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DE69837744T2 - Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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DE69837744T2
DE69837744T2 DE69837744T DE69837744T DE69837744T2 DE 69837744 T2 DE69837744 T2 DE 69837744T2 DE 69837744 T DE69837744 T DE 69837744T DE 69837744 T DE69837744 T DE 69837744T DE 69837744 T2 DE69837744 T2 DE 69837744T2
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Sony Corp
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Zelle mit festem Elektrolyten, in der ein fester Elektrolyt in ein positives Elektrodenaktivmaterial oder in ein negatives Elektrodenaktivmaterial imprägniert ist und ein Verfahren zur Herstellung der Zelle.
  • BESCHREIBUNG DES DIESBEZÜGLICHEN STANDES DER TECHNIK
  • In der letzten Zeit haben viele Typen von tragbaren elektronischen Ausrüstungen wie Videorekorder mit eingebauter Kamera, tragbare Telefone oder tragbare Computer ihren Einzug gehalten und Versuche wurden unternommen, deren Größe und Gewicht zu reduzieren. Auch wurden Forschungen über Zellen als tragbare Energiequellen dieser elektronischen Ausstattungen, insbesondere der Sekundärzellen, fortgesetzt. Von den Lithiumzellen unter diesen Sekundärzellen schreiten die Forschungen und Untersuchungen bei Zellen vom Dünntyp oder faltbaren Zellen am raschesten fort. Hinsichtlich der Elektrolyte dieser Zellen wurden energisch Untersuchungen über feste Elektrolyte, erhalten beim Verfestigen eines Elektrolyten, fortgesetzt. Insbesondere hochmolekulare feste Elektrolyte mit in Hochmolekularmaterial gelösten Lithiumsalzen oder gelierte Festelektrolyte, enthaltend einen Weichmacher, ziehen Aufmerksamkeit auf sich.
  • Mit dem festen Elektrolyten kann die Zelle hinsichtlich der Dicke signifikanter reduziert werden als mit flüssigem Elektrolyt während kein Risiko des Auslaufens des Zelleninhalts besteht. Wenn jedoch der feste Elektrolyt in einer Zelle verwendet wird, ist dieser nicht flüssig wie dies der flüssige Elektrolyt ist, so dass dieser kaum in einem idealen Zustand mit der Elektrode kontaktiert werden kann. Da Ionen in der Zelle durch den festen Elektrolyten oder den gelierten Elektrolyten migrieren, beeinflusst der Kontaktierungszustand zwischen dem festen Elektrolyten und der Elektrode die Zellleistungsfähigkeit signifikant. Wenn der Kontaktierungszustand zwischen dem festen Elektrolyt und der Elektrode gering ist, wird der Kontaktwiderstand zwischen dem festen Elektrolyten und der Elektrode erhöht, was den Innenwiderstand der Zelle ansteigen lässt. Darüber hinaus können Ionen nicht in einem idealen Zustand zwischen dem festen Elektrolyten und der Elektrode migrieren, wodurch die Zellkapazität abnimmt. Es ist daher für den festen Elektrolyten entscheidend, dass er einen ausrei chenden festen Kontakt mit einer Schicht des aktiven Materials der Elektrode aufweist.
  • Es wird im offen gelegten japanischen Patent H-2-40867 berichtet, dass ein positiver Elektrodenverbundstoff verwendet wird, der bei Zugeben eines festen Elektrolyten zur Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode erhalten wird, um den Kontaktzustand zwischen dem festen Elektrolyten und der Elektrode zu verbessern. In der in dieser Veröffentlichung offenbarten Zelle wird ein Anteil des festen Elektrolyten mit einer Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode gemischt, um den Zustand des elektrischen Kontakts zwischen dem festen Elektrolyten und der Elektrode zu verbessern.
  • Mit der in dieser Veröffentlichung offenbarten Zelle ist es schwierig, einen idealen Kontaktzustand zwischen der positiven Elektrodenplatte und dem festen Elektrolyten zu realisieren, da die positive Elektrodenplatte unter Verwendung eines positiven Elektrodenverbundstoffs gemischt mit dem festen Elektrolyten hergestellt wird und ein fester Elektrolyt auf die positive Elektrodenplatte geschichtet wird. Insbesondere wenn der feste Elektrolyt, der eine raue Oberfläche aufweist, auf die Elektrodenschicht geschichtet wird, werden die beiden nur in schlechtem Kontaktzustand gebunden, um den Innenwiderstand zu erhöhen, wodurch die Ladungscharakteristika verschlechtert werden.
  • Darüber hinaus kann der mit dem festen Elektrolyt gemischte positive Elektrodenverbundstoff oder der negative Elektrodenverbundstoff nicht ausreichend gepresst werden aufgrund der dem festen Elektrolyten eigenen Elastizität, um den interpartikulären Abstand im Verbundstoff zu erhöhen und daher den Innenwiderstand, wodurch wieder die Lastcharakteristika verschlechtert werden.
  • Zusätzlich muss der mit dem festen Elektrolyt gemischte positive Elektrodenverbundstoff oder der negative Elektrodenverbundstoff bei geringer Feuchtigkeit hergestellt werden, um eine Zersetzung des im festen Elektrolyten enthaltenen Elektrolytsalzes zu verhindern. Dies lässt nicht nur Schwierigkeiten im Hinblick auf die Qualitätskontrolle entstehen, sondern erhöht auch die Kosten signifikant.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Zelle mit einem gelierten festen Elektrolyten gemäß Anspruch 1 bereitzustellen, worin der elektrische Kontaktzustand zwischen dem festen Elektrolyten und den Schichten der aktiven Materialien der positiven und negativen Elektroden und der interpartikuläre Abstand in den Schichten der aktiven Materialien der positiven und negativen Elektrode optimiert werden können, um überragende Lastcharakteristika sicherzustellen, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Zelle mit festem Elektrolyten.
