DE102016105120A1 - Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt - Google Patents

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Harunari Shimamura
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Abstract

Eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beinhaltet eine Faserschicht (80), die Faser aus einem synthetischen Harz enthält, zwischen einem Separator (70) und einer positiven Elektrode (50) und/oder zwischen dem Separator (70) und einer negativen Elektrode (60). Die Faserschicht (80) enthält mindestens PVDF und PTFE als Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes. Das PVDF und das PTFE besitzen beide ein mittleres Molekulargewicht von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000. In den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes ist der Gehalt an PVDF größer als der Gehalt an PTFE, und der Gehalt an PTFE ist kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt.
  • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Im Vergleich zu existierenden Batterien besitzen Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt, wie Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (Lithium-Sekundärbatterien), ein geringeres Gewicht und eine höhere Energiedichte. Daher wurden Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt in den letzten Jahren als sogenannte portable Stromversorger in Personal Computer, mobilen Endgeräten und dergleichen oder als Stromversorger zum Antreiben von Fahrzeugen verwendet. Insbesondere werden Lithium-Ionen-Sekundärbatterien, die ein leichtes Gewicht besitzen und eine hohe Energiedichte bewirken, bevorzugt als Stromversorger hoher Ausgangsleistung zum Antreiben von Fahrzeugen wie eines Elektrofahrzeugs (EV), eines Hybridfahrzeugs (HV) und eines Steckdosenhybridfahrzeugs (PHV) verwendet.
  • Typischerweise beinhaltet eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt eine positive Elektrode mit einer Positivelektroden-Aktivmaterialschicht, eine negative Elektrode mit einer Negativelektroden-Aktivmaterialschicht und einen nicht-wässrigen Elektrolyten. Es handelt sich um eine Batterie, die durch die Bewegung von Ladungsträgern (beispielsweise Lithium-Ionen) in dem Elektrolyten zwischen den Elektroden geladen und entladen wird. Zum Zeitpunkt des Ladens der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt werden Ladungsträger (typischerweise Lithium-Ionen) aus dem Positivelektroden-Aktivmaterial, das die Positivelektroden-Aktivmaterialschicht bildet, freigesetzt (abgesondert) und in das Negativelektroden-Aktivmaterial, das die Negativelektroden-Aktivmaterialschicht bildet, absorbiert (eingelagert). Umgekehrt werden zum Zeitpunkt des Entladen der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt Ladungsträger (typischerweise Lithium-Ionen) aus dem Negativelektroden-Aktivmaterial freigesetzt (abgesondert) und in das Positivelektroden-Aktivmaterial absorbiert (eingelagert). Während zugleich mit dem Laden und Entladen der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt die Ladungsträger (typischerweise Lithium-Ionen) in die aktiven Materialien absorbiert und daraus freigesetzt werden, wie vorstehend beschrieben, dehnen und kontrahieren sich die Positiv- und Negativelektroden-Aktivmaterialien (das heißt, Positiv- und Negativelektroden-Aktivmaterialschichten, die die aktiven Materialien aufweisen).
  • Typischerweise wird eine solche Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt erstellt, indem eine Elektrodeneinheit, die aus einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode besteht, welche mit einem dazwischen positionierten Separator miteinander laminiert sind, und in manchen Fällen ein Elektrolyt aufgenommen wird. Als die Struktur der Elektrodeneinheit ist eine Elektrodeneinheit vom Laminattyp in Form eines Laminats einer Mehrzahl von flächigen Elektrodeneinheiten, eine Elektrodeneinheit vom Rollentyp, die durch Aufwickeln einer langen bahnartigen Elektrodeneinheit in die Form einer Rolle erhalten wird, oder dergleichen bekannt. Falls die Elektrodeneinheit wie oben ausgestaltet ist, lässt sich ein Reaktionsbereich zwischen der positiven und der negativen Elektrode vergrößern und somit die Energiedichte sowie die Ausgabeleistung verbessern. Vorliegend wird als der Separator typischerweise ein aus einem Harz hergestellter poröser Film verwendet. Ein solcher Separator besitzt die Funktion, die positive Elektrode von der negativen Elektrode elektrisch zu isolieren und den nicht-wässrigen Elektrolyten zu halten. Beispiele für technische Dokumente, die sich auf eine solche Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beziehen, umfassen die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-078008 und die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-074403 .
