JP2948277B2 - How to make a lithium battery - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリチウム電池の作製法に関する。The present invention relates to a method for producing a lithium battery.
リチウム電池の一般的な構成を第5図に示す。 FIG. 5 shows a general structure of a lithium battery.
電解層(45)を介してリチウム負極(44)と二酸化マ
ンガンを主とする正極(43)が重ねられ、この両面にス
テンレスなどから成る負極端子板(42)と、正極端子板
(41)とがさらに重ねられ、外周部は封口材(46)によ
って封止されている。電解層(45)としては高分子から
成る不織布に非水系電解液を含浸させたものなどが用い
られる。A lithium negative electrode (44) and a positive electrode (43) mainly composed of manganese dioxide are stacked via an electrolytic layer (45), and a negative electrode terminal plate (42) made of stainless steel or the like and a positive electrode terminal plate (41) Are further stacked, and the outer peripheral portion is sealed with a sealing material (46). As the electrolytic layer (45), a nonwoven fabric made of a polymer impregnated with a non-aqueous electrolyte is used.
従来、リチウム負極(44)としては、圧延したリチウ
ム板を負極端子板(42)となるステンレス上にさらに圧
延により圧着したものが用いられていた。又、二酸化マ
ンガンを主とする正極(43)としては、粒径約1〜2μ
mの二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末等に結着剤を混合、
混練した後に正極端子板(41)となるステンレス上に塗
布、あるいは加圧成型したものが用いられていた。Conventionally, as the lithium negative electrode (44), a rolled lithium plate obtained by further pressing a rolled lithium plate on stainless steel to be the negative electrode terminal plate (42) has been used. The positive electrode (43) mainly composed of manganese dioxide has a particle size of about 1 to 2 μm.
manganese dioxide powder and graphite powder mixed with a binder,
After kneading, a material coated or pressed on a stainless steel serving as a positive electrode terminal plate (41) has been used.
しかしながら、従来のリチウム負極(44)は上記のよ
うに圧延によって作製するために、反応に寄与する面は
圧延板の表面だけであり、リチウム重量に対するリチウ
ム表面積の比(比表面積)は大して大きくならない。反
応に寄与する比表面積がそのように小さい場合にはその
電池から大電流を取り出すことができない。However, since the conventional lithium anode (44) is produced by rolling as described above, the surface contributing to the reaction is only the surface of the rolled plate, and the ratio of the lithium surface area to the lithium weight (specific surface area) does not increase so much. . When the specific surface area contributing to the reaction is so small, a large current cannot be obtained from the battery.
一方、正極(43)を作製する場合には、先に述べたよ
うに塗布法あるいは加圧成型法を用いるために結着剤が
必要となるが、結着剤が入っているために活物質として
の二酸化マンガンを高密度化できず、従って電池の放電
容量を高めることができない。又、正極(43)に添加さ
れる黒鉛粉末等はその導電性を高めるためのものである
が、これを混練によって二酸化マンガン粉末に均一に分
散させることは困難である。On the other hand, when the positive electrode (43) is manufactured, a binder is required to use the coating method or the pressure molding method as described above, but since the binder is contained, the active material is used. Manganese dioxide cannot be increased in density, and therefore the discharge capacity of the battery cannot be increased. The graphite powder or the like added to the positive electrode (43) is used to enhance the conductivity, but it is difficult to uniformly disperse the graphite powder into the manganese dioxide powder by kneading.
さらに、負極(44)、正極(43)共に上記の従来法に
よっては、0.3mm以下の薄膜を均一に形成することが難
しいため、近年の超薄型電池の要求に応えることが困難
であるという問題があった。Furthermore, it is difficult to form a thin film having a thickness of 0.3 mm or less uniformly by the above-described conventional method for both the negative electrode (44) and the positive electrode (43). There was a problem.
本発明は以上のような問題に鑑みてなされ、超薄型
で、大電流を取り出すことができ、さらに放電容量も高
いリチウム電池の作製法を提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method for manufacturing a lithium battery which is ultra-thin, can extract a large current, and has a high discharge capacity.
