JPH117981A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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JPH117981A
JPH117981A JP9158555A JP15855597A JPH117981A JP H117981 A JPH117981 A JP H117981A JP 9158555 A JP9158555 A JP 9158555A JP 15855597 A JP15855597 A JP 15855597A JP H117981 A JPH117981 A JP H117981A
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JP
Japan
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secondary battery
active material
positive electrode
polymer
battery according
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Application number
JP9158555A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimisuke Amano
公輔 天野
Hiroshi Yagata
弘志 屋ヶ田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH117981A publication Critical patent/JPH117981A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower the contact resistance between electrodes and the solid electrolyte, and provide a secondary battery having high density, in which electrode reaction is evenly performed, by dispersing the active material of at least one of a positive electrode and a negative electrode in the polymer gel. SOLUTION: A positive electrode active material layer 3, which is formed on one surface of a positive electrode collector 4, and a negative electrode active material layer 1, which is formed on one surface of a negative electrode collector 2, are laminated through a polymer solid electrolyte layer 5. As a matrix polymer of the polymer gel, the polymer having a dielectric constant at 4 or more is desirably, for example, a nitrocellulose resin, chlorosulfonated polyethylene, polymethyl methacrylate, a phenol resin, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile are cited. Especially, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile or the derivative thereof is desirable.

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】本発明は出力密度の高い固体
二次電池、特に小型大容量のリチウムまたはリチウムイ
オン二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid secondary battery having a high output density, and more particularly to a small and large-capacity lithium or lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報化時代に対応してマルチメディア技
術が急速に進展し、エレクトロニクス製品の高性能化、
ポータブル化が強く求められている。そのエネルギー源
としての二次電池に関しても、小型化、高容量・高エネ
ルギー密度化を目指す新しい二次電池の研究・開発が盛
んに行われ、1990年代のはじめに、いわゆるリチウ
ムイオン二次電池が商品化された。リチウムイオン二次
電池は、リチウムイオンを吸蔵する性質をもつ炭素材料
を負極、金属酸化物を正極に用い、セパレータと電解液
を挟んで負極と正極が配置される構造を有しており、高
エネルギ密度の二次電池である。しかしながら、リチウ
ムイオン二次電池は電解液を使用しているので、液漏れ
を防止するために金属缶を使用しなければならなかっ
た。
2. Description of the Related Art Multimedia technology has rapidly progressed in response to the information age, and the performance of electronic products has been improved.
There is a strong demand for portability. Regarding secondary batteries as an energy source, research and development of new secondary batteries aiming at miniaturization, high capacity and high energy density are actively conducted. In the early 1990s, so-called lithium ion secondary batteries were commercialized. Was A lithium ion secondary battery has a structure in which a negative electrode and a positive electrode are arranged using a carbon material having a property of absorbing lithium ions as a negative electrode and a metal oxide as a positive electrode, with a separator and an electrolyte interposed therebetween. It is a secondary battery having an energy density. However, since a lithium ion secondary battery uses an electrolytic solution, a metal can has to be used to prevent liquid leakage.

【0003】Armand(USP4303748、1
981年)らは、電解液の代わりにポリアルキレンオキ
シドにアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を固溶
した固体電解質の適用を早くから提案していた。しかし
ながら、通常のポリアルキレンオキシドであるポリエチ
レンオキシドまたはポリプロピレンオキシド等は、イオ
ン導電率が十分でないのみならず、正極および負極との
接触抵抗が極めて高く、いまだ採用されていない(K.
Murata、ElectrochimicaAct
a.、Vol.40、No.13−14、p2177−
2184、1995)。
[0003] Armand (USP 4,303,748, 1
981) et al. Have proposed from an early stage the use of a solid electrolyte in which an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt is dissolved in a polyalkylene oxide in place of an electrolytic solution. However, ordinary polyalkylene oxides such as polyethylene oxide and polypropylene oxide not only have insufficient ionic conductivity but also have extremely high contact resistance with the positive electrode and the negative electrode, and have not yet been adopted (K.
Murata, ElectrochimicaAct
a. Vol. 40, no. 13-14, p2177-
2184, 1995).

【0004】これらの問題を解決するために、種々の提
案がなされている。例えば、Leeらにより、アクリレ
ート末端基またはアクリレート側鎖を有する低分子量の
アルキレンオキシドの架橋体に、高沸点で極性の高い有
機溶媒とアルカリ金属塩との溶液を分散したポリマーゲ
ルの適用が提案されている(USP4830939、1
989年)。また例えば、Gozdzらにより、ポリフ
ッ化ビニリデン誘導体に、リチウム塩を溶解した電解質
溶液を含浸させたポリマーゲルの適用が提案されている
(USP5429891、1995年)。
[0004] Various proposals have been made to solve these problems. For example, Lee et al. Have proposed application of a polymer gel in which a solution of an organic solvent having a high boiling point and a high polarity and an alkali metal salt is dispersed in a crosslinked product of a low molecular weight alkylene oxide having an acrylate end group or an acrylate side chain. (USP 4,830,939, 1
989). Further, for example, Gozdz et al. Have proposed application of a polymer gel in which a polyvinylidene fluoride derivative is impregnated with an electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved (US Pat. No. 5,429,891, 1995).

【0005】一方、単位重量当たりのエネルギー密度の
向上および環境保全の観点から、リチウムイオン二次電
池の正極に使用されている金属酸化物の代わりに、種々
の有機化合物活物質が開発されている。そのうち、電解
還元により硫黄−硫黄結合が開裂して硫黄−金属イオン
または硫黄−プロトン結合を生成し、電解酸化により硫
黄−金属イオンまたは硫黄−プロトン結合が元の硫黄−
硫黄結合に再生する有機ジスルフィド化合物(Dejo
ngheら、USP4833048、1989年)、ま
た、電解還元によりキノン基がジヒドロキシ基に還元さ
れ、電解酸化によりジヒドロキシ基がキノン基に酸化さ
れるキノン化合物(H.Krohnら、NATO AS
I Ser.3、1996年)等が最近特に注目されて
いる。
On the other hand, various organic compound active materials have been developed in place of the metal oxide used for the positive electrode of the lithium ion secondary battery from the viewpoint of improving the energy density per unit weight and protecting the environment. . Among them, the sulfur-sulfur bond is cleaved by electrolytic reduction to generate a sulfur-metal ion or sulfur-proton bond, and the sulfur-metal ion or sulfur-proton bond is converted to the original sulfur-metal ion by electrolytic oxidation.
Organic disulfide compounds that regenerate into sulfur bonds (Dejo
nghe et al., US Pat. No. 4,833,048, 1989) and a quinone compound in which a quinone group is reduced to a dihydroxy group by electrolytic reduction and a dihydroxy group is oxidized to a quinone group by electrolytic oxidation (H. Krohn et al., NATO AS).
I Ser. 3, 1996) and the like.

