(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードとアノード、このカソードとアノードとの間に介在するセパレータを含む電極組立体と、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解し、ここにリチウム塩及び有機溶媒を加え及び混合して電解質形成用組成物を得て、前記電解質形成用組成物を電極組立体の収納されているケース内に注入し、前記電解質形成用組成物をカソード、アノード及びセパレータのうち１つ以上にコーティングした後、前記低沸点有機溶媒のみを除去して得られたゲル状の高分子電解質と、前記電極組立体と高分子電解質を内蔵しているケースとを具備しているリチウム電池：
【化１】
0004266083.tif 000006
前記式中、ｎは１ないし１２の整数であり、Ｒは炭素数１ないし１２のアルキル基であり、
前記低沸点有機溶媒がアセトンまたはテトラヒドロフランであり、
前記電極組立体は巻取型であり、この電極組立体を内蔵するケースはパウチであり、
前記セパレータが絶縁性樹脂シートであり、前記絶縁性樹脂シートがポリエチレンセパレータ、ポリプロピレンセパレータまたはこれらを組合わせた物である。
【請求項２】
前記化学式１の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．１ないし０．９モルで、化学式２の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．１ないし０．８モルであり、化学式３の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．０１ないし０．８モルであることを特徴とする請求項１に記載のリチウム電池。
【請求項３】
前記ターポリマーの重量平均分子量が１０，０００ないし２，０００，０００であることを特徴とする請求項１または２に記載のリチウム電池。
【請求項４】
前記ターポリマーの質量と、リチウム塩と有機溶媒の総質量の混合比率が１：１ないし１：５０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウム電池。
【請求項５】
前記リチウム塩がＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３及びＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２よりなる群から選択されたいずれか１つ以上であり、前記有機溶媒がＰＣ、ＥＣ、ＤＭＣ、ＭＥＣ、ＤＥＣ及びＶＣよりなる群から選択されたいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリチウム電池。
【請求項６】
化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解した後、ここにリチウム塩と有機溶媒を加えて電解質形成用組成物を得る段階と、前記電解質形成用組成物を、カソード、アノード及びセパレータを具備してなる電極組立体の内蔵されている電池ケース内に注入する段階と、前記電池ケース内の低沸点有機溶媒を除去してゲル状の高分子電解質を得て、前記結果物を密封する段階とを含むことを特徴とするリチウム電池の製造方法：
【化２】
0004266083.tif 000007
前記式中、ｎは１ないし１２の整数であり、Ｒは炭素数１ないし１２のアルキル基であり、
前記低沸点有機溶媒がアセトンまたはテトラヒドロフランであり、
前記電極組立体は巻取型であり、この電極組立体を内蔵するケースはパウチであり、
前記セパレータが絶縁性樹脂シートであり、前記絶縁性樹脂シートがポリエチレンセパレータ、ポリプロピレンセパレータまたはこれらを組合わせた物である。
【請求項７】
前記化学式１の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．１ないし０．９モルで、化学式２の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．１ないし０．８モルであり、化学式３の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．０１ないし０．８モルであることを特徴とする請求項６に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項８】
前記ターポリマーの重量平均分子量が１０，０００ないし２，０００，０００であることを特徴とする請求項６または７に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項９】
前記ターポリマーの質量と、リチウム塩と有機溶媒の総質量の混合比率が１：１ないし１：５０であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項１０】
前記リチウム塩がＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３及びＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２よりなる群から選択されたいずれか１つ以上であり、前記有機溶媒がＰＣ、ＥＣ、ＤＭＣ、ＭＥＣ、ＤＥＣ及びＶＣよりなる群から選択されたいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項１１】
