JP6736266B2 - リチウムイオン電池及び飛行体 - Google Patents

Description

本発明は、飛行体に備えられたリチウムイオン電池及びそれを含む飛行体に関する。

いわゆる無人飛行機に代表される、リモコンからの指令により、あるいは予め定められた目標位置への経路を自ら辿る小型飛行体は周知である。このような飛行体のうち、比較的小型の飛行体においては、飛行力を付与するプロペラを駆動する等のために、電池等の電源を飛行体に内蔵することが好ましい（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−３７９３７号公報

しかしながら、上述した従来の飛行体では、電源である電池は既存の二次電池を用いており、既存の二次電池は既定形状である外形直方体状等に形成されていたため、この電池を収納するためのかかる既定形状の空間を飛行体に確保する必要があった。一方、飛行体は、軽量化、飛行時の操作性、安定性等を考慮してその外形形状が定められることが好ましい。従って、飛行体の外形は自由形状に形成されることが多いが、このような自由形状の飛行体に既定形状の電池を収納すると、飛行体内部の空間を有効利用できない可能性が生じていた。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、飛行体に設けられた収納空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池及び飛行体システムの提供を、その目的の一つとしている。

本発明は、飛行体本体と、この飛行体本体に着脱自在に設けられた脚部とを備え、筐体の少なくとも一部を構成し、内部空間を備える構造体を有する飛行体に設けられるリチウムイオン電池であって、構造体の内部空間に配置され、内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、正極室及び負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物とを備え、内部空間は飛行体の脚部に設けられ、脚部のうち内部空間が設けられた部分はその長手方向に可撓性を有するリチウムイオン電池により、上述の課題の少なくとも一つを解決している。

正極室及び負極室のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物を充填したので、筐体の内部空間内面の形状の自由度が高まるとともに、内部空間内面と正極及び負極電極組成物との間の間隙を十分小さくすることができる。

ここで、飛行体は、リチウムイオン電池からの電源により飛行可能に構成されていることが好ましい。

また、リチウムイオン電池が可撓性を有し、かつ、撓んだ状態において電源が供給可能であることが好ましい。さらに、内部空間内に配置された状態のセパレータの表面が複数の平面を有するように形成されていることが好ましい。

また、正極電極組成物及び負極電極組成物のうち少なくとも一方の電極組成物を構成する活物質粒子の表面の少なくとも一部を、導電助剤と高分子とを含んでなる層で被覆することが好ましい。さらに、正極電極組成物及び負極電極組成物のうち少なくとも一方は繊維状物質を含むことが好ましく、この場合、さらに、繊維状物質はカーボンファイバーであることが好ましい。

また、本発明は、飛行体本体と、この飛行体本体に着脱自在に設けられた脚部とを備え、脚部に内部空間を備える構造体を有し、この構造体の内部空間内に設けられたリチウムイオン電池を備える飛行体に適用される。そして、脚部のうち内部空間が設けられた部分がその長手方向に可撓性を有し、リチウムイオン電池に、筐体の内部空間に配置され、内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、正極室及び負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物とを設けることで、上述の課題の少なくとも一つを解決している。

本発明によれば、飛行体に設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池及び飛行体を提供することができる。

本発明の一実施形態であるリチウムイオン電池が適用された飛行体の一例である無人飛行機の脚部の一部を示す一部破断斜視図である。 一実施形態のリチウムイオン電池が適用された無人飛行機の脚部を短手方向に切断した横断面図である。 一実施形態のリチウムイオン電池が適用された無人飛行機を示す斜視図である。

（一実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態であるリチウムイオン電池について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるリチウムイオン電池が適用された飛行体の一例である無人飛行機の脚部の一部を示す一部破断斜視図、図２は一実施形態のリチウムイオン電池が適用された無人飛行機の脚部を短手方向に切断した横断面図、図３は一実施形態のリチウムイオン電池が適用された無人飛行機を示す斜視図である。

まず、図３を参照して、本実施形態のリチウムイオン電池が適用される飛行体の一例である無人飛行機について説明する。図３に示すように、本実施形態のリチウムイオン電池が適用される無人飛行機Ｄは、飛行性能を有する無人飛行機本体部２０と、この無人飛行機本体部２０の下部に着脱自在に取り付けられた脚部２１とを備える。