【0006】また、前記有機ジスルフィド化合物を活物
質とする二次電池において、電池の充放電特性向上のた
めにポリアニリン誘導体をはじめとする導電性ポリマー
との複合電極が提案されている(特開平8−11572
4号公報、特開平8−222207号公報)。
Further, in a secondary battery using the above-mentioned organic disulfide compound as an active material, a composite electrode with a conductive polymer such as a polyaniline derivative has been proposed in order to improve the charge / discharge characteristics of the battery (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8 (1996)). -11572
No. 4, JP-A-8-222207).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ポリマーゲル電解質の
使用により、電解質のイオン伝導性が改善されるのみな
らず、電解質と電極間の接触抵抗も大きく低減するがで
きる。しかしながら、アルキレンオキシドの架橋体と電
解液からなるポリマーゲルは力学的に必ずしも十分とは
言えず、また、ポリマー架橋のために電子線や紫外線が
使用されるため、実用的には種々の問題点が残されてい
る。また、ポリマーゲル電解質に多量の電解液が含まれ
ると、高温ではやはり液漏れが発生する恐れがあり、ポ
リマーゲル電解質を使用するメリットが薄れてしまう。
The use of a polymer gel electrolyte not only improves the ionic conductivity of the electrolyte, but also greatly reduces the contact resistance between the electrolyte and the electrodes. However, a polymer gel comprising a crosslinked product of an alkylene oxide and an electrolytic solution is not always mechanically sufficient, and various problems arise in practice because electron beams and ultraviolet rays are used for polymer crosslinking. Is left. In addition, if a large amount of the electrolytic solution is contained in the polymer gel electrolyte, the solution may leak at high temperatures, and the merit of using the polymer gel electrolyte is diminished.

【0008】また、ジスルフィド化合物またはキノン化
合物を活物質に用いた二次電池では、電解質に液相電解
質またはポリマーゲル電解質を使用した場合、活物質の
散逸による容量の低下が大きな課題となる。一方、完全
固体二次電池においては、固相反応に由来する電極反応
の不均一性、反応速度が遅いことにより、電池の充放電
効率が低く、充放電サイクル寿命が短いという欠点を有
している。例えば、ジスルフィド化合物の場合、ポリジ
スルフィド化合物は電気的絶縁性でかつイオン伝導性に
乏しいため、電極中にもともと位置していたカーボン等
の導電補助剤の近傍から離れた場所で再度ポリマーとし
て生成したとき、そのポリマーが電極内の電子・イオン
伝導のネットワークから孤立し、電極反応に関与できな
くなり、電池のサイクル特性が大きく低下する。
Further, in a secondary battery using a disulfide compound or a quinone compound as an active material, when a liquid phase electrolyte or a polymer gel electrolyte is used as an electrolyte, reduction of capacity due to dissipation of the active material becomes a major problem. On the other hand, complete solid-state secondary batteries have the disadvantage that the charge / discharge efficiency of the battery is low and the charge / discharge cycle life is short due to the non-uniformity of the electrode reaction derived from the solid-phase reaction and the slow reaction rate. I have. For example, in the case of a disulfide compound, the polydisulfide compound is electrically insulative and has poor ionic conductivity, so it was formed again as a polymer at a location away from the vicinity of a conductive auxiliary such as carbon which was originally located in the electrode. At that time, the polymer is isolated from the electron-ion conduction network in the electrode, and cannot participate in the electrode reaction, and the cycle characteristics of the battery are greatly reduced.

【0009】本発明は、上記課題等を解決すべくなされ
たものであり、固体電解質を用いた二次電池において、
電極と固体電解質との間の接触抵抗を低減し、かつ電極
反応が均一に行われる高密度の二次電池を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems and the like. In a secondary battery using a solid electrolyte,
It is an object of the present invention to provide a high-density secondary battery in which the contact resistance between an electrode and a solid electrolyte is reduced and the electrode reaction is performed uniformly.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく検討を重ねた結果、活物質をポリマーゲルに
分散した電極、および、有機溶媒を含まない固体電解質
を用いることが非常に有効であることを見出し、本発明
に至った。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies to achieve the above object, the present inventors have found that it is very difficult to use an electrode in which an active material is dispersed in a polymer gel and a solid electrolyte containing no organic solvent. And found that the present invention is effective.

【0011】すなわち本発明は、正極、固体電解質、お
よび負極から構成される二次電池において、前記正極ま
たは負極の少なくとも一方が、その活物質がポリマーゲ
ルに分散したものであることを特徴とする二次電池であ
る。
That is, the present invention provides a secondary battery comprising a positive electrode, a solid electrolyte, and a negative electrode, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode has an active material dispersed in a polymer gel. It is a secondary battery.

【0012】本発明の二次電池、特にリチウム、または
リチウムイオン二次電池は、電池全体の有機溶媒含有量
が、ポリマーゲル電解質を使用した場合に比べて格段に
少なく、しかも、固体電解質と電極間の接触抵抗も大き
く低減するができるため、二次電池の安全性が大きく改
善される。また、固体電解質と電極間の接触抵抗が小さ
いため、いわゆる完全固体の電解質を使用した実用的な
二次電池を初めて提供するものである。
The secondary battery of the present invention, particularly a lithium or lithium ion secondary battery, has a much lower organic solvent content than the case where a polymer gel electrolyte is used, and has a solid electrolyte and an electrode. Since the contact resistance between them can be greatly reduced, the safety of the secondary battery is greatly improved. Further, since the contact resistance between the solid electrolyte and the electrode is small, a practical secondary battery using a so-called completely solid electrolyte is provided for the first time.

【0013】また、本発明において、ジスルフィド化合
物またはキノン化合物を活物質に用いた態様の二次電池
においては、電極にはポリマーゲルマトリックスを使用
しているため、電極反応が均一に、かつ固相に比べ速く
進行し、二次電池の充放電効率の向上、および充放電サ
イクル寿命の改善に極めて有効である。
In the present invention, in a secondary battery in which a disulfide compound or a quinone compound is used as an active material, since a polymer gel matrix is used for an electrode, the electrode reaction is uniform and a solid phase is used. It progresses faster than the above, and is extremely effective in improving the charge and discharge efficiency of the secondary battery and the charge and discharge cycle life.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、発明の好適な実施形態につ
いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0015】本発明の二次電池において、正極活物質に
金属酸化物を用いる場合、その金属酸化物は特に限定さ
れないが、例えば、アモルファス−V25、Mn24
MnO2、V38、V613、CoO2、NiO2、MoS
2、TiS2等を用いることができる。そのうち、現在の
リチウムイオン二次電池において良い性能が得られてい
る、アモルファス−V25、Mn24、 CoO2、Ni
2が本発明においても好ましい。
In the secondary battery of the present invention, when a metal oxide is used as the positive electrode active material, the metal oxide is not particularly limited. For example, amorphous-V 2 O 5 , Mn 2 O 4 ,
MnO 2 , V 3 O 8 , V 6 O 13 , CoO 2 , NiO 2 , MoS
2 , TiS 2 or the like can be used. Among them, amorphous-V 2 O 5 , Mn 2 O 4 , CoO 2 , Ni
O 2 is also preferred in the present invention.