  • Da der feste Elektrolyt in die Schicht des aktiven Materials imprägniert wird, wird in der Zelle mit festem Elektrolyten der vorliegenden Erfindung die Adhäsion zwischen dem Elektrolyten und dem aktiven Material verbessert.
  • In einem weiteren Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zelle mit festem Elektrolyten, umfassend die Schritte des Aufbringens eines Aufbringungsstoffs, enthaltend ein aktives Material und ein Bindemittel, auf einen Stromkollektor, um eine Schicht eines aktiven Materials zu bilden, und Imprägnieren eines festen Elektrolyten in die Schicht des aktiven Materials, gebildet durch den Bildungsschritt der Schicht aus aktivem Material. Der Imprägnierungsschritt umfasst das Aufbringen des Aufbringungsstoffs, bestehend aus dem festen Elektrolyten, der in einem Lösungsmittel gelöst ist, auf die Schicht des aktiven Materials, um den Aufbringungsstoff in die Schicht des aktiven Materials eindringen zu lassen und anschließend Trocknen des Lösungsmittels.
  • Beim Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Zelle mit festem Elektrolyten wird der Aufbringungsstoff, enthaltend das aktive Material und das Bindemittel, auf den Stromkollektor beschichtet, um während dem Bildungsschritt der Schicht aus aktivem Material eine Schicht des aktiven Materials zu bilden. Im Imprägnierungsschritt wird der Aufbringungsstoff, bestehend aus dem festen Elektrolyten, der im Lösungsmittel gelöst ist, auf die Schicht des aktiven Materials aufgebracht, um den Aufbringungsstoff in die aktive Materialschicht eindringen zu lassen. Das Lösungsmittel wird dann getrocknet, um den festen Elektrolyten in der aktiven Materialschicht zu imprägnieren. Im Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Zelle mit festem Elektrolyten wird die Adhäsion zwischen dem festen Elektrolyten und dem aktiven Material durch Imprägnieren des festen Elektrolyten in die Schicht des aktiven Materials verbessert.
  • Somit wird die Kontakteffizienz zwischen dem aktiven Material und dem Elektrolyten verbessert, um den Innenwiderstand zu reduzieren und eine Zelle mit überragenden Ladungscharakteristika zu erreichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine veranschaulichende Struktur einer erfindungsgemäßen Zelle mit festem Elektrolyten zeigt.
  • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die nur wesentliche Bereiche einer weiteren veranschaulichenden Struktur einer erfindungsgemäßen Zelle mit festem Elektrolyten zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine veranschaulichende Struktur einer erfindungsgemäßen Zelle mit festem Elektrolyten ist in 1 gezeigt. Die Zelle mit festem Elektrolyten umfasst eine positive Elektrodenplatte 1, aufgebaut aus einer Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode 1b und einer Festelektrolytschicht 1c, gebildet auf einem positiven Elektrodenkollektor 1a, einer negativen Elektrodenplatte 2, aufgebaut aus einer Schicht eines aktiven Materials einer negativen Elektrode 2b und einer Festelektrolytschicht 2c, gebildet auf einem negativen Elektrodenkollektor 2a sowie einem Separator 3 zum Trennen der positiven Elektrodenplatte 1 von der negativen Elektrodenplatte 2. Die Zelle mit festem Elektrolyt umfasst ebenfalls ein Umhüllungsmaterial 4 zum Halten der positiven Elektrodenplatte 1, ein Umhüllungsmaterial 5 zum Halten der negativen Elektrodenplatte 5 und ein Heißschmelz- beziehungsweise Aufschmelzmaterial 6 zum Binden der Umhüllungsmaterialien 4 und 5 miteinander.
  • Die positive Elektrodenplatte 1 ist aus einer Metallfolie, wie einer Aluminiumfolie, aufgebaut, die als positiver Elektrodenkollektor 1a dient, sowie einer positiven Elektrodenmischung, enthaltend das aktive Material für die positive Elektrode und das darauf beschichtete Bindemittel, und wird in situ getrocknet, um die Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode 1b zu bilden. Auf der Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode 1b wird ebenfalls eine Festelektrolytschicht 1c gebildet, die nachfolgend erläutert wird.
  • Für das aktive Material für die positive Elektrode können Metalloxide, Metallsulfide oder spezifizierte hochmolekulare Materialien verwendet werden, abhängig vom Typ der betrachteten Zelle.
  • Zum Aufbau einer Lithiumionenzelle können beispielsweise Metallsulfide oder -oxide wie TiS2, MoS2, NbSe2 oder V2O5 als das aktive Material für die positive Elektrode verwendet werden. Als Lithiumverbundoxide, hauptsächlich gebildet durch LixMO2, worin M ein oder mehrere Übergangsmetalle bezeichnet und x in der Regel nicht kleiner als 0,05 und nicht größer als 1,10 ist, abhängig vom Ladungs/Entladungszustand der Zelle. Hinsichtlich der Übergangsmetalle M, welche das Lithiumverbundoxid aufbauen, sind Co, Ni, oder Mn bevorzugt. Spezifische Beispiele der Lithiumverbundoxide umfassen LiCoO2, LiNiO2, LiNiyCo1-yO2, worin 0 < y < 1 und LiMn2O4. Diese Lithiumverbundoxide, die in der Lage sind, eine hohe Spannung zu erzeugen, können als aktives Material für die positive Elektrode mit ausgezeichneter Energiedichte dienen. Mehrere Arten von aktiven Materialien für die positive Elektrode können in Kombination mit der positiven Elektrode verwendet werden.
  • Als Bindemittel für die positive Elektrodenmischung können irgendwelche bekannten, geeigneten Bindemittel verwendet werden, während ein elektrisches Leitfä higkeitsmittel oder irgendein geeignetes bekanntes Additiv zur positiven Elektrodenmischung zugegeben werden kann.
