JPS5882468A - 電池用正極体およびその製造方法 - Google Patents
電池用正極体およびその製造方法Info
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- JPS5882468A JPS5882468A JP56180488A JP18048881A JPS5882468A JP S5882468 A JPS5882468 A JP S5882468A JP 56180488 A JP56180488 A JP 56180488A JP 18048881 A JP18048881 A JP 18048881A JP S5882468 A JPS5882468 A JP S5882468A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオン導電性の高い組成物を含む電池用正極体
、およびその製造方法に関し、とくに、高分子の本来具
有する易加工性および結着性などの優れた機械的性質が
付与され、さらにイオン導電性が非常に高い固形体組成
物を含む電池用正極体、およびその製造方法に関する。
、およびその製造方法に関し、とくに、高分子の本来具
有する易加工性および結着性などの優れた機械的性質が
付与され、さらにイオン導電性が非常に高い固形体組成
物を含む電池用正極体、およびその製造方法に関する。
近年携帯用電子機器の需要の増大と共に、高性−能、小
型・軽量の機器が要求されている。これに伴い、機器の
電源となる電池についても、高エネルギー密度にして小
型、薄童なものが要求され、さらに高い信頼性が必要と
されている。
型・軽量の機器が要求されている。これに伴い、機器の
電源となる電池についても、高エネルギー密度にして小
型、薄童なものが要求され、さらに高い信頼性が必要と
されている。
一般に、電池の正極体は、正極活物質、導電剤、結着剤
、およびイオン導電性材料から成る。従来、イオン導電
性材料としては、いわゆる湿式電池と称される電池では
電解質溶液が７、また固体電池と称される電池では固体
−解質が用いられている。
、およびイオン導電性材料から成る。従来、イオン導電
性材料としては、いわゆる湿式電池と称される電池では
電解質溶液が７、また固体電池と称される電池では固体
−解質が用いられている。
湿式電池における正極体にはイオン導電性の高い電解質
溶液が含まれているため、使用中に液漏れが発生する危
険性を有し、信頼性に乏しい。また、湿式電池に用いる
正極体は種々の形状に加工するために電気絶縁性で、か
つ電解質溶液に溶解しない結着剤を使用する。加工性の
向上のために結着剤をより多く含有させた場合、結着剤
の組成比が大きくなるに従って、正極活物質の組成比が
小さくなり、電気密度が低くなり、さらに正極活物質１
が結着剤で被覆されるため電池としての使用効率（以下
放電効率と称す）が低下してしまう。したがって正極体
は結着剤を多量に含むことができず、加工性が悪いとい
う欠点を有する。
溶液が含まれているため、使用中に液漏れが発生する危
険性を有し、信頼性に乏しい。また、湿式電池に用いる
正極体は種々の形状に加工するために電気絶縁性で、か
つ電解質溶液に溶解しない結着剤を使用する。加工性の
向上のために結着剤をより多く含有させた場合、結着剤
の組成比が大きくなるに従って、正極活物質の組成比が
小さくなり、電気密度が低くなり、さらに正極活物質１
が結着剤で被覆されるため電池としての使用効率（以下
放電効率と称す）が低下してしまう。したがって正極体
は結着剤を多量に含むことができず、加工性が悪いとい
う欠点を有する。
次に、固体電池における正極体は、イオン導電性材料と
して固体電解質を含有している。固体電解質としては、
ベータアルミナ、ヨウ化ルビジウム銀、窒化リチウム、
ヨウ化リチウムアルミナ等が知られているが、これらの
材料は室温での安定性、イオン導電性、価格などに欠点
を有し、さらに、正極体に混合した場合、均一混合が困
難であり、また混合物は機械的加工性に劣るため１任意
の形状に成型することが非常に困難であるなどの欠点を
有している。さらに、正極活物質と固体電解質の接触は
固体同士であるために、界面抵抗が大きく、電池の内部
抵抗を大きくしてしまう。また、接触面積も少い丸めに
放電効率が悪いなど、多くの欠点を有している。
して固体電解質を含有している。固体電解質としては、
ベータアルミナ、ヨウ化ルビジウム銀、窒化リチウム、
