(57)【要約】【課題】  電池特性および生産性を向上させることができる電池の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】  正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を形成する。この組立体に対して、熱源を内蔵し、その熱源により加熱された加熱板により、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加え、モノマーを重合させてゲル電解質を形成すると共に組立体を整形する。加熱板は、その内蔵する熱源により、輻射熱あるいは空気の対流を介して加熱するのに比べてはるかに速く加熱され、短時間で十分な熱量が組立体に供給される。よって、電解質塩を劣化させることなく組立体が重合に適する温度まで素早く昇温し、ゲル電解質の形成が迅速に完了する。【選択図】  図１
2005063848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を形成する工程と、
前記組立体に対して、熱源を内蔵した加熱板により、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加える工程と
を含むことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
前記加熱板の熱容量を、前記組立体の熱容量の４０倍以上とする
ことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項３】
前記熱源の出力を数１で示した範囲内とする
ことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
（数１）
Ｙ（Ｗ）≧Ｘ（Ｊ／Ｋ）×１００（Ｋ）÷１５（秒）
（式中、Ｙは熱源の出力を表し、Ｘは組立体の熱容量を表す。）
【請求項４】
前記加熱板の温度を、（重合開始剤の１０時間半減期温度−８℃）以上（重合開始剤の１０時間半減期温度＋５０℃）または１２０℃のうち低い方の温度以下の範囲内、前記圧力を０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の範囲内、前記組立体に対して熱および圧力を加える時間を１分以上１０分以内とする
ことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項５】
前記負極として、リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料，リチウム合金および金属リチウムのうちの少なくとも１種を含むものを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項６】
正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を加熱および加圧する電池の製造装置であって、
熱源を内蔵し、前記組立体に対して熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加える加熱板を備えた
ことを特徴とする電池の製造装置。
【請求項７】
前記加熱板の熱容量は、前記組立体の熱容量の４０倍以上である
ことを特徴とする請求項６記載の電池の製造装置。
【請求項８】
前記熱源の出力は、数２で示した範囲内である
ことを特徴とする請求項６記載の電池の製造装置。
（数２）
Ｙ（Ｗ）≧Ｘ（Ｊ／Ｋ）×１００（Ｋ）÷１５（秒）
（式中、Ｙは熱源の出力を表し、Ｘは組立体の熱容量を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体に対して熱および圧力を加える電池の製造方法およびそれに用いる電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電子機器が次々と開発されており、その電源として二次電池が重要な位置を占めるようになっている。また、二次電池は使い捨てではないことから、地球環境上も好ましく、一次電池よりも多く使用されるようになりつつある。最近、携帯型電子機器には小型かつ軽量であることが要求されているので、それに伴いこの二次電池に対しても、機器内の収納スペースに応じるために小型であり、また機器の重量を極力増やさないように軽量であることが求められている。
【０００３】
このような要求に応える二次電池としては、鉛電池，ニッカド電池，ニッケル水素電池あるはリチウムイオン二次電池などがあるが、中でも、軽量でエネルギー密度および出力密度が大きなポリマーリチウムイオン二次電池が有用である。
【０００４】
ポリマーリチウムイオン二次電池の電解質には、電解液を高分子化合物でゲル化させた、固体電解質あるいは半固体電解質とも呼ばれるゲル電解質が用いられている。このゲル電解質を作製する方法としては、例えば、次の４種類がある。第１は、加熱して高分子化合物を電解液に溶解させてゾル状の高分子溶液を作製したのち、ゾル状の高分子溶液を冷却する方法であり、第２は、高分子化合物と電解液とを混合溶剤を用いて混合したゾル状の高分子溶液を作製したのち、混合溶剤を揮発させる方法であり、第３は、高分子化合物を希釈溶剤に溶解させたのち、希釈溶剤を揮発させてスポンジ構造を有する高分子マトリックスを作製し、その高分子マトリックスに電解液を含浸させる方法であり、第４は、電解液，モノマーおよび重合開始剤を含む電解質用組成物中のモノマーを加熱あるいは光により重合する方法である。
【０００５】
中でも、第４の方法は、電解質用組成物を正極および負極に注げばよいので、既存の電解液を用いた電池の製造プロセスを応用できる利点がある。また、第１，第２あるいは第３の方法のように溶剤を揮発させたり、高分子化合物を溶解させる工程が不要なので、溶媒として揮発性しやすい物質を用いたり、高分子化合物と溶媒との相溶性を考慮する必要がないなどの点で自由度が高いという利点もある。特に、加熱により重合させれば、電池の構成材料が不透明であることを考慮するとより望ましい。
【０００６】
この第４の方法では、例えば、電池の薄型化あるいは軽量化を目的として外装部材にアルミラミネートフィルムなどを用いた場合、ゲル電解質が固化するまでに電池を整形する必要がある。電池の表面が平滑でないと、電池の厚みが局所的に厚くなり器具に収まらなくなってしまうからである。そこで、従来では、一般に、正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を一対の金属板で挟み、オーブン中においてモノマーを重合しつつ、電池の整形を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０９６６５号公報  （第００２６段落）
【特許文献２】特開２００２−２９８７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のように、組立体を一対の金属板で挟み、オーブン中において加熱すると、熱は金属板に伝わってから組立体に伝わるので、重合に必要な熱量が組立体に伝わるのに時間がかかり、それに伴い重合が完了するのにも長い時間がかかることから生産性が悪いという問題があった。またそれにより、電解質塩の分解などの電池性能を損なう化学反応が起こってしまうという問題もあった。
【０００８】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、電池特性および生産性を向上させることができる電池の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による電池の製造方法は、正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を形成する工程と、組立体に対して、熱源を内蔵した加熱板により、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加える工程とを含むものである。