【0016】正極活物質に有機化合物を用いる場合は、
例えば有機ジスルフィド化合物、有機キノン化合物が好
ましい。この有機ジスルフィド化合物は特に限定されな
いが、一般式(R(S)m)nで表される化合物を用い
ることができる。ここでRは脂肪族基または芳香族基、
Sは硫黄、mは1以上の正数、nは2以上の正数であ
る。例えば、ジチオグリコール、2,5−ジメルカプト
−1,3,4−チアジアゾール、S−トリアジン−2,
4,6−トリチオール、7−メチル−2,6,8−トリ
メルカプトプリン等が用いられる。また、有機キノン化
合物も特に限定されないが、例えば、ベンゾキノン、ア
ントラキノン、それらの誘導体であるクロラニール等が
用いられる。
When an organic compound is used as the positive electrode active material,
For example, organic disulfide compounds and organic quinone compounds are preferred. The organic disulfide compound is not particularly limited, but a compound represented by the general formula (R (S) m) n can be used. Where R is an aliphatic group or an aromatic group,
S is sulfur, m is a positive number of 1 or more, and n is a positive number of 2 or more. For example, dithioglycol, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, S-triazine-2,
4,6-trithiol, 7-methyl-2,6,8-trimercaptopurine and the like are used. Further, the organic quinone compound is not particularly limited, but, for example, benzoquinone, anthraquinone, chloranil, a derivative thereof, and the like are used.

【0017】負極活物質には、リチウム金属、またはリ
チウムイオンを吸蔵できる炭素質材料を用いることが好
ましい。このリチウムイオンを吸蔵できる炭素質材料は
特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、石炭・石油ピ
ッチを高温で熱処理して得られる黒鉛化炭素のような結
晶質カーボン、または、石油ピッチコークス、石炭ピッ
チコークス、アセナフチレンピッチコークスを熱処理し
て得られる非晶質カーボンを例示することができる。
As the negative electrode active material, it is preferable to use lithium metal or a carbonaceous material capable of storing lithium ions. The carbonaceous material capable of occluding the lithium ions is not particularly limited. For example, natural graphite, crystalline carbon such as graphitized carbon obtained by heat-treating coal and petroleum pitch at a high temperature, or petroleum pitch coke and coal pitch Amorphous carbon obtained by heat-treating coke and acenaphthylene pitch coke can be exemplified.

【0018】本発明においては、正極または負極の少な
くとも一方を活物質がポリマーゲルに分散した構成にす
るが、このポリマーゲルのマトリックスポリマーは、比
誘電率が4以上のポリマーであることが好ましい。例え
ば、ニトロセルロース樹脂、クロロスルホン化ポリエチ
レン、ポリメチルメタクリレート、フェノール樹脂、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等を例示す
ることができる。そのうち、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リアクリロニトリル、またはそれらの誘導体が特に好ま
しい。これらのポリマーが好ましく使用される理由に関
しては、特公昭61−23947号公報に記述された理
由と同様である。
In the present invention, at least one of the positive electrode and the negative electrode has a structure in which an active material is dispersed in a polymer gel. The matrix polymer of the polymer gel is preferably a polymer having a relative dielectric constant of 4 or more. For example, nitrocellulose resin, chlorosulfonated polyethylene, polymethyl methacrylate, phenol resin, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile and the like can be exemplified. Among them, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, or derivatives thereof are particularly preferred. The reason why these polymers are preferably used is the same as the reason described in JP-B-61-23947.

【0019】また、このポリマーゲルに含まれる溶媒
(電解液の構成要素である溶媒)は、比誘電率が5以上
の溶媒であることが好ましい。例えば、カーボネート溶
媒(プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ブチレンカーボネート等)、アミド溶媒(N−メチルホ
ルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N―ジメチ
ルホルムアミド、N―メチルアセトアミド、N−エチル
アセトアミド、N−メチルピロリドン等)、ラクトン溶
媒(γ−ブチルラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バ
レロラクトン等)、エーテル溶媒、ニトリル溶媒などが
用いられる。そのうち、プロピレンカーボネート、エチ
レンカーボネート、γ−ブチルラクトン、γ―バレロラ
クトン、テトラヒドロフランが特に好ましい。これらの
溶媒を有効に使用するために、他の低粘度溶媒との混合
溶媒もしばしば使用される。
The solvent contained in the polymer gel (solvent as a component of the electrolytic solution) is preferably a solvent having a relative dielectric constant of 5 or more. For example, carbonate solvents (propylene carbonate, ethylene carbonate,
Butyl solvent, etc.), amide solvent (N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc.), lactone solvent (γ-butyllactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, etc.), ether solvents, nitrile solvents and the like. Among them, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyl lactone, γ-valerolactone, and tetrahydrofuran are particularly preferred. In order to use these solvents effectively, mixed solvents with other low-viscosity solvents are often used.

【0020】ポリマー固体電解質は、ポリエーテル、ポ
リエステル、ポリアミン、ポリイミド、ポリウレタン、
ポリスルフィド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサ
ン、それらの誘導体、それらの共重合体、またはそれら
の架橋体であることが好ましい。そのうち、ポリエチレ
ンオキシド、ポリプロピレンオキシド、それらの誘導
体、それらの共重合体、またはそれらの架橋体が特に好
ましい。
The polymer solid electrolyte includes polyether, polyester, polyamine, polyimide, polyurethane,
It is preferably a polysulfide, polyphosphazene, polysiloxane, a derivative thereof, a copolymer thereof, or a cross-linked product thereof. Among them, polyethylene oxide, polypropylene oxide, derivatives thereof, copolymers thereof, and cross-linked products thereof are particularly preferable.

【0021】ポリマーゲルに分散する電解質溶液は、前
記溶媒に種々の電解質塩を溶解させて調製される。
The electrolyte solution dispersed in the polymer gel is prepared by dissolving various electrolyte salts in the solvent.

【0022】電解質溶液の電解質塩は、通常の電解質と
して用いられるものであれば特に制限はないが、例え
ば、LiBR4(Rはフェニル基またはアルキル基)、
LiPF6、LiSbF6、LiAsF6、LiBF4、L
iClO4、CF3SO3Li、(CF3SO22NLi等
を例示することができる。
The electrolyte salt of the electrolyte solution is not particularly limited as long as it is used as a normal electrolyte. For example, LiBR 4 (R is a phenyl group or an alkyl group),
LiPF 6, LiSbF 6, LiAsF 6 , LiBF 4, L
Examples thereof include iClO 4 , CF 3 SO 3 Li, and (CF 3 SO 2 ) 2 NLi.