  • Für die negative Elektrodenplatte 2 wird eine negative Elektrodenmischung, enthaltend das aktive Material für die negative Elektrode und das Bindemittel, auf eine Metallfolie, wie eine Kupferfolie, die als ein negativer Elektrodenkollektor 2a agiert, beschichtet, und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials für die negative Elektrode 2b zu bilden. Auf der Schicht des aktiven Materials für die negative Elektrode 2b wird weiterhin eine Festelektrolytschicht 2c gebildet, die nachfolgend erläutert wird.
  • Zur Herstellung der Lithiumionenzelle ist es bevorzugt ein Material zu verwenden, das dazu in der Lage ist, Lithium als das aktive Material für die negative Elektrode zu dotieren/zu entdotieren. Beispiele des Materials, das dazu in der Lage ist, Lithium zu dotieren/zu entdotieren, umfassen ein kohlenstoffhaltiges Material, das schwierig zu graphitisieren ist und ein Kohlenstoffmaterial auf Graphitbasis.
  • Die oben erwähnten kohlenstoffartigen Materialien können aufgelistet werden durch pyrolytischen Kohlenstoff, Koks, Graphite, glashaltige Kohlenstofffasern, gebrannte organische hochmolekulare Verbindungen, Kohlenstofffasern und Aktivkohle. Der Koks kann aufgelistet werden mit Pechkoks, Nadelkoks und Petroleumkoks. Die gebrannten organischen hochmolekularen Verbindungen meinen Phenolharze oder Furanharze, die bei einer geeigneten Temperatur gebrannt und karbonisiert werden.
  • Zusätzlich zu den Kohlenstoffmaterialien können hochmoleklare Materialien, wie Polyacetylen oder Polypyrrol, oder Oxide, wie SnO2 verwendet werden, wenn sie dazu in der Lage sind, Lithium zu dotieren/zu entdotieren.
  • Als Bindemittel für die negative Elektrodenmischung kann die oben erwähnte negative Elektrodenmischung, gemischt mit bekannten Additiven, zusätzlich zu bekannten Bindemitteln verwendet werden.
  • In der Zelle mit festem Elektrolyt der vorliegenden Ausführungsform wird eine Festelektrolytschicht 1c auf der Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode 1b gebildet und eine Festelektrolytschicht 2c wird auf der Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode 2b gebildet. Diese Festelektrolytschichten 1c, 2c werden durch Imprägnieren des aktiven Materials der positiven Elektrode 1b oder des aktiven Materials der negativen Elektrode 2b mit einem Festelektrolyt gebildet. Durch Imprägnieren von Schichten des aktiven Materials in den Festelektrolyt nimmt der Innenwiderstand der Zelle ab, während der Kontaktzustand zwischen dem aktiven Material und der Festelektrolytschicht verbessert wird.
  • Es ist für den in der Zelle mit festem Elektrolyten verwendeten Festelektrolyt der vorliegenden Ausführungsform erwünscht, dass er einen Weichmacher enthält und in einem gelierten Zustand vorliegt. Unter Verwendung des gelierten Festelektrolyten ist es möglich, den Kontaktzustand zwischen dem Elektrolyt und dem aktiven Material zu verbessern und die Zelle flexibel zu machen. In der nachfolgenden Erläuterung wird der gelierte Festelektrolyt, enthaltend den Weichmacher, als gelierter Elektrolyt bezeichnet.
  • Für den Weichmacher können Ester, Ether oder Kohlensäureester allein oder als eine Komponente des Weichmachers verwendet werden. Der Gehalt des Weichmachers ist bevorzugt nicht kleiner als 10 Gew.-% und nicht höher als 80 Gew.-%, basierend auf dem Gehalt des gelierten Elektrolyten. Wenn der Weichmachergehalt mehr als 80 Gew.-% beträgt, kann die mechanische Festigkeit nicht aufrechterhalten werden, selbst wenn die Innenleitfähigkeit sehr hoch ist. Wenn der Gehalt des Weichmachers weniger als 10 Gew.-% beträgt, ist die Innenleitfähigkeit gering, selbst wenn die mechanische Festigkeit hoch ist. Der Gehalt des Weichmachers beträgt bevorzugt nicht weniger als 10 Gew.-% und nicht mehr als 80 Gew.-%, basierend auf dem Gehalt des gelierten Elektrolyt für einen optimalen Kompromiss zwischen der Innenleitfähigkeit und der mechanischen Festigkeit.
  • Der Weichmacher enthält ebenfalls Lithiumsalze. Als im erfindungsgemäßen gelierten Elektrolyt verwendete Lithiumsalze können jene, die für übliche Zellflüssigkeitselektrolyten verwendet werden, eingesetzt werden. Beispiele der Lithiumsalze umfassen LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiCF3FO3, LiN(SO2CF3)2, LiC(SO2CF3)3, LiAlCl4 und LiSiF6. Von diesen sind LiPF6 und LiBF4 aufgrund der Oxidationsstabilität bevorzugt. Obwohl eine Konzentration der Lithiumsalze von nicht weniger als 0,1 Mol/l und nicht mehr als 3,0 Mol/l akzeptabel ist, ist es erwünscht, dass diese nicht weniger als 0,5 Mol/l und nicht mehr als 2,0 Mol/l beträgt.
  • Als das hochmolekulare Matrixmaterial, das schon beim Gelieren der oben erwähnten Weichmacher verwendet wird, kann eine Vielzahl von hochmolekularen Materialien zum Aufbau des gelierten Elektrolyten verwendet werden. Speziell können hochmolekulare Materialien auf Fluorbasis, wie Polyvinylidenfluorid, oder ein Copolymer von Polyvinylidenfluorid mit Hexafluorpropylen, etherhaltige hochmolekulare Materialien wie Polyethylenoxid oder vernetztes Polyethylenoxid, hochmolekulare Methacrylatestermaterialien, hochmolekulare Acrylatmaterialien oder Polyacrylnitril allein oder in einer Mischung verwendet werden. Von diesen sind hochmolekulare Materialien auf Fluorbasis bevorzugt, da diese die Stabilität hinsichtlich der Oxidation und Reduktion verbessern.
