JPS61230264A - 扁平型電池用電極の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は扁平型電池の電極を製造する方法に関し、更に
詳しくは、正極活物質と正極集電体との接着力が大きく
該活物質が該集電体の表面から剥落することがなく、か
つ電池の電気容量の低下を防止し電池の貯蔵特性を向上
せしめる電極の製造方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 最近、各種の電子機器、ラジオ、電卓などの薄形化が進
行しているが、それに伴ない電源である電池の薄形化も
進んでいる。

とくに厚みが１■■以下である扁平型電池においては、
正極活物質を表面が平坦な金属集電体の板に直接均一か
つ薄く塗布して電極が製造されている。

この方法のうちの１つは、二酸化マンガンのような正極
活物質の粉末とカーボンブラックのような導電性微粉末
を、例えばポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）　、
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）　、カルボキシメチル
セルロース（ＣＭＣ）のような結着材と充分に混合し、
得られた粘稠性の混合物を例えばステンレス鋼から成る
金属集電体の円板の表面に塗布したのちこれを乾燥する
という方法である。

しかしながら、この方法で製造した電極には次のような
問題がある。すなわちまず、上に列記したような結着材
はいずれも有機物であるため熱的安定性が劣り、また正
極活物資と反応して活物質の電気容量を低下させてしま
うという問題である。更には、これら結着材の結着力は
一般に小さく、そのため塗布した活物質が乾燥後に剥落
するという問題である。とくに後者の問題は集電体の表
面が平坦であるため起こり易く、しかもそれが電池組立
て時に起るので、その場合には不良品の発生は勿論のこ
と生産ラインを一時ストップせざるを得なくなる。

［発明の目的］ 本発明は扁平型電池用の電極製造時における上記問題を
解消し、正極活物質の剥落がなくしかも正極活物質の電
気容量の低下がなく電池貯蔵特性も向上せしめる電極を
製造する方法の提供を目的とする。

［発明の概要］ 本発明者は上記目的を達成すべく、用いる結着材に関し
種々検索検討したところ、後述する金属アルコラートを
用いて後述の処理を施すと、それは正極活物質の電気容
量を劣化させることなく金属集電体にたいし強い結着力
を有した結着材として機能するとの事実を見出し本発明
方法を開発するに到った。

すなわち、本発明の扁平型電池用電極の製造方法は、正
極活物質の粉末と導電性微粉末に、金属アルコラートを
溶媒に溶解せしめて成る溶液を添加して混合し、得られ
た粘稠性混合物を正極集電体に塗布し、ついで加熱処理
を施すことを特徴とする。

本発明方法においてはまず、正極活物質の粉末と導電性
微粉末に次の溶液を結着材として添加し全体を充分に混
合し粘稠性混合物を調製する。

結着材は、後述の金属アルコラートを溶媒に溶解せし番
だ溶液である。

金属アルコラートとしては、例えばエチルシリケート　
（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）　　、メチルシリケート（Ｓ
ｉ（ＯＣＨ３）４）のようなものをあげることができ、
それを溶解せしめる溶媒としては１例えばイソプロピル
アルコール、プロピルアルコール、エチルアルコールを
あげることができる。

これら金属アルコラートは、後述する加熱処理時に熱分
解して大きな結着力を有する金属酸化物に転化し、金属
集電体の表面に強く付着して正極活物質の粉末や導電性
微粉末を定着せしめる機能を有する。

正極活物質の粉末としては、従来から用いられている例
えば平均粒径がｌθ〜３０−の二酸化マンガン、フッ化
炭素の粉末を用いることができる。

また導電性微粉末としては、平均粒径１〜５戸のカーボ
ンブラック、鱗状黒鉛などを用いることができる６両者
の混合割合は、正極活物質の粉末１００重量部に対し導
電性微粉末３〜１５重量部。

好ましくは５〜１２．５重量部である。

結着材の調製時、溶媒に溶解せしめる金属アルコラート
量は、後述の加熱処理時に金属酸化物として残留する量
の大小−すなわち結着力の大小。

粘稠性混合物の塗布性の良悪−すなわち粘稠性の大小に
よって規制されるが、金属酸化物としての残留量が全体
量に対し３〜７重量％になるような量であることが好ま
しい、この残留量が３重量％より少ない場合には結着力
が不充分であり、また７重量％より多い場合には正極活
物資や導電性微粉末の相対的量が減少して正極の電気容
量が低下傾向を示しはじめるからである。

