JPS6348778A - 電池の製造方法 - 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】 産業上の利用分ｊ更 本発明は正極、負極の少なくとも一方のＷｌ電極活物質
導電性高分子材料を用いると共に、正極。

負極及び電解液を電池ケース内に収容してなる電池を製
造する方法に関し、更に詳述すると、電池性能に優れた
実用サイズの電池を簡単かつ確実に製造し得る電池の製
造方法に関する。

蕨曝（９−術　び　Ｕが　３しようとする。Ｊ題１近年
、電池の小型化、軽量化等を目的として導電性高分子材
料を正極、負極の少なくとも一方の電極活物質に応用し
た電池の開発が盛んに行なわれており、中でもポリアニ
リンは放電容量が大きい電池を形成し得、また充放電の
繰返し寿命に優れた二次電池を形成し得る電極活物質と
して注目され、このためポリアニリンを正極活物質に用
いてエネルギー密度の大きなリチウム二次電池等の電池
を形成する試みがなされている。

他方、こうした試みと同時に電池の？Ｉ！極活物質等の
電子材料として好適な導電性高分子材料の開発も盛んに
行なわれており、その結果、木兄明考らも繊維状も１造
を有するポリアニリン（特願昭６ｌ−１７１６２）等の
電子材料として好適なポリアニリンを提案している。

しかしながら、上記ポリアニリン等の導電性高分子材料
を正極、負極の少なくとも一方の電（ニ活物質に用いて
、正極、負極及び電解液を電池ケー入内に収容して二次
電池を構成した場合、ビーカーセル等の実験室レベルの
ものは電池電圧や放電容量が高く、また充放電の繰返し
寿命に優れているものの、同様の構成部材で円筒型電池
やコイン型電池等の実用サイズの二次電池を構成すると
、実験室レベルの二次電池に比し電池電圧、放電容量や
充放電の繰返し寿命が大幅に低下するといった問題が発
生した。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ビーカーセル
等の二次電池に比しても遜色のない電池電圧、放電容量
、充放電の繰返し寿命を有する円筒型やコイン型電池が
得られるなど、高性能の実用サイズの電池を簡単かつ確
実に得ることができる導電性高分子材料を電極活物質と
する電池の製造方法を提供することを目的とする。

Ｕ点を解゛するための手ｙ及び作用 本発明者らは上記目的を達成するため、まず実験室レベ
ルのビーカーセル型二次電池と、これと同様の構成部材
で構成した円筒型電池やコイン型電池等の実用サイズの
二次電池との間に生じた電池電圧、放電容量、充放電の
繰返し寿命等の電池性能の差異の原因を究明すべく、両
二次電池を詳細に′ａ察した。その結果、上記実験室レ
ベルのビーカーセル型二次電池においては電極活物質に
用いた導電性高分子材料に対して電解液量が充分に豊富
であるために電解液量の減少が観察さ九なかったのに対
し、実用サイズの二次電池においては、後述する比較例
からも明らかなように、正極、負極を配設した電池ケー
ス内に電解液を注液して充填しても、十分量の電解液が
注入さ九理く、時間の経過と共に液不足が生じて電極と
電解液との間に非接触部が生じるなど、電極と電解液と
の接触が不充分になることがＢ祭された。なお、この時
間の経過と共に生じる液不足は、金属材料や粉末状の導
電性物質をペースト状の結着剤等で固化して得られた導
電性材料をｆｆｉ極活極貧物質いた場合にはほとんど発
生しないのに対し、特に繊維状構造を有するポリアニリ
ン等の実質的に多孔体と見なし得る導電性高分子材料を
電極活物質に用いた場合に顕著に観察され、更に例えば
電池のエネルギー密度を大きくするために２〜５モル／
Ｑの高′ａ度電解質を含有した非水電解液のような粘度
や表面張力が通常の電解質水溶液しこ比して著しく高い
電解液を用いた場合には、上述した経時における液不足
の増大がより一層顕著に観察された。

そこで、実用サイズの電池製造過程において、繊維状構
造を有するポリアニリン等の実質的に多孔体と見なし得
る導電性高分子材料を電極活物質に用い、更に高濃度の
電解質を含有する高粘度の非水電解液を用いた場合にも
、電池製造当初から電極活物質に対する電解液の濡れや
浸透がスムーズに進行して十分量の電解液を注入、充填
し得、経時に電池内部に液不足が発生増大するのを未然
に防止し得る方法につき鋭意検討を行なった結果、正極
及び負極を収容した電池ケース内を減圧にし。

次いで該減圧電池ケース内に電解液を注液して充填する
と、減圧を施さずに電解液を注液して充填する従来法に
比し、充填に至るまでに多量の電解液を速やかに注液す
ることができ、しかも得られた電池は従来法により製造
した電池しこ比較して電池電圧、放電容量、充放電の繰
返し寿命に優れた二次電池が得られるなど、数段電池性
能が向上した電池が得られることを知見し、本発明を完
成するに至ったものである。