上記目的は、基板上にリチウム薄膜を形成した負極
と、他の基板上に二酸化マンガンを主とする薄膜を形成
した正極とを電解層を介して対向して配置し、前記負極
と前記正極との周囲を封じるリチウム電池の作製法にお
いて、前記リチウム薄膜及び前記二酸化マンガンを主と
する薄膜は、それぞれ、リチウムの超微粒子、又は二酸
化マンガンを主とする超微粒子をガスとともに圧力差に
よって前記基板上、又は前記他の基板上に噴射すること
によって形成することを特徴とするリチウム電池の作製
法、によって達成される。The above object is to dispose a negative electrode having a lithium thin film formed on a substrate and a positive electrode having a thin film mainly composed of manganese dioxide formed on another substrate opposed to each other with an electrolytic layer interposed therebetween. In the method for producing a lithium battery that seals the periphery of the lithium battery, the lithium thin film and the manganese dioxide-based thin film are formed on the substrate by a pressure difference with ultrafine lithium particles or ultrafine particles mainly containing manganese dioxide, respectively, together with a gas. Or a method for manufacturing a lithium battery, which is formed by spraying on the other substrate.
以上のようなリチウム電池の作製法においては、負
極、正極はともに、活物質である超微粒子をガスに均一
に分散させたエアロゾル状態で基板上に噴射することに
より超微粒子圧粉体膜として形成されるので、形成され
る膜は0.3mm以下の膜厚で、かつ高密度、均一組成のも
のとなる。又、超微粒子圧粉体であるため、その非表面
積が非常に大きくなる。従って、超薄型で大電流を取り
出すことができ、さらに放電容量も高いリチウム電池を
得ることができる。In the lithium battery fabrication method described above, both the negative electrode and the positive electrode are formed as ultrafine particle compact films by spraying the ultrafine particles, which are active materials, uniformly on a substrate in an aerosol state. Therefore, the formed film has a thickness of 0.3 mm or less, and has a high density and uniform composition. In addition, since it is an ultrafine-particle green compact, its non-surface area becomes very large. Therefore, it is possible to obtain a lithium battery which is ultra-thin, can take out a large current and has a high discharge capacity.
次に、実施例について図面を参照して説明する。 Next, examples will be described with reference to the drawings.
先ず、第1実施例において第5図のリチウム負極(4
4)に対応する負極を形成する方法を、第1図に示すリ
チウム薄膜形成装置の模式図を参照して説明する。First, in the first embodiment, the lithium anode (4
A method of forming a negative electrode corresponding to 4) will be described with reference to the schematic diagram of the lithium thin film forming apparatus shown in FIG.
第1図において、超微粒子生成室(1)の内部に設け
られたるつぼ(2)は抵抗加熱によって加熱されるよう
に構成されている。超微粒子生成室(1)にはバルブ
(4)を通してガス(15)を導入するためのガス導入管
(3)が備えられている。膜形成室(6)にはバルブ
(9)を通して図示しない真空排気系に接続される排気
管(10)が備えられている。In FIG. 1, the crucible (2) provided inside the ultrafine particle generation chamber ( 1 ) is configured to be heated by resistance heating. The ultrafine particle generation chamber ( 1 ) is provided with a gas introduction pipe (3) for introducing a gas (15) through a valve (4). The film forming chamber ( 6 ) is provided with an exhaust pipe (10) connected to a vacuum exhaust system (not shown) through a valve (9).
超微粒子生成室(1)と膜形成室(6)とはバルブ
(11)を介して、搬送管(5)によって接続され、搬送
管(5)の先端は巾100mm、スリット巾200μmのノズル
(7)に接続されている。膜形成室(6)内にはノズル
(7)と対向して、図示しない移動機構によって水平方
向に移動可能なステージ(8)が配置される。(12)及
び(13)はそれぞれ、圧力ゲージである。The ultrafine particle generation chamber ( 1 ) and the film formation chamber ( 6 ) are connected via a valve (11) by a transfer pipe (5), and a tip of the transfer pipe (5) has a width of 100 mm and a slit width of 200 μm ( 7). A stage (8) movable in the horizontal direction by a moving mechanism (not shown) is disposed in the film forming chamber ( 6 ) so as to face the nozzle (7). (12) and (13) are pressure gauges, respectively.
以上のように構成される装置において、るつぼ(2)
内にリチウム(Li)(16)を入れ、ステージ(8)の上
に負極端子板(42)(第5図参照)となるステンレス板
(14)を基板として配置した。In the apparatus configured as described above, the crucible (2)
Lithium (Li) (16) was put therein, and a stainless plate (14) serving as a negative electrode terminal plate (42) (see FIG. 5) was disposed as a substrate on the stage (8).
