JPH01241767A - 固体電解質二次電池 - Google Patents
固体電解質二次電池Info
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- JPH01241767A JPH01241767A JP63069176A JP6917688A JPH01241767A JP H01241767 A JPH01241767 A JP H01241767A JP 63069176 A JP63069176 A JP 63069176A JP 6917688 A JP6917688 A JP 6917688A JP H01241767 A JPH01241767 A JP H01241767A
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- H—ELECTRICITY
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、小型、軽量で高容量を有し、かつ液もれのな
い固体電解質二次電池に関する。
い固体電解質二次電池に関する。
［従来の技術］
従来、軽量かつ高容量の二次電池として負極にリチウム
金属箔あるいはリチウム合金の箔を使用し、種々の正極
活物質と組合せたものが種々提案されている。また有機
固体電解質として、ポリ（エチレンオキサイド）、エチ
レンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、
あるいはこれらの構造を有した架橋物にリチウムイオン
伝導性を付与したものが提案されている。また近年リチ
ウムに代る負極活物質として特定構造のカーボン粒子が
提案されている。しかしながらこの電池は液状のプロピ
レンカーボネートとリチウム塩の電解質とを組合せたも
のである。
金属箔あるいはリチウム合金の箔を使用し、種々の正極
活物質と組合せたものが種々提案されている。また有機
固体電解質として、ポリ（エチレンオキサイド）、エチ
レンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、
あるいはこれらの構造を有した架橋物にリチウムイオン
伝導性を付与したものが提案されている。また近年リチ
ウムに代る負極活物質として特定構造のカーボン粒子が
提案されている。しかしながらこの電池は液状のプロピ
レンカーボネートとリチウム塩の電解質とを組合せたも
のである。
［発明が解決しようとする課題］
有機固体電解質を用いた二次電池は、軽量かつ高容量で
しかも液もれのないすぐれた二次電池であるが、これま
で負極活物質として反応性の高いリチウムを用いている
ために、負極と固体電解質とが反応し７、充放電の繰返
しによって電池の特性が劣化するという問題があった。
しかも液もれのないすぐれた二次電池であるが、これま
で負極活物質として反応性の高いリチウムを用いている
ために、負極と固体電解質とが反応し７、充放電の繰返
しによって電池の特性が劣化するという問題があった。
本発明は軽量かつ高容量であり液もれの心配のない二次
電池をつくる上で、反応性の高いリチウムを負極活物質
として使用せずに、優れた性能を発揮する電池を提供す
ることを目的とする。
電池をつくる上で、反応性の高いリチウムを負極活物質
として使用せずに、優れた性能を発揮する電池を提供す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
かかる目的を達成するために、本発明固体電解質二次電
池は正極活物質を接着した金属薄膜からなる正極電極と
、有機固体電解質膜と、負極活物質を接着した金属薄膜
からなる負極電極とが順次積層された積層体を少なくと
も一つ具えたことを特徴とする。
池は正極活物質を接着した金属薄膜からなる正極電極と
、有機固体電解質膜と、負極活物質を接着した金属薄膜
からなる負極電極とが順次積層された積層体を少なくと
も一つ具えたことを特徴とする。
［作 用］
本発明においては、負極には、充放電の際にリチウムイ
オンの出入り可能なカーボン粒子を金属薄膜に接着した
ものを使用し、正極には、金属酸化物、金属硫化物等の
正極活物質粒子を金属薄膜に接着したものを使用し、充
放電に必要なリチウムイオン源は、あらかじめ、いずれ
かの極の活物質粒子中に含まれているようにする。これ
らの正、負極の間にリチウムイオン伝導性の有機固体電
解質の膜を介する構造を電池の基本単位とし、この構造
単位を一層もしくは複数層形成して二次電池とする。
オンの出入り可能なカーボン粒子を金属薄膜に接着した
ものを使用し、正極には、金属酸化物、金属硫化物等の
正極活物質粒子を金属薄膜に接着したものを使用し、充
放電に必要なリチウムイオン源は、あらかじめ、いずれ
かの極の活物質粒子中に含まれているようにする。これ
らの正、負極の間にリチウムイオン伝導性の有機固体電
解質の膜を介する構造を電池の基本単位とし、この構造
単位を一層もしくは複数層形成して二次電池とする。
本発明のこのような構成によって、自由な形状で、しか