  • Das hochmolekulare Matrixmaterial wird bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 10 Gew.-% und nicht weniger als 50 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des gelierten Elektrolyts, verwendet.
  • Die Zelle mit festem Elektrolyt der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt:
    Die positive Elektrode wird hergestellt durch gleichmäßiges Beschichten einer positiven Elektrodenmischung, enthaltend das aktive Material für die positive Elektrode und das Bindemittel, auf einer Metallfolie, wie einer Al-Folie, die als ein positiver Elektrodenkollektor 1a fungiert, und Trocknen der Mischung in situ, um eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode 1b zu bilden. Als das Bindemittel für die positive Elektrodenmischung kann irgendein geeignetes bekanntes Bindemittel verwendet werden, während irgendein geeignetes bekanntes Additiv zur positiven Elektrodenmischung zugegeben werden kann.
  • Die Festelektrolytschicht 1c wird auf der Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode 1b gebildet, um die positive Elektrodenplatte 1 bereitzustellen, während die Festelektrolytschicht 2c auf der Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode 2b gebildet wird, um die negative Elektrodenplatte 2 bereitzustellen.
  • Zur Herstellung der Festelektrolytschichten 1c, 2c werden ein Weichmacher, enthaltend Lithiumsalze, sowie ein hochmolekulares Matrixmaterial in einem Lösungsmittel gelöst, um eine Elektrolytlösung herzustellen, die dann gleichmäßig auf der Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode 1b und der Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode 2b beschichtet wird. Die Elektrolytlösung wird in die Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode 1b und der Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode 2b imprägniert und schließlich das Lösungsmittel entfernt, um den Elektrolyt zu gelieren. Der resultierende gelierte Elektrolyt wird in die aktiven Materialien imprägniert, um die Festelektrolytschichten 1c, 2c herzustellen.
  • Die positive Elektrodenplatte 1 und die negative Elektrodenplatte 2, die so hergestellt wurden, werden jeweils in dem Umhüllungsmaterial für die positive Elektrode 4 und dem Umhüllungsmaterial für die negative Elektrode 5 aufgenommen. Das Umhüllungsmaterial für die positive Elektrode 4, das die positive Elektrodenplatte 1 unterbringt, und das Umhüllungsmaterial für die negative Elektrode 5, das die negative Elektrodenplatte 2 unterbringt, werden über einen Separator 3 aufgeschichtet, so dass die gelierte Elektrolytschicht 1c und die gelierte Elektrolytschicht 2c über den Separator 3 einander gegenüberliegen. Schließlich werden die äußeren Randabschnitte des Umhüllungsmaterials für die positive Elektrode 4 und des Umhüllungsmaterials für die negative Elektrode 5 thermisch miteinander über ein Heißschmelzmittel 6 verschmolzen und hermetisch miteinander abgedichtet, um die Zelle mit festem Elektrolyt zu vervollständigen.
  • Der Separator 3 bedeutet einen Separatorisolator, vorgesehen zwischen den positiven und den negativen Elektroden. Jeder geeignete bekannte poröse Film, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, Polyamid oder Vinylidenpolyfluorid, der als Separator für die Zelle verwendet wird, kann als Separator 3 verwendet werden.
  • Obwohl der poröse Film in den oben beschriebenen Ausführungsformen als Separator verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt und eine auf der Schicht des aktiven Materials gebildete Festelektrolytschicht kann als Separator, wie in 2 gezeigt, verwendet werden.
  • Es ist festzuhalten, dass die Dicke der Festelektrolytschicht nicht weniger als 1 μm und nicht mehr als 300 μm beträgt. Wenn die Dicke der Festelektrolytschicht weniger als 1 μm beträgt, neigt die Festelektrolytschicht dazu, unter der Wirkung der Elektrodenoberfläche zu zerbrechen, um einen inneren Kurzschluss zu erzeugen. Wenn die Dicke der Festelektrolytschicht mehr als 300 μm beträgt, neigt die Festelektrolytschicht dazu, im Volumen zuzunehmen, was die Energiedichte der Zelle mit festem Elektrolyt absenkt. Wenn die Dicke der Festelektrolytschicht nicht weniger als 1 μm und nicht mehr als 300 μm beträgt, können die positive und negative Elektrode voneinander zuverlässiger isoliert und abgedämmt werden, um einen inneren Kurzschluss zu verhindern, ohne die Energiedichte der Zelle mit festem Elektrolyten abzusenken. Bevorzugter beträgt die Dicke der Festelektrolytschicht nicht weniger als 5 μm und nicht mehr als 50 µm.
  • Die Dicke der Festelektrolytschicht ist die Summe der Dicke der Festelektrolytschicht, die auf der Schicht des aktiven Materials für die positive Elektrode gebildet wird, und derjenigen der Schicht des festen Elektrolyten, gebildet auf der Schicht des aktiven Materials für die negative Elektrode, und kann durch Einstellen der Menge der auf den aktiven Materialschichten beschichteten Elektrolytlösung eingestellt werden.
  • Bevorzugter beträgt die Dicke der Festelektrolytschicht nicht weniger als 5 µm und nicht mehr als 50 μm, wie oben beschrieben. Durch Einstellen der Dicke der Festelektrolytschicht auf nicht weniger als 5 µm kann das Innenkurzschlussverhältnis der Zelle mit festem Elektrolyten als ein Produkt auf nicht mehr als 10% unterdrückt werden. Andererseits ist es durch Einstellen der Dicke der Festelektrolytschicht auf nicht mehr als 50 μm möglich, die volumetrische Energiedichte auf nicht weniger als 300 Wh/l abzusichern.