先ず、バルブ(11)を開いた状態で排気管(10)から
排気して、超微粒子生成室(1)及び膜形成室(6)の
内部を一旦1×10-6Torrまで排気した。その後、バルブ
(4)を開いてガス導入管(3)からヘリウムガス(1
5)を導入して、超微粒子生成室(1)内の圧力を9Kg/c
m2とし、同時に排気用のバルブ(9)を調節して膜形成
室(6)内の圧力を1×10-2Torrに保持した。First, the inside of the ultrafine particle generation chamber ( 1 ) and the inside of the film formation chamber ( 6 ) were once evacuated to 1 × 10 −6 Torr while the valve (11) was opened to exhaust air from the exhaust pipe (10). After that, the valve (4) is opened and the helium gas (1
5) is introduced, and the pressure inside the ultrafine particle generation chamber ( 1 ) is increased to 9 kg / c.
and m 2, and then holding film forming chamber the pressure in the (6) to 1 × 10 -2 Torr by adjusting the valve (9) for exhaust at the same time.
るつぼ(2)を加熱してリチウム(16)を蒸発凝縮さ
せ、リチウムの超微粒子(17)を発生させた。生成した
超微粒子(17)は生成と同時に圧力差によって搬送管
(5)を経て、ノズル(7)からステージ(8)上に置
かれたステンレス板(14)上に噴射され、膜化された。
この時、ステージ(8)を一定速度でノズル(7)の巾
方向に対して直角に動かし、100mm角のリチウム超微粒
子圧粉体膜(18)を形成した。膜厚は30μmであった。The crucible (2) was heated to evaporate and condense lithium (16) to generate ultrafine lithium particles (17). The generated ultrafine particles (17) were sprayed from the nozzle (7) onto the stainless steel plate (14) placed on the stage (8) through the transfer pipe (5) by a pressure difference at the same time as the generation, forming a film. .
At this time, the stage (8) was moved at a constant speed at right angles to the width direction of the nozzle (7) to form a 100 mm square lithium ultrafine particle compact film (18). The thickness was 30 μm.
次に第5図の二酸化マンガンを主とする正極(43)に
対応する正極を形成する方法を第2図に示す薄膜形成装
置の模式図を参照して説明する。Next, a method of forming a positive electrode corresponding to the positive electrode (43) mainly containing manganese dioxide in FIG. 5 will be described with reference to a schematic diagram of a thin film forming apparatus shown in FIG.
第2図において、エアロゾル化室(19)の内部にはモ
ータ(21)によって回転する、超微粒子を入れるための
カセット(20)が設けられており、バルブ(22)を通し
てガス(24)を導入するためのガス導入管(23)がカセ
ット(20)の底部近傍に開口している。他方、膜形成室
(25)にはバルブ(26)を通して図示しない真空排気系
に接続される排気管(27)が備えられている。エアロゾ
ル化室(19)と膜形成室(25)とはバルブ(28)を介し
て搬送管(29)によって接続され、搬送管(29)の先端
は巾100mm、スリット巾200μmのノズル(30)に接続さ
れている。膜形成室(25)内にはノズル(30)と対向し
て、図示しない移動機構によって水平方向に移動可能な
ステージ(31)が配置される。(32)及び(33)はそれ
ぞれ圧力ゲージである。In FIG. 2, a cassette ( 20 ) for storing ultrafine particles, which is rotated by a motor (21), is provided inside an aerosolization chamber ( 19 ), and a gas (24) is introduced through a valve (22). A gas introduction pipe (23) for opening the cassette (20) is opened near the bottom of the cassette (20). On the other hand, the film forming chamber ( 25 ) is provided with an exhaust pipe (27) connected to a vacuum exhaust system (not shown) through a valve (26). The aerosolization chamber ( 19 ) and the film formation chamber ( 25 ) are connected by a transfer pipe (29) via a valve (28). The tip of the transfer pipe (29) has a width of 100 mm and a slit width of 200 μm (30). It is connected to the. A stage (31) movable in a horizontal direction by a moving mechanism (not shown) is disposed in the film forming chamber ( 25 ) so as to face the nozzle (30). (32) and (33) are pressure gauges.
以上のように構成される装置において、予め製造して
おいた二酸化マンガンの超微粒子(平均粒径200Å)85w
t%と、黒鉛超微粒子(平均粒径100Å)15wt%とを振動
ミルによって乾式混合したもの(35)をエアロゾル化室
(19)のカセット(20)内に入れ、膜形成室(25)内の
ステージ(31)の上に従来例(第5図)の正極端子板
(41)に対応する正極端子板としてのステンレス板(3
4)を基板として配置した。In the apparatus configured as described above, ultra-fine particles of manganese dioxide (average particle diameter: 200 mm) 85 w
t% and 15 wt% of graphite ultra-fine particles (average particle size 100 mm) were dry-mixed by a vibrating mill (35) and placed in the cassette (20) of the aerosolization chamber ( 19 ), and the film was formed in the film formation chamber ( 25 ). A stainless steel plate (3) as a positive electrode terminal plate corresponding to the positive electrode terminal plate (41) of the conventional example (FIG. 5) is placed on the stage (31).