【００１０】
本発明による電池の製造装置は、正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を加熱および加圧するものであって、熱源を内蔵し、組立体に対して熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加える加熱板を備えたものである。
【００１１】
本発明の電池の製造方法では、正極および負極と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体が形成されたのち、この組立体に対して、熱源を内蔵した加熱板により、熱および１０ＭＰａ未満の圧力が加えられ、モノマーが重合してゲル電解質が形成されると共に組立体が整形される。
【００１２】
本発明の電池の製造装置では、加熱板が熱源を内蔵するようにしたので、組立体は、熱源により加熱された加熱板により、短時間で加熱されると共に圧力により整形され、寸法精度が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電池の製造方法および製造装置によれば、組立体に対して、熱源を内蔵する加熱板により、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加えるようにしたので、輻射熱あるいは空気の対流を介して加熱するのに比べて、短時間で十分な熱量を組立体に供給することができる。よって、電解質塩を劣化させることなく組立体を迅速に加熱し、電池の特性および生産性を著しく向上させることができる。また、組立体を破損することなく良好に整形することができると共に、正極と負極との間の電極間距離を短くし、外観上の寸法特性および電池容量を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電池の製造方法の流れを表すものであり、図２ないし図６はその工程を順に表すものである。まず、正極１１および負極１２と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を形成する（ステップ１１０）。具体的には、まず、図２（Ａ）に示したように、正極１１を作製する（ステップＳ１１１）。例えば、粒子状の正極活物質を用いる場合には、正極活物質と必要に応じてカーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤とポリフッ化ビニリデンあるいはテトラフルオロエチレンなどの結着剤とを混合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロリドンなどの分散媒に分散させて正極合剤塗液を作製する。正極活物質には、例えば、リチウムを挿入および放出することが可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を用いる。リチウムを挿入および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウムと遷移金属元素との複合酸化物が好ましい。複合酸化物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるからである。複合酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 あるいはＬｉＭｎ2 Ｏ4 が挙げられる。また、これらの遷移金属元素の一部を他の元素で置換したＬｉＮｉx Ｃｏ1-x Ｏ2 （０＜ｘ＜１）なども挙げられる。ＬｉＮｉx Ｃｏ1-x Ｏ2 としては、具体的には、ＬｉＮ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏ2 あるいはＬｉＮｉ0.8 Ｃｏ0.2 Ｏ2 などがある。
【００１６】
そののち、対向する一対の面を有する正極集電体１１Ａを用意し、正極集電体１１Ａの両面あるいは片面に正極合剤塗液を塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層１１Ｂを形成する。正極集電体１１Ａには、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔を用いる。
【００１７】
また、図２（Ｂ）に示したように、負極１２を作製する（ステップＳ１１１）。例えば、粒子状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じてカーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤とポリフッ化ビニリデンあるいはスチレンブタジエンゴムなどの結着剤とを混合して負極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロリドンなどの分散媒に分散させて負極合剤塗液を作製する。負極活物質には、例えば、リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料，リチウム合金および金属リチウムのいずれか１種または２種以上を用いる。
【００１８】
リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。炭素材料としては、黒鉛，難黒鉛化炭素あるいは易黒鉛化炭素が挙げられる。
【００１９】
リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物も挙げられる。なお、合金には、２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体，共晶（共融混合物），金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
【００２０】
中でも、長周期型周期表における１４族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）あるいはスズ（Ｓｎ）、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【００２１】
そののち、対向する一対の面を有する負極集電体１２Ａを用意し、負極集電体１２Ａの両面あるいは片面に負極合剤塗液を塗布して乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層１２Ｂを形成する。負極集電体１２Ａには、例えば、銅（Ｃｕ）箔，ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス箔などの金属箔を用いる。
【００２２】
次いで、図３に示したように、正極１１に正極リード１１Ｃを取り付けると共に、負極１２に負極リード１２Ｃを取り付けたのち、セパレータ１３，正極１１，セパレータ１３および負極１２を順次積層して巻回し、最外周部に保護テープ１４を接着して巻回電極体１０を形成する（ステップＳ１１２）。その際、正極リード１１Ｃには例えばアルミニウムなどよりなる短冊状金属片を用い、負極リード１２Ｃには例えばニッケルなどよりなる短冊状金属片を用いる。セパレータ１３には、電気的に安定であると共に、正極活物質，負極活物質あるいは後述の溶媒に対して化学的に安定であり、かつ絶縁性を有していればどのようなものを用いてもよい。例えば、高分子の不織布，多孔質フィルム，ガラスやセラミックスの繊維を紙状にしたものを用いることができ、これらを複数積層して用いてもよい。特に、多孔質ポリオレフィンフィルムを用いることが好ましく、これをポリイミド，ガラスあるいはセラミックスの繊維などよりなる耐熱性の材料と複合させたものを用いてもよい。
【００２３】