【0023】正極活物質層は、正極活物質、電解質塩を
溶解した電解液、この電解液を保持するポリマーマトリ
ックスから構成される。正極活物質層の電子伝導性を確
保するために、アセチレンブラック等の適当なカーボン
質微粒子のような導電補助剤を添加してもよい。また、
ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリチオフ
ェン誘導体等の導電性ポリマーを添加してもよい。
The positive electrode active material layer is composed of a positive electrode active material, an electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved, and a polymer matrix holding the electrolytic solution. In order to secure the electron conductivity of the positive electrode active material layer, a conductive auxiliary such as appropriate carbonaceous fine particles such as acetylene black may be added. Also,
A conductive polymer such as a polyaniline derivative, a polypyrrole derivative, or a polythiophene derivative may be added.

【0024】正極は、例えば、正極活物質、電解質、導
電補助剤、マトリックスとなるポリマー、およびポリマ
ー架橋剤を適当な溶媒に溶かして十分分散して、正極集
電体上にコーティングした後、熱処理、または光や放射
線処理してゲル化を行って形成される。マトリックスと
なるポリマーに、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロ
ニトニル誘導体などの部分結晶性ポリマーを使用するこ
とにより、前記架橋剤の添加や、光や放射線処理を行わ
ずに、一部の溶媒を蒸発させるのみで、マトリックスポ
リマーの結晶質部分の物理的な架橋によりゲル構造を形
成することができる(A.S.Gozdzら、The
Electrochemical Society P
roceedings Volume94−28、19
95年、p400−407)。この場合、架橋剤の添加
や、光や放射線処理による副反応の発生が避られるた
め、これらのマトリックスポリマーの使用が好ましい。
For the positive electrode, for example, a positive electrode active material, an electrolyte, a conductive auxiliary agent, a polymer serving as a matrix, and a polymer cross-linking agent are dissolved in an appropriate solvent, sufficiently dispersed, coated on a positive electrode current collector, and then heat-treated. Or gelation by light or radiation treatment. By using a partially crystalline polymer such as polyvinylidene fluoride and a polyacrylonitonyl derivative for the polymer serving as the matrix, the solvent is evaporated without adding the cross-linking agent or performing light or radiation treatment. Alone, a gel structure can be formed by physical cross-linking of the crystalline portion of the matrix polymer (AS Gozdz et al., The.
Electrochemical Society P
rosedings Volume94-28,19
1995, p400-407). In this case, it is preferable to use these matrix polymers because addition of a crosslinking agent and occurrence of side reactions due to light or radiation treatment are avoided.

【0025】正極集電体には、従来知られているステン
レス鋼、銅、ニッケル、アルミニウム等の薄膜、網状
物、またはその他の形状のシートを使用することができ
る。
As the positive electrode current collector, a conventionally known thin film such as stainless steel, copper, nickel, or aluminum, a mesh, or a sheet having another shape can be used.

【0026】負極活物質層および負極は、前記正極活物
質層および正極と同様な方法で形成することができる。
The negative electrode active material layer and the negative electrode can be formed in the same manner as the positive electrode active material layer and the positive electrode.

【0027】固体電解質は通常の方法で合成され、固体
電解質層は従来知られている方法で形成される。固体電
解質層をあらかじめ形成した後、正負極間に配置するこ
とができる。また、所望により正極活物質層もしくは負
極活物質層の上に所定厚みにコーティングした後、これ
を挟んむように正負極を配置することもできる。
The solid electrolyte is synthesized by a usual method, and the solid electrolyte layer is formed by a conventionally known method. After the solid electrolyte layer is formed in advance, it can be disposed between the positive and negative electrodes. Further, if desired, after coating on the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer to a predetermined thickness, the positive and negative electrodes can be arranged so as to sandwich the coating.

【0028】本発明のリチウム二次電池の形態としては
特に限定されないが、例えば、円筒型、コイン型、ガム
型、扁平型二次電池への実装が可能である。
The form of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, the lithium secondary battery can be mounted on a cylindrical, coin, gum, or flat secondary battery.

【0029】[0029]

【実施例】以下、実施例をもって本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0030】<実施例1>図1は、正極活物質に金属酸
化物、電解質にポリマー固体電解質、負極活物質にリチ
ウムイオン吸蔵炭素質材料を用いた薄型ポリマーリチウ
ムイオン二次電池に本発明を適用した二次電池の実施例
の概略断面図である。
Embodiment 1 FIG. 1 shows the present invention in a thin polymer lithium ion secondary battery using a metal oxide as a positive electrode active material, a polymer solid electrolyte as an electrolyte, and a lithium ion storage carbonaceous material as a negative electrode active material. It is a schematic sectional drawing of the Example of the applied secondary battery.

【0031】本実施例の電池は、正極集電体4の一方の
面上に形成された正極活物質層3と、負極集電体2の一
方の面上に形成された負極活物質層1とがポリマー固体
電解質層5を介して積層された構造を有している。この
ポリマーリチウムイオン二次電池は次のように製造し
た。
The battery of this embodiment includes a positive electrode active material layer 3 formed on one surface of a positive electrode current collector 4 and a negative electrode active material layer 1 formed on one surface of a negative electrode current collector 2. Have a structure in which they are laminated with a polymer solid electrolyte layer 5 interposed therebetween. This polymer lithium ion secondary battery was manufactured as follows.

【0032】平均分子量約380×103の88:12
のフッ化ビニリデン:ヘキサフロロプロピレン(P(V
dF/HFP))コポリマーと、このP(VdF/HF
P)に対して0.2mol/kgのLiPF6とを、重
量比が20:3:3のアセトン、プロピレンカーボネー
ト、およびエチレンカーボネートの混合溶液(以下、A
C/PC/ECという)に20wt%溶解した。そし
て、このP(VdF/HFP)/(AC/PC/EC)
の電解質溶液に、LiMn24とアセチレンブラックと
の混練物(重量比が80:20)を混合してから、これ
を撹拌して混合物を作った。なお、ここではLiMn2
4とアセチレンブラックとの混練物とP(VdF/H
FP)/(AC/PC/EC)溶液との割合は、混練物
とP(VdF/HFP)との重量比が90:10になる
割合とした。
88:12 with an average molecular weight of about 380 × 10 3
Of vinylidene fluoride: hexafluoropropylene (P (V
dF / HFP)) copolymer and the P (VdF / HF)
P) with 0.2 mol / kg of LiPF 6 in a mixed solution of acetone, propylene carbonate, and ethylene carbonate in a weight ratio of 20: 3: 3 (hereinafter referred to as A).
C / PC / EC). Then, this P (VdF / HFP) / (AC / PC / EC)
Was mixed with a kneaded product of LiMn 2 O 4 and acetylene black (weight ratio: 80:20), and the mixture was stirred to form a mixture. Here, LiMn 2
A mixture of O 4 and acetylene black and P (VdF / H
The ratio of the (FP) / (AC / PC / EC) solution was adjusted so that the weight ratio of the kneaded material to P (VdF / HFP) was 90:10.