化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解した後、ここにリチウム塩と有機溶媒を加えて電解質形成用組成物を得る段階と、前記電解質形成用組成物を、カソード、アノード及びセパレータのうち１つ以上にコーティングする段階と、前記カソード、アノード及びセパレータを用いて電極組立体を形成した後、低沸点有機溶媒を除去してゲル状の高分子電解質を得て、前記結果物を密封する段階とを含むことを特徴とするリチウム電池の製造方法：
【化３】
0004266083.tif 000008
前記式中、ｎは１ないし１２の整数であり、Ｒは炭素数１ないし１２のアルキル基であり、
前記低沸点有機溶媒がアセトンまたはテトラヒドロフランであり、
前記電極組立体は巻取型であり、この電極組立体を内蔵するケースはパウチであり、
前記セパレータが絶縁性樹脂シートであり、前記絶縁性樹脂シートがポリエチレンセパレータ、ポリプロピレンセパレータまたはこれらを組合わせた物である。
【請求項１２】
前記化学式１の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．１ないし０．９モルで、化学式２の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．１ないし０．８モルであり、化学式３の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０．０１ないし０．８モルであることを特徴とする請求項１１に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項１３】
前記ターポリマーの重量平均分子量が１０，０００ないし２，０００，０００であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項１４】
前記ターポリマーの質量と、リチウム塩と有機溶媒の総質量の混合比率が１：１ないし１：５０であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のリチウム電池の製造方法。
【請求項１５】
前記リチウム塩がＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３及びＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２よりなる群から選択されたいずれか１つ以上であり、前記有機溶媒がＰＣ、ＥＣ、ＤＭＣ、ＭＥＣ、ＤＥＣ及びＶＣよりなる群から選択されたいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のリチウム電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゲル状の高分子電解質及びこれを採用しているリチウム電池に係り、特にゲル状の高分子電解質とこれを採用することによって信頼性及び安定性が改善されたリチウム電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレンオキシドホモポリマーとアルカリ金属イオンシステムとを用いる場合、イオン伝導度特性に優れるということが明らかになり、これを用いた高分子固体電解質に関して研究が活発に進行している。このような研究の結果、ポリエチレンオキシドのようなポリエーテルは、高い移動自由度及び金属陽イオンの溶解度の点から高分子マトリックスとして注目を浴びている。
【０００３】
金属イオンの移動は、高分子の結晶領域でない非晶質領域で起こる。ポリエチレンオキシドの結晶性を減少させるためにポリエチレンオキシドは各種エポキシド化物と共重合する方法が提案された(米国特許第5,968,681号及び第5,837,157号)。
【０００４】
一方、リチウム２次電池は、電解質の種類によって液体電解質を使用するリチウムイオン電池と固体電解質を使用するリチウムイオンポリマー電池とに分けられる。
【０００５】
一般に、リチウムイオン電池は電極組立体を密封するケースとして円筒形ケースまたは角形ケースを使用する。しかし、最近、このようなケースの代わりにパウチを使用する方法が脚光を浴びている。その理由はケースとしてパウチを使用すれば、単位質量及び体積当りエネルギー密度がさらに高まり、電池の薄形化及び軽量化が可能になるだけでなく、ケースの材料費が少なくなるからである。
【０００６】
図１はケースとしてパウチを使用するリチウムイオン電池の一例を模式的に示す分離斜視図である。
【０００７】
図１を参照すれば、リチウムイオン電池はカソード１１、アノード１２及びセパレータ１３を含む電極組立体１０と、この電極組立体１０を包んで密封するケース１４を具備してなる。この際、電極組立体１０はカソード１１とアノード１２との間にセパレータ１３を挿入し、これを巻取して形成したものである。そして、前記電極組立体１０と外部の電気的通路の役割をするカソードタップ１２及びアノードタップ１２'は、カソード１１及びアノード１２から引出されて電極端子１３、１３'を形成する。
【０００８】
図２は従来のリチウムイオンポリマー電池の一例を模式的に示す分離斜視図である。
【０００９】