4) was arranged as a substrate.
先ず、バルブ(28)を開いた状態で排気管(27)から
排気して、エアロゾル化室(19)及び膜形成室(25)の
内部を一旦1×10-6Torrまで排気した。その後、モータ
(21)によってカセット(20)を回転させながらバルブ
(22)を開いてガス導入管(23)からヘリウムガス(2
4)を導入し、カセット(20)の底部へ吹き込んだ。そ
れと同時に排気用のバルブ(26)を調節して、エアロゾ
ル化室(19)内の圧力を9Kg/cm2とし、膜形成室(25)
内の圧力を1×10-2Torrとした。回転するカセット(2
0)の底部に吹き込まれるヘリウムガス(24)によっ
て、二酸化マンガンを主とする混合超微粒子(35)はヘ
リウムガス(24)中に均一に分散したエアロゾル(36)
となり、圧力差によって搬送管(29)を経て、ノズル
(30)からステージ(31)上に置かれたステンレス板
(34)上に噴射され、膜化された。この時、第1図の場
合と同様に、ステージ(31)を一定速度でノズル(30)
の巾方向に対して直角に動かし、100mm角の二酸化マン
ガンを主とする超微粒子圧粉体膜(37)を形成した。膜
厚は30μmであった。First, the gas was exhausted from the exhaust pipe (27) with the valve (28) opened, and the inside of the aerosolization chamber ( 19 ) and the film formation chamber ( 25 ) was once exhausted to 1 × 10 -6 Torr. Then, while rotating the cassette (20) by the motor (21), the valve (22) is opened, and the helium gas (2
4) was introduced and blown into the bottom of the cassette (20). At the same time, the pressure in the aerosolization chamber ( 19 ) is adjusted to 9 kg / cm 2 by adjusting the exhaust valve (26), and the film formation chamber ( 25 )
The internal pressure was 1 × 10 -2 Torr. Rotating cassette (2
The mixed ultrafine particles (35) mainly composed of manganese dioxide are uniformly dispersed in the helium gas (24) by the helium gas (24) injected into the bottom of (0).
Then, the film was sprayed from the nozzle (30) onto the stainless steel plate (34) placed on the stage (31) through the transfer pipe (29) due to the pressure difference, thereby forming a film. At this time, as in the case of FIG. 1, the stage (31) is moved at a constant speed with the nozzle (30).
Was moved at right angles to the width direction to form a 100 mm-square ultrafine particulate compact film (37) mainly composed of manganese dioxide. The thickness was 30 μm.
以上のようにして製造された負極及び正極をそれぞれ
ステンレス板(14)(34)とともに10mm角に切断し、第
5図の電解層(45)に対応する電解層として過塩素酸リ
チウムを1モル/の濃度で溶解させたプロピレンカー
ボネード電解液を含浸させたポリプロピレン不織布を用
い、これをはさんで負極のリチウム圧粉体膜(18)と正
極の二酸化マンガンを主とする圧粉体膜(37)とを対向
させて重ね合わせ、周口部を樹脂で封止して電池を作製
した。電池の大きさはおよそ10mm角、厚さ0.3mmで、非
常に薄型である。The negative electrode and the positive electrode manufactured as described above were cut into 10 mm squares together with the stainless steel plates (14) and (34), and 1 mol of lithium perchlorate was used as an electrolytic layer corresponding to the electrolytic layer (45) in FIG. Using a non-woven polypropylene fabric impregnated with a propylene carbonate electrolyte dissolved at a concentration of /, a lithium compact green film (18) for the negative electrode and a green compact film mainly composed of manganese dioxide for the positive electrode ( 37) were placed facing each other, and the peripheral opening was sealed with resin to produce a battery. The battery is about 10mm square, 0.3mm thick and very thin.
本実施例によって作製したリチウム電池(A)と従来
方法によって作製したリチウム電池(B)とについて、
二酸化マンガンに注目して放電特性を調べ比較した図を
第3図に示す。第3図から明らかなように、本実施例の
リチウム電池(A)の方が従来のもの(B)よりも正極
の活物質である二酸化マンガンの単位重量あたりの放電
容量が大きい。Regarding the lithium battery (A) manufactured according to the present example and the lithium battery (B) manufactured according to the conventional method,
FIG. 3 shows a diagram comparing and examining the discharge characteristics paying attention to manganese dioxide. As is clear from FIG. 3, the lithium battery (A) of the present example has a larger discharge capacity per unit weight of manganese dioxide as the positive electrode active material than the conventional battery (B).
