JPH11339856A - シート型リチウムイオン二次電池の製造方法 - Google Patents

シート型リチウムイオン二次電池の製造方法

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JPH11339856A
JPH11339856A JP10161313A JP16131398A JPH11339856A JP H11339856 A JPH11339856 A JP H11339856A JP 10161313 A JP10161313 A JP 10161313A JP 16131398 A JP16131398 A JP 16131398A JP H11339856 A JPH11339856 A JP H11339856A
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JP
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sheet
secondary battery
ion secondary
lithium
exterior sheet
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JP10161313A
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Itaru Goshiyo
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイクル特性に優れるリチウムイオン二次電
池の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、リチウムを吸蔵・放出可能な
物質からなる負極と正極と非水電解液とからなる発電要
素を外装シートで密封封止してなるシート型リチウムイ
オン二次電池の製造方法であって、上記発電要素を外装
シートで密封封止して充放電を行った後、外装シートの
一部を開封して真空引きしつつ再度外装シートの密封封
止を行うことを特徴とする。リチウムイオン二次電池に
おいて発生するガスの大部分は、負極表面での固体電解
質膜形成反応のためと考えられ、よって本発明において
は、固体電解質膜形成反応を十分に行わせた後で発生し
たガスを真空引きし、電池内容物を外装シートで密封封
止することによって、シートの密着性を維持することが
できるため、サイクル特性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイクル特性に優
れたシート型リチウムイオン二次電池の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】近年、
リチウムイオン二次電池は、携帯電話や電子端末機など
の電源として広く使用されつつあり、その形態としては
角型、円筒型、シート型などがある。上記リチウムイオ
ン二次電池は、近年放電容量やサイクル特性などの電池
としての性能の点から、リチウムを吸蔵・放出可能な物
質からなる負極と、正極と、有機溶媒とリチウム塩とか
らなる非水電解液との組み合わせが一般的である。
【0003】ところで、リチウムイオン二次電池におい
ては充放電を繰り返すうちに電池内部でガスが発生する
場合がある。これらガスは微量であり、角型電池や円筒
型電池の場合にはその構造から電池内部に元々デッドス
ペースを有するため問題ないが、シート型電池の場合に
はデッドスペースがほとんどないためガスによってシー
トが膨張することになり、その場合、シートの密着性の
低下から内部抵抗の上昇を引き起こしてサイクル特性に
劣るという問題が生じる。
【0004】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、サイクル特性に優れたシート型リチウ
ムイオン二次電池の製造方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウムを吸
蔵・放出可能な物質からなる負極と、正極と、非水電解
液とからなる発電要素を外装シートで密封封止してなる
シート型リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
上記発電要素を外装シートで密封封止して充放電を行っ
た後、外装シートの一部を開封し、真空引きしつつ外装
シートの密封封止を行うことを特徴とするシート型リチ
ウムイオン二次電池の製造方法によって、上記課題を解
決するものである。
【0006】リチウムイオン二次電池において発生する
ガスの大部分は、リチウムを吸蔵・放出可能な物質から
なる負極と非水電解液とが反応して該負極表面に固体電
解質膜を形成する反応のためと考えられ、よって本発明
においては、固体電解質膜の形成反応を十分に行わせた
後で発生したガスを真空引きし、電池内容物を外装シー
トで密封封止することによって、シートの密着性を維持
することができるため、サイクル特性に優れる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明のシート型リチウム
イオン二次電池の製造方法、及び本発明に用いられる材
料について詳細に説明する。本発明において、負極はリ
チウムを吸蔵・放出可能な物質からなるものであれば特
に制限はない。リチウムを吸蔵・放出可能な物質として
はリチウム金属やその合金、炭素材料などが挙げられ
る。炭素材料について詳しく説明すると、本発明には各
種天然や人造の炭素材料が適用でき、例えば、ピッチコ
ークスや石油コークスなどのコークス、黒鉛、熱分解炭
素、炭素繊維、活性炭などが挙げられ、その形状もファ
