JPH11214034A

JPH11214034A - 固体電解質電池及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11214034A
Application number: JP10011814A
Authority: JP
Inventors: Horyu Machida; 方隆町田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、各層間の密着性を高めて、電池特
性を向上させた固体電解質電池及びその製造方法を提供
する。【解決手段】本発明の固体電解質電池は、正極活物質
と固体電解質とを含有する正極層と、負極活物質と固体
電解質とを含有する負極層と、固体電解質からなり上記
正極層と上記負極層とを分離する分離層とが、第１の集
電体と第２の集電体とに挟まれてなる。そして、この固
体電解質電池は、上記固体電解質は電解質とマトリクス
高分子とを含有するとともに、上記各層は、正極活物質
と固体電解質とを含有する正極層塗料と、固体電解質を
含有する分離層塗料と、負極活物質と固体電解質とを含
有する負極層塗料とが、一方の集電体上に一度に塗布さ
れて形成され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、正極活物質と固体
電解質とを含有する正極層と、負極活物質と固体電解質
とを含有する負極層と、それらの間に配された固体電解
質からなる分離層とを備えた固体電解質電池及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオテープレコー
ダ、携帯電話、携帯用コンピュータ等のポータブル電子
機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そ
してこれらの電子機器のポータブル電源となる電池、特
に二次電池についての研究がなされている。二次電池の
なかでもリチウムイオン電池について、薄型や折り曲げ
可能な電池の研究開発が活発に進められている。このよ
うな電池の電解質として電解液を固体化した固体電解質
の研究が盛んに行われており、特に、高分子にリチウム
塩を溶かし込んだ固体電解質や、膨潤溶媒を含んだゲル
状の固体電解質（以下、ゲル状電解質と称する。）が注
目を浴びている。

【０００３】このような固体電解質やゲル状電解質を用
いた電池を製造する際には通常、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．５４
５６０００等にも示されるように、微小な隙間をもって
回転する２つのローラの間に、正極集電体と正極層と分
離層と負極層と負極集電体とをこの順に重ね合わせた積
層体を通し、これらの各層を相互に圧着することによっ
て電池を形成する隙間圧着方式が採られている。

【０００４】このように、複数の材料を相互に圧着する
場合には、その圧着効果を最大限に高めることが重要で
ある。すなわち、この圧着性が不十分であると、リチウ
ムイオンの移動が阻害され、ひいては電池性能低下の原
因となる。そこで、圧着効果を最大限に高めるために、
ローラ間の隙間を最適化する方法や、ローラを加熱する
方法などが採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正極層
と分離層と負極層とを別個に形成する場合、上述したよ
うな隙間圧着方式を用いても、各層の界面においてリチ
ウムイオンの移動が阻害されてしまい、十分な電池特性
は得られていない。

【０００６】本発明は、上述したような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、各層間の密着性を高めて、
電池特性を向上させた固体電解質電池及びその製造方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質電池
は、正極活物質と固体電解質とを含有する正極層と、負
極活物質と固体電解質とを含有する負極層と、固体電解
質からなり上記正極層と上記負極層とを分離する分離層
とが、第１の集電体と第２の集電体とに挟まれてなる。
そして、この固体電解質電池は、上記固体電解質は電解
質とマトリクス高分子とを含有するとともに、上記各層
は、正極活物質と固体電解質とを含有する正極層塗料
と、固体電解質を含有する分離層塗料と、負極活物質と
固体電解質とを含有する負極層塗料とが、一方の集電体
上に一度に塗布されて形成されたことを特徴とする。

【０００８】上述したような本発明に係る固体電解質電
池では、正極層と分離層と負極層とが、正極層塗料と分
離層塗料と負極層塗料とが一度に塗布されて形成されて
いるので、各層の密着性が向上し、内部抵抗が低下す
る。

【０００９】本発明の固体電解質電池の製造方法は、正
極活物質と固体電解質とが溶媒中に溶解されてなる正極
層塗料と、上記固体電解質が溶媒中に溶解されてなる分
離層塗料と、負極活物質と上記固体電解質とが溶媒中に
溶解されてなる負極層塗料とを第１の集電体上に一度に
塗布して、上記正極層塗料と上記負極層塗料とが上記分
離層塗料を介して積層された積層塗料層を形成する塗布
工程と、上記塗布工程で形成された上記積層塗料層上に
第２の集電体を載置した後に、各塗料を固化させる固化
工程とを有し、上記固体電解質が、電解質とマトリクス
高分子又はマトリクス高分子を構成するモノマとを含有
することを特徴とする。

