
体5としてアルミニウム板を取り付け、正極集電体5上
に正極端子7を接合する。また、前述した材料からなる
負極活物質3上に負極集電体6として銅板を取り付け、
負極集電体6上には負極端子8を接合する。
Hereinafter, a method for manufacturing the above battery will be described. An aluminum plate is attached as the positive electrode current collector 5 on the positive electrode active material 1 made of the above-described material, and the positive electrode terminal 7 is joined on the positive electrode current collector 5. Further, a copper plate is attached as the negative electrode current collector 6 on the negative electrode active material 3 made of the above-described material,
A negative electrode terminal 8 is bonded on the negative electrode current collector 6.

【0029】次に、負極活物質3の負極集電体6が形成
されている面と反対側の面上に、前述した溶液(前駆体
溶液)に侵した不織布を置き、光照射または加熱によっ
て高分子を重合させて、固体化させることにより、固体
電解質層2を得る。そして、固体電解質層2の負極活物
質3が形成されている面と反対側の面に、正極活物質1
の正極集電体5が形成されている面と反対側の面を接合
させる。
Next, on the surface of the negative electrode active material 3 opposite to the surface on which the negative electrode current collector 6 is formed, a nonwoven fabric which has been damaged by the above-described solution (precursor solution) is placed. The solid electrolyte layer 2 is obtained by polymerizing and solidifying the polymer. The positive electrode active material 1 is provided on the surface of the solid electrolyte layer 2 opposite to the surface on which the negative electrode active material 3 is formed.
The surface opposite to the surface on which the positive electrode current collector 5 is formed is joined.

【0030】最後に、正極端子7、正極集電体5、正極
活物質1、固体電解質層2、負極活物質3及び負極集電
体6を外装材4で覆う。これにより、本発明の実施の形
態の電池が完成する。以下、本発明の実施の形態の電池
による効果について説明する。本発明の実施の形態で
は、高分子マトリクスと有機溶媒とを混合した溶液に硬
化剤を加え、この溶液(前駆体溶液)を不織布に含侵す
る。その後、光照射または加熱によって高分子を重合さ
せて、固体化させることにより、固体電解質層2を形成
する。
Finally, the exterior material 4 covers the positive electrode terminal 7, the positive electrode current collector 5, the positive electrode active material 1, the solid electrolyte layer 2, the negative electrode active material 3 and the negative electrode current collector 6. Thereby, the battery according to the embodiment of the present invention is completed. Hereinafter, effects of the battery of the embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of the present invention, a curing agent is added to a solution obtained by mixing a polymer matrix and an organic solvent, and this solution (precursor solution) is impregnated into the nonwoven fabric. Thereafter, the polymer is polymerized by light irradiation or heating to be solidified, whereby the solid electrolyte layer 2 is formed.

【0031】不織布に、硬化剤を加えた高分子マトリク
スを含侵させ重合させて形成しているので、高分子マト
リクスが不織布に強固に保持される。これにより、機械
的強度が向上したイオン電導性の高い固体電解質層2が
得られる。また、不織布に固体電解質成分を重合させて
保持させることにより、電解質層の膜厚均一性が向上
し、特性のばらつきを小さくでき、液漏れのおそれもよ
り確実に防止できるとともに、重合させるために必要な
エネルギーが小さく、時間が短くて済み、コストの低下
及び工程の短縮化ができる。さらに、不織布として密度
が1.0g/cm3以下のものを使用し、固体電解質材料と
しては重量比で40%以上、好ましくは60%以上の有
機溶媒成分を含んだポリマー電解質を使用することによ
り、イオンの輸送性を確保することができる。このた
め、電池特性、特に内部抵抗の低減という効果を得るこ
とができる。
Since the nonwoven fabric is formed by impregnating and polymerizing a polymer matrix containing a curing agent, the polymer matrix is firmly held by the nonwoven fabric. Thereby, a solid electrolyte layer 2 having high mechanical strength and high ion conductivity can be obtained. Further, by polymerizing and holding the solid electrolyte component in the nonwoven fabric, the uniformity of the thickness of the electrolyte layer is improved, the variation in the characteristics can be reduced, and the risk of liquid leakage can be more reliably prevented and the polymerization is performed. The required energy is small, the time is short, and the cost and the process can be reduced. Further, by using a non-woven fabric having a density of 1.0 g / cm 3 or less, and using a polymer electrolyte containing an organic solvent component in a weight ratio of 40% or more, preferably 60% or more as a solid electrolyte material. In addition, ion transportability can be ensured. For this reason, the effect of reducing battery characteristics, especially internal resistance, can be obtained.