無人飛行機本体部２０は、無人飛行機Ｄの全体を制御する制御部が内部に備えられた外形略直方体状の基部２２と、この基部２２から四方に延出する４本の支持腕部２３と、それぞれの支持腕部２３の先端部に設けられたプロペラ部２４とを備える。

基部２２の図３において左前面にはカメラ部２２ａが設けられている。無人飛行機Ｄは、通常、図３において左斜め下方向に飛行するように設定されており、このカメラ部２２ａは、無人飛行機Ｄの飛行方向前方の風景を撮像する。カメラ部２２ａにより撮像された画像は、基部２２内の制御部内で処理されることで無人飛行機Ｄが自身の飛行経路を決定、修正し、また、制御部に備えられた無線通信部を介して無人飛行機Ｄの外部に転送される。

プロペラ部２４は、無人飛行機Ｄに飛行力を生じさせるプロペラ２４ａと、このプロペラ２４ａを回転駆動する図略のモーターとを備えている。制御部は、無人飛行機Ｄに備えられた４つのプロペラ２４ａを独立に駆動し、これにより、無人飛行機Ｄを所定の方向及び速度で飛行させる。

一方、脚部２１は、無人飛行機本体部２０の基部２２の図３において下面に着脱自在に取り付けられる図略の取付部と、この取付部から下方にかつ四方に延出する４本の支持脚２５と、この４本の支持脚２５のうち２本の支持脚２５の先端部を連結する外形矩形板状の支持部２６とを備える。本実施形態のリチウムイオン電池が適用される無人飛行機Ｄは、図３に詳細を示すように、脚部２１の支持部２６の間に荷物２７が配置され、好ましくは、図略の固定具により荷物２７は支持部２６または支持脚２５に固定され、この状態で無人飛行機Ｄが目的位置まで飛行することにより、荷物２７が運搬可能とされている。

図１及び図３に詳細を示すように、無人飛行機Ｄの支持脚２５は断面略矩形を有する四角柱状に形成され、図１及び図３に示すように、先端に向かうに従って下方に湾曲して形成されている。この支持脚２５の内部には、断面略矩形の空洞部が、支持脚２５の長手方向に延在して形成されている。そして、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌは、無人飛行機Ｄの筐体の一部を構成する構造体である支持脚２５の内部に収納されている。

より詳細には、図１に示すように、この支持脚２５の空洞部である内部空間２５ａにはセパレータ４が配置され、この内部空間２５ａを正極室２及び負極室３に区分している。本実施形態のリチウムイオン電池Ｌでは、図１に示すように、セパレータ４は、複数の平板を互いに所定角度をなすように組み合わせることで、少なくとも２方向の異なった方向に面を向けた、表面が複数の平面を有するセパレータ４とし、全体として三角波状に形成されている。ここで、本明細書において、表面が複数の平面を有するセパレータ４とは、セパレータ４の表面が、少なくとも２方向の異なった方向に面を向けた複数の平面を有する状態にあるセパレータ４を意味する。

支持脚２５の内面には、図２に詳細を示すように、この支持脚２５の内面から内方に突出する固定部２５ｂが形成されている。この固定部２５ｂの先端部には、図１において支持脚２５の長手方向に延びる図略の三角波状の溝が形成され、この溝にシール部材９を介してセパレータ４が嵌合されることで、セパレータ４が支持脚２５の内部空間２５ａ内に固定されている。

内部空間２５ａ内には、この内部空間２５ａの内面に沿うように、略矩形板状の正極集電体７及び負極集電体８が相対向した状態で、正極室２及び負極室３内にそれぞれ配置されている。そして、これら正極及び負極集電体７、８が正極室２及び負極室３内に配置された状態で、図２に示すように、正極及び負極活物質５、６が正極室２及び負極室３にそれぞれ充填され、これら正極及び負極活物質５、６が支持脚２５内に封止されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌが形成されている。

なお、正極活物質５及び負極活物質６の充填に当たっては、例えば支持脚２５に、それぞれ正極室２及び負極室３に連通する貫通孔を２つ形成し、これら貫通孔から正極及び負極活物質５、６をそれぞれ正極室２及び負極室３にそれぞれ充填した後、貫通孔を封止すればよい。