【００１０】上述したような本発明に係る固体電解質電
池の製造方法では、正極層塗料と分離層塗料と負極層塗
料とを一度に塗布することにより、正極層と分離層と負
極層とを形成しているので、各層の密着性が向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る固体電解質電池の一
構成例を示す断面図である。

【００１３】この固体電解質電池１は、正極集電体２上
に、正極層３と分離層４と負極層５とがこの順に積層さ
れ、負極層５上に負極集電体６が載置されてなる電極積
層体７が、例えばアルミニウム箔等からなる一対の外装
フィルム８により密閉されている。そして、正極集電体
２には正極端子９が、負極集電体６には負極端子１０が
それぞれ接続され、外装フィルム８の周縁部である封口
部８ａに挟み込まれている。

【００１４】図２は、上記電極積層体７の部分を拡大し
て示す断面図である。

【００１５】正極集電体２には、アルミニウム箔、ニッ
ケル箔、ステンレス箔等の金属箔が使用される。また、
負極集電体６には、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等
の金属箔が使用される。

【００１６】これらの金属箔は、多孔性金属箔とするこ
とが好ましい。金属箔を多孔性金属箔とすることで、集
電体と電極層との接着強度を高めることができる。この
ような多孔性金属箔としては、パンチングメタルやエキ
スパンドメタルの他、エッチング処理によって多数の開
口部を形成した金属箔等を用いることができる。

【００１７】正極層３は、正極活物質と固体電解質とを
含有する。

【００１８】正極活物質には、目的とする電池の種類に
応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用い
ることができる。

【００１９】例えばリチウムイオン電池を構成する場
合、正極活物質としては、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ
₂、Ｖ₂Ｏ₅等の金属硫化物あるいは酸化物を使用するこ
とができる。また、Ｌｉ_xＭＯ₂（式中Ｍは一種以上の遷
移金属を表し、ｘは電池の充放電状態によって異なり、
通常０．０５以上、１．１０以下である。）を主体とす
るリチウム複合酸化物等を使用することもできる。この
リチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合
酸化物の具体例としてはＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、Ｌ
ｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（式中、０＜ｙ＜１である。）、Ｌ
ｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができる。上述したようなリ
チウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密
度的に優れた正極活物質となる。正極層３には、これら
の正極活物質の複数種をあわせて使用してもよい。

【００２０】また、正極層３には、公知の結着剤を含有
させてもよいし、公知の添加剤等を添加してもよい。

【００２１】負極層５は、負極活物質と固体電解質とを
含有する。

【００２２】リチウムイオン電池を構成する場合、負極
活物質としては、リチウムをドープ、脱ドープできる材
料を使用することが好ましい。リチウムをドープ、脱ド
ープできる材料として難黒鉛化炭素系材料、黒鉛系炭素
材料等がある。

【００２３】上述したような炭素系材料として具体的に
は、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素
繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の
炭素材料を使用することができる。上記コークス類に
は、ピッチコークス、ニートルコークス、石油コークス
等がある。また、上記有機高分子化合物焼成体とは、フ
ェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素
化したものを示す。

【００２４】上述した炭素材料のほか、リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やＳｎ０₂等の酸化物を使用するこ
ともできる。

【００２５】また、負極層５には、公知の結着剤を含有
させてもよいし、公知の添加剤等を添加してもよい。

【００２６】分離層４は、電解質とマトリクス高分子と
を含有する固体電解質からなり、正極層と負極層５とを
分離する。

【００２７】この固体電解質電池１に用いられる固体電
解質は、膨潤溶媒を含有するゲル状のものが好ましい。
ゲル状の固体電解質を用いることで、電解質と活物質と
の接触状態を改善することができるほか、電池に可撓性
を持たせることができる。以下の説明において、膨潤溶
媒を含有するゲル状の固体電解質を、ゲル状電解質と称
する。