も充放電特性にすぐれた固体電解質二次電池を実現する
ことができる。
も充放電特性にすぐれた固体電解質二次電池を実現する
ことができる。
［実施例］
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の基本構成を示す断面図である。図にお
いて、１は負極集電体の金属薄膜であり、例えば厚さ１
０μｍの銅薄膜からなる。２は金属薄膜１に接着された
負極活物質粒子層であり、例えば粒径０．５〜２０μｍ
のカーボンとフッ素系樹脂およびフッ素ゴムの混和物か
らなり、厚さは１００μｍ程度である。負極活物質粒子
層２は直接金属薄膜１に接着してもよく、さらに例えば
粒径０．０１〜１．０μｍの炭素粒子を５０ｗｔ零程度
含んだポリオレフィシーボリスチレンブロックゴムのカ
ルホキシル変成物からなる接着層を介して金属薄膜１と
接着させることが、接触面積を増し、接着力を強める上
でより好ましい。３はリチウムイオン伝導性の有機固体
電解質の膜であり、例えばエチレンオキサイドとプロピ
レンオキサイドとの共重合体の架槁物にリチウムイオン
伝導性を付与した膜が用いられる。４は正極集電体の金
属薄膜で、例えば厚さ１５μｍのアルミニウムからなる
。５は金属薄膜４に接着された正極活物質層で、例えば
リチウム含有酸化コバルト焼成体からなる正極活物質粒
子とフッ素系樹脂およびフッ素ゴムの混和物からなり、
厚さは１００μ厘程度である。正極活物質層５は直接金
属薄膜４に接着してもよく、さらに負極活物質粒子層２
と同様に、炭素粒子を含む接着層を介して接着すること
がより好ましい。
いて、１は負極集電体の金属薄膜であり、例えば厚さ１
０μｍの銅薄膜からなる。２は金属薄膜１に接着された
負極活物質粒子層であり、例えば粒径０．５〜２０μｍ
のカーボンとフッ素系樹脂およびフッ素ゴムの混和物か
らなり、厚さは１００μｍ程度である。負極活物質粒子
層２は直接金属薄膜１に接着してもよく、さらに例えば
粒径０．０１〜１．０μｍの炭素粒子を５０ｗｔ零程度
含んだポリオレフィシーボリスチレンブロックゴムのカ
ルホキシル変成物からなる接着層を介して金属薄膜１と
接着させることが、接触面積を増し、接着力を強める上
でより好ましい。３はリチウムイオン伝導性の有機固体
電解質の膜であり、例えばエチレンオキサイドとプロピ
レンオキサイドとの共重合体の架槁物にリチウムイオン
伝導性を付与した膜が用いられる。４は正極集電体の金
属薄膜で、例えば厚さ１５μｍのアルミニウムからなる
。５は金属薄膜４に接着された正極活物質層で、例えば
リチウム含有酸化コバルト焼成体からなる正極活物質粒
子とフッ素系樹脂およびフッ素ゴムの混和物からなり、
厚さは１００μ厘程度である。正極活物質層５は直接金
属薄膜４に接着してもよく、さらに負極活物質粒子層２
と同様に、炭素粒子を含む接着層を介して接着すること
がより好ましい。
第１図に示した構造は本発明の二次電池の基本構造であ
って、これ自体で電池を構成でき、さらにこの構造を繰
返して二次電池を構成することもできる。
って、これ自体で電池を構成でき、さらにこの構造を繰
返して二次電池を構成することもできる。
負極活物質粒子としての炭素粒子はリチウムが挿入可能
であることが必要である。その粒径は好ましくは０．５
〜２０μｍである。炭素粒子の含有量は好ましくは８５
〜９９にである。負極活物質粒子層に用いる接着樹脂と
してはポリアクリルニトリル樹脂を用いることもできる
。
であることが必要である。その粒径は好ましくは０．５
〜２０μｍである。炭素粒子の含有量は好ましくは８５
〜９９にである。負極活物質粒子層に用いる接着樹脂と
してはポリアクリルニトリル樹脂を用いることもできる
。
固体電解質層の厚さは電池容量に応じて適宜選定される
。
。
正極活物質としては、リチウム含有五酸バナジウム、リ
チウム含有二酸化マンガンなどの焼成体粒子、あるいは
金属硫化物粒子を用いることができ、粒径は好ましくは
５〜１００μｍである。活物質の、量は好ましくは８５
〜９９９ｇである。
チウム含有二酸化マンガンなどの焼成体粒子、あるいは
金属硫化物粒子を用いることができ、粒径は好ましくは
５〜１００μｍである。活物質の、量は好ましくは８５
〜９９９ｇである。
正極集電体の金属薄膜としては厚さ２５μｍ程度のニッ
ケルを使用することもできる。
ケルを使用することもできる。
第２図および第３図に繰返し構造単位を一つ有するボタ
ン型電池を例示する。第２図および第３図において６は
負極端子を兼ねる電池外装缶であり、絶縁性の樹脂７に
より固定される。第２図において８は絶縁性ガラスによ
りシールされた正極端子９である。第２図は、ハーメチ
ックシールされたボタン型電池である。第３図は、正極
端子を兼ねる電池外装缶ｌＯを樹脂７でシールし、缶を
封口したボタン型電池である。
ン型電池を例示する。第２図および第３図において６は
負極端子を兼ねる電池外装缶であり、絶縁性の樹脂７に
より固定される。第２図において８は絶縁性ガラスによ
りシールされた正極端子９である。第２図は、ハーメチ
ックシールされたボタン型電池である。第３図は、正極
