(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極活物質とゲル状の電解質とを少なくとも含む正極および負極を、ポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用いたゲル状の電解質を含むセパレータを介して対向させたリチウム電池において、前記正極および負極の内少なくとも一方の電極中のゲル状の電解質は、微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在し、且つ、前記電極中のゲル状の電解質の圧縮率が、前記セパレータ中のゲル状の電解質の圧縮率より低いことを特徴とするリチウム電池。
【請求項２】
電極活物質とゲル状の電解質とを少なくとも含む正極および負極を、ポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用いたゲル状の電解質を含むセパレータを介して対向させたリチウム電池において、前記正極および負極の内少なくとも一方の電極中のゲル状の電解質は、微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在し、且つ、前記セパレータ中のゲル状の電解質を構成するポリマーが、前記電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーに比べて、エチレンオキサイド構造又はプロピレンオキサイド構造の比率が高いことを特徴とするリチウム電池。
【請求項３】
前記正極および負極の内少なくとも一方において、前記電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーは、エチレンオキサイド構造に比べて電解液に対する親和性が低い構造が共存していることを特徴とする請求項１又は２記載のリチウム電池。
【請求項４】
前記エチレンオキサイド構造に比べて電解液に対する親和性が低い構造は、アルキル構造又はベンゼン構造を含むことを特徴とする請求項３記載のリチウム電池。
【請求項５】
前記正極および負極の内少なくとも一方において、前記電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーの有機溶媒に対する膨潤度が、前記セパレータ中のゲル状の電解質を構成するポリマーの有機溶媒に対する膨潤度より低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリチウム電池。
【請求項６】
前記正極および負極の内少なくとも一方の電極合剤表面にゲル状の電解質からなる層が形成されており、かつ、この電極合剤表面のゲル状の電解質層が微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のリチウム電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウム電池に関するもので、さらに詳しくは、ゲル状の電解質を含むリチウム電池の電極中の電解質の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話、ＰＨＳ、小型パーソナルコンピュータなどの携帯機器類は、エレクトロニクス技術の進展に伴って小型化、軽量化が著しく、これらの機器類に用いられる電源としての電池においても小型化、軽量化が求められるようになってきている。
【０００３】
このような用途に期待できる電池の１つとしてリチウム電池があるが、既に実用化されているリチウム一次電池に加えて、リチウム二次電池の実用化、高容量化、長寿命化のための研究が進められている。特に、従来のリチウム電池はいずれも円筒形あるいは角形が中心であるのに対し、固体またはゲル状電解質を用いた薄形形状のリチウム二次電池の実用化のために、従来より各種の研究開発がなされている。
【０００４】
円筒形あるいは角形リチウム二次電池の場合、正極、負極、およびセパレータからなる極群を円筒形あるいは角形の電槽に挿入した後、液体状の電解液を注液するという工程を経て作製される。これに対し、固体電解質リチウム二次電池においては、正極と負極を固体あるいはゲル状の電解質を介して対向させた後、パッキングする方法で作製される。しかし、このような固体電解質電池は、円筒形あるいは角形電池に比較して、ハイレート充放電性能やサイクル寿命が短いという欠点があった。
【０００５】
この原因として、以下のような要因が挙げられる。すなわち、円筒形あるいは角形電池の場合、液体状の電解液を注液するため、電極およびセパレータ中のリチウムイオン伝導度が、一般に電池作動に必要なレベルと言われる１×１０-3Ｓ／ｃｍオーダーの確保が容易である。これに対し、固体電解質電池の場合、電解質が固体のため、リチウムイオン伝導度が液系に比較して低くならざるを得ず、有機溶媒を加えてゲル状にし、イオン伝導度を向上させたゲル電解質であっても、一般に１×１０-3Ｓ／ｃｍオーダーの確保は困難であった。そのため、充放電性能が劣るという欠点があった。