【0033】次に、この混合物からアセトンのみを揮発
除去してから、これをロールプレスによりシート状に成
形し、適当な大きさに切断して約25mAhの容量を持
つ、厚み180μmの正極活物質層3を作った。次に厚
み20μmのステンレス箔からなる正極集電体4の一方
の面の中央部分にこれを貼り付けた。なお、このように
して作成した正極活物質層3は粘着性を有しているの
で、結着剤を用いなくても正極集電体に貼り付けること
ができた。
Next, after removing only acetone from the mixture by volatilization, the mixture is formed into a sheet by a roll press, cut into an appropriate size, and has a capacity of about 25 mAh, and has a thickness of 180 μm and a positive electrode active material. Layer 3 was made. Next, the positive electrode current collector 4 made of a stainless steel foil having a thickness of 20 μm was attached to a central portion on one surface. In addition, since the positive electrode active material layer 3 formed in this manner had adhesiveness, it could be attached to the positive electrode current collector without using a binder.

【0034】次に、Motogamiらの方法(K.M
otogamiら、Electrochimica A
cta.Vol.37、No.9、1992年、p19
25−1727)でポリ(2−メトキシエチルグリシジ
ルエーテル)(PMEGE)を合成し、LiPF6をエ
チレンオキシド単位に対し1.5mol%含み、厚み
0.1mmのPMEGE架橋体固体電解質フィルムを調
製した。
Next, the method of Motogami et al. (KM)
otogami et al., Electrochimica A
cta. Vol. 37, no. 9, 1992, p19
25-1727) to synthesize a poly (2-methoxyethyl glycidyl ether) (PMEGE), and a PGEGE crosslinked solid electrolyte film having a thickness of 0.1 mm containing LiPF 6 at 1.5 mol% based on ethylene oxide units was prepared.

【0035】一方、正極活物質層3を形成する際に使用
したP(VdF/HFP)/(AC/PC/EC)の電
解質溶液に、重量比20:1の粉末石油コークスとアセ
チレンブラックとの混練物を混合してから、これを撹拌
して混合物を作った。なお、ここでは粉末石油コークス
とアセチレンブラックとの混練物とP(VdF/HF
P)/(AC/PC/EC)溶液との割合は、混練物と
P(VdF/HFP)との重量比が95:5になる割合
とした。次にこの混合物からアセトンのみを揮発除去し
てから、これをロールプレスによりシート状に成形し、
正極活物質層3と同大きさに切断して約25mAhの容
量を持つ、厚み200μmの負極活物質層を作った。次
に、正極と同じような方法で、負極活物質層を負極集電
体のステンレス箔に貼り付けた。
On the other hand, the electrolyte solution of P (VdF / HFP) / (AC / PC / EC) used in forming the positive electrode active material layer 3 was mixed with a 20: 1 weight ratio of petroleum coke powder and acetylene black. After mixing the kneaded material, it was stirred to form a mixture. Here, the kneaded product of powdered petroleum coke and acetylene black and P (VdF / HF
The ratio of the (P) / (AC / PC / EC) solution was set so that the weight ratio of the kneaded material to P (VdF / HFP) became 95: 5. Next, only acetone is volatilized and removed from the mixture, and then the mixture is formed into a sheet by a roll press.
The negative electrode active material layer was cut into the same size as the positive electrode active material layer 3 to form a negative electrode active material layer having a capacity of about 25 mAh and a thickness of 200 μm. Next, the negative electrode active material layer was attached to the stainless steel foil of the negative electrode current collector in the same manner as in the positive electrode.

【0036】次に、正極集電体4の外周部の上に加熱圧
着タイプのホットメルトを載せてから、高分子固体電解
質層を挟むように負極活物質層を形成した負極集電体2
を合わせた。そして、加熱により、ホットメルト6を集
電体の外周端部に完全に接続してポリマーリチウムイオ
ン二次電池を完成した。
Next, a hot-press type hot melt is placed on the outer periphery of the positive electrode current collector 4, and then the negative electrode current collector 2 having the negative electrode active material layer formed so as to sandwich the polymer solid electrolyte layer is provided.
Was combined. Then, by heating, the hot melt 6 was completely connected to the outer peripheral end of the current collector to complete a polymer lithium ion secondary battery.

【0037】充放電試験においては、まず充電方向から
0.2Cの電流で、電池電圧が4.5Vになるまで充電
し、30min休止時間の後、同電流密度で電池電圧が
2.0Vになるまで放電した。以下、充放電の繰り返し
を行い、電池特性を評価した。電池の繰り返し充放電特
性測定には、北斗電工(株)製HJ−201を用いた。
放電特性を図2、充放電特性を図3に示す。
In the charge / discharge test, the battery was charged at a current of 0.2 C from the charging direction until the battery voltage reached 4.5 V, and after a 30-minute pause, the battery voltage became 2.0 V at the same current density. Until discharge. Hereinafter, charge and discharge were repeated, and the battery characteristics were evaluated. HJ-201 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd. was used for repeated charge / discharge characteristic measurement of the battery.
FIG. 2 shows the discharge characteristics, and FIG. 3 shows the charge / discharge characteristics.

【0038】<比較例1>実施例1において、ポリアル
キレンオキシド系固体電解質であるポリ(2−メトキシ
エチルグリシジルエーテル)の代わりに、P(VdF/
HFP)コポリマーのゲル電解質を用いた。ポリマーゲ
ル電解質は以下のように作製した。
<Comparative Example 1> In Example 1, instead of poly (2-methoxyethyl glycidyl ether) which is a polyalkylene oxide-based solid electrolyte, P (VdF /
A (HFP) copolymer gel electrolyte was used. The polymer gel electrolyte was prepared as follows.

【0039】まず、実施例1の平均分子量約380×1
3の88:12のP(VdF/HFP)コポリマー
と、該P(VdF/HFP)に対して0.2mol/k
gのLiPF6とを、重量比が20:5:5のアセト
ン、プロピレンカーボネート、およびエチレンカーボネ
ートの混合溶液(以下、AC/PC/ECという)に2
0wt%溶解した。得られた電解質溶液をテフロン製シ
ャーレ上に延流した後、アセトンを蒸発させて厚み0.
1mmのポリマーゲル電解質フィルムを得た。このポリ
マーゲル電解質フィルムに、 PC/ECの混合溶媒が
約50wt%含まれている。
First, the average molecular weight of Example 1 was about 380 × 1
0 3 and P (VdF / HFP) copolymer 88:12 of, 0.2 mol / k with respect to the P (VdF / HFP)
g of LiPF 6 in a mixed solution of acetone, propylene carbonate, and ethylene carbonate (hereinafter referred to as AC / PC / EC) at a weight ratio of 20: 5: 5.
0 wt% was dissolved. After the obtained electrolyte solution was flowed on a Teflon petri dish, acetone was evaporated to a thickness of 0.1 μm.
A 1 mm polymer gel electrolyte film was obtained. This polymer gel electrolyte film contains about 50 wt% of a mixed solvent of PC / EC.

【0040】次に、実施例1と同様な方法でポリマーリ
チウムイオン二次電池を完成した。充放電特性を評価し
た結果、実施例1とほぼ同じ結果が得られた。
Next, a polymer lithium ion secondary battery was completed in the same manner as in Example 1. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, almost the same results as in Example 1 were obtained.