続いて、図４に示したように、巻回電極体１０を外装部材２０で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、巻回電極体１０を外装部材２０の内部に収納する（ステップＳ１１３）。外装部材２０には、例えば、絶縁層および金属層などが２層以上積層されて貼り合わされたラミネートフィルムを用い、絶縁層が内側となるように配置する。内側の絶縁層の構成材料としては、正極リード１１Ｃおよび負極リード１２Ｃに対して接着性を有する材料であれば特に限定されないが、ポリエチレン，ポリプロピレン，変性ポリエチレン，変性ポリプロピレンあるいはこれらの共重合体などのポリオレフィン樹脂が、透過性を低くでき、気密性にも優れているので好ましい。また、外側の絶縁層の構成材料としては、破れや突き刺し等に対する強度を高くすることができるという観点から、例えばナイロンが好ましい。金属層の構成材料としては、例えば、箔状，板状に成形されたアルミニウム、ステンレス、ニッケルあるいは鉄（Ｆｅ）などが挙げられる。
【００２４】
なお、このとき、正極リード１１Ｃおよび負極リード１２Ｃと外装部材２０との間で短絡することや、気密性が低下することなどを防止するために、正極リード１１Ｃおよび負極リード１２Ｃと外装部材２０との間に例えば接着性を示すプロピレンなどの樹脂よりなる密着フィルム２１を挿入するようにしてもよい。
【００２５】
そののち、電解液とモノマーと重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意する。電解液は、溶媒と、溶媒に溶解された電解質塩とを含むものである。溶媒としては、例えば、比較的誘電率および沸点が高い高誘電率溶媒のいずれか１種または２種以上と、比較的粘度が低い低粘度溶媒のいずれか１種または２種以上とを混合したものを用いることが望ましい。高誘電率溶媒は、電解質塩をよく溶解するため、溶媒中のイオン数を増加させることができるが、粘性が高いのでイオンの移動度は小さい。一方、低粘度溶媒は、粘度が低いためにイオンの移動度は大きいが、電解質塩を溶解しにくい。従って、高誘電率溶媒と低粘度溶媒とを混合して用いることにより、イオン伝導性を高めることができるからである。
【００２６】
高誘電率溶媒としては、環状の炭酸エステルあるいは環状のラクトン類などがあり、具体的には、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，γ−バレロラクトンあるいはこれらの水素をハロゲンに置換したものなどが挙げられる。低粘度溶媒としては、鎖状の炭酸エステルなどがあり、具体的には、ジメチルカーボネート，エチルメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，ジプロピルカーボネート，エチルプロピルカーボネートあるいはこれらの水素をハロゲンに置換したものなどが挙げられる。
【００２７】
電解質塩には、例えば１種または２種以上のリチウム塩を用いる。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ），四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4 ），ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ），ビス（トリフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 ）あるいは過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）が挙げられる。
【００２８】
モノマーは、重合することにより電解液を保持し、ゲル電解質を形成するためのものである。モノマーとしては、例えば、エーテル基あるいはエステル基を有するものを用いることができる。中でも、末端にアクリレート基あるいはメタクリレート基を有するものが好ましい。具体的には、化１，化２，化３，化４，化５，化６あるいは化７で表される化合物が挙げられる。モノマーはいずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
【化１】
2005063848.tif 000003
【００３０】
【化２】
2005063848.tif 000004
【００３１】
【化３】
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【００３２】
【化４】
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【００３３】
【化５】
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【００３４】
【化６】
2005063848.tif 000008
【００３５】
【化７】
2005063848.tif 000009
（化７において、ｎは１〜３の整数である。）
【００３６】
重合開始剤としては、ジアシルパーオキサイド系，パーオキシカーボネート系，パーオキシエステル系，パーオキシケタール系，ジアルキルパーオキサイド系，ハイドロパーオキサイド系あるいはアゾ化合物系などいずれの熱重合開始剤を用いてもよい。具体的には、例えば、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエイト、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエイト、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエイト、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエイト、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエイト、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエイト、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、あるいはｔ−ブチルパーオキシアセテート、２，２−アゾビス−イソブチロニトリルなどが挙げられる。重合開始剤は、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３７】
なお、電解質用組成物におけるこれら電解液とモノマーと重合開始剤とは、重量比で、電解液に対しモノマーを４％〜６％程度、重合開始剤を５００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ程度で用いることが好都合である場合が多いが、モノマーの物性および構造に応じて最適な組成を用いる必要がある。その理由は、第１に、モノマーが過小だと後続の工程で形成するゲル電解質の強度や保液性が低くなるからである。第２に、モノマーが過多だとゲル電解質のイオン伝導性が低下するほか、電解質用組成物の粘度が高くなり巻回電極体１０に電解質用組成物を注いだり含浸するのに弊害が生じるからである。第３に、重合開始剤が過小だと重合性化合物の重合が時間内に十分完了しないおそれがあるからである。第４に、重合開始剤が過多だと未反応の重合開始剤の酸化作用による弊害が発生するおそれがあるからである。
【００３８】
次いで、この電解質用組成物を外装部材２０の開口部から、巻回電極体１０、具体的には正極１１，負極１２およびセパレータ１３に注ぐ（ステップＳ１１４）。続いて、図５に示したように、外装部材２０の開口部を真空雰囲気下で熱融着し密閉する。（ステップＳ１１５）。これにより、組立体１が形成される。
【００３９】
組立体１を形成したのち、図６に示した製造装置により、組立体１に対して熱および圧力を加える（ステップＳ１２０）。この製造装置４０は、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵する一対の加熱板４１Ａ，４１Ｂを備えている。また、製造装置４０は、加熱板４１Ａを加熱板４１Ｂへ向けて押圧する押圧部材４３と、熱源４２Ａ，４２Ｂの出力および押圧部材４３の押圧力を制御する制御部４４と、加熱板４１Ａ，４１Ｂの平行度を制御する平行度制御部４５と、押圧部材４３からの押圧力を加熱板４１Ａに伝達する押圧力伝達部材４６とを備えている。