端子を兼ねる電池外装缶ｌＯを樹脂７でシールし、缶を
封口したボタン型電池である。
木発明の電池は、正、負両電極が金属薄膜と、これに接
着した活物質層とからなっているので、加工性がすぐれ
、さらに柔軟性に富んでいるので、固体電解質層との密
着性がよい。
着した活物質層とからなっているので、加工性がすぐれ
、さらに柔軟性に富んでいるので、固体電解質層との密
着性がよい。
第４図に本発明による積層電池の実施例を示す。本実施
例においては、上下両端にそれぞれ正極集電体金属４お
よび負極集電体金属１があり、さらに中間に負極集電体
金属１と正極集電体金属４とが設けられている。中間の
負極集電体金属ｌおよび正極集電体金属４の両側にそれ
ぞれ負極活物質層２および正極活物質層５が接着されて
おり、全体として、第１図に示した繰返し単位が三つ設
けられた構造である。
例においては、上下両端にそれぞれ正極集電体金属４お
よび負極集電体金属１があり、さらに中間に負極集電体
金属１と正極集電体金属４とが設けられている。中間の
負極集電体金属ｌおよび正極集電体金属４の両側にそれ
ぞれ負極活物質層２および正極活物質層５が接着されて
おり、全体として、第１図に示した繰返し単位が三つ設
けられた構造である。
第５図に積層電池の他の実施例を示す。本例は第１図に
示した繰返し構造単位を三つ有する積層電池である。図
示されていないが、正極、負極はそれぞれ結線されてい
る。１１は、絶縁性のフィルムである。
示した繰返し構造単位を三つ有する積層電池である。図
示されていないが、正極、負極はそれぞれ結線されてい
る。１１は、絶縁性のフィルムである。
前述したように、木発明においては、電極が柔軟なので
多層積層した場合でも、各層における活物質層と固体電
解質層との密着性が損なわれることがない。
多層積層した場合でも、各層における活物質層と固体電
解質層との密着性が損なわれることがない。
第６図に前述した繰返し単位が絶縁性のフィルム１１を
はさんで巻回された渦巻型の二次電池を示す。負極端子
を兼ねるシリンダー型の電池缶１２と絶縁性ガラス８で
シールされた正極端子９の付いた封口ｉ１３からなる。
はさんで巻回された渦巻型の二次電池を示す。負極端子
を兼ねるシリンダー型の電池缶１２と絶縁性ガラス８で
シールされた正極端子９の付いた封口ｉ１３からなる。
第７図は、繰返し構造単位を絶縁性のフィルム１１をは
さんで巻回された渦巻型の二次電池であり、負極端子を
兼ねる電池缶１４に樹脂ガスケット１５および、電池封
口ｉ１６とが嵌着されている。１７は正極端子である。
さんで巻回された渦巻型の二次電池であり、負極端子を
兼ねる電池缶１４に樹脂ガスケット１５および、電池封
口ｉ１６とが嵌着されている。１７は正極端子である。
先に述べたように、本発明の電池は柔軟性に富んでいる
ので、第６図および第７図に示したような渦巻型の電池
を形成する場合、従来にくらべより高速に巻回できる。
ので、第６図および第７図に示したような渦巻型の電池
を形成する場合、従来にくらべより高速に巻回できる。
第８図に本発明による二次電池の放電特性を示す。使用
した電池は第２図に示したボタン型電池で、正、負極の
集電体金属薄膜と活物質層とをそれぞれ炭素粒子を含ん
だ接着層を介して接着したものである。図示するように
、本発明の固体二次電池は放電時間が２時間を越えても
安定な特性を維持している。これは負極活物質にリチウ
ムを使用せず、さらに活物質が集電体金属薄膜から剥離
しないためである。
した電池は第２図に示したボタン型電池で、正、負極の
集電体金属薄膜と活物質層とをそれぞれ炭素粒子を含ん
だ接着層を介して接着したものである。図示するように
、本発明の固体二次電池は放電時間が２時間を越えても
安定な特性を維持している。これは負極活物質にリチウ
ムを使用せず、さらに活物質が集電体金属薄膜から剥離
しないためである。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の固体電解質二次電池は、
電極構造が柔軟なので、活物質層と固体電解質との密着
性がよく過電圧が小さくなる。さらに電池構造全体の柔
軟性にもすぐれているので、電池形状の自由度が大きく
、特に正、負電極層と電解質層とからなる積層体を捲回
して構成する渦巻型の二次電池に特に好適である。さら
に本発明においては負極にリチウムを用いず、また活物
質の集電体金属薄膜からの剥離を生じないので、充放電
を多数回繰返しても安定な電池特性を維持することがで
きる。また本発明二次電池は特にシート状、ペーパー状
等の薄型電池に適する。
電極構造が柔軟なので、活物質層と固体電解質との密着
性がよく過電圧が小さくなる。さらに電池構造全体の柔
軟性にもすぐれているので、電池形状の自由度が大きく
、特に正、負電極層と電解質層とからなる積層体を捲回
して構成する渦巻型の二次電池に特に好適である。さら
に本発明においては負極にリチウムを用いず、また活物
質の集電体金属薄膜からの剥離を生じないので、充放電
を多数回繰返しても安定な電池特性を維持することがで
きる。また本発明二次電池は特にシート状、ペーパー状