【０００６】
さらに、円筒形あるいは角形電池の場合、電極／セパレータ間の界面が固液界面であるため、界面抵抗は比較的低い。これに対し、固体電解質電池の場合、電極／セパレータ間の界面が固体同士の接触となるため、円筒形あるいは角形電池に比較して界面抵抗が高くならざるを得なかった。そのため、電極／セパレータ間のリチウムイオンの移動が阻害され、ハイレート充放電性能やサイクル寿命が短いという欠点があった。
【０００７】
そこで従来より、リチウムイオン伝導度を向上させたゲル電解質として、ポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用い、これにリチウム塩および有機溶媒からなる電解液を加えたゲル電解質が最も広く検討されてきた。固体でありながらリチウムイオン伝導性を有するポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用い、リチウム塩や有機溶媒との混合比を規定することにより、現在までに液系電解質に匹敵する１×１０-3Ｓ／ｃｍオーダーのリチウムイオン伝導度を実現しており、このゲル電解質を用いたリチウム電池は、ほぼ実用化レベルに至っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したようなポリエチレンオキサイドを用いたリチウム電池は、ローレート放電時には充分な電池性能を示すが、ハイレート放電時には、今なおリチウムイオン伝導度の向上および電極／セパレータ間の界面抵抗の低減が不足しており、電池性能を充分なレベルに保持することが困難であるという問題点があった。特に、電極中の電解質にもポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用いたゲル電解質を用いた場合、ポリエチレンオキサイドがリチウムイオンを拘束する性質を持つため、電極中の電解質内や電極／セパレータ間のリチウムイオンの移動がさらに阻害される上、ポリエチレンオキサイドが電解質中の有機溶媒に膨潤しやすく、活物質粒子の電子的な孤立が発生しやすくなるため、比較的ローレートでの充放電時にも電池性能を充分なレベルに保持することが困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、特殊な製造工程などを必要としなくても電極およびセパレータ中の電解質のイオン伝導度を１×１０-3Ｓ／ｃｍオーダーに保持し、かつ、電極中の電解質内や電極／セパレータ間のリチウムイオンのスムーズな移動を実現するとともに、電極中の電解質の膨潤を抑制し、活物質粒子の電子的な接触を保持することにより、ローレート充放電時だけでなく、ハイレート放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるリチウム電池を提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、電極活物質とゲル状の電解質とを少なくとも含む正極および負極を、ポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用いたゲル状の電解質を含むセパレータを介して対向させたリチウム電池において、前記正極および負極の内少なくとも一方の電極中のゲル状の電解質は、微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在し、且つ、前記電極中のゲル状の電解質の圧縮率が、前記セパレータ中のゲル状の電解質の圧縮率より低いことを特徴とするリチウム電池である。
【００１１】
また、本発明は、電極活物質とゲル状の電解質とを少なくとも含む正極および負極を、ポリエチレンオキサイドをポリマー骨格に用いたゲル状の電解質を含むセパレータを介して対向させたリチウム電池において、前記正極および負極の内少なくとも一方の電極中のゲル状の電解質は、微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在し、且つ、前記セパレータ中のゲル状の電解質を構成するポリマーが、前記電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーに比べて、エチレンオキサイド構造又はプロピレンオキサイド構造の比率が高いことを特徴とするリチウム電池である。
【００１２】
