JPS63168964A

JPS63168964A - 薄型電池および該電池を用いたカセツト電池

Info

Publication number: JPS63168964A
Application number: JP61309465A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Yoneyama; 米山　祥子; Toshiyuki Osawa; 利幸大澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-07-12

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

【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。