【００２８】ゲル状電解質は、電解質を含有する膨潤溶
媒とマトリクス高分子とを含有する。

【００２９】上記膨潤溶媒には、エステル類、エーテル
類、炭酸エステル類などを、単独又は膨潤溶媒の一成分
として用いることができる。

【００３０】膨潤溶媒の含有量は、ゲル状電解質の１０
重量％以上、８０重量％以下とすることが好ましい。膨
潤溶媒の含有量が８０重量％より多ければイオン導電率
は高いが、機械強度は保てない。膨潤溶媒の含有量が１
０重量％より少ないと機械強度は大きいが、イオン導電
率は低くなってしまう。膨潤溶媒の含有量を、ゲル状電
解質の１０重量％以上、８０重量％以下とすることで、
イオン導電率と機械強度とを両立することができる。

【００３１】また、上記膨潤溶媒は、電解質を含有す
る。本発明に係るゲル状電解質に用いられる電解質とし
て、通常の電池電解液に用いられる電解質を使用するこ
とができる。具体的には、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、Ｌｉ
ＡｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＦＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ
₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、
ＬｉＳｉＦ₆等のリチウム塩を挙げることができる。そ
の中でも特にＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄が酸化安定性の点か
ら望ましい。電解質の濃度は、膨潤溶媒に対して０．１
ｍｏｌ／ｌ以上、３．０ｍｏｌ／ｌ以下で使用可能であ
るが、０．５ｍｏｌ／ｌ以上、２．０ｍｏｌ／ｌ以下と
するのが好ましい。

【００３２】上述したような膨潤溶媒をゲル化するマト
リクス高分子としては、ゲル状電解質を構成するのに使
用されている種々の高分子が使用できる。具体的には、
ポリビニリデンフルオライドや、ビニリデンフルオライ
ドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ
素系高分子、ポリエチレンオキサイドや、ポリエチレン
オキサイド架橋体などのエーテル系高分子、その他、メ
タクリレートエステル系高分子、アクリレート系高分
子、ポリアクリロニトリルなどを単独、又は混合して使
用できる。その中でも特に、フッ素系高分子を用いるこ
とが望ましい。フッ素系高分子を用いることで、酸化還
元安定性を高めることができる。

【００３３】マトリクス高分子は、ゲル状電解質の１０
重量％以上、５０重量％以下とすることが好ましい。

【００３４】また、この固体電解質電池１は、電極積層
体７が、図３に示すように、正極集電体２と正極層３と
分離層４と負極層５と負極集電体６とが積層され、負極
集電体６上に、さらに負極層５と分離層４と正極層３と
正極集電体２が積層された、多数回積層型とされていて
もよい。

【００３５】このような固体電解質電池１は、次のよう
にして作製される。

【００３６】まず、例えば正極集電体上に、正極層塗料
と分離層塗料と負極層塗料とがこの順に積層されるよう
に各塗料を一度に塗布して積層塗料層を形成する。

【００３７】正極層塗料は、正極活物質と、電解質を含
有する膨潤溶媒と、マトリクス高分子を溶媒に分散させ
て作製される。

【００３８】分離層塗料は、電解質を含有する膨潤溶媒
とマトリクス高分子とを溶媒に分散させて作製される。

【００３９】負極層塗料は、負極活物質と、電解質を含
有する膨潤溶媒と、マトリクス高分子を溶媒に分散させ
て作製される。

【００４０】このような正極層塗料と分離層塗料と負極
層塗料とを、正極集電体上に一度に塗布するには、図４
に示すようなリップを有するコータ１１が用いられる。
このコータ１１は、例えば４つのリップ１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄが、所定の間隙をもって設けられ、
リップ１２ａとリップ１２ｂとの間にはスリット１３ａ
が形成されている。また、リップ１２ｂとリップ１２ｃ
との間にはスリット１３ｂが形成され、リップ１２ｃと
リップ１２ｄとの間にはスリット１３ｃが形成されてい
る。これらのスリット１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、そ
れぞれ図示しない塗料溜まりや塗料供給装置等が連結さ
れている。

【００４１】このようなコータ１１を用いて、正極集電
体２上に各塗料を塗布するには、図４中矢印Ａで示され
る正極集電体２の移動方向の上流側のスリット１３ａか
ら正極層塗料３ａを吐出する。また、中央のスリット１
３ｂから分離層塗料４ａを吐出する。また、正極集電体
２の移動方向の下流側のスリット１３ｃから負極層塗料
５ａを吐出する。このようにして、正極集電体２上に、
正極層塗料３ａと分離層塗料４ａと負極層塗料５ａとが
この順に積層されて一度に塗布される。