上記２種類の粉末に添加する結着材溶液の量は、その結
着材における金属アルコラートの溶解量によっても異な
ってくるが、その溶解量が上記したような溶解量がある
場合には、正極活物質粉末と導電性微粉末の合計量を　
１００重量部としたとき、概ね　１００〜２００重量部
であることが好ましい、結着、材の添加量が少ないと得
られた粘稠性混合物の粘性が大きくなり集電体への塗布
作業が困難となる。逆に添加量が多すぎると混合物の粘
度が小さくなりすぎて集電体表面に塗布しても流れ落ち
る事態が発生しやすくなる。

得られた粘稠性混合物を、つぎに例えばステンレス鋼板
のような正極集電体の表面に均一に薄く塗布する。塗布
方法は、ローラ塗り、刷毛塗り、印刷法など常法を適用
すればよい。

ついで、例えば減圧乾燥して溶媒を揮散せしめたのち、
全体に加熱処理を施す。

適用する温度は、正極活物質の分解温度より低く、かつ
金属アルコラートを熱分解して金属酸化物に転化する温
度以上であることが必要で、用いた活物質、金属アルコ
ラートの種類によって変動する０例えば、正極活物質が
二酸化マンガン。

金属アルコラートがエチルシリケートの場合、加熱処理
の条件は温度２００〜４５０℃１時間Ｂ〜１０時間が好
適である。なお、加熱処理を施すと、これら金属アルコ
ラートはいずれも金属酸化物（例えばエチルシリケート
の場合は二酸化ケイ素）になるので、これらは正極活物
質を劣化させることはない。

［発明の実施例］ （１）電極の製造 焼成二酸化マンガン粉末（平均粒径２０％）　９５重量
部とカーボンブラック　（平均粒径３−）５重量部とを
混合した。

イソプロピルアルコール８０重量部にエチルシリケート
　（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）　２０重量部を溶解せしめ
た結着材溶液を調製した。

後者の１００重量部を前者混合粉末１００重量部に添加
して充分に混合し粘稠性混合物とした。

この混合物を、縦３４■璽横ＩＢ■冒厚み０゜０５腸薦
のＳＵＳ　３０４製角板の中心に、縦２４腸曹横８■■
の長方形に塗布した。混合物の塗布量ＩＨＢ　、Ｌｚた
がって、塗布厚０．３０ｍ■。

つぎにこれを減圧乾燥してイソプロピルアルコールを揮
散せしめたのち、空気中１５０℃で１時間熱処理し、つ
いで減圧下、　１００℃で８時間熱処理した。

比較のため、結着材として水８５重量部にＰＶＡ　　５
重量部を溶解せしめたものを用いたことを除いては実施
例と同様にして電極を製造した。

（２）活物質層の付着力評価試験 電極の両サイドを固定して電極を水平に保持し、電極の
中央に頂点が曲面のベーン型加圧棒を当接し、振幅５■
履でこの加圧棒を振動させて電極の中央を振幅５■肩で
３０回湾曲運動させた。

このとき、剥離して脱落した活物質層の重量を測定し、
塗布されている全体の重量で除してその剥離量率（％）
を算出した。３０個の電極についての平均値は４％であ
り、ばらつきは±３％であった。

比較例の電極の場合は、剥離量率１５％、ばらつき±７
％であった。

（３）電極の性能 上記した２種類の電極を正極とし、縦２４＋＋＋■横Ｂ
鵬層厚み０．０３腸薦の金属リチウム板を負極とし。

濃度１モル／見の過塩素酸リチウムのプロピレンカーボ
ネート液を電解液とし、厚み０．１曹層のポリプロピレ
ン不織布をセパレータとして、常法により扁平型電池を
組立てた。

これら電池につき、組立て直後に３０にΩの負荷抵抗を
接続し、２０℃で連続放電しその放電特性を調べた。そ
の結果を第１図に示した。

また電池を一旦温度りＯ℃、相対湿度３０％の空気中に
ＢＯ日間放置し、その後３０にΩの負荷抵抗を接続して
２０℃で連続放電した。そのときの放電特性を第２図に
示した。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように１本発明方法で製造した電
極は、正極活物質が正極集電体の表面に強く定着されて
いて剥落の虞れが極めて少なく、電池組立時におけるラ
イン生産にとって好適である。また、この電極を組みこ
んだ電池は、その放電特性のデータからも明らかなよう
に、従来電極を組込んだ電池に比べ、高温貯蔵性が優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は１組立て直後の電池に３０にΩ負荷を接続し２
０℃で連続放電させたときの放電特性を示す図、第２図
は、６０℃、相対湿度３０％で６０日間貯蔵したのちの
電池の放電特性を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正極活物質の粉末と導電性微粉末に、金属アルコラート
   を溶媒に溶解せしめて成る溶液を添加して混合し、得ら
   れた粘稠性混合物を正極集電体に塗布し、ついで加熱処
   理を施すことを特徴とする扁平型電池用電極の製造方法
   。