JPS63168965A

JPS63168965A - 電池

Info

Publication number: JPS63168965A
Application number: JP61309463A
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】艮嵐分互本発明は、電池、特に薄型軽量の二次電池に関する。

災米艮先近年、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。

また、ポリアセチレンを始めとする共役二重結合を有す
る有機高分子材料に、電気化学的にＣΩ０４−１Ｐ　Ｆ
＆−１ＢＦ４−等のアニオンまたは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　Ｃｈｅｗ。

Ｃｏｍｍ、（１９７９）　ｐ５９４−５９５）％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ー密度が高いこ
とから、軽量・薄型電池として注目されている。

しかしながら、現状の電極活物質となりうる有機高分子
材料は、自己放電が大きいため、有機二次電池あるいは
薄型電池の活物質として使用するには、解決すべき問題
を多く含んでいる。

見匪夏且孜本発明は、少なくとも一方の電極の活物質として、有機
高分子材料を用いる電池の保存寿命を向上することを目
的とする。

髪里豊盈底本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、
高エネルギー密度を有し良好な充放電特性を示す高分子
電極であっても、時間と共に電解液が分解するなど特性
が劣化するが、電極−電解質問をあらかじめ分離した状
態で電池を作成し、使用する時に初めて両者を接触させ
ることにより、電池の寿命を大幅に延ばせることを見出
した。

すなわち、本発明の電池は、少なくとも一方の電極に高
分子活物質を用いる電池において、電解質と高分子活物
質とが接触しないように、電解質と他の電池構成要素と
を分離したことを特徴とする。

以下、添付図面に沿って本発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、本発明の電池の構成例の外観を示す斜視図、
第２図はこの線Ａ−Ａに沿った断面図である。正極活物
質１７と負極活物質２７とがセパレータ１９を介して対
向している、正極活物質１７と負極活物質１９には、端
子用金属線（図示せず）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。両活物質１７．２７
間には電解液が満たされていない。

電池本体３工と電解液室３５とは封止ゲート３３で遮断
されている。電解液室３５内の電解液３７は、電池本体
３１に流入しないようになっており、保存時においては
電極活物質と電解液とは接触しない。

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、Ｃｕなどの薄膜シートを用いるこ
ともできる。

電解液３７としては、 ■ゲル状電解液、 ■極性溶媒に電解質塩を溶解させた電解質溶液、 ■電解質塩を溶解させていない極性溶媒などを用いるこ
とができる。

■のゲル状電解液としては、例えば１，３−ジオキソラ
ンとホウフッ化リチウムとの混合物等、溶媒−溶質系で
ゲル化しうる系や、例えばポリメタクリル酸メチル等の
ゲル化剤を用いて得たゲル状電解液などが使用される。

■の極性溶媒としては、■で示したものが用いられる。

この場合には、セパレータ１９内に電解質が担持される
。

■の電解質溶液の溶媒としては、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＝４− 物等が好ましい。この代表例としては、アセ１−二トリ
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。

ドーパントを与える電解質の具体例としては、ＬｉＰＦ
、、Ｌｉ５ｂＦｓ＋　ＬｉＡｓＦ、。

ＬｉＣ１０，、Ｎａ　Ｉ、ＮａＰＦ、、ＮａＳｂＦ６゜
ＮａＡｓ　Ｆ、、ＮａＣｌＯ４，ＫＩ、ＫＰＦｅ＋ＫＳ
　ｂ　ＦＧ、　ＫＡ　ｓ　Ｆｌ、、　ＫＣＩ　Ｏ４゜［
（ｎ　−Ｂ　ｕ　）　、Ｎ）＋・（Ａ　ｓ　Ｆｒ、）−
。

（（ｎ　　Ｂ　ｕ　）　４　Ｎ）＋・（Ｐ　Ｆ　Ｇ）−
２（（ｎ　　Ｂ　ｕ　）　４　Ｎ）＋・Ｃ１０４−、Ｌ
　ｉ　Ａ　Ｉ　Ｃ１４１Ｌ　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イルム、不織布、ガ
ラス繊維フィルタなどが用いられる。