これを参照すれば、リチウムイオンポリマー電池は、カソード、アノード及びセパレータを具備する電極組立体２１と、前記電極組立体２１を包んで密封するケース２２を具備してなる。そして、前記電極組立体２１から形成された電流を外部に誘導するための電気的通路の役割をする電極端子(またはリ―ド線)２４、２４'はカソード及びアノードに備えられたカソードタップ及びアノードタップ２３、２３'に連結され、ケース２２の外に所定長さだけ露出されるように設けられる。
【００１０】
前述したような図１のリチウムイオン電池及び図２のリチウムイオンポリマー電池では、電極端子１３、１３'及び２４、２４'の一部のみを露出させた状態でケース１４、２２内に電極組立体１０、２１を入れ、ここに電解液を注入した後、熱と圧力を加えて上部ケースの縁部と下部ケースの縁部とを熱接着性物質で接着させて密封することによって電池を完成している。
【００１１】
前述したように、電解液を、電極組立体がケースに収納された後に注入するために、電解液形成用の有機溶媒として沸点の低い有機溶媒を使用する場合、この低沸点有機溶媒によって電極組立体やパウチが膨らむ現象が発生する。また、これによって電池の信頼性及び安全性が低下する問題点がある。
【００１２】
このような問題点を解決するために電極と電解質とを紫外線や電子ビームで硬化する方法、ゲル状の電解液を電極板にコーティングして電解液を別に注入しない方法などが提案された(米国特許第5,972,539号、米国特許第5,279,910、米国特許第5,437,942号及び米国特許第5,340,368)。しかし、前記方法を実際に適用する場合、電極組立体やパウチが膨らむ現象は多少緩和されたか、まだ満足できる水準には至らなかった。
【００１３】
本発明者は、前記問題点を解決するために研究を重ねた結果、ポリエチレンオキシド系のポリマーを使用して形成されたゲル状の電解質に関する本願発明を完成するに至った。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電解液によるスウェリング現象を効率よく抑制しうるゲル状の高分子電解質を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、前記高分子電解質を採用することによって電解液によるスウェリングによる電池の信頼性及び安全性の低下を未然に防止しうるリチウム電池を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、前記リチウム電池の製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明では、化学式１の反復単位、化学式２の反復単位及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解し、ここにリチウム塩及び有機溶媒を混合して電解質形成用組成物を得て、これより低沸点有機溶媒を除去して得られたことを特徴とするゲル状の高分子電解質を提供する。
【００１８】
【化５】
0004266083.tif 000002
【００１９】
前記式中、nは１ないし１２の整数であり、Rは炭素数１ないし１２のアルキル基である。
【００２０】
前記化学式１の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０.１ないし０.９モルで、化学式２の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０.１ないし０.８モルであり、化学式３の反復単位の含量がターポリマー１モルを基準として０.０１ないし０.８モルであることが望ましい。
【００２１】
本発明の他の目的は、カソードとアノード、このカソードとアノードとの間に介在するセパレータを含む電極組立体と、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解し、ここにリチウム塩及び有機溶媒を加え及び混合して電解質形成用組成物を得て、前記電解質形成用組成物を電極組立体の収納されているケース内に注入し、前記電解質形成用組成物をカソード、アノード及びセパレータのうち１つ以上にコーティングした後、前記低沸点有機溶媒のみを除去して得られたゲル状の高分子電解質と、前記電極組立体と高分子電解質を内蔵しているケースとを具備しているリチウム電池によって達成される。
【００２２】
【化６】
0004266083.tif 000003
【００２３】
前記式中、nは１ないし１２の整数であり、Rは炭素数１ないし１２のアルキル基である。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解した後、ここにリチウム塩と有機溶媒を加えて電解質形成用組成物を得る段階と、前記電解質形成用組成物を、カソード、アノード及びセパレータを具備してなる電極組立体の内蔵されている電池ケース内に注入する段階と、前記電池ケース内の低沸点有機溶媒を除去してゲル状の高分子電解質を得て、前記結果物(高分子電解質）を密封する段階とを含むことを特徴とするリチウム電池の製造方法によって達成される。
【００２５】
本発明のさらに他の目的は、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解した後、ここにリチウム塩と有機溶媒を加えて電解質形成用組成物を得る段階と、前記電解質形成用組成物を、カソード、アノード及びセパレータのうち１つ以上にコーティングする段階と、前記カソード、アノード及びセパレータを用いて電極組立体を形成した後、低沸点有機溶媒を除去してゲル状の高分子電解質を得て、前記結果物(高分子電解質）を密封する段階とを含むことを特徴とするリチウム電池の製造方法によって達成される。