ヨウ化リチウムアルミナ等が知られているが、これらの
材料は室温での安定性、イオン導電性、価格などに欠点
を有し、さらに、正極体に混合した場合、均一混合が困
難であり、また混合物は機械的加工性に劣るため１任意
の形状に成型することが非常に困難であるなどの欠点を
有している。さらに、正極活物質と固体電解質の接触は
固体同士であるために、界面抵抗が大きく、電池の内部
抵抗を大きくしてしまう。また、接触面積も少い丸めに
放電効率が悪いなど、多くの欠点を有している。
本発明の目的は、上記欠点に対処した電池用の正極体を
提供することにある。
提供することにある。
すなわち、本発明は周期律表の■１族または■族の少く
とも一方に属する金属のイオンからなる電′Ｓ質、有機
高分子化合物、および上記電解質と有機高分子化合物と
を溶解する有機溶媒からなるイオン導電性向形体組成物
を含むことを特徴とする酸池用正極体およびその製造方
法を提供することにある。
とも一方に属する金属のイオンからなる電′Ｓ質、有機
高分子化合物、および上記電解質と有機高分子化合物と
を溶解する有機溶媒からなるイオン導電性向形体組成物
を含むことを特徴とする酸池用正極体およびその製造方
法を提供することにある。
本発明における固形体とは、それを用いた電池の使用条
件下で見掛は上置形状態を呈し、液体のように流れる物
体の状態ではない物体をいう。
件下で見掛は上置形状態を呈し、液体のように流れる物
体の状態ではない物体をいう。
本発明の正極体は、上記のようなイオン導電性向形体組
成物によって高いイオン導電性を得ると共に、有機高分
子化合物を用いることによって、それの本来具卑する優
れた機械的加工性を正極体に付与したことを特徴として
いる。
成物によって高いイオン導電性を得ると共に、有機高分
子化合物を用いることによって、それの本来具卑する優
れた機械的加工性を正極体に付与したことを特徴として
いる。
本発明において用いられるイオン導電性向形体組成物は
特願昭５６−０２２５７０号明細書によるものであり表
にその組成物の組み合せを示した。
特願昭５６−０２２５７０号明細書によるものであり表
にその組成物の組み合せを示した。
表
本発明による正極体はすべて固体もしくは固形体より成
るために、隔膜として固体電解質やイオン導電性向形体
組成物を用い、負極に周期律表のＩ族および、または■
族に属する金属を用いることにより、電池の構成物を全
て一体もしくは固形体にすることが可能である。これに
より、固体電池同様に漏液の危険性のなく高い信頼性を
有する電池を得ることができる。また、この電池に用い
られるイオン導電性向形体組成物は固体電解質よりもイ
オン導電率、機械的加工性、価格などの点で優れており
、従来の固体電池より実用性の高い電池を得ることがで
きる。
るために、隔膜として固体電解質やイオン導電性向形体
組成物を用い、負極に周期律表のＩ族および、または■
族に属する金属を用いることにより、電池の構成物を全
て一体もしくは固形体にすることが可能である。これに
より、固体電池同様に漏液の危険性のなく高い信頼性を
有する電池を得ることができる。また、この電池に用い
られるイオン導電性向形体組成物は固体電解質よりもイ
オン導電率、機械的加工性、価格などの点で優れており
、従来の固体電池より実用性の高い電池を得ることがで
きる。
正極体中に含まれるイオン導電性向形体組成物の組成比
（体積饅）はその値がより大きいほど正極体のイオン導
電率が上がり、電池としての使用効率も上がり、かつ加
工性が向上するが、それに反Ｌ７て正極活物質の組成比
が低下し、電気密度が低くなってしまい、高エネルギー
密度の電池が得られなくなってしまう。したがって、イ
オン導電性向形体組成物の組成比は、実用的な正極体を
得るうえての最大限界値を有しており、その値は各々の
組成物の組み合せによって異なるが、およそ６０〜９０
体積−であり、この最大限界値以下の組成比であれば実
用に供しうる。
（体積饅）はその値がより大きいほど正極体のイオン導
電率が上がり、電池としての使用効率も上がり、かつ加
工性が向上するが、それに反Ｌ７て正極活物質の組成比
が低下し、電気密度が低くなってしまい、高エネルギー
密度の電池が得られなくなってしまう。したがって、イ
オン導電性向形体組成物の組成比は、実用的な正極体を
得るうえての最大限界値を有しており、その値は各々の
組成物の組み合せによって異なるが、およそ６０〜９０
体積−であり、この最大限界値以下の組成比であれば実