すなわち図において実用になる放電電圧を2.4Vとする
と、それに対応する(A)の放電容量は270mAh/gであ
る。本実施例で得られた100mm角の正極に薄膜として形
成された二酸化マンガンは1.2gであるので放電容量は全
体として324mAhであり、0.5mAの電流で648時間(27日)
もの間、連続して放電電流を取り出すことができる。That is, assuming that the discharge voltage practically used in the figure is 2.4 V, the corresponding discharge capacity of (A) is 270 mAh / g. Since the amount of manganese dioxide formed as a thin film on the 100 mm square positive electrode obtained in this example is 1.2 g, the discharge capacity is 324 mAh as a whole and 648 hours (27 days) at a current of 0.5 mA.
During this time, the discharge current can be continuously taken out.
さらにリチウムについてみても10mm角、30μm厚みで
はリチウム量が1.4mgで放電容量が5.3mAhであった。こ
れは理論値の98%に相当し、非常に放電効率が良い。0.
5mAの電流で10.6時間もの間、連続して放電電流を取り
出すことができる。Further, with respect to lithium, the lithium amount was 1.4 mg and the discharge capacity was 5.3 mAh for a 10 mm square and 30 μm thickness. This corresponds to 98% of the theoretical value, and the discharge efficiency is very good. 0.
A discharge current can be continuously taken out at a current of 5 mA for 10.6 hours.
次に第2実施例について説明する。 Next, a second embodiment will be described.
本実施例において、リチウム負極の形成は第1実施例
と同様の方法によって行ない、二酸化マンガンを主とす
る正極の形成は第4図に模式的に示す薄膜形成装置によ
って行なった。In this embodiment, the formation of the lithium negative electrode was performed by the same method as in the first embodiment, and the formation of the positive electrode mainly composed of manganese dioxide was performed by a thin film forming apparatus schematically shown in FIG.
第4図の装置においては2つのエアロゾル化室(19
a)(19b)が設けられている。それらの内部にはそれぞ
れ、モータ(21a)(21b)によって回転するカセット
(20a)(20b)が備えられており、バルブ(22a)(22
b)を通してガス(24)を導入するためのガス導入管(2
3a)(23b)がカセット(20a)(20b)の底部近傍に開
口している。エアロゾル化室(19a)(19b)は搬送管
(29a)(29b)によってエアロゾルの混合器(38)に接
続され、さらに搬送管(29)によって膜形成室(25)に
接続される。(33a)及び(33b)はそれぞれ圧力ゲージ
である。In the apparatus of FIG. 4, two aerosolization chambers ( 19
a ) ( 19b ) is provided. Inside them, cassettes (20a) (20b) rotated by motors (21a) (21b) are provided, respectively, and valves (22a) (22
b) Gas introduction pipe (2) for introducing gas (24) through
3a) and (23b) open near the bottom of the cassettes (20a) and (20b). The aerosolization chambers ( 19a ) and ( 19b ) are connected to the aerosol mixer (38) by the transfer pipes (29a) and (29b), and further connected to the film formation chamber ( 25 ) by the transfer pipe (29). (33a) and (33b) are pressure gauges.
その他の構成は第2図の構成と同じであるので同一の
符号を付し、説明を省略する。Other configurations are the same as those in FIG. 2, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.
以上のように構成される装置において、予め製造して
おいた二酸化マンガンの超微粒子(平均粒径200Å)(3
5a)を一方のエアロゾル化室(19a)のカセット(20a)
に入れ、同様に黒鉛超微粒子(平均粒径100Å)(35b)
を他方のエアロゾル化室(19b)のカセット(20b)に入
れた。又、膜形成室(25)内のステージ(31)の上にス
テンレス板(34)を基板として配置した。In the apparatus configured as described above, manganese dioxide ultra-fine particles (average particle size 200 mm) previously manufactured (3
5a) One cassette of aerosolization chamber ( 19a ) (20a)
, And similarly ultrafine graphite particles (average particle size 100 mm) (35b)
Was placed in the cassette (20b) of the other aerosolization chamber ( 19b ). Further, a stainless plate (34) was disposed as a substrate on the stage (31) in the film forming chamber ( 25 ).