【００４０】
加熱板４１Ａ，４１Ｂは、組立体１を加熱することによりモノマーを重合させると共に、組立体１を挟んで加圧し整形するためのものであり、例えば金属板により構成されている。加熱板４１Ａ，４１Ｂにより組立体１に加えられる圧力は、１０ＭＰａ未満であることが必要である。圧力が１０ＭＰａ以上であると、組立体１の中身が潰れたり外装部材２０が破損してしまうおそれがあるからである。加熱板４１Ａ，４１Ｂ、特に押圧部材４３側の加熱板４１Ａは、板としての強度を確保できる程度に十分な厚さを有することが好ましい。なお、加熱板４１Ａ，４１Ｂの熱伝導性は、金属により構成されている限り問題なく、金属の種類は特に限定されない。また、加熱板４１Ａ，４１Ｂの大きさは、組立体１の大きさよりも大きければ特に限定されない。
【００４１】
加熱板４１Ａ，４１Ｂの熱容量は、組立体１の熱容量に対して十分に大きいことが必要であり、例えば組立体１の熱容量の４０倍以上であることが好ましい。後述するように、本実施の形態では、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度を、５０℃以上１１０℃以下の範囲内とするので、組立体１の室温からの温度上昇は１００℃を超えることはない。よって、加熱板４１Ａ，４１Ｂの熱容量を組立体１の熱容量の４０倍以上とすれば、組立体１の温度が１００℃上昇したときの加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度低下を３℃以下に抑えることができるからである。
【００４２】
熱源４２Ａ，４２Ｂは、例えば電熱線により構成されている。熱源４２Ａ，４２Ｂは、加熱板４１Ａ，４１Ｂがむらなく加熱されるように配設されていればよく、その形状および配置は特に限定されない。
【００４３】
熱源４２Ａ，４２Ｂの出力Ｙは、組立体１の熱容量をＸとすると、下記の数１で示した範囲内とされていることが好ましい。１５秒以内に必要な熱量を組立体１に供給することができ、加熱時間を短縮して生産性を高めることができるからである。
【００４４】
（数１）
Ｙ（Ｗ）≧Ｘ（Ｊ／Ｋ）×１００（Ｋ）÷１５（秒）
【００４５】
押圧部材４３は、例えば、固定された加熱板４１Ｂへ向けて加熱板４１Ａを下降させて押圧することにより、加熱板４１Ａ，４１Ｂが組立体１を加圧することができるようにするものである。平行度制御部４５としては、例えば特許文献２に記載された機構を用いることができる。圧力伝達部材４６は、平行度制御部４５と加熱板４１Ａとの間に配設された棒状の部材である。
【００４６】
この製造装置４０では、熱源４２Ａ，４２Ｂにより加熱された加熱板４１Ａ，４１Ｂの間に組立体１を挟み、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加える。これにより、モノマーを重合させてゲル電解質を形成すると共に組立体１を整形する。ここで、加熱板４１Ａ，４１Ｂは熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵するので、輻射熱あるいは空気の対流を介して加熱されるのに比べてはるかに速く加熱される。また、組立体１は、熱源４２Ａ，４２Ｂにより加熱された加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、短時間で十分な熱量が供給される。よって、組立体１は、電解質塩が劣化することなく、重合に適した温度まで迅速に加熱されてゲル電解質が形成される。また、組立体１は、中身が潰れたり外装部材２０が破損することなく良好に整形されると共に、正極１１と負極１２との間の電極間距離が短くなり、外観上の寸法特性および電池容量が高まる。
【００４７】
このとき、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度を、（重合開始剤の１０時間半減期温度−８℃）以上（重合開始剤の１０時間半減期温度＋５０℃）または１２０℃のうち低い方の温度以下の範囲内、圧力を０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の範囲内、組立体１に対して熱および圧力を加える時間を１分以上１０分以内とすることが好ましい。重合を十分に進行させることができると共に、電解質塩の劣化を防止することができるからである。また、ゲル電解質と正極１１，負極１２およびセパレータ１３との密着性、正極１１および負極１２とセパレータ１３との密着性、もしくはゲル電解質を介しての正極１１および負極１２とセパレータ１３との密着性を向上させることができるからである。
【００４８】
以上により、本実施の形態に係る電池が完成する。
【００４９】
このように本実施の形態では、正極１１および負極１２と共に電解液，モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体１を形成し、この組立体１に対して、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵する加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加えるようにしたので、短時間で十分な熱量を組立体１に供給することができる。よって、電解質塩を劣化させることなく組立体１を重合に適する温度まで素早く加熱してゲル電解質の形成を迅速に完了し、電池の特性および生産性を著しく向上させることができる。また、組立体１を破損することなく良好に整形することができると共に、正極１１と負極１２との間の電極間距離を短くし、外観上の寸法特性および電池容量を高めることができる。
【００５０】
また、加熱板４１Ａ，４１Ｂの熱容量を、組立体１の熱容量の４０倍以上とするようにすれば、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度変動を防止し、組立体１に十分な熱量を供給することができる。
【００５１】
更に、熱源４２Ａ，４２Ｂの出力を、数１で示した範囲内とするようにすれば、１５秒以内に必要な熱量を組立体１に供給することができ、加熱時間を短縮して生産性を高めることができる。
【００５２】
更に、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度を、（重合開始剤の１０時間半減期温度−８℃）以上（重合開始剤の１０時間半減期温度＋５０℃）または１２０℃のうちの低い方の温度以下の範囲内、圧力を０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の範囲内、組立体１に対して熱および圧力を加える時間を１分以上１０分以内とするようにすれば、重合を十分に進行させることができると共に、電解質塩の劣化を防止することができる。また、ゲル電解質と正極１１，負極１２およびセパレータ１３との密着性、正極１１および負極１２とセパレータ１３との密着性、もしくはゲル電解質を介しての正極１１および負極１２とセパレータ１３との密着性を向上させ、電池特性を向上させることができる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る電池の製造方法の流れを表すものである。この電池の製造方法は、組立体を形成する工程が異なることを除き、第１の実施の形態と同一の工程を有している。よって、ここでは、図１〜図６を参照し、同一の符号を用いて説明する。また、同一部分についての詳細な説明は適宜省略する。
【００５４】