集電体１３．２３としては、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡＱ、Ａｕ、
ステンレス等の金属板、これらの蒸着フィルム、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。

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２図に示した各構成要素からなる電池本体３１は、集
電体１３．２３、活物質１７．２７、セパレータ１９を
、可撓性プラスチックフィルムからなる外装フィルム１
１．２１により封止したものであり、封止ゲート部３３
を介してこの電池本体３１と電解液室３５とが組み合わ
されて、第１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３０が構成される。

この薄型電池３０の使用に際して、電解液室３５に外圧
をかけると、封止ゲート部３３が開口し、電解液３７が
電池本体３１の活物質１７．２７間（セパレータ１９部
）に流入して、電池本体３１が電池として機能する。封
止ゲート部３３は軽くヒートシールすること等より、外
圧により簡単に破れるようにしておく。

第３図は、上記のようなシート状の薄型電池３０を、電
池収納ホルダ４１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３０は、電池収納ホルダ４１の間隙
内に収納される。電池収納ホルダ４１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、カセット電池と
して電子機器に搭載してもよい。

ローラ４３，４５間に、電解液室３５側から薄型電池３
０を押し込むと、ローラ４３，４５間で圧力を受けて薄
型電池３０の封止ゲート部３３が開口し、電解液室３５
内の電解液３７が電池本体３１内に流入する。ローラに
よる圧力は、加圧調節ネジ４７で調整できるようになっ
ている。このようなカセット電池とすることにより、簡
便、かつ確実に、電池使用時における電池本体３１への
電解液の充＝７− 填を行なうことができる。

また、本発明の電池においては、電池の外側にフレーム
を設けて補強することもできる。第４図は、このような
構成例を示す外観を示す斜視図である。補強フレーム５
１を設けることにより、薄型電池３０がその内部に金属
板などの剛体を有しない場合にも、薄型電池に剛性が付
与され、電池収納ホルダ４１のローラ間を確実かつ容易
に通して、電解液室３５内の電解液３７を電池本体３１
に充填しやすくなる。

光匪列紘果本発明によれば、少なくとも一方の電極活物質として高
分子材料を用いる電池において、電解液を電極活物質と
分離して保持し、使用時に両者を接触させることにより
、電池の保存寿命を改善することができる。

〈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４■、重合電流
１　ｍ　Ａ　／　ａｌ、重合電荷量３０クーロン／ｄ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４０μｍ、電気伝導度４５
Ｓ／ａｎであった。

〈実施例〉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１図
および第２図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２
００μｍの熱融着性ポリプロピレンを用いてヒートシー
ルした。

電解液としては、１，３−ジオキソランにホウフッ化リ
チウムを２＝１モルの割合で混合し、数時間放置して得
たゲル状電解液を用いた。

この電池をそのまま放置し、６ケ月後に電解液室を押し
て電解液を電池本体に充填し、電池特性を測定した。

〈比較例〉実施例と同様の構成要素から電池を作製し、電解液を注
入して６ケ月後の電池特性を測定した。

〈電池特性の測定電池の充放電特性は、一定電流下（１ｍＡ／ｄ）で充放
電を繰返し、開放電圧、クーロン効率、理論エネルギー
密度を測定し、表−１に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の薄型電池の構成例を説明する外観図
、第２図はその線Ａ−Ａに沿った断面図である。第３図は、カセット電池の構成例を示す図である。第４図は、本発明の電池の他の構成例を示す外観図であ
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
・・・電池本体　　　　３３・・・封止ゲート部３５・
・・電解液室　　　　３７・・・電解液第１図第２図とＩ　　　どｔ　ど６第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１、少なくとも一方の電極に高分子活物質を用いた電池
において、電解質と高分子活物質とが接触しないように
、電解質と他の電池構成要素とを分離したことを特徴と
する電池。