イバ状、鱗片状、または球状など適宜の形状であってよ
い。本発明においては、上記リチウムを吸蔵・放出可能
な物質の中でも安全性の点から炭素材料が好適に用いら
れ、なかでも高容量化及びサイクル特性の点から特にフ
ァイバ状黒鉛が好適に用いられる。
【0008】上記炭素材料は、例えば、ポリテトラフル
オロエチレンなどの結着剤と共に銅箔などの金属集電体
上に積層され、負極活物質層を形成する。負極活物質層
の形成方法は特に制限はなく、例えば、上記炭素材料と
結着剤とをN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分
散させてぺ一スト状とし、該ぺ一ストを金属集電体の両
面に均一の厚さに塗付し、乾燥させて溶剤を揮発させた
後、これをローラープレス機などで圧延するなどして活
物質層を形成することなどが挙げられる。
【0009】また本発明において、正極は上記リチウム
を吸蔵・放出可能な物質からなる負極と共に用いられる
ものであれば特に制限はない。例えば負極が上記炭素材
料である場合には、正極にはリチウム遷移金属複合酸化
物が用いられる。リチウム遷移金属複合酸化物におい
て、遷移金属としては、Mn、Ni、Coのいずれかが
好ましく、具体例を挙げると、例えば、リチウムコバル
ト複合酸化物としてはLiCoO2 が挙げられ、また、
LiCoX 1-X 2 (0<X<1)などのCoの一部
を他の元素(P,Al,Mn,Niなど)と置換したも
のなどが挙げられる。また、リチウムマンガン複合酸化
物としてはLiMnO2 やLiMnX 1- X 2 (0<
X<1)などのMnの一部を他の元素(P、Al、N
i、Coなど)と置換したものなどが挙げられる。ま
た、リチウムニッケル複合酸化物としても同様に、Li
NiO2 、LiNiX 1-X 2 (0<X<1)などの
Mnの一部を他の元素(P、Al、Mn、Coなど)と
置換したものなどが挙げられる。
【0010】上記のリチウム遷移金属複合酸化物は、例
えば、ポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤、カー
ボンブラックなどの導電剤と共にアルミ箔などの金属集
電体上に積層され、正極活物質層を形成する。正極活物
質層の形成方法は特に制限はなく、例えば、上記LiM
O系(Mは遷移金属)複合酸化物、結着剤、及び導電剤
をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて
ぺースト状とし、該ぺーストを金属集電体の両面に均一
の厚さに塗付し、乾燥させて溶剤を揮発させた後、これ
をローラープレス機などで圧延するなどして活物質層を
形成することなどが挙げられる。
【0011】また、本発明に用いられる非水電解液とし
ては、通常用いられるものであれば特に制限はない。リ
チウム二次電池の非水電解液は、高誘電率溶媒と低粘度
溶媒とを混合した混合溶媒からなる有機溶媒とリチウム
塩とからなるのが一般的であり、本発明においては、高
誘電率溶媒であるエチレンカーボネイト、プロピレンカ
ーボネイト、ジメチルスルホキシド、γ−ブチルラクト
ンなどと、低粘度溶媒であるジメチルカーボネイト、ジ
エチルカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジオ
キソラン、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエ
タンなどとを適宜組み合わせて混合溶媒とし、該混合溶
媒にLiPF6 、LiBF4 などのリチウム塩を配合し
て非水電解液とすればよい。なかでも、本発明において
は、放電容量及びレート特性の点から特に、エチレンカ
ーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジメチルカー
ボネイトからなる混合溶媒とLiPF6 またはLiBF
4のリチウム塩とからなる非水電解液が好ましい。
【0012】またリチウムイオン二次電池には、通常、
上記負極、正極、非水電解液の発電要素に加えてセパレ
ータが用いられるが、本発明においてセパレータは通常
用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、ポリ
プロピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順
に3層に積層されてなる3層セパレータ、ポリエチレン
単層セパレータ、ポリプロピレン単層セパレータなどが
挙げられ、安全性の点から特に、3層セパレータが好適
に用いられる。
【0013】本発明においては、上記負極、正極、非水
電解液、セパレータなどの内容物を外装シートで封止し
ている。外装シートは通常用いられるものであれば特に
制限はないが、本発明においては開封、封止を繰り返す
という点から特に、熱可塑性樹脂層の熱融着によって密
封可能な外装シートが好ましく、例えばアルミなどの金
属箔の両面にポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂ラミネ
ート層を有する複合シートなどが挙げられる。
【0014】本発明の製造方法においては、まず、上記
の負極、正極、非水電解液、セパレータなどの内容物を
外装シートで密封封止する。詳しく説明すると、一部を
除いて密封封止した外装シートの内部にセパレータを介
して負極と正極が対向するように配しており、この状態
で外装シートの未封止部分から非水電解液を注入して内
容物に非水電解液を染み込ませ、外装シートを密封する
などすればよい。この密封の際には、余分な非水電解液
を除去するため、また、電極同士の密着性を保ち十分な