本実施の形態では、まず、第１の実施の形態と同様にして、正極１１および負極１２を作製する（ステップＳ１１１）。そののち、モノマーを希釈溶剤に溶解させたモノマー溶液を用意する。希釈溶剤としては、例えば、ジメチルカーボネートを用いることができる。次いで、このモノマー溶液を正極１１および負極１２に塗布して含浸させたのち（ステップＳ２１２）、乾燥する。続いて、モノマー溶液が含浸された正極１１と負極１２とをセパレータ１３を介して巻回し巻回電極体としたのち（ステップＳ２１３）、外装部材２０の内部に収納する（ステップＳ２１４）。
【００５５】
次いで、例えばモノマーを含まない以外は第１の実施の形態と同様の組成を有する電解質用組成物を用意し、この電解質用組成物を外装部材２０の開口部から、巻回電極体に注ぐ（ステップＳ２１５）。そののち、図５に示したように、外装部材２０の開口部を熱融着して密閉し（ステップＳ２１６）、組立体を形成する（ステップＳ２１０）。組立体を形成したのち、第１の実施の形態と同様の製造装置を用い、組立体に熱および圧力を加える（ステップＳ２２０）。これにより、モノマーを重合させ、ゲル電解質を形成する。以上により、本実施の形態に係る電池が完成する。
【００５６】
このように本実施の形態では、モノマー溶液が含浸された正極１１と負極１２とをセパレータ１３を介して巻回し巻回電極体としたのち、モノマーを含まない電解質用組成物を巻回電極体に注ぎ、外装部材２０を密閉して組立体を形成し、この組立体に対して、第１の実施の形態と同様に、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵する加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、熱および１０ＭＰａ未満の圧力を加えるようにしたので、電解質塩を劣化させることなく組立体１を重合に適切な温度に迅速に加熱してゲル電解質を形成し、電池の特性および生産性を著しく向上させることができる。また、組立体１を良好に整形し、外観上の寸法特性および電池容量を高めることができる。
【実施例】
【００５７】
更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００５８】
（実施例１−１〜１−１３）
第１の実施の形態において説明した電池の製造方法により二次電池を作製した。まず、正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）を９２重量％と、結着剤として粉末状ポリフッ化ビニリデンを３重量％と、導電剤として粉末状黒鉛を５重量％とを、溶剤であるＮ−メチルピロリドンを用いてプラネタリーミキサーによって混練し、正極合剤塗液を作製した。次いで、図２（Ａ）に示したように、正極合剤塗液を塗工装置を用いてアルミニウム箔よりなる正極集電体１１Ａの両面に均一に塗布し、１２０℃で乾燥させたのち、再度、減圧状態において１２０℃で２４時間乾燥させた。続いて、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層１１Ｂを形成したのち、幅４８ｍｍ、長さ３００ｍｍに裁断して正極１１を作製した（図１；ステップＳ１１１参照）。そののち、正極１１の端部にアルミニウムリボンよりなる正極リード１１Ｃを溶接した。
【００５９】
また、負極活物質としてメソフェーズ系球状黒鉛を９０重量％と、結着剤として粉末状ポリフッ化ビニリデンを１０重量％とを、溶剤であるＮ−メチルピロリドンを用いてプラネタリーミキサーによって混練し、負極合剤塗液を作製した。次いで、図２（Ｂ）に示したように、負極合剤塗液を塗工装置を用いて銅箔よりなる負極集電体１２Ａの両面に均一に塗布し、１２０℃で乾燥させたのち、再度、減圧状態において１２０℃で２４時間乾燥させた。続いて、ロールプレス機で圧縮成型して負極活物質層１２Ｂを形成したのち、幅５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍに裁断して負極１２を作製した（図１；ステップＳ１１１参照）。そののち、負極１２の端部にニッケルリボンよりなる負極リード１２Ｃを溶接した。
【００６０】
次いで、図３に示したように、作製した正極１１および負極１２を、厚み２０μｍの多孔質ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ１３を介して巻回して、最外周に保護テープ１４を貼付することにより、巻回電極体１０を作製した（図１；ステップＳ１１２参照）。そののち、図４に示したように、作製した巻回電極体１０を外装部材２０に挟み、３辺を熱融着した（図１；ステップＳ１１３参照）。その際、正極リード１１Ｃおよび負極リード１２Ｃと外装部材２０との間にプロピレンよりなる密着フィルム２１を挿入した。外装部材２０には、アルミニウム箔が一対の樹脂フィルムで挟まれてなるアルミラミネートフィルムを用いた。
【００６１】
また、電解液とモノマーと重合開始剤とを電解液：モノマー：重合開始剤＝９５：５：０．５の重量比で混合し、電解質用組成物を作製した。電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）２０重量％と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）６０重量％と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）１５重量％と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）５重量％とを混合した溶媒に、六フッ化リン酸リチウムを１．２ｍｏｌ／ｋｇ、四フッ化ホウ酸リチウムを０．２ｍｏｌ／ｋｇの濃度となるように溶解させたものを用いた。また、モノマーとしては、化１に示した化合物を用い、重合開始剤としては、表１に示したように、１０時間半減期温度が５５℃のｔ−ブチルパーオキシピバレート，１０時間半減期温度が６５℃の２，２−アゾビス−イソブチロニトリル、または、１０時間半減期温度が４４．５℃のｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエイトを用いた。
【００６２】
【表１】
2005063848.tif 000010
【００６３】
次いで、この電解質用組成物を外装部材２０の内部に注いだのち（図１；ステップＳ１１４参照）、図５に示したように、外装部材２０の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封し（図１；ステップＳ１１５参照）、熱容量が１０Ｊ／Ｋの組立体１を形成した（図１；ステップＳ１１０参照）。その際、外装部材２０の内部の圧力を１／１０００ａｔｍ（約０．１０Ｐａまで減圧した。
【００６４】
そののち、図６に示した製造装置により、組立体１に対して熱および圧力を加えた（ステップＳ１２０）。加熱板４１Ａ，４１Ｂには、１０ｃｍ×５ｃｍ×２ｃｍの銅板を用い、熱容量を２枚合わせて６９０Ｊ／Ｋとした。また、熱源４２Ａ，４２Ｂの出力は、加熱板４１Ａ，４１Ｂの２枚合わせて２００Ｗとした。加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度は、実施例１−１〜１−１３で表１に示したように変化させた。また、圧力は２ＭＰａとし、加熱・加圧時間は５分とした。これにより、二次電池を得た。
【００６５】
また、実施例１−１〜１−１３に対す比較例１−１〜１−３として、組立体を一辺が１５０ｍｍの正方形の面を有する厚み６ｍｍのステンレスよりなる金属板により挟み、バネで２ＭＰａの圧力を加え、７０℃のオーブン中に表１に示した時間保存したことを除き、他は実施例１−１〜１−５と同様にして二次電池を作製した。
【００６６】
作製した実施例１−１〜１−１３および比較例１−１〜１−３の二次電池について、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびゲル電解質中に含まれる六フッ化リン酸リチウムの分解により発生したフッ化水素（ＨＦ）量を調べた。その結果を表１に示す。また、実施例１−１〜１−１３の加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度と電池容量および初回充放電効率との関係を図８に示し、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度と負荷特性およびサイクル特性との関係を図９に示す。