ここで、本明細書において、「充填された」とは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子が正極室２及び負極室３にそれぞれ収納されている状態を意味し、好ましくは、この正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが正極室２及び負極室３にそれぞれ収納されている状態を意味する。さらに好ましくは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが混合された状態を意味する。

本発明において正極室２及び負極室３に正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物が充填された状態にするには、粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子を直接正極室２及び負極室３にそれぞれに入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と非水溶媒とを含むスラリーを正極室２及び負極室３にそれぞれ入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含む正極電極組成物のスラリー及び負極電極組成物のスラリーを正極室２及び負極室３にそれぞれ入れることで行ってもよい。粉体状の正極活物質及び負極活物質粒子を直接正極室２及び負極室３に入れた場合、その後電解液を入れることで正極室２及び負極室３のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物が充填される。

正極活物質又は負極活物質粒子と非水溶媒とを含むスラリー状物質を正極室２及び負極室３にそれぞれ入れた場合、その後加圧又は減圧して活物質粒子と非水溶媒とを分離可能な膜を透過させて非水溶媒を除去し、さらに電解液を入れることで正極室２及び負極室３のそれぞれに正極電極組成物及び負極電極組成物が充填される。正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含むスラリー状の正極電極組成物及び負極電極組成物を正極室２及び負極室３にそれぞれ入れた場合、さらに加圧又は減圧して活物質粒子と電解液とを分離可能な膜を透過させて電解液の一部を除去して正極電極組成物及び負極電極組成にそれぞれ含まれる正極活物質及び負極活物質の含有量を高める工程を行っても良い。

活物質粒子と非水溶媒又は電解液とを分離可能な膜としては、活物質粒子と非水溶剤溶媒又は電解液とを分離可能な膜であれば制限はないが、集電体及び／又はセパレータとして設けられた膜であることが好ましい。

正極、負極活物質粒子を正極室２及び負極室３に充填する際には、支持脚２５に振動、衝撃を与えることで、正極、負極活物質粒子を正極室２及び負極室３に均一に充填することが好ましい。

また、正極、負極活物質粒子と電解液又は非水溶媒とを混合した物質は、通常スラリー状であるが、正極、負極活物質粒子と電解液との重量比によってはゲル状物質や粉体に近い物質になることもある。

そして、支持脚２５内を減圧脱気した後、この支持脚２５の開口部をシール部材等を用いて封止することにより、本発明のリチウムイオン電池Ｌの一例を製造することができる。

正極活物質５を構成する正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂及びＬｉＭｎ₂Ｏ₄）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ₂及びＶ₂Ｏ₅）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ₂及びＴｉＳ₂）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン及びポリカルバゾール）等が挙げられる。

また、負極活物質６を構成する負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）、炭素繊維、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリキノリン等）、スズ、シリコン、及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂等）等が挙げられる。

本発明の電池においては、正極、負極活物質粒子が、表面の少なくとも一部が被覆用樹脂及び導電助剤を含む被覆剤で被覆されてなる被覆活物質粒子であることが好ましい。

被覆剤は被覆用樹脂を含んでおり、正極活物質粒子の周囲が被覆剤で被覆されていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができる。被覆用樹脂の例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。

導電助剤としては、導電性を有する材料から選択される。

具体的には、金属［アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト、カーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。

これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤とは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をメッキ等でコーティングしたものでもよい。

導電助剤として導電性繊維を用いることも可能である。導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。

被覆活物質粒子は、例えば、活物質粒子を万能混合機に入れて３０〜５００ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂を含む樹脂溶液を１〜９０分かけて滴下混合し、さらに導電助剤を混合し、撹拌したまま５０〜２００℃に昇温し、０．００７〜０．０４ＭＰａまで減圧した後に１０〜１５０分保持することにより得ることができる。

正極室２及び負極室３に正極電極組成物及び負極電極組成物が充填された状態する工程において、正極活物質及び負極活物質粒子をそれぞれ含むスラリー状物質は、電解液を含む電解液スラリーか、非水溶媒を含む溶媒スラリーであるであることが好ましい。

電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。

電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆及びＬｉＣｌＯ₄等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂及びＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはＬｉＰＦ₆である。

非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。

非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、さらに好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(ＰＣ)、またはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。