用に供しうる。
次に、本発明による電池用正極体の製造方法について説
明する。
明する。
本製造方法は、正極体の構成物である正極活物質、導電
剤およびイオン導電性向形体組成物を液状に近い状態で
混合することによ如、各構成物を均一に混合すると共に
、有機高分子化合物や電解質を正極活物質の表面にむら
なく付着さることが、 できる。この混合物から有機溶
媒を除去していき、有機溶媒がある組成比以下になると
、正極体中にイオン導電性固形体が析出してきて、混合
物は固体状態を呈するようになる。この工程は、正極体
の電気密度を上げるまた電池の内部抵抗を下げる。
剤およびイオン導電性向形体組成物を液状に近い状態で
混合することによ如、各構成物を均一に混合すると共に
、有機高分子化合物や電解質を正極活物質の表面にむら
なく付着さることが、 できる。この混合物から有機溶
媒を除去していき、有機溶媒がある組成比以下になると
、正極体中にイオン導電性固形体が析出してきて、混合
物は固体状態を呈するようになる。この工程は、正極体
の電気密度を上げるまた電池の内部抵抗を下げる。
さらに活物の使用効率を上げるのに有効である。
なぜなら、ペースト状態で正極体を成型してから固形化
した場合は、正極体中の有機溶媒が気化することで正極
体中に空孔ができ、正極体の密度が孔のため、正極体の
粒子間の接触が疎となり、電池の内部抵抗が増加し、活
物質の使用効率が低下する。
した場合は、正極体中の有機溶媒が気化することで正極
体中に空孔ができ、正極体の密度が孔のため、正極体の
粒子間の接触が疎となり、電池の内部抵抗が増加し、活
物質の使用効率が低下する。
以下、本発明を実施例で説明する。
イオン導電性向形体組成物は表の組み合せで各々用いた
。
。
有機溶媒に電解質を溶解した電解質溶液に有機高分子化
合物を混合し、十分に攪拌しながら加熱溶解した。これ
に正極活物質である二酸化マンガン（以下Ｍ ｎ０２と
称す）と導電剤であるアセチレンブラックを混合し、十
分に練り合わせて液状に近イペーストを得た。このペー
ストを各々使用した有機溶媒によって異なるが温度５０
〜１４０℃で加ｉし、有機溶媒を徐々に気化させペース
トが固形化するまで放置した。次に、この固形化した混
合物をすり潰し、混合粉末の状態にした。この混合粉末
を成型金型に入れ、２ｏ００Ｋｆ／−の圧力で加圧し、
直径２０■厚み０．５−のタブレットに成型し、コイン
型電池の正極体を得た。
合物を混合し、十分に攪拌しながら加熱溶解した。これ
に正極活物質である二酸化マンガン（以下Ｍ ｎ０２と
称す）と導電剤であるアセチレンブラックを混合し、十
分に練り合わせて液状に近イペーストを得た。このペー
ストを各々使用した有機溶媒によって異なるが温度５０
〜１４０℃で加ｉし、有機溶媒を徐々に気化させペース
トが固形化するまで放置した。次に、この固形化した混
合物をすり潰し、混合粉末の状態にした。この混合粉末
を成型金型に入れ、２ｏ００Ｋｆ／−の圧力で加圧し、
直径２０■厚み０．５−のタブレットに成型し、コイン
型電池の正極体を得た。
次に、電池用の隔膜は、特願昭５８−ｏ２２５７゜号明
細書に記載の実施例によシ、正極体の構成物と同様の組
み合せのイオン導電性向形体組成物の膜を作製し、それ
を直径２１■で切り抜いて準備した。
細書に記載の実施例によシ、正極体の構成物と同様の組
み合せのイオン導電性向形体組成物の膜を作製し、それ
を直径２１■で切り抜いて準備した。
また、負極体は各々の電解質の金属イオンと同じ金属貴
圧延し厚さ０．３−にしたものを直径１８−の円板状に
打ち抜いて準備された。これらの３つの材料を正極体、
隔膜、負極体の順に積層し、電池を構成した。
圧延し厚さ０．３−にしたものを直径１８−の円板状に
打ち抜いて準備された。これらの３つの材料を正極体、
隔膜、負極体の順に積層し、電池を構成した。
本実施例で得られた正極体は厚みが０．５−と薄いにも
かかわらず機械的な強度に優れており、成型性の良いも
のであった。した′がって、この正極体はさらに薄くす
ることも可能であり、小型、薄型の電池を得るのに適し
ている。また、表のどの組み合せのイオン導電性向形体
組成物を用いた場合も、各々の電池は初期の内部抵抗が
１０ＭΩ以下であった。さらに、各々の電池は液漏れが
全くなく、信頼性の高いものであった。
かかわらず機械的な強度に優れており、成型性の良いも
のであった。した′がって、この正極体はさらに薄くす
ることも可能であり、小型、薄型の電池を得るのに適し