【0032】以下、本発明の実施の形態の電池を実際に
製造した例を用い、内部抵抗及び短絡圧力の比較によ
り、本発明の実施の形態の電池の特性向上の効果を示
す。 (実施例1)固体電解質層2には、多糖類の一種である
プルランのシアノエチル化誘導体(高分子マトリクス)
を用いた。そのうち、シアノエチル化ブルラン(信越化
学(株)製 CRーS)100重量部を、1Mの四フッ
化ほう酸リチウムを含む900重量部のプロピレンカー
ボネート(有機溶媒)に溶解し、さらに、ポリエチレン
オキサイドアクリレート(共栄社化学ライトアクリレ-ト 9EG-A)
50重量部を混合した。そして、1重量部のリボフラビ
ンと1重量部の過酸化ベンゾイル(重合開始剤)を混合
及び溶解し、固体電解質の前駆体溶液を得た。この溶液
中に密度が0.4g/cm3 のポリエステル系不織布を浸漬
し、繊維の目の中に前駆体溶液を充填した。
Hereinafter, the effect of improving the characteristics of the battery according to the embodiment of the present invention will be shown by comparing the internal resistance and the short-circuit pressure using an example of actually manufacturing the battery according to the embodiment of the present invention. (Example 1) In the solid electrolyte layer 2, a cyanoethylated derivative of pullulan which is a kind of polysaccharide (polymer matrix)
Was used. Among them, 100 parts by weight of cyanoethylated bullane (CR-S manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is dissolved in 900 parts by weight of propylene carbonate (organic solvent) containing 1 M lithium tetrafluoroborate, and further, polyethylene oxide acrylate ( (Kyoeisha Chemical Light Acrylate 9EG-A)
50 parts by weight were mixed. Then, 1 part by weight of riboflavin and 1 part by weight of benzoyl peroxide (polymerization initiator) were mixed and dissolved to obtain a solid electrolyte precursor solution. A polyester-based nonwoven fabric having a density of 0.4 g / cm 3 was immersed in this solution, and the precursor solution was filled in the eyes of the fibers.

【0033】正極活物質1には、コバルト酸リチウムと
アセレンブラックの20:1混合粉末2重量部に対し、
ポリフッ化ビニリデンの10%Nーメチルピロリドン溶
液1重量部を混合及び混練し、正極集電体5(30μm
厚アルミニウム箔)上に150μm厚に塗布して150
℃で30分乾燥して作製した。負極活物質3には、グラ
ファイト系カーボン1重量部にポリフッ化ビニリデンの
10%Nーメチルピロリドン溶液1重量部を混合及び混
練し、負極集電体6(30μm厚銅箔)上に100μm
厚に塗布して150℃で30分乾燥して作製した。
For the positive electrode active material 1, 2 parts by weight of a 20: 1 mixed powder of lithium cobaltate and acelenium black was used.
One part by weight of a 10% solution of polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone was mixed and kneaded to form a positive electrode current collector 5 (30 μm
Thick aluminum foil) to a thickness of 150 μm
It dried at 30 degreeC for 30 minutes, and was produced. In the negative electrode active material 3, 1 part by weight of graphite-based carbon was mixed and kneaded with 1 part by weight of a 10% N-methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride, and 100 μm on a negative electrode current collector 6 (30 μm thick copper foil).
It was prepared by applying it thickly and drying it at 150 ° C. for 30 minutes.

【0034】この負極活物質3上に、固体電解質の前駆
体溶液を含侵した不織布を置き、超高圧水銀ランプの紫
外光(1mW/cm2) を1分間照射し、重合してゲル状の電解
質フィルム(固体電解質層2)を形成した。さらに、こ
の固体電解質層2上に、正極活物質1を接続し、実施例
1の電池を得た。なお、正負の電圧は、それぞれ対応す
る電極活物質を支持した正極集電体5及び負極集電体6
から得ることができる。
A non-woven fabric impregnated with a precursor solution of a solid electrolyte is placed on the negative electrode active material 3 and irradiated with ultraviolet light (1 mW / cm 2 ) of an ultra-high pressure mercury lamp for 1 minute, polymerized and gelled. An electrolyte film (solid electrolyte layer 2) was formed. Further, the positive electrode active material 1 was connected to the solid electrolyte layer 2 to obtain a battery of Example 1. The positive and negative voltages correspond to the positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 6 supporting the corresponding electrode active material, respectively.
Can be obtained from

【0035】(実施例2)不織布の材質をレーヨン系高
分子物質に置き換えた以外は、実施例1と全く同様にし
て、実施例2の電池を得た。 (実施例3)不織布の材質を脂肪属ポリアミド系高分子
物質に置き換えた以外は、実施例1と全く同様にして、
実施例2の電池を得た。
Example 2 A battery of Example 2 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the nonwoven fabric was replaced with a rayon-based polymer. (Example 3) Except that the material of the nonwoven fabric was replaced with an aliphatic polyamide polymer material,
A battery of Example 2 was obtained.