スラリーは、活物質粒子並びに導電助剤を電解液又は非水溶媒の重量に基づいて１０〜６０重量％の濃度で分散してスラリー化することにより調製することが好ましい。

セパレータ４としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ポリオレフィン製の微多孔膜フィルム、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる。

集電体７、８としては、金属集電体や樹脂集電体を用いることができる。金属集電体としては、公知の金属集電体を用いることができる。たとえば、金属集電体は、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン、およびこれらの一種以上を含む合金、ならびにステンレス合金からなる群から選択される一種以上からなると好ましい。金属集電体は薄板または金属箔から形成されてもよいし、基材の表面にスパッタリング、電着、塗布等の手法により金属層を形成してもよい。

樹脂集電体を構成する高分子材料は、導電性高分子であってもよいし、導電性を有さない高分子であってもよい。

高分子材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。

電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。

また、樹脂集電体は、導電性の高分子材料を含む樹脂集電体の導電性を向上させる目的、あるいは、導電性を有さない高分子材料を含む樹脂集電体に導電性を付与する目的から、導電性フィラーを含んでいると好ましい。導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、ステンレス（ＳＵＳ）等のこれらの合金材が用いられてもよい。耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、ニッケル、より好ましくはカーボン材料である。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。

樹脂集電体の具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを５〜２０部分散させた後、熱プレス機で圧延したものが挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。

シール部材を構成する材料としては、集電体７、８との接着性を有し、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料、特に熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。

また、支持脚２５は、金属、プラスチック、硬質ゴム等で形成され、少なくともその長手方向に沿った撓みを許容する可撓性を有している。

本実施形態のリチウムイオン電池Ｌからの電流は、一例として、図略の導電部及び無人飛行機Ｄの基部２２を介してプロペラ部２４に供給され、これにより、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌは、無人飛行機Ｄを飛行させるための駆動用電源電池として用いられる。これにより、本実施形態の飛行体が構築される。

従って、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌによれば、飛行体である無人飛行機Ｄの筐体を構成する構造体である支持脚２５に設けられた内部空間を有効利用することの可能なリチウムイオン電池Ｌを実現することができる。

また、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌにおいては、無人飛行機Ｄの筐体を構成する構造体である支持脚２５を、電池としても使用可能とすることができ、これにより、より長時間の無人飛行機Ｄの使用が可能となる。

また、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌでは、仮に無人飛行機Ｄの支持脚２５が、無人飛行機Ｄの着地時等に撓んだとしても、リチウムイオン電池Ｌとしての特性に問題を生じる可能性が極めて小さい、という利点がある。すなわち、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌは、従来のリチウムイオン電池のように正極活物質及び負極活物質に熱処理してこれら正極活物質及び負極活物質を乾燥させていないので、電池全体が撓んだ際に正極または負極活物質が集電体から剥離してリチウムイオン電池Ｌとしての特性に問題を生じる事態を招く可能性が極めて小さい。加えて、無人飛行機Ｄの筐体を構成する構造体である支持脚２５が長手方向に撓んだとしても、リチウムイオン電池Ｌは電源電圧を供給し続けることができる。

さらに、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌが適用される無人飛行機Ｄは、無人飛行機本体部２０とこの無人飛行機本体部２０に対して着脱自在に設けられた脚部２１とを備え、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌはこの脚部２１に設けられているので、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌを備えた脚部２１を複数設け、飛行に供されていない脚部２１のリチウムイオン電池Ｌを充電しておけば、リチウムイオン電池Ｌの充電を待つことなく常に十分充電されたリチウムイオン電池Ｌを無人飛行機Ｄに適用することができる。加えて、無人飛行機Ｄにより運搬される荷物２７は脚部２１に固定されているので、リチウムイオン電池Ｌの充電作業と並行して荷物２７の脚部２１への固定作業を行うことができ、荷物２７の運搬作業の効率化を図ることができる。

さらに、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌでは、セパレータ４の表面を複数の平面を有する形状に形成しているので、平板状のセパレータ４と比較してその表面面積を大きく確保することができ、これにより、より高出力化を図ることができるという優れた効果を奏することができる。