  • Es gibt keine Beschränkung hinsichtlich der Form der Zelle mit festem Elektrolyten der vorliegenden Erfindung, da diese zylindrisch, winkelförmig, münzenförmig oder knopfförmig ausgelegt werden kann, während diese von irgendeiner geeigneten unterschiedlichen Größe, wie einer dünnen Größe oder einer großen Größe, sein kann.
  • BEISPIELE
  • Eine Zelle mit geliertem Elektrolyt vom flachen Typ mit der obigen Struktur wurde hergestellt.
  • Beispiel 1
  • Eine positive Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden Lithiumcarbonat und Kobaltcarbonat in einem Verhältnis von 0,5 Mol zu 1 Mol gemischt und die resultierende Mischung in Luft bei 900°C für fünf Stunden gebrannt, um LiCoO2 als ein aktives Material für die positive Elektrode herzustellen.
  • 91 Gewichtsteile LiCoO2, die so hergestellt wurden, 6 Gewichtsteile eines elektrischen Leitfähigkeitsmittels und 10 Gewichtsteile des Bindemittels wurden gemischt, um eine positive Elektrodenmischung herzustellen. Als das elektrische Leitfähigkeitsmittel und als das Bindemittel wurden Graphit beziehungsweise ein Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen verwendet.
  • Schließlich wurde die positive Elektrodenmischung in N-Methyl-2-pyrrolidon dispergiert, um eine Aufschlämmung zu ergeben, die dann gleichmäßig auf eine Oberfläche einer Aluminiumfolie mit 20 µm Dicke beschichtet, die als positiver Elektrodenkollektor dient und in situ getrocknet wurde, um eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde in einer Walzenpresse formgepresst, um eine positive Elektrode herzustellen.
  • Eine negative Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Dann wurden 30 Gewichtsteile des obigen Weichmachers, 10 Gewichtsteile eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und 60 Gewichtsteile Tetrahydrofuran zusammengemischt, um eine gelierte Elektrolytlösung herzustellen.
  • Auf der Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode und der Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode wurde die obige gelierte Elektrolytlösung gleichmäßig beschichtet. Die resultierende Anordnung ließ man für 8 Stunden bei Raumtemperatur stehen und ließ die gelierte Elektrolytlösung in die Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode und die Schicht des aktiven Materials der negativen Elektrode imprägnieren. Schließlich wurde Tetrahydrofuran als Lösungsmittel der Lösung des gelierten Elektrolyten abdampfen gelassen, um die Schicht des gelierten Elektrolyten auf den Schichten der aktiven Materialien der positiven und negativen Elektrode zu bilden.
  • Die mit dem Gelelektrolyt imprägnierte negative Elektrode und die mit dem Gelelektrolyt imprägnierte positive Elektrode wurden einander gegenüberliegend angeordnet und auf den gelierten Elektrolytseiten hiervon zusammen pressgebunden, um eine gelierte Elektrolytzelle mit flacher Platte mit einer Fläche von 2,5 cm × 4,0 cm und einer Dicke von 0,3 mm zu erzeugen.
  • Beispiel 2
  • Eine Zelle mit geliertem Elektrolyten wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und Polyvinylfluorid als positives Elektrodenbindemittel und als negatives Elektrodenbindemittel jeweils verwendet wurde.
  • Beispiel 3
  • Eine Zelle mit geliertem Elektrolyten wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass Polyvinylidenfluorid und ein Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen als positives Elektrodenbindemittel und als negatives Elektrodenbindemittel jeweils verwendet wurden.
  • Beispiel 4
  • Eine Zelle mit geliertem Elektrolyten wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass Polyvinylidenfluorid als Bindemittel für die positive und negative Elektrode jeweils verwendet wurde.
  • In den nachfolgenden Beispielen 5 und 6 wurde ein gelierter Elektrolyt in die Schicht des aktiven Materials einer der Elektroden imprägniert, während ein gelierter Elektrolyt zuvor zur Elektrodenmischung der anderen Elektrode zugegeben wurde.
  • Beispiel 5
  • Eine positive Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden Lithiumcarbonat und Kobaltcarbonat in einem Verhältnis von 0,5 zu 1 Mol zusammengemischt und an Luft für 5 Stunden bei 900°C gebrannt, um LiCoO2 als aktives Material für die positive Elektrode herzustellen.
  • 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 wurden zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • 83 Gewichtsteile LiCoO2, 6 Gewichtsteile elektrisches Leitfähigkeitsmittel, 3 Gewichtsteile eines Bindemittels und 8 Gewichtsteile des Weichmachers wurden zusammengemischt und in Tetrahydrofuran dispergiert, um eine Aufschlämmung zu ergeben. Als das elektrische Leitfähigkeitsmittel und als das Bindemittel wurden jeweils Graphit und Polyvinylidenfluorid verwendet.
  • Diese Aufschlämmung wurde gleichmäßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Aluminiumfolie mit 20 µm Dicke, die als positiver Elektrodenkollektor fungiert, beschichtet und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde pressgeformt durch eine Walzenpresse, um eine positive Elektrode herzustellen.
  • Eine negative Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden 90 Gewichtsteile pulverisierte Graphitpulver und 10 Gewichtsteile eines Bindemittels zusammengemischt, um eine negative Elektrodenmischung herzustellen. Als Bindemittel wurde ein Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen verwendet. Das Bindemittel wurde in N-Methyl-2-pyrrolidon dispergiert, um eine Aufschlämmung zu bilden, die gleichmäßig auf die Oberfläche einer streifenförmigen Kupferfolie mit 10 µm Dicke, die als negativer Elektrodenkollektor fungiert, beschichtet und in situ getrocknet wurde, um eine Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde in einer Walzenpresse formgepresst, um eine negative Elektrode herzustellen.
  • Eine gelierte Elektrodenlösung wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Dann wurden 30 Gewichtsteile des obigen Weichmachers, 10 Gewichtsteile eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und 60 Gewichtsteile Tetrahydrofuran zusammengemischt, um eine gelierte Elektrolytlösung herzustellen.