【0036】(実施例4)不織布の材質を芳香属ポリア
ミド系高分子物質に置き換えた以外は、実施例1と全く
同様にして、実施例4の電池を得た。 (実施例5)不織布の材質をポリオレフィン系高分子物
質に置き換えた以外は、実施例1と全く同様にして、実
施例5の電池を得た。
Example 4 A battery of Example 4 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the nonwoven fabric was replaced with an aromatic polyamide-based polymer material. Example 5 A battery of Example 5 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the nonwoven fabric was replaced with a polyolefin-based polymer material.

【0037】(実施例6)不織布の材質を塩素化ポリオ
レフィン系高分子物質に置き換えた以外は、実施例1と
全く同様にして、実施例6の電池を得た。 (実施例7)不織布の材質をフッ素化ポリオレフィン系
高分子物質に置き換えた以外は、実施例1と全く同様に
して、実施例7の電池を得た。
Example 6 A battery of Example 6 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the nonwoven fabric was replaced with a chlorinated polyolefin polymer material. (Example 7) A battery of Example 7 was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the nonwoven fabric was replaced with a fluorinated polyolefin polymer material.

【0038】(比較例1)不織布として密度が1.2g/
cm3 のレーヨン系高分子物質を用いたこと以外は、実施
例1と同様に作製し、比較例1の電池を得た。 (比較例2)固体電解質のマトリクスポリマーとしてア
クリル変性ポリエチレンオキサイド(反応後分子量約1
0万、エチレンカーボネート─ジエチルカーボネート含
有量30%)を用いたこと以外は、実施例1と同様に作
製し、比較例2の電池を得た。
(Comparative Example 1) As a nonwoven fabric, the density was 1.2 g /
A battery of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a rayon-based polymer material of cm 3 was used. Comparative Example 2 Acrylic-modified polyethylene oxide (molecular weight of about 1 after reaction)
A battery of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition used was 100,000 (ethylene carbonate-diethyl carbonate content 30%).