【００４２】次に、この積層塗料層上に負極集電体を載
置した後に、各塗料に含まれる過剰の溶媒を乾燥除去す
ることにより、積層塗料層を固化して電極積層体を形成
する。

【００４３】また、各塗料を作製する際、マトリクス高
分子の代わりに、マトリクス高分子を構成するモノマを
用いてもよい。マトリクス高分子を構成するモノマを用
いた場合は、各塗料を加熱することにより、これらのモ
ノマを重合させて積層塗料層を固化する。

【００４４】また、集電体となる金属箔を多孔性のもの
とすることが好ましい。金属箔を多孔性とすることで、
塗料と金属箔との接着強度を高めることができる。ま
た、塗料を乾燥固化させる際には、塗料の乾燥が促進さ
れる。このような多孔性金属箔としては、パンチングメ
タルやエキスパンドメタルの他、エッチング処理によっ
て多数の開口部を形成した金属箔等を用いることができ
る。

【００４５】最後に、図１に示すように、得られた電極
積層体７を所定の大きさに切り出した後、正極集電体
２、負極集電体６それぞれにリード線を接着して正極端
子９、負極端子１０とする。そして、電極積層体７を一
対の外装フィルム８によって真空パックするとともに、
正極端子９と負極端子１０とを封口部８ａに挟み込むこ
とにより、固体電解質電池１が完成する。

【００４６】また、負極集電体上に、さらに負極層塗料
と分離層塗料と正極層塗料とをこの順に一度に塗布し、
正極層上に正極集電体を載置した後、各塗料を固化する
ことにより、電極積層体７を図３に示すような多数回積
層型とすることもできる。

【００４７】上述した実施の形態では、正極集電体上に
正極層塗料と分離層塗料と負極層塗料とを一度に塗布
し、負極層上に負極集電体を載置して、塗料を固化する
場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定され
ず、まず負極集電体上に負極層塗料と分離層塗料と正極
層塗料とを一度に塗布し、正極層上に正極集電体を載置
して、塗料を固化してもよい。

【００４８】本発明の固体電解質電池１は、円筒型、角
型、コイン型、ボタン型等、その形状については特に限
定されることはなく、また、薄型、大型等の種々の大き
さにすることができる。

【００４９】

【実施例】上述したような構成を有するゲル状電解質電
池を作製した。

【００５０】〈実施例１〉まず、正極層塗料、分離層塗
料、負極層塗料を作製した。

【００５１】まず、ＬｉＣｏＯ₂粉末を１６重量部と、
黒鉛を１重量部と、ビニリデンフルオライドとヘキサフ
ルオロプロピレンとの共重合体を２重量部と、炭酸エチ
レンを３重量部と、炭酸プロピレンを２重量部と、Ｌｉ
ＰＦ₆を１重量部と、テトラヒドロフランを７５重量部
とを混合して正極層塗料を作製した。

【００５２】また、ビニリデンフルオライドとヘキサフ
ルオロプロピレンとの共重合体を１０重量部と、炭酸エ
チレンを１１重量部と、炭酸プロピレンを１２重量部
と、ＬｉＰＦ₆を２重量部と、テトラヒドロフランを６
５重量部とを混合して分離層塗料を作製した。

【００５３】また、黒鉛を２０重量部と、ビニリデンフ
ルオライドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を
４重量部と、炭酸エチレンを４重量部と、炭酸プロピレ
ンを５重量部と、ＬｉＰＦ₆を２重量部と、テトラヒド
ロフランを６５重量部とを混合して負極層塗料を作製し
た。

【００５４】以上のようにして得られた正極層塗料と分
離層塗料と負極層塗料とを、正極集電体となる厚さ２０
μｍのアルミニウム箔上に一度に塗布した。ここで、ア
ルミニウム箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０゜の角
度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０％の多孔
性のものを用いた。

【００５５】次に、これらの塗料の上に、負極集電体と
なる厚さ１０μｍの銅箔を載置し、室温で２４時間静置
乾燥することにより、各塗料を固化させて電極積層体を
得た。ここで、銅箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０
゜の角度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０％
の多孔性のものを用いた。

【００５６】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【００５７】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【００５８】〈実施例２〉まず、正極層塗料、分離層塗
料、負極層塗料を作製した。