【0041】<実施例2>まず、実施例1と同様な方法
で正極と負極を作製した。次に以下のようにポリマー固
体電解質を作製した。
<Example 2> First, a positive electrode and a negative electrode were produced in the same manner as in Example 1. Next, a polymer solid electrolyte was prepared as follows.

【0042】構造式が CH2=CH−CH2−O−CH2
−O−CH3 の化合物1.58g、トリメチルシリル
末端基を有し平均分子量が20万のモノメチルシロキサ
ン0.98gおよびハイドロキノン0.02gをトルエ
ン50mlに溶解し、これに3.8×10-3Mの塩化白
金酸のイソプロピルアルコール溶液を0.5ml加えた
後、50℃で24時間反応させた。得られた反応生成物
を含む溶液を減圧乾燥によりポリマーを回収した。得ら
れたポリマーと、これに対して0.3mol/kgのL
iPF6とをテトラヒドロフランに20wt%溶解した
後、テフロン製のシャーレ上でキャスティングした後乾
燥させた。これに対し、3MeVの電子線を10Mra
d照射し、80μmの厚さのフィルムを得た。
The structural formula is CH 2 CHCH—CH 2 —O—CH 2
1.58 g of a compound of —O—CH 3 , 0.98 g of monomethylsiloxane having a trimethylsilyl terminal group and an average molecular weight of 200,000 and 0.02 g of hydroquinone were dissolved in 50 ml of toluene, and 3.8 × 10 −3 M was added thereto. After adding 0.5 ml of a solution of chloroplatinic acid in isopropyl alcohol, the mixture was reacted at 50 ° C. for 24 hours. The polymer containing the obtained reaction product was dried under reduced pressure to recover the polymer. The obtained polymer and 0.3 mol / kg of L
After 20 wt% of iPF 6 was dissolved in tetrahydrofuran, the solution was cast on a Teflon dish and dried. On the other hand, an electron beam of 3 MeV is applied to 10 Mra.
Irradiation to obtain a film having a thickness of 80 μm.

【0043】次に、実施例1とほぼ同様な方法で、この
ように得られた固体電解質フィルムを正負極間に配置し
てリチウムイオン二次電池を組み立てた。充放電特性を
評価した結果、実施例1とほぼ同様な放電特性および充
放電特性が得られた。
Next, in substantially the same manner as in Example 1, the solid electrolyte film thus obtained was disposed between the positive and negative electrodes to assemble a lithium ion secondary battery. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, substantially the same discharge characteristics and charge / discharge characteristics as in Example 1 were obtained.

【0044】<実施例3>まず、実施例1と同様な方法
で正極と負極を作製した。次に以下のようにポリマー固
体電解質を作製した。
Example 3 First, a positive electrode and a negative electrode were manufactured in the same manner as in Example 1. Next, a polymer solid electrolyte was prepared as follows.

【0045】まず、平均分子量150万のメトキシオリ
ゴエチレンオキシポリホスファゼン(以下、MEPとい
う)と、該MEPに対して0.2mol/kgのLiP
6とを1,2−ジメトキシエタン(以下、DMEとい
う)溶液中に20wt%溶かした。次に、このMEP/
DME溶液をテフロン板上に流延してDMEを蒸発させ
て、厚み100μmの固体電解質フィルムを作製した。
First, a methoxy oligoethyleneoxy polyphosphazene having an average molecular weight of 1.5 million (hereinafter referred to as MEP) and 0.2 mol / kg of LiP
F 6 was dissolved in a 1,2-dimethoxyethane (hereinafter, referred to as DME) solution at 20 wt%. Next, this MEP /
The DME solution was cast on a Teflon plate and the DME was evaporated to produce a 100 μm thick solid electrolyte film.

【0046】次に、実施例1とほぼ同様な方法で、この
ように得られた固体電解質フィルムを正負極間に配置し
てリチウムイオン二次電池を組み立てた。充放電特性を
評価した結果、実施例1とほぼ同様な放電特性、および
充放電特性が得られた。
Next, in substantially the same manner as in Example 1, the solid electrolyte film thus obtained was disposed between the positive and negative electrodes to assemble a lithium ion secondary battery. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, substantially the same discharge characteristics and charge / discharge characteristics as in Example 1 were obtained.

【0047】<実施例4>実施例1のP(VdF/HF
P)の代わりに、ポリアクリロニトリルを用いた。すな
わち、平均分子量約50×103のポリアクリロニトニ
ル(PAN)と、該PANに対して0.15mol/k
gのLiPF6とを、重量比が70:30のエチレンカ
ーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶液(以
下、EC/PCという)に20wt%となるように添加
し、120℃まで加熱した。十分加熱された時点で、こ
の溶液にゲル化剤となるポリアクリロニトリルを少量ず
つ添加してゆき、添加終了後、さらに10分間加熱しな
がら撹拌を行って透明性のある粘調な液体が得られた。
そして、この溶液を徐々に冷却させ、約60℃となると
き、LiMn24とアセチレンブラック(重量比が8
0:20)との混練物を素早く混合させた。なお、ここ
では、 LiMn24とアセチレンブラックとの混練物
と、PAN/(EC/PC)の電解質溶液との割合は、
混練物とPANとの重量比が90:10となる割合とし
た。次に、この混合物を室温まで冷却させ、ロールプレ
スによりシート状に成形し、適当な大きさに切断して約
25mAhの容量を持つ、厚み180μmの正極活物質
層3を作った。次に、実施例1と同様な方法で電池の正
極を作製した。
<Embodiment 4> The P (VdF / HF) of Embodiment 1
Instead of P), polyacrylonitrile was used. That is, polyacrylonitonyl (PAN) having an average molecular weight of about 50 × 10 3 and 0.15 mol / k
g of LiPF 6 was added to a mixed solution of ethylene carbonate and propylene carbonate (hereinafter referred to as EC / PC) at a weight ratio of 70:30 so as to be 20 wt%, and heated to 120 ° C. When the solution is sufficiently heated, polyacrylonitrile as a gelling agent is gradually added to the solution, and after the addition is completed, stirring is performed while heating for further 10 minutes to obtain a transparent viscous liquid. Was.
Then, the solution is gradually cooled. When the temperature of the solution reaches about 60 ° C., LiMn 2 O 4 and acetylene black (weight ratio of 8
0:20) was quickly mixed. Here, the ratio of the kneaded product of LiMn 2 O 4 and acetylene black to the electrolyte solution of PAN / (EC / PC) is as follows:
The weight ratio between the kneaded material and PAN was set to be 90:10. Next, the mixture was cooled to room temperature, formed into a sheet by a roll press, and cut into an appropriate size to form a cathode active material layer 3 having a capacity of about 25 mAh and a thickness of 180 μm. Next, a positive electrode of the battery was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0048】次に、 P(VdF/HFP)の代わりに
PANを、 LiMn24とアセチレンブラックとの混
練物の代わりに、粉末石油コークスとアセチレンブラッ
クとの混練物を使って前述正極の作製方法と同様な方法
で負極1を作製した。なお、ここでの粉末石油コークス
とアセチレンブラックとの混練物と、PANとの組成比
は実施例1と同じとした。
Next, the above-mentioned positive electrode was prepared by using PAN instead of P (VdF / HFP) and using a kneaded product of powdered petroleum coke and acetylene black instead of a kneaded product of LiMn 2 O 4 and acetylene black. Negative electrode 1 was produced in the same manner as the method. The composition ratio of the kneaded product of the petroleum petroleum coke and acetylene black and PAN was the same as in Example 1.