  • Auf der Schicht des aktiven Materials der negativen Elektrode wurde die obige gelierte Elektrolytlösung gleichmäßig beschichtet. Die resultierende Anordnung ließ man bei Raumtemperatur für acht Stunden stehen, um die gelierte Elektrolytlösung in die Schicht des aktiven Materials der negativen Elektrode imprägnieren zu lassen. Schließlich wurde Tetrahydrofuran als Lösungsmittel der Lösung des gelierten Elektrolyten abgedampft, um eine Schicht des gelierten Elektrolyten auf der Schicht der negativen Elektrode zu bilden.
  • Die mit dem gelierten Elektrolyten imprägnierte negative Elektrode und die positive Elektrode wurden einander gegenüberliegend angeordnet und zusammen pressgebunden, um eine Zelle mit geliertem Elektrolyten in Form einer flachen Platte mit einer Fläche von 2,5 × 4,0 cm und einer Dicke von 0,3 mm herzustellen.
  • Beispiel 6
  • Eine positive Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden Lithiumcarbonat und Kobaltcarbonat in einem Verhältnis von 0,5 zu 1 Mol zusammengemischt und für 5 Stunden an Luft bei 900°C gebrannt, um LiCoO2 als aktives Material für die positive Elektrode herzustellen.
  • 91 Gewichtsteile LiCoO2, 6 Gewichtsteile des elektrischen Leitfähigkeitsmittels und 10 Gewichtsteile des Bindemittels wurden zusammengemischt, um eine positive Elektrodenmischung herzustellen. Als das elektrische Leitfähigkeitsmittel und das Bindemittel wurden jeweils Graphit und Polyvinylidenfluorid verwendet.
  • Schließlich wurde die positive Elektrodenmischung in N-Methyl-2-pyrrolidon dispergiert, um eine Aufschlämmung zu ergeben, die dann gleichmäßig auf eine einzige Seite einer Aluminiumfolie mit 20 µm Dicke, die als positiver Elektrodenkollektor fungiert, beschichtet und dann in situ getrocknet wurde, um eine Schicht eines positiven Elektrodenaktivmaterials zu bilden. Das resultierende Produkt wurde durch eine Walzenpresse formgepresst, um eine positive Elektrode herzustellen.
  • Eine negative Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zunächst wurden 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Dann wurden 65 Gewichtsteile pulverisierter Graphit, 10 Gewichtsteile Polyvinylidenfluorid als Bindemittel und 25 Gewichtsteile des obigen Weichmachers zusammengemischt und in Tetrahydrofuran dispergiert, um eine Aufschlämmung herzustellen.
  • Schließlich wurde diese Aufschlämmung gleichmäßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Kupferfolie mit 10 µm Dicke, die als negativer Elektrodenkollektor fungiert, beschichtet und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde auf einer Walzenpresse formgepresst, um eine negative Elektrode herzustellen.
  • Eine gelierte Elektrodenlösung wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Dann wurden 30 Gewichtsteile des obigen Weichmachers, 10 Gewichtsteile eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und 60 Gewichtsteile Tetrahydrofuran zusammengemischt, um eine gelierte Elektrolytlösung herzustellen.
  • Auf der Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode wurde gleichmäßig die obige gelierte Elektrolytlösung beschichtet. Die resultierende Anordnung ließ man bei Raumtemperatur für acht Stunden stehen, um die Gelelektrolytlösung in die Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode imprägnieren zu lassen. Schließlich wurde Tetrahydrofuran als Lösungsmittel der Lösung des gelierten Elektrolyten abgedampft, um die Schicht des gelierten Elektrolyten auf den Schichten des aktiven Materials der positiven Elektrode zu bilden.
  • Die mit dem gelierten Elektrolyten imprägnierte negative Elektrode und die mit dem gelierten Elektrolyten imprägnierte positive Elektrode wurden einander gegenüberliegend angeordnet und zusammen pressgebunden, um eine Zelle mit geliertem Elektrolyten in Form einer flachen Platte mit einer Fläche von 2,5 × 4,0 cm und einer Dicke von 0,3 mm herzustellen.
  • Beispiel 7
  • Eine Zelle mit geliertem Elektrolyten wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein poröser Film aus Polyethylen als Separator zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnet wurde.
  • In Vergleichsbeispiel 1, das nachfolgend gezeigt ist, wurde eine gelierte Elektrode zwischen die Schicht des aktiven Materials der positiven Elektrode und eine Schicht des aktiven Materials der negativen Elektrode sandwichartig dazwischen geschoben, um eine Zelle herzustellen, ohne die Schicht des aktiven Materials mit dem gelierten Elektrolyten zu imprägnieren. In Vergleichsbeispiel 2 wurde ein gelierter Elektrolyt zuvor in die Elektrodenmischung gemischt. In Vergleichsbeispiel 3 wurde der gelierte Elektrolyt zwischen die Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode und eine Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode sandwichartig dazwischen geschoben, um eine Zelle herzustellen, während ein gelierter Elektrolyt zuvor in die Elektrodenmischung gemischt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Eine positive Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zunächst wurden Lithiumcarbonat und Kobaltcarbonat in einem Verhältnis von 0,5 zu 1 Mol zusammengemischt und für 5 Stunden bei 900°C an Luft gebrannt, um LiCoO2 als aktives Material für die positive Elektrode herzustellen.
  • 91 Gewichtsteile LiCoO2, 6 Gewichtsteile elektrisches Leitfähigkeitsmittel und 10 Gewichtsteile des Bindemittels wurden zusammengemischt, um eine positive Elektrodenmischung herzustellen. Als das elektrische Leitfähigkeitsmittel und das Bindemittel wurden jeweils Graphit und ein Copolymer aus Polyvinylidenfluorid und Hexafluorpropylen verwendet.