等の薄型電池に適する。
第１図は本発明の基本構造を示す断面図、第２図および
第３図はそれぞれ本発明によるボタン型電池の実施例の
断面図、 第４図および第５図はそれぞれ本発明による積層電池の
実施例の断面図、 第６図および第７図はそれぞれ本発明による渦巻型電池
の実施例の斜視図、 第８図は本発明の固体二次電池の放電特性を示す特性図
である。 １・・・負極集電体の金属薄膜、 ２・・・負極活物質粒子層、 ３・・・有機固体電解質膜、 ４・・・正極集電体の金属薄膜、 ５・・・正極活物質層、 ６・・・電池外装缶、 ７・・・絶縁性の樹脂、 ８・・・絶縁性ガラス、 ９・・・ハーメチックシール用正極端子、ｌＯ・・・電
池外装缶兼正極端子、 １１・・・絶縁性フィルム、 １２・・・ハーメチックシール用シリンダー型電池缶、 １３・・・ハーメチックシール用封口蓋、１４・・・嵌
着用シリンダー型電池缶、１５・・・樹脂ガスケット、 １６・・・嵌着用電池封口蓋、 １７・・・正極端子。 第１図 第４図 第５図 ３２ Ｄ 第６図
第３図はそれぞれ本発明によるボタン型電池の実施例の
断面図、 第４図および第５図はそれぞれ本発明による積層電池の
実施例の断面図、 第６図および第７図はそれぞれ本発明による渦巻型電池
の実施例の斜視図、 第８図は本発明の固体二次電池の放電特性を示す特性図
である。 １・・・負極集電体の金属薄膜、 ２・・・負極活物質粒子層、 ３・・・有機固体電解質膜、 ４・・・正極集電体の金属薄膜、 ５・・・正極活物質層、 ６・・・電池外装缶、 ７・・・絶縁性の樹脂、 ８・・・絶縁性ガラス、 ９・・・ハーメチックシール用正極端子、ｌＯ・・・電
池外装缶兼正極端子、 １１・・・絶縁性フィルム、 １２・・・ハーメチックシール用シリンダー型電池缶、 １３・・・ハーメチックシール用封口蓋、１４・・・嵌
着用シリンダー型電池缶、１５・・・樹脂ガスケット、 １６・・・嵌着用電池封口蓋、 １７・・・正極端子。 第１図 第４図 第５図 ３２ Ｄ 第６図
Claims (1)
- １）正極活物質を接着した金属薄膜からなる正極電極と
、有機固体電解質膜と、負極活物質を接着した金属薄膜
からなる負極電極とが順次積層された積層体を少なくと
も一つ具えたことを特徴とする固体電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069176A JP2547816B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 固体電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069176A JP2547816B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 固体電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01241767A true JPH01241767A (ja) | 1989-09-26 |
| JP2547816B2 JP2547816B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=13395151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069176A Expired - Lifetime JP2547816B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 固体電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547816B2 (ja) |
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| WO2008032658A1 (fr) | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | électrolyte polymère novateur et dispositif électrochimique |
| WO2008032679A1 (en) | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Polymeric electrolyte, method for production thereof, and electrochemical element |
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1988
- 1988-03-23 JP JP63069176A patent/JP2547816B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2547816B2 (ja) | 1996-10-23 |
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