先ず、弁(28)を開いた状態で排気管(27)から排気
して、エアロゾル化室(19a)(19b)及び膜形成室(2
5)の内部を一旦1×10-6Torrまで排気した。その後、
モータ(21a)(21b)によってそれぞれカセット(20
a)(20b)を回転させながらバルブ(22a)(22b)を開
いてガス導入管(23a)(23b)からヘリウムガス(24)
を導入し、カセット(20a)(20b)の底部へ吹き込ん
だ。ヘリウムガス導入量をバルブ(22a)(22b)で調節
し、同時に排気用のバルブ(26)を調節することによっ
て、それぞれのエアロゾル化室(19a)(19b)内の圧力
を9Kg/cm2、膜形成室(25)内の圧力を1×10-2Torrに
した。First, the air is exhausted from the exhaust pipe (27) with the valve (28) open, and the aerosolization chambers ( 19a ) ( 19b ) and the film formation chamber ( 2 ) are exhausted.
The inside of 5 ) was once evacuated to 1 × 10 −6 Torr. afterwards,
The cassette (20) is driven by the motor (21a) (21b)
a) Open the valves (22a) and (22b) while rotating the (20b), and open the helium gas (24) through the gas inlet pipes (23a) and (23b).
And blown into the bottom of the cassette (20a) (20b). The pressure in each aerosolization chamber ( 19a ) ( 19b ) is adjusted to 9 kg / cm 2 by adjusting the helium gas introduction amount with the valves (22a) and (22b) and simultaneously adjusting the exhaust valve (26). The pressure in the film forming chamber ( 25 ) was set to 1 × 10 -2 Torr.
エアルゾル化室(19a)において回転するカセット(2
0a)の底部に吹き込まれるヘリウムガス(24)によって
二酸化マンガンの超微粒子(35a)をヘリウムガス(2
4)中に均一に分散したエアロゾル(36a)が生成し、圧
力差によって搬送管(29a)を経て混合器(38)へ搬送
される。The cassette (2) rotating in the aerosolization chamber ( 19a )
0a) helium gas (24) blown into the bottom of the manganese dioxide ultra-fine particles (35a) helium gas (2
The aerosol (36a) uniformly dispersed in 4) is generated, and is transported to the mixer (38) via the transport pipe (29a) by a pressure difference.
同様に、エアロゾル化室(19b)内においては黒鉛超
微粒子(35b)のエアロゾル(36a)が生成し、圧力差に
よって搬送管(29b)を経て混合器(38)へ搬送され
る。混合器(38)において両エアロゾル(36a)(36b)
は均一に混合されるが、その割合は搬送管(29a)及び
(29b)のコンダクタンスによって調節され二酸化マン
ガン85wt%、黒鉛15wt%の二酸化マンガンを主とするエ
アロゾル(36)となった。このエアロゾル(36)は搬送
管(29)を経てノズル(30)からステージ(31)上に置
かれたステンレス板(34)上に噴射された。Similarly, in the aerosolization chamber ( 19b ), an aerosol (36a) of graphite ultrafine particles (35b) is generated and transported to the mixer (38) via the transport pipe (29b) by a pressure difference. Both aerosols (36a) (36b) in the mixer (38)
Was uniformly mixed, but the proportion was adjusted by the conductance of the conveying pipes (29a) and (29b) to obtain an aerosol (36) mainly composed of manganese dioxide of 85% by weight of manganese dioxide and 15% by weight of graphite. The aerosol (36) was ejected from the nozzle (30) via a transfer pipe (29) onto a stainless steel plate (34) placed on a stage (31).
この時、第1実施例の場合と同様にステージ(31)を
移動させ、第1実施例と同じ100mm角の二酸化マンガン
を主とする膜圧30μmの超微粒子圧粉体膜(37)を形成
した。At this time, the stage (31) is moved in the same manner as in the first embodiment to form the same ultrafine particulate compact film (37) having a film pressure of 30 μm mainly composed of manganese dioxide of 100 mm square as in the first embodiment. did.
以上のようにして製造した正極と負極とを用いて第1
実施例と同様の方法で電池を作製したところ、第1実施
例と同様の良好な特性のものが得られた。Using the positive electrode and the negative electrode manufactured as described above, a first
When a battery was manufactured in the same manner as in the example, good characteristics similar to those of the first example were obtained.
以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、
本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的
思想に基き種々の変形が可能である。As described above, each embodiment of the present invention has been described.
The present invention is not limited to these, and various modifications are possible based on the technical idea of the present invention.