【００５９】まず、ＬｉＣｏＯ₂粉末を１６重量部と、
黒鉛を１重量部と、ポリフッ化ビニリデンフルオライド
を２重量部と、炭酸エチレンを３重量部と、炭酸プロピ
レンを２重量部と、ＬｉＰＦ₆を１重量部と、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミドを２０重量部と、炭酸ジメチルを
５５重量部とを混合して正極層塗料を作製した。

【００６０】また、ポリフッ化ビニリデンフルオライド
を１０重量部と、炭酸エチレンを１１重量部と、炭酸プ
ロピレンを１２重量部と、ＬｉＰＦ₆を２重量部と、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを２０重量部と、炭酸ジ
メチルを４５重量部とを混合して、分離層塗料を作製し
た。

【００６１】また、黒鉛を２０重量部と、ポリフッ化ビ
ニリデンフルオライドを４重量部と、炭酸エチレンを４
重量部と、炭酸プロピレンを５重量部と、ＬｉＰＦ₆を
２重量部と、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを２０重量
部と、炭酸ジメチルを４５重量部とを混合して負極層塗
料を作製した。

【００６２】以上のようにして得られた正極層塗料と分
離層塗料と負極層塗料とを、正極集電体となる厚さ２０
μｍのアルミニウム箔上に一度に塗布した。ここで、ア
ルミニウム箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０゜の角
度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０％の多孔
性のものを用いた。

【００６３】次に、これらの塗料の上に、負極集電体と
なる厚さ１０μｍの銅箔を載置し、７５℃で１５分間静
置乾燥することにより、各塗料を固化させて電極積層体
を得た。ここで、銅箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６
０゜の角度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０
％の多孔性のものを用いた。

【００６４】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【００６５】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【００６６】〈実施例３〉まず、正極層塗料、分離層塗
料、負極層塗料を作製した。

【００６７】まず、ＬｉＣｏＯ₂粉末を６４重量部と、
黒鉛を１重量部と、末端アクリル酸変性モノマを８重量
部と、炭酸エチレンを１２重量部と、炭酸プロピレンを
８重量部と、ＬｉＰＦ₆を４重量部とを混合して正極層
塗料を作製した。

【００６８】また、末端アクリル酸変性モノマを２９重
量部と、炭酸エチレンを３１重量部と、炭酸プロピレン
を３４重量部と、ＬｉＰＦ₆を６重量部とを混合して分
離層塗料を作製した。

【００６９】また、黒鉛を５８重量部と、末端アクリル
酸変性モノマを１１重量部と、炭酸エチレンを１１重量
部と、炭酸プロピレンを１４重量部と、ＬｉＰＦ₆を６
重量部とを混合して負極層塗料を作製した。

【００７０】以上のようにして得られた正極層塗料と分
離層塗料と負極層塗料とを、正極集電体となる厚さ２０
μｍのアルミニウム箔上に一度に塗布した。ここで、ア
ルミニウム箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０゜の角
度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０％の多孔
性のものを用いた。

【００７１】次に、これらの塗料の上に、負極集電体と
なる厚さ１０μｍの銅箔を載置し、１００℃で３０分間
静置重合することにより、塗料を固化して電極積層体を
得た。ここで、銅箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０
゜の角度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０％
の多孔性のものを用いた。

【００７２】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【００７３】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【００７４】〈実施例４〉まず、正極層塗料、分離層塗
料、負極層塗料を作製した。

【００７５】まず、ＬｉＣｏＯ₂粉末を１５重量部と、
黒鉛を１重量部と、ポリエチレンオキサイドを８重量部
と、アセトニトリルを７５重量部と、ＬｉＰＦ₆を１重
量部とを混合して正極層塗料を作製した。

【００７６】また、ポリエチレンオキサイドを１１重量
部と、アセトニトリルを８８重量部と、ＬｉＰＦ₆を１
重量部とを混合して分離層塗料を作製した。

【００７７】また、黒鉛を２８重量部と、ポリエチレン
オキサイドを６重量部と、アセトニトリルを６５重量部
と、ＬｉＰＦ₆を１重量部とを混合して負極層塗料を作
製した。

【００７８】以上のようにして得られた正極層塗料と分
離層塗料と負極層塗料とを、正極集電体となる厚さ２０
μｍのアルミニウム箔上に一度に塗布した。ここで、ア
ルミニウム箔には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０゜の角
度をもって互い違いに穿設され、開孔率が５０％の多孔
性のものを用いた。