従って１本発明は、正極、負極の少なくとも一方の電極
活物質に導電性高分子材料を用いると共に、正極、負極
及び電解液を電池ケース内に収容してなる電池を製造す
る方法において、Ｖ「記電池ケース内を減圧し、次いで
該減圧電池ケース内に電解液を注液して充填する電池の
製造方法３堤供するものである。

以下１本発明につき更に詳しく説明する。

本発明は、正極、負極の少なくとも一方の１活物質に導
電性高分子材料を用いると共に、正極。

負極及び電解液を電池ケース内に収容して電池を製造す
る場合、電解液の注液充填工程において。

電解液を電池ケース内に注液充填する前に予め電池ケー
ス内を減圧にしておき、次いで該減圧′電池ケース内に
電解液を注液充填するものであり、これにより十分量の
電解液が充填され、放電容量が大きく、充放電の繰返し
寿命に優れた円筒型電池、コイン型電池等の実用サイズ
の電池が得られるものである。

ここで、電解液を電池ケース内に注液充填する前に行な
う電池ケース内の減圧は１円筒型電池、コイン型電池等
の製造する電池の種類に応じた電池ケースのサイズ、電
池ケース内の収容物などや電極活物質に用いた導電性高
分子材料の種類、電解液の成分及び組成等により減圧方
法、減圧度等が適宜選定され、特に限定されるものでは
ないが、減圧方法の具体例としては、電極活物質に導電
性高分子材料を用いた電極を収容した電池ケースに中空
管を取り付けた蓋体を気密に被着し、この中空管に直接
又は調圧器を介して真空ポンプを接続し、この真空ポン
プを作動させて電池ケース内を所定の減圧度に減圧する
方法や、電池ケースを大きな容器内に複数個収容し、こ
の容器を中空管を取り付けた蓋体で密閉し、この中空管
に前記同様真空ポンプを接続して、容器内を減圧すると
共に。

この容器内に収容された複数個の電池ケース内を同時に
所定の減圧度に減圧する方法などが挙げられる。また、
減圧度としては、通常２０　圏Ｈｇ以下、特にＩＱｎｎ
Ｈｇ以下とすることが好ましい。

なお１本発明の方法は、電池ケース内を上記減圧後、更
に減圧電池ケース内に電解液を注液して充填するもので
あり、電解液の注液は減圧電池ケース内に行なうため、
汁液後、経時の液不足が発生・増大することがなく、所
定の充填量に達するまで確実にしかも速やかに電解液の
注入が行なわれるため、特別の注液操作を必要としない
が、電解液の粘稠性が高い場合などに加圧注液を行なう
など、常法に従い適宜な注液操作を採用し得る。

ここで、本発明においては、正極及び負極の少なくとも
一方の電極活物質として導電性高分子材料を使用するも
のであるが、導電性高分子材料としては特に制限はなく
、例えば重合により得られるポリアセチレン、ポリアニ
リン、ポリピロール等或いは有機物を焼成して得られる
グラファイト。

ボリアセン、アモルファス炭素等が挙げられる。

しかしながら、フィブリルが緻密にがらみ合った繊維状
構造を有するポリアニリンなど、従来法では電解液の浸
み込みが悪い導電性高分子材料を有効に使用することが
でき、このような高分子材料を使用した場合でも本発明
によれば電解液の浸み込みを良好にし得て高性能の電池
を得ることができる。この場合、導電性高分子材料を一
方の電極の活物質として使用した場合、他方の電極の活
物質としては公知の電極活物質材料が用いられる６また
。電池の電解液の電解質や溶媒の種類にも制限がなく、
種々選択使用されるが１本発明においては２〜５モル／
Ｑ程度の電解質を含む高粘度。

高表面張力の非水電解液をも有効に使用することができ
、このような非水電解液を用いても確実かつ速やかに電
池ケース内に十分量の電解液を注入充填でき、これによ
りエネルギー密度の大きい電池を容易に製造することが
できる。

なお、その他の電池構成材料も電池の種類等に応じて適
宜選定される。

また、本発明方法は、上述した電解液の注液充填工程を
除き、この工程の前工程で行なわれる電池組立工程や後
工程で行なわれる封缶工程などについては特に制限され
ることなはく１通常の電池製造の際に行なわれている方
法を採用し得る。

見匪立夏来 以上説明したように、本発明によれば、正極。

負極の少なくとも一方の電極活物質に導電性高分子材料
を使用し、正、負極及び電解液を電池ケース内に収容し
た電池を製造する場合、簡単かつ確実に十分量の電解液
を電池ケース内に注入、充填でき、導電性高分子材料材
料に電解液を十分に浸み込ますことができ、このため従
来生じた経時の電解液の液不足及びこの液不足に基づく
電池性能の低下が導電性高分子材料の種類や電解液の成
分。