充放電反応を行わせるためなどの点から特に、真空引き
しつつ密封することが好ましい。
【0015】そして上記のように密封封止した後に最初
の充放電を行う。この充放電の際の充放電条件は、充電
は電圧が4.2Vになるまで、電流0.1〜0.5c、
3〜11時間程度で行い、放電は電圧が3.0Vになる
まで電流0.1〜0.5c程度で行う。
【0016】上記の充放電の際に負極表面での固体電解
質膜の形成反応が起こると考えられ、よって本発明にお
いては、上記充放電の後で一度密封した外装シートの一
部を開封し、発生したガスを真空引きした後で再度外装
シートを密封封止する。
【0017】また本発明においては、サイクル特性の点
から特に、上記のように再度外装シートを密封封止した
後、更に充電して充電状態としたまま100〜700時
間放置し、その後、再び外装シートの一部を開封して真
空引きしつつ外装シートの密封封止を行うことが好まし
い。この場合の充電条件は、電圧が4.1Vになるま
で、電流0.5cで3.5時間、電流1cで2.5時間
充電することなどが挙げられる。
【0019】
【実施例】(実施例1)黒鉛ファイバからなる負極、L
iCoO2 からなる正極、エチレンカーボネイト、エチ
ルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトが1:
2:1の割合の混合溶媒にLiPF6 を溶解した非水電
解液、ポリプロピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピ
レン層の順に3層に積層されてなる3層セパレータ、か
らなる内容物をアルミ金属箔の両面にポリプロピレンラ
ミネート層を有する複合シートで熱融着封止し、充放電
(充電:4.2V、5時間、250mA、放電:3.0
V、250mA)を行った後、外装シートの一部を開封
して真空引きを行いつつ外装シートの密封封止を行い、
更に充電状態(4.1V、4.5時間、250mA)と
したまま200時間放置し、その後再び外装シートの一
部を開封して真空引きしつつ外装シートの密封封止を行
い、シート型リチウムイオン二次電池を作製した。
【0018】(比較例1)黒鉛ファイバからなる負極、
LiCoO2 からなる正極、エチレンカーボネイト、エ
チルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトが1:
2:1の割合の混合溶媒にLiPF6 を溶解した非水電
解液、ポリプロピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピ
レン層の順に3層に積層されてなる3層セパレータ、か
らなる内容物をアルミ金属箔の両面にポリプロピレンラ
ミネート層を有する複合シートで熱融着封止し、シート
型リチウムイオン二次電池を作製した。
【0019】上記のシート型リチウムイオン二次電池を
用いて、サイクル特性の評価を行なった。なお評価方法
及び評価結果は以下の通りである。 (評価方法及び評価結果)上記のシート型リチウムイオ
ン二次電池を用い、充電電流250mAで電圧42Vま
で5時間で充電させて満充電状態とし、その後、放電電
流250mAで3.0Vまで放電させて放電容量を測定
した。この充電−放電のサイクルを80回繰り返し、8
0回目の放電容量を第1回目の放電容量を100として
比較したところ、実施例1の電池については82、比較
例1の電池については61.5であった。
【0020】
【発明の効果】本発明のシート型リチウムイオン二次電
池の製造方法は、リチウムを吸蔵・放出可能な物質から
なる負極と、正極と、非水電解液とからなる発電要素を
外装シートで密封封止してなるシート型リチウムイオン
二次電池の製造方法であって、上記発電要素を外装シー
トで密封封止して充放電を行った後、外装シートの一部
を開封し、真空引きしつつ外装シートの密封封止を行う
ことによって、サイクル特性に優れたシート型リチウム
イオン二次電池を製造することができる。また、本発明
においては、上記真空引きしつつ外装シートの密封封止
した後、さらに充電状態としたまま100〜700時間
放置し、その後、外装シートの一部を開封し、真空引き
しつつ外装シートの密封封止を行うことによって、より
サイクル特性に優れる。また、本発明においては、外装
シートは熱可塑性樹脂層の熱融着にて密封封止されるこ
とによって、より簡単に開封及び封止を繰り返して製造
することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムを吸蔵・放出可能な物質からな
    る負極と、正極と、非水電解液とからなる発電要素を外
    装シートで密封封止してなるシート型リチウムイオン二
    次電池の製造方法であって、上記発電要素を外装シート
    で密封封止して充放電を行った後、外装シートの一部を
    開封し、真空引きしつつ外装シートの密封封止を行うこ
    とを特徴とするシート型リチウムイオン二次電池の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 上記真空引きしつつ外装シートの密封封
    止した後、さらに充電状態としたまま100〜700時
    間放置し、その後、外装シートの一部を開封し、真空引
    きしつつ外装シートの密封封止を行う請求項1記載のシ
    ート型リチウムイオン二次電池の製造方法。
  3. 【請求項3】 外装シートは熱可塑性樹脂層の熱融着に
    て密封封止される請求項1または請求項2記載のシート
    型リチウムイオン二次電池の製造方法。
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