【0039】上記実施例1〜7及び比較例1,2の電池
の開放電圧及び容量を測定した。その結果、実施例1〜
7では、開放電圧3.6〜3.7V 、容量2.5mAh/cm
2 であった。一方、比較例1では、開放電圧3.6V 、
容量2.0mAh/cm2 であり、比較例2では、開放電圧
3.6V 、容量2.2mAh/cm2 であった。また、実施例
1〜7と比較例1,2の電池の電池について、内部抵抗
及び短絡圧力を測定した。下記表2に、内部抵抗と短絡
圧力の実験結果を示す。これらの電池の内部抵抗は一般
的な測定方法である交流法で調べた。また、短絡圧力
は、球状圧縮子による圧縮試験により調べた。図5は、
圧縮試験方法を示す図である。この圧縮試験は、正極活
物質1と、負極活物質3と、正極活物質1及び負極活物
質3の間に配置されている固体電解質層2とから構成さ
れる電池に、半径10mmの球状圧縮子9を接触させて、
上方から電池に圧力をかけていき、短絡したときの圧
力、すなわち出力電圧が0となるときの圧力を短絡圧力
とした。
The open voltages and capacities of the batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were measured. As a result, Examples 1 to
In 7, the open-circuit voltage is 3.6 to 3.7 V and the capacity is 2.5 mAh / cm.
Was 2 . On the other hand, in Comparative Example 1, the open-circuit voltage was 3.6 V,
The capacity was 2.0 mAh / cm 2 , and in Comparative Example 2, the open-circuit voltage was 3.6 V and the capacity was 2.2 mAh / cm 2 . The internal resistance and short-circuit pressure of the batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were measured. Table 2 below shows the experimental results of the internal resistance and the short-circuit pressure. The internal resistance of these batteries was examined by an AC method, which is a general measuring method. Further, the short-circuit pressure was examined by a compression test using a spherical compressor. FIG.
It is a figure showing a compression test method. In this compression test, a battery composed of the positive electrode active material 1, the negative electrode active material 3, and the solid electrolyte layer 2 disposed between the positive electrode active material 1 and the negative electrode active material 3 was subjected to a spherical compression with a radius of 10 mm. Contact child 9
Pressure was applied to the battery from above, and the pressure when the battery was short-circuited, that is, the pressure when the output voltage became 0, was defined as the short-circuit pressure.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】この結果、表2より、内部抵抗に関して
は、比較例1,2はそれぞれ3.2Ω,4.1Ωである
のに対し、実施例1〜7は1.5Ω〜1.7Ωと格段に
低減していることがわかる。また、短絡圧力に関して
も、実施例1〜7は、いずれも110 kg/cm2 以上であ
る。実用上必要とされる短絡圧力は数10 kg/cm3 程度
であるので、実施例1〜7の電池は、実用上十分な短絡
圧力特性を維持できていることがわかる。
As a result, Table 2 shows that the internal resistances of Comparative Examples 1 and 2 are 3.2Ω and 4.1Ω, respectively, while Examples 1 to 7 are 1.5Ω to 1.7Ω. It can be seen that it has been reduced to In addition, the short-circuit pressure of each of Examples 1 to 7 is 110 kg / cm 2 or more. Since the short-circuit pressure required for practical use is about several tens of kg / cm 3 , it can be seen that the batteries of Examples 1 to 7 can maintain short-circuit pressure characteristics sufficient for practical use.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、不織布
に固体電解質の前駆体溶液を含侵したのち、重合させて
形成しているので、固体電解質が不織布に強固に保持さ
れる。これにより、機械的特性が向上し、イオン導電性
の高い固体電解質層が得られる。また、不織布に固体電
解質成分を重合させて保持させることにより、非水溶媒
を蒸発させることよりも電解質層の膜厚均一性が向上
し、特性のばらつきを小さくでき、液漏れのおそれもよ
り確実に防止できるとともに、重合させるために必要な
エネルギーが小さく、時間が短くて済み、コストの低下
及び工程の短縮化ができる。
As described above, according to the present invention, since the nonwoven fabric is formed by impregnating the precursor solution of the solid electrolyte and then polymerizing the solid electrolyte, the solid electrolyte is firmly held by the nonwoven fabric. Thereby, the mechanical characteristics are improved, and a solid electrolyte layer having high ionic conductivity is obtained. Also, by polymerizing and holding the solid electrolyte component on the nonwoven fabric, the uniformity of the thickness of the electrolyte layer is improved as compared with the case of evaporating the non-aqueous solvent, the variation in characteristics can be reduced, and the risk of liquid leakage is more reliable. In addition, the energy required for the polymerization is small, the time is short, and the cost can be reduced and the process can be shortened.

【0043】さらに、不織布の密度を1.0g/cm3
下、もしくは不織布の実質充填率を0.5以下とし、固
体電解質の前駆体溶液の重量の40%以上の低分子溶媒
成分を含むことにより、機械的強度を保持しつつ、イオ
ンの輸送性を確保する効果がさらに大きくなるという効
果が得られる。したがって、本発明により、高い導電性
を維持したまま機械的強度特性に優れた固体電解質層を
有し、容量特性及び放電レート特性のよい電池を得るこ
とができる。
Further, the density of the nonwoven fabric is 1.0 g / cm 3 or less, or the substantial filling rate of the nonwoven fabric is 0.5 or less, and a low molecular solvent component of 40% or more of the weight of the precursor solution of the solid electrolyte is contained. Thereby, the effect that the effect of securing the transportability of ions is further increased while maintaining the mechanical strength is obtained. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a battery having a solid electrolyte layer having excellent mechanical strength characteristics while maintaining high conductivity, and having excellent capacity characteristics and discharge rate characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の電池を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じくその実施の形態の電池を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing the battery of the embodiment.

【図3】固体電解質材料の有機溶媒含有量とイオン導電
率との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the organic solvent content of a solid electrolyte material and ionic conductivity.

【図4】イオン導電性と容量出現率との関係を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between ionic conductivity and a capacitance appearance rate.