組成等によらず解消され、従ってポリアセチレン。

ポリアニリン、ポリピロール等の有機導電性高分子材料
やポリチアジル、有機物を焼成して得られるグラファイ
ト、ボリアセン、アモルファス炭素等の無機導電性高分
子材料を電極活物質に用い、かつ高濃度の電解質を含有
した非水電解質溶液等の電解液を用いて電池性能に優れ
た円筒型電池、コイン型電池等の実用サイズの電池を得
ることができるものであり、更には電池ケース内にｆｆ
ｉ′Ｍ、液の液不足が起ってから液不足に相当する電解
液を補給する必要がないので、上記高性能の実用サイズ
の電池を能率よく製造し得るものである。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない
。

〔実施例〕

正極活物質としてポリアニリン３．６ｇを用いた正極と
負極活物質としてリチウム１．６ｇを用いた負極との間
にポリプロピレン不織布からなるセパレーターを介在さ
せ、これらを渦巻状に巻き上げて内径２１．５ｍｍφ、
高さ４０ｍの電池ケース内に収容した。

この電池ケース内を図面に示した減圧注液装置によりｌ
ｍＨｇに減圧し、次いで減圧された電池ケース内に電解
液（３モルＬ　ｘ　Ｂ　Ｆ　４　／プロピレンカーボネ
ート）を注液したところ、約６秒間で８．０ｃｃを充填
することができ、また充填後の封口作業も確実に実施で
きた。

ここで、図面の減圧注液装置は、電池ケース１の上端開
口部を閉塞してシリコーン栓２を取り付け、この栓２の
ほぼ中央部を貫通して中空管３を取り付けると共に、こ
の中空管３に三方コック４を取り付け、この三方コック
４の一方に流路５を介して真空ポンプ６を、他方に電解
液７を収容した容器８を流路９を介してそれぞれ取り付
けたもので、この装置による減圧汁液操作は、まず、三
方コック４を操作して流路５を開放すると共に、流路９
を閉塞した状態で真空ポンプ６を作動させ、電池ケース
１の内部を所定の減圧度に達するまで減圧を行なう。次
いで、所定の減圧に達した時点で三方コック４を切換え
、流路５を閉塞すると共に流路９を開放する。これによ
り容器８内に収容された電解液７が真空ポンプ６側に流
れることなく、減圧された電池ケース１内に速やかに汁
液される。そして電池ケース１内の電解液の液量が充填
量に達したら、再び三方コック４を切換えて流路９を閉
塞するものである。なお、図中１０は正極、１１は負極
、１２はセパレーターである。

以上の方法により製造した電池を４０ｍＡの充電電流で
３．８ｖまで充電した後、４０ｍＡの放電電流で２．５
ｖまで放電して放電容量を測定したところ放電容量は４
００　ｍ　Ａであった。

次いで、上記充放電を１サイクルとする充放電を１０サ
イクル繰返して行ない、この時点での放電容量を測定し
たところ、１０サイクル繰返しても放電容量の低下はみ
られなかった。

〔比較例〕

実施例と同様の電池を減圧注液を施さずに常法に従って
製造することを試みた。

その結果、実施例と同様の収容物を収容した電池ケース
内は約２．５じの注液をしたところで満杯となった。し
かしながら、その後、気泡の発生と共に電解液の液不足
の発生・増加がみられたので、液不足を補充するための
注液を継続したが、１時間経過後の電解液の注液量は６
．９ｃｃであり、依然として電池ケース内の電解液から
気泡の発生がみられ、封口すると電池性能に支障をきた
す恐れのあるものであった。

しかしながら、この時点で封口して電池を製造し、得ら
れた電池を４０ｍＡの充電電流で充電したところ、充電
電圧は３．７５ＶＴ飽和に達した。次いで、３．７５Ｖ
から２．５■に至るまで４０ｍＡの放電電流で放電した
ところ放電容量は１８０ｍＡであった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る減圧注液装置の一実施例を示す概略
図である。 １・・・電池ケース、２・・・蓋体、４・・・三方コッ
ク、６・・・真空ポンプ、７・・・電解液、８・・・容
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、正極、負極の少なくとも一方の電極活物質に導電性
   高分子材料を用いると共に、正極、負極及び電解液を電
   池ケース内に収容してなる電池の製造方法において、前
   記電池ケース内を減圧し、次いで該減圧電池ケース内に
   電解液を注液して充填することを特徴とする電池の製造
   方法。 ２、導電性高分子材料がポリアニリンである特許請求の
   範囲第１項記載の製造方法。