【００６７】
電池容量は、電流値０．５Ｃ、上限電圧４．２Ｖ、充電時間６時間の条件で定電流定電圧充電を行ったのちに、電流値０．２Ｃ、終止電圧３Ｖの条件で定電流放電を行ったときの放電容量とした。０．５Ｃとは電池の定格容量を２時間で放電させる電流値のことであり、０．２Ｃとは電池の定格容量を５時間で放電させる電流値である。なお、ゲル電解質の形成状態が悪いと正極活物質あるいは負極活物質が十分に反応しなかったり、負極上にリチウムが析出し、それが脱落するので、電池容量が低下する。この電池容量は、本実施例の設計仕様では９５０ｍＡｈ以上であれば好ましい。
【００６８】
初回充放電効率は、上述した充放電条件の充放電により得られた初回充電容量および初回放電容量から、（初回放電容量）／（初回充電容量）×１００（％）として算出した。なお、リチウムが析出したり、未反応モノマーが残存するとこの数値が低下し、電池容量低下にもつながる。この初回充放電効率は、本実施例の設計仕様では９２％以上であれば好ましい。
【００６９】
負荷特性は、０．２Ｃで放電したときの放電容量に対する３Ｃで放電したときの放電容量の比率として算出した。０．２Ｃで放電したときの放電容量は、上述した条件で充放電を行ったときの放電容量である。一方、３Ｃで放電したときの放電容量は、上述した充電条件で充電を行った後に、電流値３Ｃ、終止電圧３Ｖの条件で定電流放電を行ったときの放電容量である。３Ｃとは電池の定格容量を２０分間で放電させる電流値である。なお、ゲル電解質の形成状態が悪いとイオン伝導性が低くなり、負荷特性が低下する。この負荷特性は、本実施例の設計仕様では８５％以上であれば好ましい。
【００７０】
サイクル特性は、１サイクル目の放電容量に対する５００サイクル目の放電容量の比率として算出した。１サイクル目および５００サイクル目の放電容量は、それぞれ、電流値１．０Ｃ、上限電圧４．２Ｖ、充電時間３時間の条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流値１．０Ｃ、終止電圧３Ｖの条件で定電流放電を行ったときの１サイクル目および５００目の各放電容量とした。なお、サイクル特性は繰り返し使用する二次電池の最も重要かつ基本的特性であり、ゲル電解質あるいは電池の出来不出来を端的に表す。このサイクル特性は、本実施例の設計仕様では７０％以上であれば好ましい。
【００７１】
漏液量はゲル化の程度を表す。この漏液量は、完成後の電池の外装部材２０を切り開いて巻回電極体を取り出し、厚み３ｍｍのペーパータオルで上下から挟み、プレス機で常温において６０ｋｇｆ／ｃｍ2 （約６ＭＰａ）の圧力を加え、加圧前と加圧後の電池素子の秤量値から求めた。その際、外装部材２０から取り出した巻回電極体に付着物がある場合は、その付着物を必要に応じて取り除いた。この漏液量は、本実施例の設計仕様では電池の重量の０．１％以下であれば好ましい。
【００７２】
モノマー残存率は、漏液量と同様にゲル化の程度を表す。このモノマー残存率は、ＧＰＣ（Gel permeation chromatography ；ゲル浸透クロマトグラフ分析）法により、残存モノマーを定量することにより調べた。このモノマー残存率は、本実施例の設計仕様では０．１％以下であれば好ましい。
【００７３】
フッ化水素量は副反応の程度を表す。このフッ化水素量は、電池を分解してゲル電解質を採取し、アルカリを用いた氷温滴定にて求めることにより調べた。このフッ化水素量は、本実施例の設計仕様ではゲル電解質において２０重量％以下であれば好ましい。
【００７４】
表１から明らかなように、実施例１−１〜１−１３によれば、短時間の加熱でも、液漏れ，残存モノマーおよびフッ化水素の発生が少なく、各電池特性も良好であった。これに対して、比較例１−１では、液漏れ，残存モノマーおよびフッ化水素も比較的多く、電池容量，初回充放電効率およびサイクル特性が悪かった。これは、オーブンによる短時間の加熱では、重合が進みにくく、未反応のモノマーが副反応を起こしたり、あるいは、ゲル化が進行していないために電解液が流動するなどして、正極あるいは負極の界面にゲル電解質が存在しない状況が発生したためと考えられる。また、比較例１−２，１−３では、液漏れおよび残存モノマーは少なかったが、長時間の加熱によりフッ化水素が多く発生し、結果的に、初回充放電効率およびサイクル特性が悪かった。
【００７５】
すなわち、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵した加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、組立体１に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
【００７６】
また、表１，図８および図９から明らかなように、重合開始剤の種類によらず、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性はいずれも、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度を高くすると増加し、極大値を示したのち小さくなる傾向が見られた。中でも、実施例１−２〜１−４，１−７，１−８，１−１１，１−１２によれば、電池容量を９５０ｍＡｈ以上、初回充放電効率を９２％以上、負荷特性を８５％以上、サイクル特性を７０％以上と、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれについても、より良好な値を得ることができた。これに対して、実施例１−１，１−５，１−６，１−９，１−１０，１−１３では、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性の少なくとも１つがやや低かった。これは、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度が低すぎると、表１に示したように、未反応のモノマーが多く残存してしまい、高すぎると、六フッ化リン酸リチウムが多く分解してしまうことに起因すると考えられる。すなわち、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度は、（重合開始剤の１０時間半減期温度−８℃）以上（重合開始剤の１０時間半減期温度＋５０℃）または１２０℃のうち低い方の温度以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。また、重合開始剤の種類によらず、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵した加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、組立体１に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
【００７７】
（実施例２−１〜２−４）
組立体１に加える圧力を表２に示したように変化させたことを除き、他は実施例１−３と同様にして二次電池を作製した。また、実施例２−１〜２−４に対する比較例２−１として、組立体１に加える圧力を１０ＭＰａとしたことを除き、他は実施例２−１〜２−４と同様にして二次電池を作製した。実施例２−１〜２−４および比較例２−１の二次電池についても、実施例１−３と同様にして、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例１−３の結果と共に表２に示す。また、実施例１−３，２−１〜２−４および比較例２−１の圧力と電池容量および初回充放電効率との関係を図１０に示し、圧力と負荷特性およびサイクル特性との関係を図１１に示す。
【００７８】
