JPS63168964A - 薄型電池および該電池を用いたカセツト電池 - Google Patents

薄型電池および該電池を用いたカセツト電池

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JPS63168964A
JPS63168964A JP61309465A JP30946586A JPS63168964A JP S63168964 A JPS63168964 A JP S63168964A JP 61309465 A JP61309465 A JP 61309465A JP 30946586 A JP30946586 A JP 30946586A JP S63168964 A JPS63168964 A JP S63168964A
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JP
Japan
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battery
thin
sheet
active material
cell
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JP61309465A
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Sachiko Yoneyama
米山 祥子
Toshiyuki Osawa
利幸 大澤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
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    • H01M50/562Terminals characterised by the material
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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
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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】 伎権分災 本発明は、薄型電池およびそれを用いたカセット電池な
いしは電池の搭載構造に関する。
従】lL断 近年、電子機器の小型化・軽量化傾向に対応して、電池
におけるエネルギーの高密度化がますます要求されてき
ている。この要望を満たす技術として、金属製鑵電池に
替わって、プラスチックフィルム等の可撓性材料により
外装した電池が検討されている。しかしながら、この電
池は構成要素間での接触が取りにくいという問題があり
、特に電池活物質としてシート状の有機高分子材料を用
いた場合には顕著であった。
このような材料としては、ポリアセチレンを始めとする
共役二重結合を有する有機高分子材料が知られている。
この有機高分子材料に、電気化学的にcno4−1PF
、−1BF4−等ノアニオンまたはLi+、アンモニウ
ム等のカチオンをドーピングすることにより、P型ある
いはn型の導電性高分子となることが知られており(J
、C,S Chem、Comm、(1979) p59
4−595)、これらの導電性高分子を用いた電池が提
案されている。
この電池は、従来の二次電池に比べてエネルギ−密度が
高いことから、軽量・薄型電池として注目されている。
集電体と活物質との密着性は、集電効率を上げるうえで
重要であることから、有機二次電池用の集電体について
は数多くの検討がなされてきた。たとえば、特開昭58
−112271号公報や特開昭58−189968号公
報には炭素系集電体が、また、特開昭59−11258
4号公報には金属薄膜層を設けた集電体が報告されてい
る。さらに、特開昭58−115777号公報には活物
質を集電体に導電性ペーストにより接着することが、ま
た、特開昭61−58868号公報には電極活物質を炭
素繊維に固着して電極とすることが記載されている。
しかしながら、これらは必ずしも必要な特性を満足する
ものではなく、また、■電極の集電体と活物質との密着
を取るのが困難である。■蒸着法による複雑な工程が増
える、■外装が重くなる等の欠点があり、よりいっそう
の改善が望まれていた。
1皿勿■孜 本発明は、有機高分子材料を活物質として用いる電池に
おいて、電池の集電特性を改善し、高エネルギー密度を
実現しようとするものである。
1浬111腹 本発明の薄型電池は、少なくとも一方の電極活物質がシ
ート状高分子材料からなる薄型電池において、該電池が
可撓性材料よりなる外装シートにより外装されるととも
に、該外装シートを介して前記シート状高分子材料が外
部からの圧力を受けて使用されることを特徴とする。
また、本発明のカセット電池は、上記薄型電池を所定間
隙を有する電池収納ホルダに納め、該シート状の薄型電
池の両面から加圧するようにしたことを特徴とする。
以下、添付図面に従って本発明をさらに詳細に説明する
第1図は、本発明のシート状の薄型電池の構成例を説明
する分解斜視図であり、正極活物質17と負極活物質2
7とがセパレータ19を介しテ対向し、両活物質17.
27間には電解液が満たされている。正極活物質17と
負極活物質19には、端子用金属線15.25がそれぞ
れ設けられた集電体が13.23が当接されており、そ
の外部を可撓性外装フィルム11.21で被包さている
この電池の各構成要素としては、公知のものを使用しう
るが、以下、順次説明する。
正極および負極の少なくとも一方の電極活物質としては
、たとえば、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポ
リ(2,5−チェニレン)、ポリ(3−メチル−2,5
−チェニレン)、ポリピロール、ポリイミド、ポリフェ
ニルアセチレン、ポリアクリロトリルおよびポリ−α−
シアノアクリル等の熱分解物などの導電性ないし半導電
性を有する膜状の高分子物質が挙げられる。
また、負極活物質としては、上記の有機高分子膜の他に
アルカリ金属、Zn、C:uなどの薄膜シートを用いる
こともできる。
集電体13.23としては、Ni、Cu、Afi、Au
、ステンレス等の金属板、これらの蒸着フイルム、メッ
キフィルム、あるいは炭素フィルム、炭素繊維、ポリピ
ロールなどの導電性フィルム等が用いられる。
電池の電解液の溶媒としては、非プロトン性溶媒で比誘
電率の大きい極性非プロトン性溶媒といわれるものが好
ましい。具体的には、例えばケトン類、ニトリル類、エ
ステル類、カーボネート類、ニトロ化合物、スルホラン