また、本発明は、前記正極および負極の内少なくとも一方において、前記電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーは、エチレンオキサイド構造に比べて電解液に対する親和性が低い構造が共存していることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は、前記エチレンオキサイド構造に比べて電解液に対する親和性が低い構造は、アルキル構造又はベンゼン構造を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、前記正極および負極の内少なくとも一方において、前記電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーの有機溶媒に対する膨潤度が、前記セパレータ中のゲル状の電解質を構成するポリマーの有機溶媒に対する膨潤度より低いことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は、前記正極および負極の内少なくとも一方の電極合剤表面にゲル状の電解質からなる層が形成されており、かつ、この電極合剤表面のゲル状の電解質層が微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在していることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
本発明により、以下のような作用が期待できる。まず第１に、電極活物質とゲル状の電解質とを少なくとも含む正極および負極の内少なくとも一方において、電極中のゲル状の電解質が微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在しているものとすることにより、電極中の電解質が、ゲル状の電解質と、微細孔内に存在する遊離の液体状電解液がミクロに混在する状態となり、電極中の電解質のイオン伝導度を少なくとも１×１０-3Ｓ／ｃｍオーダーに保持すると共に、リチウムイオンのスムーズな移動を実現することが可能となる。その結果、ハイレート充放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができる。
【００１７】
また第２に、正極および負極の内少なくとも一方の電極合剤表面にゲル状の電解質からなる層が形成されており、かつ、この電極合剤表面のゲル状の電解質層が微細孔を有し、この微細孔内に液体状の電解液が存在しているものとすることにより、電極合剤表面の凹凸が電解質により消失されると共に、電極とセパレータの接触は実際には電解質同士の接触となり、電極／セパレータ間の界面抵抗は著しく低減される。そのため、電極／セパレータ間のリチウムイオンのスムーズな移動を実現することが可能となる。その結果、ハイレート充放電性能やサイクル寿命性能をさらに向上させることができる。
【００１８】
さらに第３に、正極および負極の内少なくとも一方において、電極合剤表面のゲル状の電解質層と電極中のゲル状の電解質が、一体形成されていることにより、電解質層が電極合剤表面に形成されたことによる作用を効果的に得ることができるだけでなく、特殊な製造方法を用いなくても電極合剤表面の電解質層を簡単に形成することができる。
【００１９】
また第４に、正極および負極の内少なくとも一方において、電極中のゲル状の電解質を構成するポリマーの有機溶媒に対する膨潤度が、セパレータ中のゲル状の電解質を構成するポリマーの有機溶媒に対する膨潤度より低いものとすることにより、充放電中のリチウムイオンの移動に伴う有機溶媒の移動による電極中の電解質の膨潤を抑制し、活物質粒子の電子的な接触を保持することが可能となるだけでなく、セパレータ中の電解質が電池反応の進行に充分な電解液を保持することができる。その結果、安定した電池性能が得られるだけでなく、ハイレート充放電性能やサイクル寿命性能を向上させる効果が効率よく得ることができる。なお、ここで言う膨潤度とは、ゲル状の電解質を構成するポリマーを、過剰の有機溶媒中にある一定時間浸漬し、充分膨潤させたときの膨潤後のポリマー体積と膨潤前のポリマー体積の比で定義されるものである。即ち、膨潤度が低いものほど電解質中の有機溶媒の拘束性が低く、ゲル電解質の有機溶媒の移動による体積変化も小さいことを意味する。
【００２０】
また第５に、正極および負極の内少なくとも一方において、電極中のゲル状の電解質の圧縮率が、セパレータ中のゲル状の電解質の圧縮率より低くなるような電解質を用いることによっても、充放電中のリチウムイオンの移動に伴う有機溶媒の移動による電極中の電解質の膨潤を抑制し、活物質粒子の電子的な接触を保持することができる。さらに、充放電反応の進行に伴い活物質粒子の膨張収縮による電極の厚さ変化も同時に発生しているが、セパレータ中の電解質の圧縮率が高いために、電極の厚さ変化に追随してセパレータの厚さが変化することにより、電極とセパレータとの間の界面抵抗の上昇を抑制することができる。その結果、安定した電池性能が得られるだけでなく、ハイレート充放電性能やサイクル寿命性能を向上させる効果がさらに効率よく得ることができる。
【００２１】
なお、ここで言う圧縮率とは、ゲル電解質を、ある一定の圧力で圧縮したときの圧縮された厚さと圧縮前の厚さの比で定義されるものである。即ち、圧縮率が低いものほど圧縮による厚さ変化が小さいことを意味する。