ている。また、表のどの組み合せのイオン導電性向形体
組成物を用いた場合も、各々の電池は初期の内部抵抗が
１０ＭΩ以下であった。さらに、各々の電池は液漏れが
全くなく、信頼性の高いものであった。
この電池に放電負荷抵抗１００にΩを接続し、その抵抗
の両端電圧を電池の起電力として電池の放電特性を測定
した。その結果を第１図に示す。
の両端電圧を電池の起電力として電池の放電特性を測定
した。その結果を第１図に示す。
図中のＡＢはイオン導電性向形体組成物の組み合せが各
々番号８．１２のものである。
々番号８．１２のものである。
本実施例においては、ペーストから有機溶媒を除去する
のに加熱して気化させる方法を用いたが、この他に真空
加熱する方法やペーストに圧力をかけて有機溶媒をしぼ
り出讐方法なども有効であまた。
のに加熱して気化させる方法を用いたが、この他に真空
加熱する方法やペーストに圧力をかけて有機溶媒をしぼ
り出讐方法なども有効であまた。
なお、本実施例においては、電池作製までの全ての工程
は、アルゴン不活性ガス雰囲気中でなされた。
は、アルゴン不活性ガス雰囲気中でなされた。
本実施例においては、電池の隔膜にイオン導電性向形体
組成物を用いて固体状の電池を作製し説明したが、本発
明の正極体は電池の隔膜として電′Ｉｓ質溶液を含む不
織布を有する・電池構成の場合でも、固体電解質を有す
る電池構成の場合でも使用口■能であることはいうまで
もない。
組成物を用いて固体状の電池を作製し説明したが、本発
明の正極体は電池の隔膜として電′Ｉｓ質溶液を含む不
織布を有する・電池構成の場合でも、固体電解質を有す
る電池構成の場合でも使用口■能であることはいうまで
もない。
また、本実施例においては、正極活物質ｔＭｎｏ２にし
た場合について記述したが、本発明の適用可能な範囲は
正極活物質がＭｎＯ２に限られるものではなく、酸化チ
タｙ （Ｔｉ０２） 、酸化鋼（Ｃｕｂ）、酸化鉛（Ｐ
ｂＯａ）等の金属酸化物、硫化鉄（Ｆｅ１２）、硫化チ
タン（Ｔｌｚ）、硫化銅（ＣＵＳ）等の金属硫化物、さ
らにテトラシアノキノジメタン、ベンゾキノン等の電子
供与性の大きい有機化合物等の物質を正極活物質とする
電池を作製しても、実施例と同様、な良好な電池特性が
得られた。
た場合について記述したが、本発明の適用可能な範囲は
正極活物質がＭｎＯ２に限られるものではなく、酸化チ
タｙ （Ｔｉ０２） 、酸化鋼（Ｃｕｂ）、酸化鉛（Ｐ
ｂＯａ）等の金属酸化物、硫化鉄（Ｆｅ１２）、硫化チ
タン（Ｔｌｚ）、硫化銅（ＣＵＳ）等の金属硫化物、さ
らにテトラシアノキノジメタン、ベンゾキノン等の電子
供与性の大きい有機化合物等の物質を正極活物質とする
電池を作製しても、実施例と同様、な良好な電池特性が
得られた。
１喪、本実施例においては、正極体、隔膜、負極体の３
層からなる簡単な積層型の電池構造のものについて記述
したが、本発明による正極体はその易加工性、結着性に
より薄いシート状に成型することも容易であり、各々シ
ート状の正極体、隔膜、負極体を積層してシート状の電
池（シートまたはペーパーバッテリ、−）を形成したり
、またこの積層シートを折り重ねたり、あるいは巻き重
ねたりした構造の電池、も容易に作製できた。その結果
、シートの面積に比例ψた大きな電流を取り崩すことの
できる電池が得られた。
層からなる簡単な積層型の電池構造のものについて記述
したが、本発明による正極体はその易加工性、結着性に
より薄いシート状に成型することも容易であり、各々シ
ート状の正極体、隔膜、負極体を積層してシート状の電
池（シートまたはペーパーバッテリ、−）を形成したり
、またこの積層シートを折り重ねたり、あるいは巻き重
ねたりした構造の電池、も容易に作製できた。その結果
、シートの面積に比例ψた大きな電流を取り崩すことの
できる電池が得られた。
本発明によれば、イオン導電性が高く、易加工性の正極
体が得られ、漏液の危険性のない固形体の電池を容易に
得ることができる。
体が得られ、漏液の危険性のない固形体の電池を容易に
得ることができる。
第１−は本発明による正極体を用いた電池の放電特性で
ある。図中の各々の電池で用いられたイオン導電性固形
体組成物の成分の組み合せを示す。 Ａ・・・・・・ポリビニルアセテートと酢酸エチルと過
塩素酸リチウム、Ｂ・・・・・・ポリビニルクロライド
°とテトラヒドロフランと過塩素酸リチウム。
ある。図中の各々の電池で用いられたイオン導電性固形