例えば各実施例においてはリチウム圧粉体膜(18)と
二酸化マンガンを主とする圧粉体膜(37)とを別々に製
造して電池を作製したが、装置を組み合わせることによ
って連続的にそれらを形成しながら電解層に重ねて電池
を作製しても良く、工程を簡略化することができる。For example, in each of the embodiments, the lithium compacted film (18) and the compacted film mainly composed of manganese dioxide (37) were separately manufactured to produce a battery. May be formed on the electrolytic layer while forming the battery, and the process can be simplified.
すなわち、1つの膜形成室(6)に2つの搬送管
(5)(29)を接続し、バルブ(11)(28)の切換えに
よって、複数配置したステンレス板(14)(34)上にリ
チウム膜(18)と二酸化マンガンを主とする膜(37)と
を交互に形成しても良い。この場合には超微粒子生成室
(1)に導入するガス(15)とエアロゾル化室(19)に
導入するガス(24)とは同じものを用いる。そして膜形
成室(6)に続いて電池作製室を設けると良い。That is, two transport pipes (5) and (29) are connected to one film formation chamber ( 6 ), and lithium is placed on a plurality of stainless steel plates (14) and (34) by switching valves (11) and (28). The film (18) and the film (37) mainly composed of manganese dioxide may be formed alternately. In this case, the same gas (15) to be introduced into the ultrafine particle generation chamber ( 1 ) and the same gas (24) to be introduced into the aerosolization chamber ( 19 ) are used. Then, a battery manufacturing chamber is preferably provided following the film forming chamber ( 6 ).
このように連続的な工程にすると、膜形成室(6)は
完全に外気と遮断されているために特にリチウムの酸化
が防止されているのであるが、それだけでなく電池に作
製される工程においても酸化が防止され、良好な電池が
得られる。In such a continuous process, the oxidation of lithium is particularly prevented because the film formation chamber ( 6 ) is completely shut off from the outside air. Oxidation is also prevented, and a good battery is obtained.
又、第2実施例においては二酸化マンガンのエアロゾ
ル(36a)と黒鉛のエアロゾル(36b)とを混合器(38)
で混合したエアロゾル(36)をステンレス板(34)に噴
射して二酸化マンガンを主とする圧粉体膜(37)を得た
が、代わりに、両エアロゾル(36a)(36b)を混合せず
に、それぞれ別に膜形成室(25)へ搬送し、別々のノズ
ルから同時にステンレス板(34)上に噴射するようにし
ても良い。In the second embodiment, a manganese dioxide aerosol (36a) and a graphite aerosol (36b) are mixed in a mixer (38).
The aerosol (36) mixed in the above was sprayed onto a stainless steel plate (34) to obtain a green compact film (37) mainly composed of manganese dioxide, but instead the aerosols (36a) and (36b) were not mixed. Alternatively, they may be separately transported to the film forming chamber ( 25 ), and sprayed simultaneously from different nozzles onto the stainless steel plate (34).
本発明にかかるリチウム電池の作製法によれば、負
極、正極はともに厚さ0.3mm以下の非常に均一で高密度
な超微粒子圧粉体膜として形成される。又、負極のリチ
ウムの酸化も防止される。According to the method for manufacturing a lithium battery according to the present invention, both the negative electrode and the positive electrode are formed as very uniform and high-density ultrafine particle compact films having a thickness of 0.3 mm or less. Also, oxidation of lithium on the negative electrode is prevented.
従って、超薄型で、大電流を取り出すことができ、さ
らに放電容量も高いリチウム電池を得ることができる。Therefore, it is possible to obtain a lithium battery that is ultra-thin, can take out a large current, and has a high discharge capacity.