【表２】
2005063848.tif 000011
【００７９】
表２，図１０および図１１から明らかなように、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性はいずれも、組立体１に加える圧力を大きくすると増加し、極大値を示したのち小さくなる傾向が見られた。中でも、実施例１−３，２−２，２−３によれば、電池容量を９５０ｍＡｈ以上、初回充放電効率を９２％以上、負荷特性を８５％以上、サイクル特性を７０％以上と、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれについても、より良好な値を得ることができた。これに対して、実施例２−１，２−４では電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性の少なくとも１つがやや低かった。また、比較例２−１では、電池容量，初回充放電効率および負荷特性は零であり、サイクル特性についても非常に悪かった。これは、圧力が小さすぎると、ゲル電解質と正極１１，負極１２およびセパレータ１３との密着性、正極１１および負極１２とセパレータ１３との密着性、もしくはゲル電解質を介しての正極１１および負極１２とセパレータ１３との密着性が悪く、大きすぎると、微小な短絡が起こり、１０ＭＰａ以上になると、組立体の中身が潰れてしまうためと考えられる。すなわち、組立体１に加える圧力は１０ＭＰａ未満とする必要があり、０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の範囲内とすればより好ましいことが分かった。
【００８０】
（実施例３−１〜３−４）
加熱・加圧時間を表３に示したように変えたことを除き、他は実施例１−３と同様にして二次電池を作製した。実施例３−１〜３−４の二次電池についても、実施例１−３と同様にして、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例１−３の結果と共に表３に示す。また、実施例１−３，３−１〜３−４の加熱・加圧時間と電池容量および初回充放電効率との関係を図１２に示し、加熱・加圧時間と負荷特性およびサイクル特性との関係を図１３に示す。
【００８１】
【表３】
2005063848.tif 000012
【００８２】
表３，図１２および図１３から明らかなように、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性はいずれも、加熱・加圧時間を長くすると増加し、極大値を示したのち、小さくなる傾向が見られた。中でも、実施例１−３，３−２，３−３によれば、電池容量を９５０ｍＡｈ以上、初回充放電効率を９２％以上、負荷特性を８５％以上、サイクル特性を７０％以上と、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれについても、より良好な値を得ることができた。これに対して、実施例３−１，３−４では電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性の少なくとも１つがやや低かった。これは、加熱・加圧時間が短すぎると、表３に示したように、未反応のモノマーが多く残存してしまい、長すぎると、六フッ化リン酸リチウムが多く分解してしまうことに起因すると考えられる。すなわち、加熱・加圧時間は１分以上１０分以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。
【００８３】
（実施例４−１〜４−３）
実施例４−１として、溶媒にジメチルカーボネートに代えて、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を用いたことを除き、他は実施例１−３と同様にして二次電池を作製した。また、実施例４−２として、溶媒に、エチレンカーボネート２０重量％と、エチルメチルカーボネート６０重量％と、ジメチルカーボネート１５重量％と、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）２．５重量％と、γ−バレロラクトン（ＧＶＬ）２．５重量％とを混合したものを用いたことを除き、他は実施例１−３と同様にして二次電池を作製した。更に、実施例４−３として、溶媒に、エチレンカーボネート２０重量％と、エチルメチルカーボネート６０重量％と、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）５重量％と、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）１０重量％と、プロピレンカーボネート５重量％とを混合したものを用いたことを除き、他は実施例１−３と同様にして二次電池を作製した。実施例４−１〜４−３の二次電池についても、実施例１−３と同様にして、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例１−３の結果と共に表４に示す。
【００８４】
【表４】
2005063848.tif 000013
【００８５】
表４から明らかなように、実施例４−１〜４−３によれば、実施例１−３と同様に、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量について、良好な結果が得られた。すなわち、他の溶媒を用いても、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵した加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、組立体１に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
【００８６】
（実施例５−１〜５−５）
電解液とモノマーと重合開始剤との重量比および加熱・加圧時間を表５に示したように変えたことを除き、他は実施例１−３と同様にして二次電池を作製した。実施例５−１〜５−５の二次電池についても、実施例１−３と同様にして、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例１−３の結果と共に表５に示す。
【００８７】
【表５】
2005063848.tif 000014
【００８８】
表５から明らかなように、実施例５−１，５−２の両方とも、実施例１−３に比べて電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、モノマーが少なすぎると、ゲル電解質の保液性が低下し、表５に示したように、液漏れが多くなってしまい、多すぎると、ゲル電解質のイオン伝導性が低下するためと考えられる。
【００８９】
また、表５から明らかなように、実施例５−３も、実施例１−３に比べて、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、重合開始剤が少なすぎて、表５に示したように漏液量および残存モノマーが多くなったためと考えられる。一方、実施例５−４も、実施例１−３に比べて、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、重合に時間がかかり、オーブンを用いて加熱した場合と同様に、電解質塩の熱分解によるフッ化水素の発生などの現象が起きたためと考えられる。更に、実施例５−５も、実施例１−３に比べて、電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、重合開始剤が副反応を誘発したためと考えられる。
【００９０】
すなわち、電解液とモノマーと重合開始剤との割合は使用する材料に応じて最適にする必要があるが、本実施例では、電解液とモノマーとの合計に対して、モノマーを重量比で４％〜６％程度、重合開始剤を０．２％〜１％程度とすることが、電池特性を向上させる上で好ましいことが分かった。
【００９１】