【００２６】
【化７】
0004266083.tif 000004
【００２７】
前記式中、nは１ないし１２の整数であり、Rは炭素数１ないし１２のアルキル基である。
【００２８】
前記低沸点有機溶媒はアセトンまたはテトラヒドロフランであることが望ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明では、ゲル状の高分子電解質を使用した点にその特徴があり、このゲル状の電解質は、下記方法などによって製造される。
【００３０】
第１、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーをリチウム塩と低沸点有機溶媒に溶解した後、ここにリチウム塩と有機溶媒とを加えて粘性を調節し、これを電極組立体の入っているケース内に注入し、低沸点有機溶媒を蒸発により除去することによって製造する方法である。
【００３１】
第２、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解し、ここにリチウム塩と有機溶媒を加え及び混合して得られた組成物をカソード、アノード及びセパレータのうちいずれか１つ以上にコーティングした後、前記低沸点有機溶媒を除去することによって製造する方法である。
【００３２】
【化８】
0004266083.tif 000005
【００３３】
前記式中、nは１ないし１２の整数であり、Rは炭素数１ないし１２のアルキル基である。
【００３４】
前記化学式２において、Rの具体的な例としてメチル基、エチル基などがある。
【００３５】
前記ターポリマーにおいて化学式１の反復単位の含量はターポリマー１モルを基準として０.１ないし０.９モル、好ましくは0．6ないし0．8モルで、化学式２の反復単位の含量は０.１ないし０.８モル、好ましくは０．１ないし０．３モルであり、化学式３の反復単位の含量は０.０１ないし０.８モル、好ましくは０．０２ないし０．０３モルである。そして、ターポリマーの重量平均分子量は１０,０００ないし２,０００,０００であることが望ましく、さらに望ましくは、５０万ないし１２０万である。もし、ターポリマーの重量平均分子量が前記範囲を超える場合には、ターポリマーの溶解が難しくなって望ましくない。そして、ターポリマーのガラス転移温度は-８０ないし３０℃範囲であることが望ましい。
【００３６】
特に、本発明のリチウム電池は特にその形態が制限されず、リチウム１次電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池のようなリチウム２次電池で有り得る。その中でも、電極組立体は巻取型であり、この電極組立体を内蔵するケースはパウチ状のリチウム電池であることが望ましい。ケースとしてパウチを使用すれば、単位質量及び体積当りエネルギーの密度が高まって電池の薄形化及び軽量化が可能なだけでなく、ケースの材料費が低減される利点がある。
【００３７】
以下、化学式１、２及び３の反復単位を含有するターポリマーを用いて本発明に係るゲル状の電解質を製造する過程をさらに詳しく説明する。
【００３８】
まず、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーをアセトン、テトラヒドロフランのような低沸点溶媒に溶解させる。
【００３９】
次いで、前記ターポリマーと低沸点溶媒を含有する溶液にリチウム塩と有機溶媒とを含有する電解液を加え及び混合して電解質形成用の組成物を得る。この際、ターポリマーの質量と、リチウム塩と有機溶媒の総質量の混合費は１:１ないし１:５０であることが望ましい。もし、リチウム塩と有機溶媒に対するターポリマーの含量が前記範囲を超える場合には、イオン伝導度が低下する問題点があり、前記範囲に至らない場合にはゲル状の高分子電解質の物性が弱くなって望ましくない。リチウム塩と有機溶媒よりなる電解液におけるリチウム塩の濃度は、０．５ないし２Ｍ（モル）ほどであり、特に、1ないし１．８Ｍの範囲であることが望ましい（以下、電解液におけるリチウム塩の濃度はこの範囲内である）。
【００４０】
次いで、前記電解質形成用の組成物を電極組立体の入っているケース内に注入した後、真空条件下で低沸点有機溶媒のみを迅速に除去する。その結果、ゲル状の高分子電解質が得られる。
【００４１】
また、前述した過程によって得られるゲル状の高分子電解質は、前述した電解質形成用の組成物をカソード、アノード及びセパレータのうちいずれか１つ以上の上部にコーティングした後、これより低沸点有機溶媒のみを除去することによって得られることもある。
【００４２】
本発明において電解液を構成する有機溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)及びジエチルカーボネート(DEC)及びビニレンカーボネート(VC)から選択された少なくとも１種のカーボネート系の溶媒を使用する。特に、電解液の有機溶媒としてビニレンカーボネート(VC)を加える場合には、電池の性能、特に寿命性能が改善される。そして、リチウム塩としては、過塩素酸リチウム(LiClO4)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、三フッ化メタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)及びリチウムビストリフルオロメタンスルホニルアミド(LiN(CF3SO2)2)よりなる群から選択された少なくとも１つのイオン性リチウム塩を使用する。