（変形例）
なお、本発明のリチウムイオン電池及び飛行体は、その細部が上述の各実施形態に限定されず、種々の変形例が可能である。一例として、本発明のリチウムイオン電池Ｌにおけるセパレータ４の形状は、図１、３に示すような三角波形状に限定されず、複数の平板を組み合わせた形状であれば本実施形態のセパレータ４に適用可能であり、一例として、矩形波形状、鋸波形状等、種々の形状が採用可能である。

一方、正極集電体７及び負極集電体８の形状にも特段の限定はないが、上述の実施形態のように、リチウムイオン電池を構成する支持脚２５の内面に沿って正極及び負極集電体７、８を設けることで、正極室２及び負極室３に充填される正極電極組成物及び負極電極組成物の容量を高めることができて好ましい。さらに言えば、少なくとも正極及び負極集電体７、８とセパレータ４との間が等間隔でない部分を有することで、支持脚２５内部の収納空間をより有効利用することが可能となる。

また、上述の一実施形態では、無人飛行機Ｄの筐体を構成する構造体である支持脚２５にリチウムイオン電池Ｌを１つ設けていたが、１つの支持脚２５に複数のリチウムイオン電池Ｌを設けてもよい。より詳しくは、複数のリチウムイオン電池Ｌを支持脚２５の長手方向に連ねて設けてもよい。これにより、無人飛行機Ｄのプロペラ部２４の駆動に必要とされる電源電流、電源電圧を確保することができる。

さらに、本発明のリチウムイオン電池が適用される飛行体は、上述の一実施形態のような無人飛行機Ｄに限定されず、リチウムイオン電池を飛行用の駆動電源に用いる飛行体であれば好適に適用可能である。また、上述の一実施形態において、本発明のリチウムイオン電池が適用される無人飛行機Ｄの外形形状にも限定はなく、任意の形状から適宜選択されればよい。

次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。

（被覆用樹脂溶液の作製）
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した４つ口フラスコに、酢酸エチル８３部とメタノール１７部とを仕込み６８℃に昇温した。次いで、メタクリル酸２４２．８部、メチルメタクリレート９７．１部、２−エチルヘキシルメタクリレート２４２．８部、酢酸エチル５２．１部及びメタノール１０．７部を配合したモノマー配合液と、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．２６３部を酢酸エチル３４．２部に溶解した開始剤溶液とを４つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで４時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．５８３部を酢酸エチル２６部に溶解した開始剤溶液を滴下ロートを用いて２時間かけて連続的に追加した。さらに、沸点で重合を４時間継続した。溶媒を除去し、樹脂５８２部を得た後、イソプロパノールを１，３６０部加えて、樹脂濃度３０重量％のビニル樹脂からなる被覆用樹脂溶液を得た。

（被覆正極活物質粒子の作製）
ＬｉＣｏＯ₂粉末［日本化学工業（株）製 セルシードＣ−８Ｇ］９６重量部を万能混合機に入れ、室温、１５０ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液（樹脂固形分濃度３０重量％）を樹脂固形分として２重量部になるように６０分かけて滴下混合し、さらに３０分撹拌した。

次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック［電気化学工業（株）製 デンカブラック（登録商標）］２重量部を３回に分けて混合し、３０分撹拌したままで７０℃に昇温し、１００ｍｍＨｇまで減圧し３０分保持した。上記操作により被覆正極活物質粒子を得た。

（被覆負極活物質粒子の作製）
難黒鉛化性炭素［（株）クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製 カーボトロン（登録商標）ＰＳ（Ｆ）］９０重量部を万能混合機に入れ、室温、１５０ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液（樹脂固形分濃度３０重量％）を樹脂固形分として５重量部になるように６０分かけて滴下混合し、さらに３０分撹拌した。

次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック［電気化学工業（株）製 デンカブラック（登録商標）］５重量部を３回に分けて混合し、３０分撹拌したままで７０℃に昇温し、０．０１ＭＰａまで減圧し３０分保持した。上記操作により被覆負極活物質粒子を得た。

（電解液の作製）
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒（体積比率１：１）に、ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させてリチウムイオン電池用電解液を作製した。

（正極被覆活物質スラリーの製造）
被覆正極活物質６７重量部、炭素繊維［大阪ガスケミカル（株）製 ドナカーボ・ミルド Ｓ−２４３：平均繊維長５００μｍ、平均繊維径１３μｍ］１重量部、上記電解液３２重量部を混合して、正極被覆活物質スラリーを作製した。