【００７９】次に、これらの塗料の上に、負極集電体と
なる厚さ１０μｍの銅箔を載置し、６０分間減圧乾燥の
後、さらに１００℃で３０分間静置乾燥することによ
り、各塗料を固化して電極積層体を得た。ここで、銅箔
には、孔径が０．３ｍｍの孔が６０゜の角度をもって互
い違いに穿設され、開孔率が５０％の多孔性のものを用
いた。

【００８０】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【００８１】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【００８２】〈比較例１〉正極層塗料、分離層塗料、負
極層塗料は、実施例１と同様にして作製した。

【００８３】正極集電体となるアルミニウム箔上に正極
層塗料を塗布し、室温で２４時間静置乾燥することによ
り、正極層塗料を固化して正極層を形成した。ここで、
アルミニウム箔には、実施例１で用いたものと同様のも
のを用いた。

【００８４】また、負極集電体となる銅箔上に負極層塗
料を塗布し、室温で２４時間静置乾燥することにより、
負極層塗料を固化して負極層を形成した。ここで、銅箔
には、実施例１で用いたものと同様のものを用いた。

【００８５】また、平滑なステンレス板上に分離層塗料
を塗布し、室温で２４時間乾燥することにより、分離層
塗料を固化して分離層を形成した。固化後の各層の厚さ
は、正極層が２００μｍ、分離層が１００μｍ、負極層
が１５０μｍであった。

【００８６】これらの個別に得られた各層を、それぞれ
所定の大きさに裁断し、正極層、分離層、負極層の順に
重ね合わせ、８０℃に加熱した４００μｍギャップの金
属ローラ間を通して圧着して電極積層体とした。

【００８７】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【００８８】〈比較例２〉正極層塗料、分離層塗料、負
極層塗料は、実施例１と同様にして作製した。

【００８９】正極集電体となるアルミニウム箔上に、正
極層塗料と分離層塗料とを一度に塗布し、室温で２４時
間静置乾燥することにより、各塗料を固化して正極部を
作製した。ここで、アルミニウム箔には、実施例１で用
いたものと同様のものを用いた。

【００９０】固化後の各層の厚さは、正極層が約２００
μｍ、分離層が約３０μｍであった。

【００９１】負極集電体となる銅箔上に、負極層塗料と
分離層塗料とを一度に塗布し、室温で２４時間静置乾燥
することにより、各塗料を固化して負極部を作製した。
ここで、銅箔には、実施例１で用いたものと同様のもの
を用いた。

【００９２】固化後の各層の厚さは、負極層が約１５０
μｍ、分離層が約７０μｍであった。

【００９３】以上のようにして得られた正極部と負極部
とをそれぞれ所定の大きさに裁断し、分離層側が向き合
うようにして重ね合わせた後、８０℃に加熱した４００
μｍギャップの金属ローラ間を通して圧着して電極積層
体とした。

【００９４】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【００９５】〈比較例３〉正極層塗料、分離層塗料、負
極層塗料は、実施例２と同様にして作製した。

【００９６】正極集電体となるアルミニウム箔上に正極
層塗料を塗布し、７５℃で１５分間静置乾燥することに
より、正極層塗料を固化して正極層を形成した。ここ
で、アルミニウム箔には、実施例１で用いたものと同様
のものを用いた。

【００９７】負極集電体となる銅箔上に負極層塗料を塗
布し、７５℃で１５分間静置乾燥した。また、平滑なス
テンレス板上に分離層塗料を塗布し、７５℃で１５分間
静置乾燥することにより、負極層塗料を固化して負極層
を形成した。ここで、銅箔には、実施例１で用いたもの
と同様のものを用いた。

【００９８】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【００９９】これらの個別に得られた各層を、それぞれ
所定の大きさに裁断し、正極層、分離層、負極層の順に
重ね合わせ、１００℃に加熱した４００μｍギャップの
金属ローラ間を通して圧着して電極積層体とした。

【０１００】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【０１０１】〈比較例４〉正極層塗料、分離層塗料、負
極層塗料は、実施例３と同様にして作製した。