  • Schließlich wurde die positive Elektrodenmischung in N-Methyl-2-pyrrolidon dispergiert, um eine Aufschlämmung zu ergeben, die dann gleichmäßig auf eine Seite einer Aluminiumfolie mit 20 µm Dicke, die als positiver Elektrodenkollektor fungierte, beschichtet und in situ getrocknet wurde. Das resultierende Produkt wurde durch eine Walzenpresse formgepresst, um eine positive Elektrode herzustellen.
  • Eine negative Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden 90 Gewichtsteile pulverisiertes Graphitpulver und 10 Gewichtsteile Bindemittel gemischt, um eine negative Elektrodenmischung herzustellen. Als Bindemittel wurde ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen verwendet. Das Bindemittel wurde in N-Methyl-2-pyrrolidon dispergiert, um eine Aufschlämmung zu bilden. Diese Aufschlämmung wurde gleichmäßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Kupferfolie mit 10 µm Dicke, die als negativer Elektrodenkollektor fungierte, beschichtet und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode zu bilden, die dann formgepresst wurde, um eine negative Elektrode zu bilden.
  • Ein gelierter Elektrolyt wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Zu 30 Gewichtsteilen des Weichmachers wurden 10 Gewichtsteile eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und 60 Gewichtsteile Tetrahydrofuran zugegeben und gelöst, um einen gelierten Elektrolyt herzustellen.
  • Der gelierte Elektrolyt wurde auf eine Teflonlage beschichtet, um einen Film eines gelierten Elektrolyten zu ergeben, der sandwichartig zwischen eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode und eine Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode dazwischen geschoben und zusammen pressgebunden wurde, um eine Zelle eines gelierten Elektrolyten in flacher Plattenform mit einer Fläche von 2,5 × 4,0 cm und einer Dicke von 0,3 mm herzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Eine positive Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden Lithiumcarbonat und Kobaltcarbonat in einem Verhältnis von 0,5 Mol zu 1 Mol gemischt und die resultierende Mischung für 5 Stunden bei 900°C an Luft gebrannt, um LiCoO2 als aktives Material für die positive Elektrode herzustellen.
  • 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 wurden zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • 83 Gewichtsteile LiCoO2, 6 Gewichtsteile elektrisches Leitfähigkeitsmittel, 3 Gewichtsteile des Bindemittels und 8 Gewichtsteile des Weichmachers wurden zusammengemischt und in Tetrahydrofuran dispergiert, um eine Aufschlämmung zu ergeben. Als das elektrische Leitfähigkeitsmittel und als das Bindemittel wurden jeweils Graphit und Polyvinylidenfluorid verwendet.
  • Schließlich wurde diese Aufschlämmung gleichmäßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Aluminiumfolie mit 20 µm Dicke, die als positiver Elektrodenkollektor diente, aufgebracht und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde durch eine Walzenpresse formgepresst, um eine positive Elektrode herzustellen.
  • Eine negative Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 wurden zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Dann wurden 65 Gewichtsteile pulverisiertes Graphitpulver, 10 Gewichtsteile Polyvinylidenfluorid als Bindemittel und 25 Gewichtsteile des Weichmachers zusammengemischt und in Tetrahydrofuran dispergiert, um eine Aufschlämmung herzustellen.
  • Schließlich wurde diese Aufschlämmung gleichmäßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Kupferfolie mit 10 µm Dicke, die als positiver Elektrodenkollektor diente, beschichtet und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde durch eine Walzenpresse formgepresst, um eine negative Elektrode herzustellen.
  • Die positive Elektrode und die negative Elektrode wurden einander gegenüberliegend angeordnet und zusammen pressgebunden, um eine Zelle mit geliertem Elektrolyten in flacher Plattenform mit einer Fläche von 2,5 × 4,0 cm und einer Dicke von 0,3 mm herzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Eine positive Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    Zuerst wurden Lithiumcarbonat und Kobaltcarbonat in einem Verhältnis von 0,5 Mol zu 1 Mol gemischt und die resultierende Mischung für 5 Stunden bei 900°C an Luft gebrannt, um LiCoO2 als aktives Material für die positive Elektrode herzustellen.
  • 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 wurden zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • 83 Gewichtsteile LiCoO2, 6 Gewichtsteile elektrisches Leitfähigkeitsmittel, 3 Gewichtsteile des Bindemittels und 8 Gewichtsteile des Weichmachers wurden zusammengemischt und in Tetrahydrofuran dispergiert, um eine Aufschlämmung zu ergeben. Als das elektrische Leitfähigkeitsmittel und als das Bindemittel wurden jeweils Graphit und Polyvinylidenfluorid verwendet.
  • Schließlich wurde diese Aufschlämmung gleichmäßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Aluminiumfolie mit 20 µm Dicke, die als positiver Elektrodenkollektor diente, aufgebracht und in situ getrocknet, um eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode zu bilden. Das resultierende Produkt wurde durch eine Walzenpresse formgepresst, um eine positive Elektrode herzustellen.
  • Eine negative Elektrode wurde wie folgt hergestellt:
    42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 wurden zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Dann wurden 65 Gewichtsteile pulverisiertes Graphitpulver, 10 Gewichtsteile Polyvinylidenfluorid als Bindemittel und 25 Gewichtsteile des Weichmachers zusam mengemischt und in Tetrahydrofuran dispergiert um eine Aufschlämmung herzustellen.
  • Diese Aufschlämmung wurde gleichmßig auf eine Oberfläche einer streifenförmigen Kupferfolie mit 10 µm Dicke, die als negativer Elektrodenkollektor diente, beschichtet und in situ getrocknet, um eine negative Elektrode herzustellen.
  • Ein gelierter Elektrolyt wurde wie folgt hergestellt:
    Zunächst wurden 42,5 Gewichtsteile Ethylencarbonat, 42,5 Gewichtsteile Propylencarbonat und 15 Gewichtsteile LiPF6 zusammengemischt, um einen Weichmacher herzustellen.