第1図は本発明にかかる第1実施例のリチウム薄膜を形
成する装置を示す模式図、第2図は同じく二酸化マンガ
ンを主とする薄膜を形成する装置を示す模式図、第3図
は第1実施例及び従来法によって得られたリチウム電池
の放電特性を比較するグラフ、第4図は第2実施例の二
酸化マンガンを主とする薄膜を形成する装置を示す模式
図及び第5図はリチウム電池の一般的な構成を示す概略
断面図である。 なお図において、 (14)(34)……ステンレス板 (15)(24)……ガス (17)……リチウム超微粒子 (18)……リチウム圧粉体膜 (35)……二酸化マンガンを主とする超微粒子 (35a)……二酸化マンガン超微粒子 (35b)……黒鉛超微粒子 (36)……二酸化マンガンを主とするエアロゾル (36a)……二酸化マンガンのエアロゾル (36b)……黒鉛のエアロゾル (37)……二酸化マンガンを主とする圧粉体膜 (38)……混合器 (43)……正極 (44)……負極 (45)……電解層FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for forming a lithium thin film according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing an apparatus for forming a thin film mainly containing manganese dioxide, and FIG. FIG. 4 is a graph comparing the discharge characteristics of the lithium batteries obtained by the first embodiment and the conventional method, FIG. 4 is a schematic diagram showing an apparatus for forming a thin film mainly composed of manganese dioxide of the second embodiment, and FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a general configuration of a battery. In the figure, (14) (34) ... stainless steel plate (15) (24) ... gas (17) ... lithium ultrafine particles (18) ... lithium compacted film (35) ... mainly manganese dioxide Ultrafine particles (35a): Ultrafine manganese dioxide particles (35b): Ultrafine graphite particles (36): Aerosol mainly composed of manganese dioxide (36a): Aerosol of manganese dioxide (36b): Aerosol of graphite (37)… Green compacted film mainly composed of manganese dioxide (38)… Mixer (43)… Positive electrode (44)… Negative electrode (45)… Electrolytic layer
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/08 H01M 4/12 C23C 14/24 C23C 14/08 C23C 14/14 - 14/18 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01M 4/08 H01M 4/12 C23C 14/24 C23C 14/08 C23C 14/14-14/18
Claims (5)
他の基板上に二酸化マンガンを主とする薄膜を形成した
正極とを電解層を介して対向して配置し、前記負極と前
記正極との周囲を封じるリチウム電池の作製法におい
て、前記リチウム薄膜及び前記二酸化マンガンを主とす
る薄膜は、それぞれ、リチウムの超微粒子、又は二酸化
マンガンを主とする超微粒子をガスとともに圧力差によ
って前記基板上、又は前記他の基板上に噴射することに
よって形成することを特徴とするリチウム電池の作製
法。A negative electrode having a lithium thin film formed on a substrate;
A positive electrode, on which a thin film mainly composed of manganese dioxide is formed on another substrate, is disposed to face through an electrolytic layer, and the method for manufacturing a lithium battery that seals around the negative electrode and the positive electrode includes the lithium thin film and the lithium thin film. The manganese dioxide-based thin film is formed by injecting ultrafine particles of lithium or ultrafine particles mainly containing manganese dioxide onto the substrate or the other substrate by a pressure difference together with a gas. A method for producing a lithium battery.
囲気中で発生させたリチウム超微粒子を前記第1のガス
とともに、低圧の雰囲気中に設けられた前記基板上に噴
射することによって形成する請求項(1)に記載のリチ
ウム電池の作製法。2. The lithium thin film is formed by injecting lithium ultrafine particles generated in a high-pressure first gas atmosphere together with the first gas onto the substrate provided in a low-pressure atmosphere. The method for producing a lithium battery according to claim 1.
酸化マンガンを主とする超微粒子を高圧の第2のガスに
均一に分散させたエアロゾルを、低圧の雰囲気中に設け
られた前記他の基板上に噴射することによって形成する
請求項(1)に記載のリチウム電池の作製法。3. The thin film mainly composed of manganese dioxide is obtained by disposing an aerosol obtained by uniformly dispersing ultrafine particles mainly composed of manganese dioxide in a high-pressure second gas in another atmosphere provided in a low-pressure atmosphere. The method for producing a lithium battery according to claim 1, wherein the lithium battery is formed by spraying on a substrate.
主とする超微粒子を収納する回転槽の底部近傍に高圧の
前記第2のガスを吹き込むことによって製造する請求項
(3)に記載のリチウム電池の作製法。4. The lithium battery according to claim 3, wherein the aerosol is produced by blowing the high-pressure second gas near the bottom of a rotary tank containing the ultrafine particles mainly composed of manganese dioxide. Method of manufacturing.
超微粒子を収納する第1の回転槽の底部近傍に高圧の前
記第2のガスを吹き込むことによって製造した第1のエ
アロゾルと、他の超微粒子を収納する第2の回転槽の底
部近傍に高圧の前記第2のガスを吹き込むことによって
製造した第2のエアロゾルとを混合したものである請求
項(3)に記載のリチウム電池の作製法。5. The first aerosol produced by blowing the high-pressure second gas into the vicinity of the bottom of the first rotary tank containing the ultrafine particles of manganese dioxide, and the other ultrafine particles. The method for producing a lithium battery according to claim 3, wherein the second aerosol is produced by blowing the high-pressure second gas into the vicinity of the bottom of the second rotary tank containing the gas.
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