【０１０２】正極集電体となるアルミニウム箔上に正極
層塗料を塗布し、１００℃で３０分間静置重合すること
により、正極層塗料を固化して正極層を形成した。ここ
で、アルミニウム箔には、実施例１で用いたものと同様
のものを用いた。

【０１０３】また、負極周殿体となる銅箔上に負極層塗
料を塗布し、１００℃で３０分間静置重合することによ
り、負極層塗料を固化して負極層を形成した。ここで、
銅箔には、実施例１で用いたものと同様のものを用い
た。

【０１０４】また、平滑なステンレス板上に分離層塗料
を塗布し、１００℃で３０分間静置重合することによ
り、分離層塗料を固化して分離層を形成した。

【０１０５】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【０１０６】これらの個別に得られた各層を、それぞれ
所定の大きさに裁断し、正極層、分離層、負極層の順に
重ね合わせ、１００℃に加熱した４００μｍギャップの
金属ローラ間を通して圧着して電極積層体とした。

【０１０７】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【０１０８】〈比較例５〉正極層塗料、分離層塗料、負
極層塗料は、実施例４と同様にして作製した。

【０１０９】正極集電体となるアルミニウム箔上に正極
層塗料を塗布し、６０分間減圧乾燥の後、さらに１００
℃で３０分間静置乾燥することにより、正極層塗料を固
化して正極層を形成した。ここで、アルミニウム箔に
は、実施例１で用いたものと同様のものを用いた。

【０１１０】また、銅箔上に負極層塗料を塗布し、６０
分間減圧乾燥の後、さらに１００℃で３０分間静置乾燥
することにより、負極層塗料を固化して負極層を形成し
た。ここで、銅箔には、実施例１で用いたものと同様の
ものを用いた。

【０１１１】また、平滑なステンレス板上に分離層塗料
を塗布し、６０分間減圧乾燥の後、さらに１００℃で３
０分間静置乾燥することにより、分離層塗料を固化して
分離層を形成した。

【０１１２】固化後の各層の厚さは、正極層が２００μ
ｍ、分離層が１００μｍ、負極層が１５０μｍであっ
た。

【０１１３】これらの個別に得られた各層を、それぞれ
所定の大きさに裁断し、正極層、分離層、負極層の順に
重ね合わせ、１００℃に加熱した４００μｍギャップの
金属ローラ間を通して圧着して電極積層体とした。

【０１１４】最後に、得られた電極積層体を所定の大き
さに切り出した後、アルミニウム箔、銅箔それぞれに矩
形状のニッケル箔を接着して正極端子、負極端子とし
た。そして、電極積層体を一対のアルミニウム箔によっ
て真空パックするとともに、正極端子と負極端子とを封
口部に挟み込んで、薄型のゲル状電解質電池を作製し
た。

【０１１５】以上のようにして得られた各ゲル状電解質
電池に対して、理論容量の５時間率（０．２Ｃ）充電を
定電流充電で４．２Ｖまで行い、次いで、０．２Ｃ放電
を終止電圧２．５Ｖまで行って、０．２Ｃ放電容量を測
定した。

【０１１６】さらにこの電池を最充電し、１時間率（１
Ｃ）放電を終止電圧２．５Ｖまで行って、１Ｃ放電容量
を測定した。得られた１Ｃ放電容量の値を０．２Ｃ放電
容量の値で除して、１Ｃ／０．２Ｃ負荷特性を算出し
た。

【０１１７】各電池について求められた１Ｃ／０．２Ｃ
負荷特性を表１に示す。

【０１１８】

【表１】

【０１１９】正極層塗料と分離層塗料と負極層塗料とを
一度に塗布することにより作製された実施例１〜実施例
４の固体電解質電池では、いずれも高い負荷特性が得ら
れた。

【０１２０】一方、実施例と同様の塗料を用いても、正
極層、分離層、負極層を別個に形成した後に重ね合わて
作製した比較例１及び比較例３〜比較例５の固体電解質
電池では、同様の塗料を用いた実施例の固体電解質電池
と比べて、いずれも負荷特性が低かった。

【０１２１】また、正極層塗料と分離層塗料とを一度に
塗布して形成した正極部と、負極層塗料と分離層塗料を
一度に塗布して形成した負極部とを貼り合わせて作製し
た比較例２の固体電解質電池でも、高い負荷特性は得ら
れなかった。