  • Zu 30 Gewichtsteilen des Weichmachers wurden 10 Gewichtsteile eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und 60 Gewichtsteile Tetrahydrofuran zugemischt und gelöst, um einen gelierten Elektrolyt herzustellen.
  • Der gelierte Elektrolyt wurde auf eine Teflonlage beschichtet, um einen Film eines gelierten Elektrolyten zu ergeben, der sandwichartig zwischen eine Schicht eines aktiven Materials der positiven Elektrode und einer Schicht eines aktiven Materials der negativen Elektrode dazwischen geschoben wurde, um eine Zelle mit geliertem Elektrolyten in flacher Plattenform herzustellen.
  • Beurteilung der Charakteristika
  • Für jede Zelle, die wie oben beschrieben hergestellt wurde, wurde eine theoretische Kapazität bestimmt und eine Zeitratenentladung wurde durchgeführt, um die Entladungskapazität zu beurteilen.
  • Die Beurteilung wurde unter den Bedingungen von Raumtemperatur von 23°C durchgeführt. Zunächst wurde für jede Zelle eine obere Grenze der Entladungsspannung auf 4,2 V eingestellt und eine Aufladung bei konstantem Stromkonstanter Spannung wurde bei einem Ladestrom von 6 mA durchgeführt. Jede geladene Zelle wurde dann bei einem konstanten Strom entladen, bis eine Elektrodenspannung von 2,5 V erreicht wurde. Zur Entladung wurde der Strom auf jeweils 3 mA, 15 mA und 30 mA für die 10 Stunden-Entladung, 2 Stunden-Entladung bzw. 1 Stunden-Entladung eingestellt.
  • Aus der durchschnittlichen Spannung zur Zeit der Entladung wurde eine Ausgabe zu jeder Zeitratenentladung bestimmt.
  • Tabelle 1 zeigt die theoretische Kapazität und die Entladungsausgabe für jede der Zellen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3.
  • theoretische Kapazität (mAh) Entladungsausgabe (mWh)
    1/C 1/5C 1/2C 1C
    Bsp. 1 30,0 108,0 107,5 104,4 89,9
    Bsp. 2 30,0 107,9 107,5 104,1 90,1
    Bsp. 3 29,8 107,9 106,8 103,6 88,5
    Bsp. 4 29,8 107,2 106,9 103,3 88,2
    Bsp. 5 29,9 107,1 104,9 100,8 84,1
    Bsp. 6 30,0 107,7 106,7 102,2 85,4
    Bsp. 7 29,9 107,6 106,5 103,5 88,8
    Vergl.Bsp. 1 30,0 37,4 13,2 3,4 < 1,0
    Vergl.Bsp. 2 29,9 106,6 103,3 88,9 70,1
    Vergl.Bsp. 3 29,9 106,1 95,4 74,2 43,3
  • Wie aus Tabelle 1 ersehen werden kann, haben die Zellen in den Beispielen 1 bis 6, in denen der gelierte Elektrolyt in mindestens eine der Schichten des aktiven Materials der zwei Elektroden imprägniert wurde, hohe Entladungsausgaben und überragende Lastcharakteristika wurden erhalten. Auch aus Beispiel 7 war zu ersehen, dass eine Zelle mit einer hohen Entladungsausgabe und überragenden Ladungscharakteristika erhalten werden konnte, selbst im Falle, dass ein Separator zwischen der positiven und negativen Elektrode angeordnet war.
  • In Vergleichsbeispiel 1, in dem die gelierte Elektrode nicht in die Schicht eines aktiven Materials der Elektrode imprägniert und sandwichartig zwischen die Schichten des aktiven Materials dazwischen geschoben wurde, war die Entladungsausgabe gering, wohingegen in Vergleichsbeispiel 2, in dem der gelierte Elektrolyt zuvor zur Elektrodenmischung zugegeben war, keine ausreichende Ausgabe erreicht wurde. In Vergleichsbeispiel 3, in dem ein Teil des gelierten Elektrolyt zur Elektrodenmischung und dem gelierten Elektrolyt zugegeben und sandwichartig zwischen die Schichten des aktiven Materials dazwischen geschoben wurde, konnte die Entladungsausgabe nicht verbessert werden.
  • Somit wurde festgestellt, dass durch Aufbringen der Lösung des gelierten Elektrolyten auf die Schicht des aktiven Materials der Elektrode und durch Imprägnieren des gelierten Elektrolyten in die Schicht eines aktiven Materials der Elektrode eine Zelle erhalten werden kann, die überragende Kontakteigenschaften zwischen dem aktiven Material und dem Elektrolyt und eine hohe Entladungsausgabe aufweist.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Zelle mit einem gelierten festen Polymerelektrolyten, umfassend die Schritte: Aufbringen eines Aufbringungsstoffs, enthaltend ein aktives Material und ein Bindemittel, auf einen Stromkollektor, um eine Schicht eines aktiven Materials zu bilden; und Imprägnieren eines gelierten festen Polymerelektrolyten in der Schicht des aktiven Materials, gebildet durch den Bildungsschritt der Schicht aus aktivem Material; wobei der Imprägnierungsschritt umfasst: das Aufbringen des Aufbringungsstoffs, bestehend aus dem gelierten festen Polymerelektrolyten, der ein hochmolekulares Matrixmaterial, gelöst in einem Lösungsmittel, enthält, auf die Schicht des aktiven Materials, um den Aufbringungsstoff in die Schicht des aktiven Materials eindringen zu lassen, und anschließend Trocknen des Lösungsmittels.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das hochmolekulare Matrixmaterial und das Bindemittel dieselbe Verbindung darstellen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das hochmolekulare Matrixmaterial und das Bindemittel fluorbasiertes hochmolekulares Material darstellen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das fluorbasierte hochmolekulare Material Polyvinylidenfluorid darstellt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, worin das fluorbasierte hochmolekulare Material ein Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen darstellt.
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