【００２２】
さらに第６に、セパレータ中のゲル状の電解質を構成するポリマーが、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる電解液に対して親和性が高い構造を主に有することにより、ポリマー骨格が電解液と容易にゲル化し、かつ、電池反応の進行に充分な電解液を保持することができる。その結果、安定した電池性能が得られるだけでなく、漏液などの危険性もない。電解液に対して親和性が高い構造としては、例えば、エチレンオキサイド構造やプロピレンオキサイド構造などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
従って、本発明は、以上の作用が相乗的に得られるため、信頼性に優れ、かつ、初期容量やハイレート充放電性能、サイクル寿命などに優れたリチウム電池を容易に提供することができるものである。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明の詳細について、実施例に基づき説明する。
【００２５】
図１に本発明のリチウム電池の断面図を示す。
【００２６】
図１において、１は正極活物質であるコバルト酸リチウムを主成分とした正極合剤であり、アルミ箔からなる正極集電体３上に塗布されてなる。また、２は負極活物質であるカーボンを主成分とした負極合剤であり、銅箔からなる負極集電体４上に塗布されてなる。また、前記正極合剤１と負極合剤２は、ゲル電解質からなるセパレータ５を介して積層されている。さらに、このようにして積層した極群をアルミラミネートフィルム６で覆い、四方を熱溶着により封止し、リチウム電池としたものである。
【００２７】
次に、上記構成のリチウム電池の製造方法を説明する。はじめに、正極合剤１は以下のようにして得た。まず、正極活物質であるコバルト酸リチウムと、導電剤であるアセチレンブラックを混合し、さらに結着剤としてポリフッ化ビニリデンのＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を混合したものを正極集電体３であるアルミ箔上に塗布した後、乾燥し、合剤厚みが０．１ｍｍとなるようにプレスすることにより、正極活物質シートを得た。次に、γ−ブチロラクトン１リットルに１モルのＬｉＢＦ4 を溶解した電解液に化１で示される構造を持つ２官能アクリレートモノマーを混合した電解質溶液を作製した。
【００２８】
【化１】
0004161437.tif 000002
【００２９】
これに前記正極活物質シートを浸漬し、電解質溶液を含浸した。続いて、電解質溶液から正極活物質シートを取り出し、電子線照射によりモノマーを重合させてポリマーを形成させた。以上の工程により正極合剤１を得た。このとき、正極合剤１の表面には、平均厚さ２μｍのゲル状の電解質からなる層が形成されていた。
【００３０】
また、負極合剤２は負極活物質であるカーボンを用い、負極集電体４に銅箔を用いる以外は前記正極合剤１と同様の方法により得た。負極合剤２の表面にも平均厚さ２μｍのゲル状の電解質からなる層が形成されていた。
【００３１】
一方、セパレータ５は以下のようにして得た。まず、有機溶媒としてのγ−ブチロラクトン１リットルに１モルのリチウム塩であるＬｉＢＦ4 を溶解した電解液に、化２で示される構造を持つ２官能アクリレートモノマーを混合し、正極合剤１上に塗布した後、電子線照射によりモノマーを重合させてポリマーを形成させ、ゲル状の電解質とした。以上の工程によりセパレータ５を得た。
【００３２】
【化２】
0004161437.tif 000003
【００３３】
以上のような原料および製法により作製した容量１０ｍＡｈのリチウム電池を、本発明電池Ａ１とした。
【００３４】
次に、負極合剤２に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化１に示すものを用い、正極合剤１に用いる電解質とセパレータ５に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化２に示すものを用い、その他の条件は本発明電池Ａ１と同一の原料および製法により、容量１０ｍＡｈのリチウム電池を作製し、本発明電池Ｂ１とした。
【００３５】
また、正極合剤１および負極合剤２に用いる電解質とセパレータ５に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化１に示すものを用い、その他の条件は本発明電池Ａ１と同一の原料および製法により、容量１０ｍＡｈのリチウム電池を作製し、本発明電池Ｃ１とした。
【００３６】
同様に、正極合剤１とセパレータ５に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化１に示すものを用い、負極合剤２に用いる電解質に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化２に示すものを用い、その他の条件は本発明電池Ａ１と同一の原料および製法により、容量１０ｍＡｈのリチウム電池を作製し、本発明電池Ｄ１とした。