【０１２２】したがって、正極層塗料と分離層塗料と負
極層塗料とを一度に塗布することで、電池の各層の密着
性が向上し、高い負荷特性が得られることがわかった。

【０１２３】

【発明の効果】本発明の固体電解質電池では、正極層と
分離層と負極層とが、正極層塗料と分離層塗料と負極層
塗料とが一度に塗布されて形成されているので、各層間
の密着性が増し、負荷特性に優れた固体電解質電池を実
現することができる。

【０１２４】また、本発明の固体電解質電池の製造方法
では、正極層塗料と分離層塗料と負極層塗料とを一度に
塗布しているので、各層間の密着性を増し、負荷特性に
優れた固体電解質電池を得ることができる。また、本発
明の固体電解質の製造方法では、複数の塗料を一度に塗
布しているので、製造時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体電解質電池の一構成例を示す断面
図である。

【図２】図１の固体電解質電池の電極積層体の一構成例
を示す断面図である。

【図３】電極積層体の他の構成例を示す断面図である。

【図４】固体電解質電池の製造に用いられるコータの一
例を示す断面図である。

【符号の説明】１固体電解質電池、２正極集電体、３正極
層、４分離層、５負極層、６負極集電体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極活物質と固体電解質とを含有する正
極層と、負極活物質と固体電解質とを含有する負極層
と、固体電解質からなり上記正極層と上記負極層とを分
離する分離層とが、第１の集電体と第２の集電体とに挟
まれてなり、上記固体電解質は電解質とマトリクス高分子とを含有す
るとともに、上記各層は、正極活物質と固体電解質とを
含有する正極層塗料と、固体電解質を含有する分離層塗
料と、負極活物質と固体電解質とを含有する負極層塗料
とが、一方の集電体上に一度に塗布されて形成されたこ
とを特徴とする固体電解質電池。
【請求項２】上記固体電解質は、膨潤溶媒を含有し、
ゲル状であることを特徴とする請求項１記載の固体電解
質電池。
【請求項３】上記第１の集電体及び第２の集電体の、
少なくとも一方が多孔性金属箔であることを特徴とする
請求項１記載の固体電解質電池。
【請求項４】上記マトリクス高分子は、フッ素系高分
子を含有することを特徴とする請求項１記載の固体電解
質電池。
【請求項５】上記フッ素系高分子は、ビニリデンフル
オライドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、あ
るいはポリフッ化ビニリデンの少なくとも一方を含有す
ることを特徴とする請求項４記載の固体電解質電池。
【請求項６】正極活物質と固体電解質とが溶媒中に溶
解されてなる正極層塗料と、上記固体電解質が溶媒中に
溶解されてなる分離層塗料と、負極活物質と上記固体電
解質とが溶媒中に溶解されてなる負極層塗料とを第１の
集電体上に一度に塗布して、上記正極層塗料と上記負極
層塗料とが上記分離層塗料を介して積層された積層塗料
層を形成する塗布工程と、上記塗布工程で形成された上記積層塗料層上に第２の集
電体を載置した後に、各塗料を固化させる固化工程とを
有し、上記固体電解質が、電解質と、マトリクス高分子又はマ
トリクス高分子を構成するモノマとを含有することを特
徴とする固体電解質電池の製造方法。
【請求項７】上記塗布工程において、少なくとも３つ
のスリットが形成されたリップを有する塗布装置を用
い、上記正極層塗料と上記分離層塗料と上記負極層塗料
とをそれぞれのスリットから供給することにより、第１
の集電体上に各塗料を塗布することを特徴とする請求項
６記載の固体電解質電池の製造方法。
【請求項８】上記第１の集電体及び第２の集電体の少
なくとも一方を多孔性金属箔とすることを特徴とする請
求項６記載の固体電解質電池の製造方法。
【請求項９】上記固体電解質に、膨潤溶媒を含有させ
ることを特徴とする請求項６記載の固体電解質電池の製
造方法。
【請求項１０】上記固体電解質が、マトリクス高分子
を含有し、上記各塗料の上記溶媒を乾燥することによ
り、上記各塗料を固化させることを特徴とする請求項６
記載の固体電解質電池の製造方法。
【請求項１１】上記固体電解質が、マトリクス高分子
を構成するモノマを含有し、上記各塗料を加熱して、こ
れらを重合させることにより、上記各塗料を固化させる
ことを特徴とする請求項６記載の固体電解質電池の製造
方法。