【0049】このように作製した正極と負極、および実
施例1の固体電解質フィルムを用いて、実施例1と同様
な方法で、固体電解質フィルムを正負極間に配置してリ
チウムイオン二次電池を組み立てた。充放電特性を評価
した結果、実施例1とほぼ同様な放電特性、および充放
電特性が得られた。
Using the positive electrode and the negative electrode thus prepared and the solid electrolyte film of Example 1, a solid electrolyte film is disposed between the positive and negative electrodes in the same manner as in Example 1 to form a lithium ion secondary battery. Assembled. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, substantially the same discharge characteristics and charge / discharge characteristics as in Example 1 were obtained.

【0050】<実施例5>実施例1において、正極活物
質のLiMn24のかわりに、LiCoO2を用いた。
そのほかは、実施例1と同様な方法でリチウム二次電池
を組み立てた。充放電特性を評価した結果、実施例1と
ほぼ同様な放電特性、および充放電特性が得られた。
Example 5 In Example 1, LiCoO 2 was used instead of LiMn 2 O 4 as the positive electrode active material.
Otherwise, a lithium secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, substantially the same discharge characteristics and charge / discharge characteristics as in Example 1 were obtained.

【0051】<実施例6>図4は、正極活物質として有
機ジスルフィド化合物を用いた本発明のコイン型リチウ
ムイオン二次電池の概略断面図である。このコイン型リ
チウムイオン二次電池は次のように製造した。
Example 6 FIG. 4 is a schematic sectional view of a coin-type lithium ion secondary battery of the present invention using an organic disulfide compound as a positive electrode active material. This coin-type lithium ion secondary battery was manufactured as follows.

【0052】有機ジスルフィド化合物として、2,5−
ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール(以下、D
McTという)を用いた。実施例1において、LiMn
24の代わりに、DMcTを用いた。ここでは、DMc
TとP(VdF/HFP)との重量比が80:20にな
る割合とした。そのほかは、実施例1と同様な方法で正
極活物質層、および正極を作製した。また、固体電解質
も実施例1と全く同様な方法で作製した。
As the organic disulfide compound, 2,5-
Dimercapto-1,3,4-thiadiazole (hereinafter referred to as D
McT) was used. In Example 1, LiMn
DMcT was used instead of 2 O 4 . Here, DMc
The ratio was such that the weight ratio between T and P (VdF / HFP) was 80:20. Otherwise, a positive electrode active material layer and a positive electrode were produced in the same manner as in Example 1. Further, a solid electrolyte was produced in exactly the same manner as in Example 1.

【0053】まず、正極活物質膜を正極缶7内にスポッ
ト溶接されたステンレス網からなる正極集電体4上に載
置した。そして正極缶7の外周端部の上にポリプロピレ
ン製の環状ガスケットを載置した。次に正極と同じ径の
円板状に切断した厚み0.2mmの金属リチウムを負極
缶8内にスポット溶接されたステンレス網からなる負極
集電体2上に載置して圧着して装着した。
First, the positive electrode active material film was placed on the positive electrode current collector 4 made of a stainless steel net spot-welded in the positive electrode can 7. Then, an annular gasket made of polypropylene was placed on the outer peripheral end of the positive electrode can 7. Next, 0.2 mm thick metallic lithium cut into a disk shape having the same diameter as the positive electrode was placed on the negative electrode current collector 2 made of a stainless steel mesh spot-welded in the negative electrode can 8, and attached by crimping. .

【0054】次に、固体電解質フィルムを正極活物質層
3上に載せ、固体電解質フィルムを挟むように、負極缶
8を電解質層5上に載置した。そして環状ガスケットを
介して正極缶7と負極缶8とを重ね、両缶の外周部をか
しめて、コイン型リチウムイオン二次電池を完成した。
Next, the solid electrolyte film was placed on the positive electrode active material layer 3, and the negative electrode can 8 was placed on the electrolyte layer 5 so as to sandwich the solid electrolyte film. Then, the positive electrode can 7 and the negative electrode can 8 were overlapped via the annular gasket, and the outer peripheral portions of both cans were caulked to complete a coin-type lithium ion secondary battery.

【0055】充放電試験は、まず充電方向から0.2C
の電流で、電池電圧が4.1Vになるまで充電し、30
min休止時間の後、同電流密度で電池電圧が2.2V
になるまで放電した。以下、充放電の繰り返しを行い、
電池特性を評価した。充放電特性を図5、および図6に
示す。
In the charge / discharge test, first, 0.2 C from the charging direction
And charge until the battery voltage reaches 4.1 V,
After a minimum pause time, the battery voltage is 2.2 V at the same current density.
Discharged until. Hereinafter, charge and discharge are repeated,
The battery characteristics were evaluated. The charge / discharge characteristics are shown in FIGS.

【0056】<比較例2>実施例6において、ゲル正極
の代わりに、有機溶媒のEC/PCをほとんど完全に除
去した有機ジスルフィド化合物を含む正極を用いた。そ
のほかは、実施例6と同様な方法でコイン型リチウムイ
オン二次電池を完成した。充放電特性を図5、および図
6に比較して示す。
Comparative Example 2 In Example 6, a positive electrode containing an organic disulfide compound from which EC / PC as an organic solvent was almost completely removed was used in place of the gel positive electrode. Otherwise, a coin-type lithium ion secondary battery was completed in the same manner as in Example 6. Charge and discharge characteristics are shown in comparison with FIGS. 5 and 6.

【0057】<実施例7>実施例6において、実施例2
と同様な固体電解質を用いて、そのほかは実施例6と同
様な方法でコイン型リチウムイオン二次電池を完成し
た。充放電特性を評価した結果、実施例6とほぼ同様な
放電特性、および充放電特性が得られた。
<Embodiment 7> In Embodiment 6, Embodiment 2
A coin-type lithium ion secondary battery was completed in the same manner as in Example 6 except for using the same solid electrolyte as in Example 1. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, substantially the same discharge characteristics and charge / discharge characteristics as in Example 6 were obtained.

【0058】<実施例8>実施例6において、DMcT
の代わりに、4,5−ジアミノ−2,6−ジメルカプト
ピリミジンを用いた。そのほかは、実施例6と同様な方
法でコイン型リチウム二次電池を完成した。充放電特性
を評価した結果、実施例6とほぼ同様な放電特性、およ
び充放電特性が得られた。
<Embodiment 8> In Embodiment 6, the DMcT
Was replaced by 4,5-diamino-2,6-dimercaptopyrimidine. Otherwise, a coin-type lithium secondary battery was completed in the same manner as in Example 6. As a result of evaluating the charge / discharge characteristics, substantially the same discharge characteristics and charge / discharge characteristics as in Example 6 were obtained.