（実施例６−１〜６−２）
実施例６−１として、加熱板４１Ａ，４１Ｂの厚みを１ｃｍとし、熱容量を加熱板４１Ａ，４１Ｂの２枚合わせて３４５Ｊ／Ｋ、つまり、組立体の熱容量の３４．５倍としたことを除き、他は実施例１−４と同様にして二次電池を作製した。また、実施例６−２として、熱源の出力を加熱板４１Ａ，４１Ｂの２枚合わせて５０Ｗとしたことを除き、他は実施例１−４と同様にして二次電池を作製した。実施例６−１，６−２の二次電池についても、実施例１−４と同様にして、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例１−４の結果と共に表６に示す。
【００９２】
【表６】
2005063848.tif 000015
【００９３】
表６から明らかなように、実施例１−４によれば、実施例６−１，６−２に比べて電池容量，初回充放電効率，負荷特性およびサイクル特性のいずれも高かった。これは、表６に示したように、実施例１−４では、実施例６−１，６−２に比べて漏液量およびモノマー残存率が少ないことから分かるように、組立体１に対して十分に熱量を供給でき、同じ時間でも重合が実施例６−１，６−２に比べて進行しためと考えられる。すなわち、加熱板４１Ａ，４１Ｂの熱容量を、電池の熱容量の４０倍以上とするようにすれば、または、熱源４２Ａ，４２Ｂの出力を数１で示した範囲内とするようにすれば、電池特性をより向上させることができることが分かった。
【００９４】
（実施例７−１〜７−１３）
第２の実施の形態において説明した電池の製造方法により二次電池を作製した。まず、実施例１−１と同様にして正極１１および負極１２を作製した（図７；ステップＳ１１１参照）。そののち、実施例１−１と同一のモノマーを希釈溶剤であるジメチルカーボネートに３重量％の濃度で溶解させたモノマー溶液を用意し、このモノマー溶液を正極１１および負極１２に塗布して含浸させたのち（図７；ステップＳ２１２参照）、乾燥した。続いて、モノマー溶液が含浸された正極１１と負極１２とを、実施例１−１と同一のセパレータ１３を介して巻回し、巻回電極体としたのち（図７；ステップＳ２１３参照）、外装部材２０の内部に収納した（図７；ステップＳ２１４参照）。
【００９５】
次いで、モノマーを含まない以外は実施例１−１と同一の組成を有する電解質用組成物を用意し、この電解質用組成物を外装部材２０の内部に注ぎ（図７；ステップＳ２１５参照）、外装部材２０の開口部を熱融着して密閉し（図７；ステップＳ２１６参照）、熱容量が１０Ｊ／Ｋの組立体を形成した（図７；ステップＳ２１０参照）。そののち、実施例１−１と同様に図６に示した製造装置を用い、組立体に対して熱および圧力を加えた（図７；ステップＳ２２０参照）。その際、加熱板４１Ａ，４１Ｂの温度、組立体に加える圧力および加熱・加圧時間を実施例７−１〜７−１３で表７に示したように変化させた。以上の工程により、実施例７−１〜７−１３の二次電池を得た。
【００９６】
【表７】
2005063848.tif 000016
【００９７】
また、実施例７−１〜７−１３に対する比較例７−１〜７−３として、比較例１−２〜１−４と同様にして、組立体を一辺が１５０ｍｍの正方形の面を有する厚み６ｍｍのステンレスよりなる金属板により挟み、バネで２ＭＰａの圧力を加え、７０℃のオーブン中に表７に示した時間保存したことを除き、他は実施例７−１〜７−１３と同様にして二次電池を作製した。更に、実施例７−１〜７−１３に対する比較例７−４として、組立体に１０ＭＰａの圧力を加えたことを除き、他は実施例７−１〜７−１３と同様にして二次電池を作製した。
【００９８】
実施例７−１〜７−１３および比較例７−１〜７−４の二次電池についても、実施例１−１と同様にして、電池容量，負荷特性，低温特性，サイクル特性，漏液量，モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を表７に示す。
【００９９】
表７から明らかなように、モノマーを含む電解質用組成物を用いた実施例と同様の傾向が見られた。すなわち、モノマーを正極１１および負極１２に塗布すると共に、電解質用組成物として、電解液と重合開始剤とを含み、モノマーを含まないものを用いるようにしても、熱源４２Ａ，４２Ｂを内蔵した加熱板４１Ａ，４１Ｂにより、組立体に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
【０１００】
なお、上記実施例では、電解液、モノマーおよび重合開始剤について具体的に例を挙げて説明したが、他の材料を用いても、同様の結果を得ることができる。
【０１０１】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、熱源４２Ａ，４２Ｂとして、電熱線を用いた場合について説明したが、熱源４２Ａ，４２Ｂは電熱線に限られない。
【０１０２】
また、上記実施の形態および実施例では、粒子状の正極活物質および粒子状の負極活物質を用いて正極活物質層１１Ｂおよび負極活物質層１２Ｂを形成する場合について説明したが、蒸着などにより正極活物質層１１Ｂおよび負極活物質層１２Ｂを形成するようにしてもよい。また、負極１２については、板状あるいは箔状のリチウム金属を用いてもよい。
【０１０３】
更に、上記実施の形態および実施例では、巻回型の二次電池について説明したが、本発明は、単層型，積層型あるいはつづら折り型などの他の構造を有する電池についても同様に適用することができる。加えて、二次電池に限らず、一次電池についても適用することができる。
【０１０４】
更にまた、上記実施の形態および実施例では、リチウムを電極反応種として用いる二次電池について説明したが、本発明は、モノマーを重合させて形成したゲル電解質を用いる電池について広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池の製造方法を表す流れ図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電池の製造方法の一工程を表す断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す分解斜視図である。
【図５】図４に続く工程を表す分解斜視図である。
【図６】図５に続く工程において用いられる製造装置の概略構成を表す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電池の製造方法を表す流れ図である。
【図８】本発明の実施例１−１〜１−１３の加熱板の温度と電池容量および初回充放電効率との関係を表す特性図である。
【図９】本発明の実施例１−１〜１−１３の加熱板の温度と負荷特性およびサイクル特性との関係を表す特性図である。
【図１０】本発明の実施例１−３，２−１〜２−４および比較例２−１の圧力と電池容量および初回充放電効率との関係を表す特性図である。
【図１１】本発明の実施例１−３，２−１〜２−４および比較例２−１の圧力と負荷特性およびサイクル特性との関係を表す特性図である。
【図１２】本発明の実施例１−３，３−１〜３−４の加熱・加圧時間と電池容量および初回充放電効率との関係を表す特性図である。
【図１３】本発明の実施例１−３，３−１〜３−４の加熱・加圧時間と負荷特性およびサイクル特性との関係を表す特性図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１…組立体、１０…巻回電極体、１１…正極、１１Ａ…正極集電体、１１Ｂ…正極活物質層、１１Ｃ…正極リード、１２…負極、１２Ａ…負極集電体、１２Ｂ…負極活物質層、１２Ｃ…負極リード、１３…セパレータ、１４…保護テープ、２０…外装部材、２１…密着フィルム、４０…製造装置、４１Ａ，４１Ｂ…加熱板、４２Ａ，４２Ｂ…熱源、４３…押圧部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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