【００４３】
以下、前述したゲル状の高分子電解質を採用している本発明のリチウム電池の製造方法を説明する。
【００４４】
まず、電極活物質、結合剤、導電剤及び溶媒を含む電極活物質組成物を用いて集電体上に電極活物質層を形成する。この際、電極活物質層を形成する方法は電極活物質組成物を集電体上に直接コーティングする方法、または電極活物質組成物を別の支持体の上部にコーティング及び乾燥した後、この支持体から剥離して得られたフィルムを集電体上にラミネーションする方法がある。ここで、支持体としては活物質層を支持可能なものなら全て使用でき、具体的な例としてマイラーフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどがある。
【００４５】
本発明の電極活物質は、カソードの場合にはLiCoO2などのリチウム複合酸化物、アノードの場合はカーボン、グラファイトなどの物質が使われ、導電剤としてはカーボンブラックなどが使われる。ここで導電剤の含量は電極活物質(例:LiCoO2)１００質量％を基準として１ないし２０質量％であることが望ましい。もし、導電剤の含量が１質量％未満であれば電極活物質層と集電体との間の導電性の改善効果が微小で、２０質量％を超えると電極活物質の含量が相対的に減ることになる。
【００４６】
前記結合剤としてはビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレレンコポリマー(VdF/HFP  コポリマー)、ポリビニリデンフルオライド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート及びその混合物が使われ、その含量は電極活物質１００質量％を基準として５ないし３０質量％であることが望ましく、この範囲である時、集電体と活物質層との接着力が優秀である。
【００４７】
前記溶媒としては、通常のリチウム２次電池において使われるものならば全て使用でき、具体的な例としてアセトン、N-メチルピロリドンなどがある。
【００４８】
前記電極活物質組成物には、場合に応じてLi2CO3を加えることもある。このようにLi2CO3を加えると電池の性能、具体的に高率性能が改善される。
【００４９】
一方、本発明のセパレータは特に制限されないが、本発明では絶縁性樹脂シートとして巻取しやすいポリエチレンセパレータ、ポリプロピレンセパレータまたはこれらを組合わせた物を使用する。ここで、組合わせた物とは、ポリエチレン／ポリプロピレン／ポリエチレン三層膜、ポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレン三層膜、ポリエチレン／ポリプロピレン二層膜が例示できる。
【００５０】
前述した方法によって製造されたカソード電極板とアノード電極板とにセパレータを挿入し、これをゼリーロール方式で巻取してなった電極組立体(図１)を形成し、あるいはバイセル構造の電極組立体(図２)を形成する。なお、バイセル構造とは、アノードを中心におき、このアノードの両面にそれぞれセパレータとカソードが順次積層された構造を意味する。ここで、前記セパレータは特に制限されないが、電解質形成用の組成物を含浸させうる網目構造を有するのがさらに望ましい。このような特性を有する具体的な例としては、ポリエチレンセパレータ、ポリプロピレンセパレータ及びこれらの組合物などがある。
【００５１】
次いで、前記バイセル構造の電極組立体をケース内に入れる。その後、化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位を含むターポリマーを低沸点有機溶媒に溶解した後、ここにリチウム塩と有機溶媒に加えて電解質形成用の組成物を得る。
【００５２】
次いで、前記電解質形成用の組成物を電池ケース内に注入する。引き続き、前記結果物を真空条件下で低沸点有機溶媒のみを除去すればゲル状の高分子電解質が得られる。それから、ケースを密封することによってリチウム電池が完成される。
【００５３】
前述したように、低沸点有機溶媒の除去によって電極組立体の内部に存在する電解質形成用組成物がゲル状に変化すると、電解液の漏れによる電池の安全性及び信頼性の低下を未然に予防しうる。
【００５４】
一方、本発明のリチウム電池ではゲル状の高分子電解質が、前述した方法以外に下記の方法によっても製造できる。
【００５５】
電解質形成用の組成物が化学式１、化学式２及び化学式３の反復単位と化学式４の反復単位とを含むターポリマー、低沸点有機溶媒、リチウム塩及び有機溶媒を含有する場合には、この組成物をカソード、アノード及びセパレータのうちいずれか１つ以上の上部にコーティングした後、これより低沸点有機溶媒を除去すればゲル状の電解質が得られる。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明を下記実施例に基づいて説明するが、本発明が下記実施例にのみ限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
アセトン６００mlにポリビニリデンフルオライド１５gを加えてボールミルで２時間混合して溶解した。この混合物にLiCoO2  ４７０gとスパーP  １５gを加えた後、これを５時間混合してカソード活物質組成物を形成した。
【００５８】
前記カソード活物質組成物を３２０μｍギャップのドクターブレードを使用し、厚さ１４７μｍ、幅４.９cmのアルミニウム薄膜上にコーティング及び乾燥してカソード電極板を形成した。