【００３７】
さらに、正極合剤１および負極合剤２に用いる電解質とセパレータ５に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化２に示すものを用い、その他の条件は本発明電池Ａ１と同一の原料および製法により、容量１０ｍＡｈのリチウム電池を作製し、比較電池Ｅ１とした。
【００３８】
このとき、化１に示すアクリレートモノマーは、有機溶媒との親和性が高いエチレンオキサイド構造と、有機溶媒との親和性が低いアルキル構造およびベンゼン骨格とが共存しているので、正極合剤１および負極合剤２に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化１に示すものを用いた場合、電解質は孔径１μｍ以下の微細孔を有し、ゲル状の電解質と、微細孔内に存在する遊離の液体状電解液がミクロに混在する状態となっていることが確認された。一方、化２に示すアクリレートモノマーは、有機溶媒との親和性が高いエチレンオキサイド構造を主に有しており、正極合剤１および負極合剤２、セパレータ５に用いる電解質を形成するための原料であるアクリレートモノマーに化２に示すものを用いた場合、電解質は一様なゲル状となり、微細孔を有さないだけでなく遊離の液体状電解液も存在しないことが確認された。
【００３９】
なお、化１に示すアクリレートモノマーを硬化したポリマーのγ−ブチロラクトンに対する膨潤度は、体積百分率で１１５％であり、化２に示すアクリレートモノマーを硬化したポリマーのγ−ブチロラクトンに対する膨潤度は、体積百分率で２２０％である。
【００４０】
また、化１に示すアクリレートモノマーを用い、厚さ２００μｍに形成した電解質を１．４７×１０6 Ｐａの圧力で圧縮したときの圧縮率は、圧縮前の厚さの５３．８％であり、化２に示すアクリレートモノマーを用いて形成した電解質の圧縮率は、圧縮前の厚さの８６．２％である。
【００４１】
次に、これらの本発明電池Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１および比較電池Ｅ１について、各種電流値で放電を行い、その結果得られた放電電流と放電容量の関係を図２に示す。なお、試験条件は、２０℃の温度下で１ｍＡ（０．１ＣｍＡ相当）の電流で終止電圧４．２Ｖまで充電した後、各種電流で終止電圧２．７Ｖまで放電したものであり、放電容量は正極の設計容量を１００としたときのパーセントで示している。
【００４２】
図２から、本発明電池Ｄ１、比較電池Ｅ１は、放電電流１ｍＡでも設計容量の６０〜７０％しか得られず、放電電流５ｍＡでは設計容量の３０％以下の放電容量しか得られないのに対し、本発明電池Ａ１およびＢ１では放電電流１ｍＡでは設計容量のほぼ１００％の放電容量が得られ、放電電流５ｍＡでも設計容量の８５〜９０％の放電容量が得られることが分かった。また、本発明電池Ｃ１は放電電流１ｍＡでは設計容量の８５％の放電容量が得られ、放電電流５ｍＡでは設計容量の７０％の放電容量が得られることが分かった。
【００４３】
さらに、これらの本発明電池の内Ａ１、Ｂ１および比較電池Ｅ１について、充放電サイクル試験を行い、その結果得られたサイクル数と放電容量の関係を図３に示す。なお、試験条件は、２０℃の温度下で１ｍＡの電流で終止電圧４．２Ｖまで充電した後、１ｍＡの電流で終止電圧２．７Ｖまで放電したものであり、放電容量は正極の設計容量を１００としたときのパーセントで示している。
【００４４】
図３から、比較電池Ｅ１は充放電初期は設計容量の７０％が得られ、サイクルを経過すると徐々に容量が低下し、５０サイクル目に設計容量の５０％を下回る。しかし、これに対して本発明電池Ａ１、Ｂ１は充放電初期より設計容量のほぼ１００％が得られるだけでなく、さらに３００サイクル経過後も若干の容量低下が見られるが、設計容量の８０％以上が保持されることが分かった。
【００４５】
図２および図３の結果が得られた理由として、以下のことが考えられる。まず、比較電池Ｅ１では、正極および負極中の電解質が一様なゲル状であり、微細孔構造を有さないことから、リチウムイオンの移動が困難である。さらにいえば、正極および負極中の電解質組成とセパレータ中の電解質組成が同一であるため、γ−ブチロラクトンに対する膨潤度や圧縮率が同一であり、かつ、かなり高くなっている。そのため、ローレート放電時においてでさえ電池性能を充分なレベルに保持することが困難になっていると考えられる。
【００４６】
一方、本発明電池Ｄ１では、少なくとも正極中の電解質は微細孔を有し、ゲル状の電解質と、微細孔内に存在する遊離の液体状電解液がミクロに混在する状態となっていることから、リチウムイオンのスムーズな移動を実現することが可能となっているものの、正極中の電解質組成とセパレータ中の電解質組成が同一であり、γ−ブチロラクトンに対する膨潤度や圧縮率が同一である。そのため、ローレート放電時においてでさえ電池性能を充分なレベルに保持することが困難になっていると考えられる。