【図5】圧縮試験方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a compression test method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極活物質(正極)、 2 固体電解質層、 3 負極活物質(負極)、 4 外装材(ケース)、 5 正極集電体、 6 負極集電体、 7 正極端子、 8 負極端子、 9 球状圧縮子。 REFERENCE SIGNS LIST 1 positive electrode active material (positive electrode), 2 solid electrolyte layer, 3 negative electrode active material (negative electrode), 4 exterior material (case), 5 positive electrode current collector, 6 negative electrode current collector, 7 positive electrode terminal, 8 negative electrode terminal, 9 sphere Compressor.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルカリ金属、アルカリ金属とII族もし
くはIII族の金属との合金、またはアルカリ金属イオン
吸蔵能のあるカーボンから構成される負極と、 リチウ
ムインターカレーションが可能な金属酸化物もしくは酸
化還元能を有する導電性高分子、またはそれらの複合体
から構成される正極と、 前記正極と前記負極との間に配置された不織布と、該不
織布に固体電解質の前駆体溶液を含侵したのち、前記前
駆体溶液を重合させて形成される固体電解質とからなる
固体電解質層とを有することを特徴とする電池。
1. A negative electrode composed of an alkali metal, an alloy of an alkali metal and a Group II or Group III metal, or a carbon having an alkali metal ion-absorbing ability, and a metal oxide or oxide capable of lithium intercalation. A positive electrode composed of a conductive polymer having a reducing ability, or a composite thereof, a nonwoven fabric disposed between the positive electrode and the negative electrode, and after impregnating the nonwoven fabric with a precursor solution of a solid electrolyte, A solid electrolyte layer comprising: a solid electrolyte formed by polymerizing the precursor solution.
【請求項2】 前記不織布の密度が1.0g/cm3 以下で
あり、前記前駆体溶液は、低分子溶媒成分を40%以上
含むことを特徴とする請求項1に記載の電池。
2. The battery according to claim 1, wherein the density of the nonwoven fabric is 1.0 g / cm 3 or less, and the precursor solution contains 40% or more of a low molecular solvent component.
【請求項3】 前記不織布の実質充填率(不織布を構成
する材料が単位体積中に占める割合)が0.5以下であ
り、前記前駆体溶液は、低分子溶媒成分を40%以上含
むことを特徴とする請求項1に記載の電池。
3. The non-woven fabric has a substantial filling rate (a ratio of a material constituting the non-woven fabric to a unit volume) of 0.5 or less, and the precursor solution contains a low molecular solvent component of 40% or more. The battery according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記不織布の材質が、ポリエステル系高
分子物質、レーヨン系高分子物質、脂肪族ポリアミド系
高分子物質、芳香族ポリアミド系高分子物質、ポリオレ
フィン系高分子物質、塩素化ポリオレフィン系高分子物
質、フッ素化ポリオレフィン系高分子物質のうちのいず
れか一つであることを特徴とする請求項1に記載の電
池。
4. The non-woven fabric is made of a polyester-based polymer, a rayon-based polymer, an aliphatic polyamide-based polymer, an aromatic polyamide-based polymer, a polyolefin-based polymer, or a chlorinated polyolefin-based polymer. The battery according to claim 1, wherein the battery is one of a molecular material and a fluorinated polyolefin-based polymer material.
【請求項5】 不織布に固体電解質の前駆体溶液を含浸
したのち、前記前駆体溶液を重合させて固体電解質層を
形成する工程と、 アルカリ金属、アルカリ金属とII族もしくはIII族の金
属との合金、またはアルカリ金属イオン吸蔵能のあるカ
ーボンから構成した負極と、リチウムインターカレーシ
ョンが可能な金属酸化物もしくは酸化還元能を有する導
電性高分子、またはそれらの複合体から構成した正極と
により前記固体電解質層を挟む工程とを有することを特
徴とする電池の製造方法。
5. A step of impregnating a non-woven fabric with a precursor solution of a solid electrolyte, polymerizing the precursor solution to form a solid electrolyte layer, and forming an alkali metal and an alkali metal with a group II or group III metal. An alloy, or a negative electrode composed of carbon having an ability to occlude alkali metal ions, and a positive electrode composed of a metal oxide capable of lithium intercalation or a conductive polymer having an oxidation-reduction ability, or a composite thereof, And a step of sandwiching the solid electrolyte layer.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100340027C (en) * 2004-02-04 2007-09-26 英耐时有限公司 Thin-type secondary battery and method of producing the same, and secondary battery module
WO2011038996A1 (en) * 2009-10-01 2011-04-07 Robert Bosch Gmbh Method for producing a ceramic electrode separator device
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JP2020174040A (en) * 2019-04-12 2020-10-22 康那香企業股▲ふん▼有限公司 Secondary battery structure having windable flexible polymer matrix solid electrolyte and manufacturing method thereof

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