【００５９】
一方、アノード電極板は次の過程によって製造した。
【００６０】
アセトン６００mlにポリビニリデンフルオライド５０gを加え、ボールミルで２時間混合して溶解した。この混合物にメゾカーボンファイバ(MCF)４４９gとアノード集電体に対する活物質層の結着力を向上させるためのシュウ酸１gを加えた後、これを５時間混合してアノード活物質組成物を形成した。
【００６１】
前記アノード活物質組成物を４２０μｍギャップのドクターブレードを使用し、厚さ１７８μｍ、幅５.１cmの銅薄膜上にコーティング及び乾燥してアノード電極板を形成した。
【００６２】
これとは別に、セパレータとしてはポリエチレンセパレータ(Asahi社)を使用し、この際、セパレータの幅は５.３５cmで、厚さは１８μｍであった。
【００６３】
前記カソード電極板とアノード電極板との間にポリエチレンセパレータを介在させた後、これをゼリーロール方式で巻取して電極組立体を形成した。この電極組立体をパウチ内に入れた。
【００６４】
一方、化学式１の反復単位(エチレンオキシド)-化学式２の反復単位(nは２で、Rはメチル基である)-化学式３の反復単位(アリルグリシジルエーテル)含有ターポリマー(Daiso社)(重量平均分子量:１×１０6、化学式１の反復単位:化学式２の反復単位:化学式３の反復単位のモル比は８０:１８:２で、ガラス転移温度は-７０℃である)１gをアセトン１００mlに溶解し、ここに１M  LiPF6 EC/PC(ECとPCの混合体積比は１:１である)溶液３０gを加えて混合した。前記混合物にアセトン５０mlをさらに加えて希釈し、電解質形成用の組成物を得た。このようにして得られた電解質形成用の組成物２０mlを前記過程によって得られたパウチ電池に注入してから、真空条件下でアセトンを蒸発させた。次いで、アセトンを蒸発により除去することによってゲル状の電解質を形成し、前記結果物を密封することによってリチウム２次電池を完成した。
【００６５】
（実施例２）
１M  LiPF6  EC/PC(ECとPCの混合体積比は１:１である)溶液の代わりに１M  LiPF6 EC/PC:VC(ECとPCとVCの混合体積比は４:４:２である)溶液を使用したことを除いては、実施例１と同一な過程によって実施してリチウム２次電池を完成した。
【００６６】
（実施例３）
化学式１の反復単位(エチレンオキシド)-化学式２の反復単位(nは２で、Rはメチル基である)-化学式３の反復単位(アリルグリシジルエーテル)含有ターポリマー(Daiso社)(重量平均分子量:１×１０6、化学式１の反復単位:化学式２の反復単位:化学式３の反復単位のモル比は８０:１８:２であり、ガラス転移温度は-７０℃である)１gをアセトン１００mlに溶解し、ここに１M  LiPF6EC/PC(ECとPCの混合体積比は１:１である)溶液３０gを加えて混合した。前記混合物にアセトン５０mlをさらに加えて希釈し、電解質形成用組成物を得た。このようにして得られた電解質形成用組成物２０mlを、実施例１によって製造されたカソード電極板及びアノード電極板の上部にコーティングした。
【００６７】
前記カソード電極板とアノード電極板との間にポリエチレンセパレータを介在させた後、これをラミネートして電極組立体を形成した。この電極組立体をパウチに入れ、真空条件下でアセトンを蒸発させた後、これを密封することによってリチウム２次電池を完成した。
【００６８】
（比較例）
電解質形成用の組成物の代わりに電解液の１.１５M  LiPF6  EC:DMC:DEC(３:３:４)溶液(UBE社)を、実施例１により製造されたパウチ電池に注入した。次いで、前記結果物を密封することによってリチウム２次電池を完成した。
【００６９】
前記実施例１-３及び比較例によって製造されたリチウム２次電池において、電池の信頼性及び安全性を評価した。ここで、電池の信頼性は８０℃で４日間放置した後、特性の変化を観察して評価し、安全性の評価方法は過充電貫通実験によって実施した。
【００７０】
評価の結果、実施例１-３のリチウム２次電池は、比較例の場合と比べて、信頼性と安全性に優れるということがわかった。これは実施例１-３のリチウム２次電池は、液状の電解液を使用する比較例の場合と比べて、ゲル状の電解質を使用することによって電解液の外部への漏れや電解液による電極組立体やパウチが膨らむ現象がなくなるため、信頼性及び安全性を確保しうるからである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲル状の電解質を用いることにより、電解液によるスウェリング現象を効率よく抑制して電解液の外部への漏れを防止できるので、電池の信頼性及び安全性を確保しうるリチウム電池が得られる。
【００７２】
本発明について前記実施例に基づいて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他実施例が可能なことを理解しうる。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲上の技術的思想によってのみ決まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のリチウムイオン電池の一例を模式的に示す分離斜視図である。
【図２】一般のリチウムイオンポリマー電池の他の例を模式的に示す分離斜視図である。
【図１】
0004266083.tif 000009
【図２】
0004266083.tif 000010