【００４７】
また、本発明電池Ｃ１では、少なくとも負極中の電解質は微細孔を有し、ゲル状の電解質と、微細孔内に存在する遊離の液体状電解液がミクロに混在する状態となっていることから、リチウムイオンのスムーズな移動を実現することが可能となっているものの、セパレータ中の電解質に電解液に対して親和性が低い構造が混在しているため、電池反応の進行に充分な電解液を保持することが困難となっていると考えられる。また、負極中の電解質組成とセパレータ中の電解質組成が同一であり、γ−ブチロラクトンに対する膨潤度や圧縮率が同一であるため、充放電中のリチウムイオンの移動に伴う有機溶媒の移動によりセパレータ中の電解質が電池反応の進行に充分な電解液を保持することが困難であり、さらに充放電反応に伴う電極の厚さ変化にセパレータの厚さが追随せず、電極／セパレータ間の界面抵抗が上昇しやすくなっているものと考えられる。このため、負極中のゲル状の電解質を微細孔構造とした効果が充分に得られないものと考えられる。これに対し、本発明電池Ａ１およびＢ１では、少なくとも正極および負極中もしくは負極中のゲル状の電解質は微細孔を有し、ゲル状の電解質と、微細孔内に存在する遊離の液体状電解液がミクロに混在する状態となっていることから、リチウムイオンのスムーズな移動を実現することが可能となっていると考えられる。また、負極中の電解質のγ−ブチロラクトンに対する膨潤度や圧縮率がセパレータ中の電解質のγ−ブチロラクトンに対する膨潤度や圧縮率よりも低いため、充放電中のリチウムイオンの移動に伴う有機溶媒の移動による電極中の電解質の膨潤を抑制し、活物質粒子の電子的な接触を保持することができるため、ハイレート放電時にも良好な性能を得ることができているものと考えられる。さらに充放電反応に伴う電極の厚さ変化にセパレータの厚さが追随することにより、電極／セパレータ間の界面抵抗の上昇を抑制するものと考えられる。さらにいえば、セパレータ中の電解質を構成するポリマーが、電解液に対して親和性が高いポリエチレンオキサイド構造を主に有するため、ポリマー骨格が電解液と容易にゲル化し、かつ、電池反応の進行に充分な電解液を保持することができるため、サイクル経過後も安定した電池性能が得られるものと考えられる。
【００４８】
次に、正極合剤１の表面および負極合剤２の表面に電解質層を各種厚さで形成した正極および負極を作製し、その他の条件は本発明電池Ａ１と同一の原料および製法により、容量１０ｍＡｈのリチウム電池を作製し、本発明電池Ａ２〜Ａ６とした。
【００４９】
これらの本発明電池Ａ１およびＡ２〜Ａ６の正極上電解質層および負極上電解質層の厚さを表１に示す。
【００５０】
【表１】
0004161437.tif 000004
【００５１】
次に、これらの本発明電池Ａ１およびＡ２〜Ａ６について、図２と同様の試験条件で、各種電流値で放電を行い、その結果得られた放電電流と放電容量の関係を図４に示す。
【００５２】
図４から、本発明電池Ａ６は、放電電流５ｍＡでは放電電流１ｍＡでの放電容量の７０％程度の放電容量しか得られないのに対し、本発明電池Ａ１およびＡ２〜Ａ５では、放電電流５ｍＡでも設計容量の８０％以上の放電容量が得られることが分かった。
【００５３】
この理由として、本発明電池Ａ６は、負極合剤表面の電解質層の厚さが厚いため、電解質層のバルク抵抗が大きくなり、ハイレート充放電性能に劣ると考えられる。従って、負極合剤表面の電解質層の厚さは、２０μｍ以下であることが望ましい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、特殊な製造工程などを必要としなくてもローレート充放電時だけでなく、ハイレート放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるリチウム電池を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリチウム電池の断面図である。
【図２】本発明電池Ａ１、Ｂ１、Ｃ１および比較電池Ｄ１、Ｅ１について、各種電流値で放電を行ったときの放電電流と放電容量の関係を示した図である。
【図３】本発明電池Ａ１、Ｂ１および比較電池Ｅ１について、充放電サイクル試験を行ったときのサイクル数と放電容量の関係を示した図である。
【図４】本発明電池Ａ１およびＡ２〜Ａ６について、各種電流値で放電を行ったときの放電電流と放電容量の関係を示した図である。
【符号の説明】
１  正極合剤
２  負極合剤
３  正極集電体
４  負極集電体
５  セパレータ
６  アルミラミネートフィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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