系化合物等が好ましい。この代表例としては、アセトニ
トリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニ
トリル、ベンゾニトリル、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン
、3−メチルスルホラン等を挙げることができるが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、固体電解質フィ
ルムであってもよい。固体電解質フィルムを用いる場合
は、第1図でセパレータ19が省略される。
ドーパントを与える電解質の具体例としては、LiPF
、、Li5bFG、LiAsF、、。
LiC10,、Na I、N’aPF、、Na5bF、
NaAs FG、NaC10,、KI、KPF8゜K 
S b F、、KA s FG、KC10,。
[(n −B u ) 、N]” ・(A s Fs)
−9[(n −B u ) 4N)” ・(P F、)
−9((n−B u) 4N)”CI O4−、L i
 A I C14゜L i B F4などが例示される
(Buニブチル基)が、必ずしもこれに限定されない。
これらドーパントは1種類または2種類以上を混合使用
してもよい。
セパレータ19シては、ポリプロピレン、ポリエステル
、ポリフロンなどの多孔質高分子フィルム、不織布、ガ
ラス繊維フィルタなどが用いられる。
外装フィルムとしては、ポリオレフィン、ポリエステル
フィルム等のプラスチックフィルムが用いられる。
第1図に示した各構成要素からなる薄型電池31は、集
電体13.23、活物質17.27、セパレータ19ま
たは固体電解質を、可撓性プラスチックフィルムからな
る外装フィルム11.21により封止したものであり、
第3図に示したような外観を有するシート状ないしカー
ド状の薄型電池31である。このような薄型電池31に
対して、第3図に矢印で示したように、正極面側および
負極面側から圧力を掛けると集電効率が向上し、特に0
.5 X 10’dyne/ ai?以上の、好ましく
は2 X 10”dyne/ a1以上の圧力の場合に
顕著な集電効率の向上を実現できる。
第2図は、本発明に用いられる薄型電池の他の構成例を
示す分解斜視図であり、蒸着などにより金属などの導電
層を、集電体13.23として外装シート11.21の
内面に形成した以外は、第1図と同様の構成である。
第4図は、上記のようなシート状の薄型電池を、電池収
納ホルダ33内に収納してカセット電池とする構成例を
示す。薄型電池31は、電池収納ホルダ33の間隙35
内に収納され、圧力可変ネジ37により両面側から圧力
が掛けられて集電効率が向上する。電池収納ホルダ33
は予め電子機器類の筐体中に組み込んでおいてもよいし
、カフ− セット電池として電子機器に搭載してもよい。
なお、第2図に示した薄型電池のように、硬度の大きい
板部材を内部に有しないときは、カセット電池を組み立
てる際に、薄型電池の両面側を金属板などで挾んで補強
してもよい。
また、電池収納ホルダ内での加圧手段は特に限定されず
、例えば、板バネなどの弾性部材により、薄型電池の両
面から加圧するようにしてもよい。
光浬Rυ弧果 本発明によれば、少なくとも一方の電極活物質としてシ
ート状高分子材料を用いる電池において、外装体として
シート状の可撓性材料を用い、外装体の外側面からシー
ト状高分子材料に圧力を掛けるようにして使用すること
により、集電効率が向上し、エネルギー密度が高くなり
、また、電池外装の軽量化・簡略化も可能となる。
さらに、この薄型電池と、所定間隙を有する電池収納ホ
ルダを組合せ、電池収納ホルダに薄型電池を納めて両側
から加圧する構造とすることにより、集電効率が向上し
、しかも取扱いの容易なカセット電池が実現できる。
実施例 〈電池の正極の製造〉 ネサガラスを陽極、ニッケルを陰極とし、電解液として
パラトルエンスルホン酸0.05Mを溶解したアセトニ
トリルを用い、ピロール0.1Mの濃度において電解重
合を行った。電解重合条件は、印加電圧4v、重合電流
1 m A / cl、重合電荷量30クーロンで行っ
た。ネサガラス上に得られたポリピロール膜を剥がして
正極の電極活物質とした。
このポリピロール膜は、膜厚4oμm、電気伝導度45
S/anであった。
(電池実装および特性試験〉 上述したポリピロールシートを正極活物質、金属リチウ
ムシート(100μmφ)を負極活物質として、第11
1に示した構成の電池を作成した。
ここで、セパレータ19としては200μmφの多孔質
ポリプロピレン、集電体13.23としては50μmの
ニッケルシートを用いて積層し、外装シート11.21
として200μmの熱融着性ポリプロピレンを用いて2
00℃でヒートシールし、電解液としてLM−LiBF
、を溶解したプロピレンカーボネートを注入して電池を
作成した。
このようにして作成した電池を第4図に示した電池収納
ホルダに挿入し、圧力可変ネジ37で加圧した。このと
き、圧力を調整して電池の充放電特性を評価した。また
合わせて、電池収納ホルダに挿入しない状態で圧力Oの
場合についても測定した。
電池の充放電特性は、一定電流下(1m A /d)で
充放電を繰返し、外圧に対する開放電圧、クーロン効率
、エネルギー効率、理論エネルギー密度を測定し、表−
1に示した。
(以下余白)
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明の薄型電池の構成例を説
明する分解斜視図である。 第3図は、薄型電池の外観を示す図である。 第4図は、カセット電池の構成例を示す図である。 11.21・・・外装フィルム 13.23・・・集電
体17・・・正極活物質    27・・・負極活物質
31・・・薄型電池   33・・・電池収納ホルダ3
5・・・圧力可変ネジ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも一方の電極活物質がシート状高分子材料
    からなる薄型電池において、該電池が可撓性材料よりな
    る外装シートにより外装されるとともに、該外装シート
    を介して前記シート状高分子材料が外部から圧力を受け
    て使用されることを特徴とする薄型電池。 2、少なくとも一方の電極活物質がシート状高分子材料
    からなり、可逆性材料よりなる外装シートにより外装た
    シート状薄型電池を、所定間隙を有する電池収納ホルダ
    に納め、該シート状の薄型電池の両面から加圧するよう
    にしたことを特徴とするカセット電池。
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