（負極被覆活物質スラリーの製造）
被覆負極活物質粒子５２重量部、正極被覆活物質スラリーの製造で使用したものと同じ炭素繊維１重量部、上記電解液４７重量部を混合して、負極被覆活物質スラリーを作製した。

（リチウムイオン電池の製造その１）
正極用集電体を敷いて正極活物質スラリーを注入して正極活物質層を形成した。続いて、セパレータを敷いて負極活物質スラリーを注入して負極活物質層を形成した。続いて負極用集電体をかぶせた後、構造体(ケース)とともに接着剤で封止した。

電池としての動作を確認するため、集電体からのリード部分に充放電試験機を接続し、充放電試験を実施した。充放電が可能であり、リチウムイオン二次電池として機能することを確認した。

（リチウムイオン電池の製造その２）
下部が封止された略円錐台形の構造体(ケース)の内部をセパレータで区切り正極室と負極室を形成し、それぞれの内壁に正極用集電体と負極用集電体を設けた。続いて、正極室と負極室に、粉末状の正極活物質及び負極活物質と電解質とからなる正極活物質スラリー及び負極活物質スラリーをそれぞれ入れて充填した後、構造体の上部を封止した。

電池としての動作を確認するため、集電体からのリード部分に充放電試験機を接続し、充放電試験を実施した。この場合も、充放電が可能であり、リチウムイオン二次電池として機能することを確認した。

Ｄ 無人飛行機
Ｌ リチウムイオン電池
２ 正極室
３ 負極室
４ セパレータ
５ 正極活物質
６ 負極活物質
７ 正極集電体
８ 負極集電体
９ シール部材
２０ 無人飛行機本体部
２１ 脚部
２５ 支持脚
２５ａ 内部空間

Claims (8)

1. 飛行体本体と、この飛行体本体に着脱自在に設けられた脚部とを備え、筐体の少なくとも一部を構成し、内部空間を備える構造体を有する飛行体に設けられるリチウムイオン電池であって、
   前記構造体の備える前記内部空間に配置され、前記内部空間を正極室と負極室とに区分するセパレータと、
   前記正極室及び前記負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物と
   を備え、
   前記内部空間は前記飛行体の前記脚部に設けられ、前記脚部のうち前記内部空間が設けられた部分はその長手方向に可撓性を有することを特徴とするリチウムイオン電池。
2. 請求項１記載のリチウムイオン電池において、
   前記飛行体は前記リチウムイオン電池からの電源により飛行可能に構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載のリチウムイオン電池において、
   前記リチウムイオン電池は可撓性を有し、かつ、撓んだ状態において電源が供給可能であることを特徴とするリチウムイオン電池。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のリチウムイオン電池において、
   前記内部空間内に配置された状態の前記セパレータの表面が複数の平面を有するように形成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のリチウムイオン電池において、
   前記正極電極組成物及び前記負極電極組成物のうち少なくとも一方の電極組成物を構成する活物質粒子の表面の少なくとも一部が、導電助剤と高分子とを含んでなる層で被覆されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
6. 請求項５記載のリチウムイオン電池において、
   前記正極電極組成物及び前記負極電極組成物のうち少なくとも一方は繊維状物質を含むことを特徴とするリチウムイオン電池。
7. 請求項６記載のリチウムイオン電池において、
   前記繊維状物質はカーボンファイバーであることを特徴とするリチウムイオン電池。
8. 飛行体本体と、この飛行体本体に着脱自在に設けられた脚部とを備え、前記脚部に内部空間を備える構造体を有し、この構造体の前記内部空間内に設けられたリチウムイオン電池を備える飛行体であって、
   前記脚部のうち前記内部空間が設けられた部分はその長手方向に可撓性を有し、
   前記リチウムイオン電池は、
   前記構造体の前記内部空間に配置され、前記内部空間を正極室と負極室とに区分するセ
   パレータと、
   前記正極室及び前記負極室のそれぞれに充填された正極活物質と電解液とを含む正極電
   極組成物及び負極活物質と電解液とを含む負極電極組成物と
   を備えることを特徴とする飛行体。

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