体組成物の成分の組み合せを示す。 Ａ・・・・・・ポリビニルアセテートと酢酸エチルと過
塩素酸リチウム、Ｂ・・・・・・ポリビニルクロライド
°とテトラヒドロフランと過塩素酸リチウム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１周期律表のＩ族または■族の少くともいずれか一
方に属する金属のイオンからなる電解質と、有機高分子
化合物と、前記電解質と有機高分子化合物とを溶解する
有機溶媒とを有するイオン導電性向形体組成物を含むこ
とを特徴とする電池用正極体。 （２）前記電解質と有機高分子化合物とを有機溶媒に溶
解させた溶液と正極活物質と導電剤とを混合した後、有
機溶媒の一部を除去して、前記イオン導電性向形体組成
物を形成させたのち、加圧成型して正極体を得ることを
特徴とする電池用正極体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56180488A JPS5882468A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | 電池用正極体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56180488A JPS5882468A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | 電池用正極体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5882468A true JPS5882468A (ja) | 1983-05-18 |
Family
ID=16084102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56180488A Pending JPS5882468A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | 電池用正極体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5882468A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63245871A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体電気化学素子およびその製造法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS544323A (en) * | 1977-06-10 | 1979-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of producing positiveeactive material for solid electrolyte cell |
| JPS5553074A (en) * | 1978-10-13 | 1980-04-18 | Japan Storage Battery Co Ltd | Solid electrolyte cell |
-
1981
- 1981-11-11 JP JP56180488A patent/JPS5882468A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS544323A (en) * | 1977-06-10 | 1979-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of producing positiveeactive material for solid electrolyte cell |
| JPS5553074A (en) * | 1978-10-13 | 1980-04-18 | Japan Storage Battery Co Ltd | Solid electrolyte cell |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63245871A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体電気化学素子およびその製造法 |
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