【0059】以上の結果から明らかなように、実施例1
〜5の二次電池は、ポリマー固体電解質を使用している
のにも関わらず、ポリマーゲル電解質を用いた比較例1
の二次電池とほぼ同様な性能が実現されている。また、
実施例6〜8の二次電池は、比較例2の従来の二次電池
に比べ良好な性能を示すことがわかった。
As is clear from the above results, Example 1
Comparative Examples 1 to 5 using a polymer gel electrolyte despite the use of the polymer solid electrolytes
Almost the same performance as that of the secondary battery is realized. Also,
It was found that the secondary batteries of Examples 6 to 8 exhibited better performance than the conventional secondary batteries of Comparative Example 2.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、本発明は電極の分散媒を
ポリマーゲルを使用することにより、電極と固体電解質
との間の接触抵抗を著しく低減する効果がある。また、
電極反応の均一化に極めて有効であり、効果は大であ
る。
As described above, the present invention has the effect of significantly reducing the contact resistance between the electrode and the solid electrolyte by using a polymer gel as the dispersion medium of the electrode. Also,
This is extremely effective in making the electrode reaction uniform, and the effect is great.

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

【図1】本発明の実施例1のリチウムイオン二次電池の
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a lithium ion secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】実施例1、および比較例1のリチウムイオン二
次電池の放電特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the discharge characteristics of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1.

【図3】実施例1、および比較例1のリチウムイオン二
次電池の充放電繰り返し特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing charge / discharge repetition characteristics of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1.

【図4】本発明の実施例6のコイン型リチウム二次電池
の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a coin-type lithium secondary battery according to Example 6 of the present invention.

【図5】実施例6、および比較例2のリチウム二次電池
の放電特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing discharge characteristics of lithium secondary batteries of Example 6 and Comparative Example 2.

【図6】実施例6、および比較例2のリチウム二次電池
の充放電繰り返し特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing charge / discharge repetition characteristics of the lithium secondary batteries of Example 6 and Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負極活物質層 2 負極集電体 3 正極活物質層 4 正極集電体 5 電解質層 6 ホットメルト 7 正極缶 8 負極缶 9 環状ガスケット Reference Signs List 1 negative electrode active material layer 2 negative electrode current collector 3 positive electrode active material layer 4 positive electrode current collector 5 electrolyte layer 6 hot melt 7 positive electrode can 8 negative electrode can 9 annular gasket

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、固体電解質、および負極から構成
される二次電池において、前記正極または負極の少なく
とも一方が、その活物質がポリマーゲルに分散したもの
であることを特徴とする二次電池。
1. A secondary battery comprising a positive electrode, a solid electrolyte, and a negative electrode, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode has an active material dispersed in a polymer gel. .
【請求項2】 正極活物質が金属酸化物である請求項1
記載の二次電池。
2. The positive electrode active material is a metal oxide.
The secondary battery according to any one of the preceding claims.
【請求項3】 負極活物質がリチウム金属、またはリチ
ウムイオンを吸蔵できる炭素質材料である請求項2記載
の二次電池。
3. The secondary battery according to claim 2, wherein the negative electrode active material is lithium metal or a carbonaceous material capable of storing lithium ions.
【請求項4】 正極活物質の金属酸化物が、a−V
25、Mn24、 CoO 2、またはNiO2である請求項
2または3記載の二次電池。
4. The method according to claim 1, wherein the metal oxide of the positive electrode active material is aV
TwoOFive, MnTwoOFour, CoO TwoOr NiOTwoClaims that are
4. The secondary battery according to 2 or 3.
【請求項5】 正極活物質が有機化合物である請求項1
記載の二次電池。
5. The positive electrode active material is an organic compound.
The secondary battery according to any one of the preceding claims.
【請求項6】 負極活物質がリチウム金属、またはリチ
ウムイオンを吸蔵できる炭素質材料である請求項5記載
の二次電池。
6. The secondary battery according to claim 5, wherein the negative electrode active material is a lithium metal or a carbonaceous material capable of storing lithium ions.
【請求項7】 正極活物質の有機化合物が、有機ジスル
フィド化合物または有機キノン化合物である請求項5ま
たは6記載の二次電池。
7. The secondary battery according to claim 5, wherein the organic compound of the positive electrode active material is an organic disulfide compound or an organic quinone compound.
【請求項8】 活物質を分散するポリマーゲルのマトリ
ックスポリマーが、比誘電率が4以上のポリマーである
請求項1ないし7の何れか一項記載の二次電池。
8. The secondary battery according to claim 1, wherein the matrix polymer of the polymer gel in which the active material is dispersed is a polymer having a relative dielectric constant of 4 or more.
【請求項9】 マトリックスポリマーが、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリアクリロニトリル、またはそれらの誘導
体である請求項8記載の二次電池。
9. The secondary battery according to claim 8, wherein the matrix polymer is polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, or a derivative thereof.
【請求項10】 活物質を分散するポリマーゲルに含ま
れる溶媒が、比誘電率が5以上の溶媒である請求項1な
いし9の何れか一項記載の二次電池。
10. The secondary battery according to claim 1, wherein the solvent contained in the polymer gel in which the active material is dispersed is a solvent having a relative dielectric constant of 5 or more.
【請求項11】 活物質を分散するポリマーゲルに含ま
れる溶媒が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、γ−ブチルラクトン、γ―バレロラクトン、ま
たはテトラヒドロフランである請求項10記載の二次電
池。
11. The secondary battery according to claim 10, wherein the solvent contained in the polymer gel in which the active material is dispersed is propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyl lactone, γ-valerolactone, or tetrahydrofuran.
【請求項12】 固体電解質が、ポリエーテル、ポリエ
ステル、ポリアミン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ
スルフィド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、そ
れらの誘導体、それらの共重合体、またはそれらの架橋
体からなるポリマー固体電解質である請求項1ないし1
1の何れか一項記載の二次電池。
12. A polymer solid electrolyte comprising a polyether, a polyester, a polyamine, a polyimide, a polyurethane, a polysulfide, a polyphosphazene, a polysiloxane, a derivative thereof, a copolymer thereof, or a cross-linked product thereof. Certain claims 1 to 1
The secondary battery according to claim 1.
【請求項13】 固体電解質が、ポリエチレンオキシ
ド、ポリプロピレンオキシド、それらの誘導体、それら
の共重合体、またはそれらの架橋体からなるポリマー固
体電解質である請求項12記載の二次電池。
13. The secondary battery according to claim 12, wherein the solid electrolyte is a polymer solid electrolyte composed of polyethylene oxide, polypropylene oxide, a derivative thereof, a copolymer thereof, or a cross-linked product thereof.
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