  • In dem Fall, dass die wie oben ausgestaltete Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt in der Anwendung verwendet wird, bei der Hochstromladen und -entladen wiederholt werden (beispielsweise in einem Fall, in dem die Batterie an einem Fahrzeug montiert ist), kann der Separator aufgrund der Dehnung und Kontraktion der Positiv- und Negativelektroden-Aktivmaterialien (Positiv- und Negativelektroden-Aktivmaterialschichten), mit der das Laden und Entladen einhergeht, gedrückt werden, so dass möglicherweise Poren des Separators gequetscht werden, und folglich kann der in den Poren gehaltene nicht-wässrige Elektrolyt aus der Elektrodeneinheit herausgepresst werden. Infolgedessen tritt in der Menge des in der Elektrodeneinheit gehaltenen nicht-wässrigen Elektrolyten eine Variation ein, und demgemäß hält ein Abschnitt in der Elektrodeneinheit eine große Menge an nicht-wässrigem Elektrolyt, während der andere Abschnitt in manchen Fällen eine geringe Menge (Mangel) an nicht-wässrigem Elektrolyt hält. In dem Fall, dass die Elektrodeneinheit vom Rollentyp als eine Elektrodeneinheit verwendet wird, variiert in manchen Fällen die Menge des gehaltenen nicht-wässrigen Elektrolyten zwischen dem Endabschnitt und dem mittleren Abschnitt in der Richtung der Wicklungsachse (das heißt, in manchen Fällen erfolgt eine Variation der Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten). Innerhalb der Elektrodeneinheit kommt es in dem Abschnitt, der eine geringe Menge (Mangel) an nicht-wässrigem Elektrolyt aufweist, leicht zu einem sogenannten Flüssigkeitsmangel. In dem Abschnitt, der eine geringe Menge an nicht-wässrigem Elektrolyt aufweist (typischerweise dem Abschnitt, in dem der Flüssigkeitsmangel auftritt), ist die Menge des vorhandenen nicht-wässrigen Elektrolyten geringer als die notwendige Menge, und die Gesamtlade- und -entladeleistung der Batterie bzw. des Akkumulators neigt dazu, sich zu verschlechtern. Ferner erfolgt innerhalb der Elektrodeneinheit eine Batteriereaktion hauptsächlich in dem Abschnitt, der eine relativ große Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten aufweist, und somit wird die Verschlechterung eines solchen Abschnitts tendenziell beschleunigt. Keines der vorgenannten Phänomene ist wünschenswert, denn sie werden zu einem Leistungsverschlechterungsfaktor (Anstieg von Batteriewiderstand, Kapazitätsverschlechterung und dergleichen). Insbesondere ist es für die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, die in jener Anwendung verwendet wird, in der Hochstromlade- und -entladecharakteristika auf hohem Niveau erforderlich sind, wichtig, die Leistungsverschlechterung, die aus der Variation der Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten in der Elektrodeneinheit resultiert, zu unterdrücken.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung sieht eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt vor, die hervorragende Hochstromlade- und -entladecharakteristika besitzt. Konkret sieht die Erfindung eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt vor, die eine Elektrodeneinheit beinhaltet, welche einen nicht-wässrigen Elektrolyten hervorragend hält.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, die eine Flachrollen-Elektrodeneinheit, in der eine längliche positive Elektrode, eine längliche negative Elektrode und ein länglicher Separator, welcher die positive und negative Elektrode elektrisch voneinander trennt, übereinandergelegt und zusammen in einer Längsrichtung aufgewickelt sind, sowie einen nicht-wässrigen Elektrolyten beinhaltet. Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt weist eine Faserschicht auf, die eine Faser aus einem synthetischen Harz zumindest zwischen dem Separator und der positiven Elektrode oder zwischen dem Separator und der negativen Elektrode enthält. Die Faserschicht enthält mindestens Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Polytetrafluorethylen (PTFE) als Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes, und das PVDF und das PTFE besitzen beide ein mittleres Molekulargewicht (zahlenmittleres Molekulargewicht: Mn) von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000. In den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes ist der Gehalt des PVDF größer als der Gehalt des PTFE, und der Gehalt des PTFE ist kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes.
  • In der vorliegenden Spezifikation bezieht sich die „Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt” auf eine Sekundärbatterie, die einen nicht-wässrigen Elektrolyten (typischerweise einen nicht-wässrigen Elektrolyten, der ein Trägersalz (Trägerelektrolyten) in einem nicht-wässrigen Lösungsmittel (organischen Lösungsmittel) enthält) beinhaltet. Vorliegend bezieht sich die „Sekundärbatterie” generell auf eine Batterie bzw. einen Akkumulator, die/der wiederholt geladen und entladen werden kann, und ist ein Begriff, der eine sogenannte chemische Zelle, wie etwa eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, und eine physikalische Zelle, wie etwa einen elektrischen Doppelschichtkondensator, einschließt. Ferner bedeutet das „mittlere Molekulargewicht” der Komponenten des synthetischen Harzes in der vorliegenden Spezifikation ein zahlenmittleres Molekulargewicht, und es kann beispielsweise ein Wert gewählt werden, der durch Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen wird.
  • Wie oben beschrieben, beinhaltet die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt die Faserschicht zwischen dem Separator und der positiven Elektrode oder zwischen dem Separator und der negativen Elektrode. Demgemäß lässt sich das Quetschen der Poren des Separators selbst dann unterbinden, wenn sich die Batterie in einer Umgebung befindet, in der der Separator mit Druck beaufschlagt wird. Ferner kann selbst in dem Fall, dass der Separator gedrückt wird und somit der nicht-wässrige Elektrolyt aus dem Separator herausgepresst wird, der aus dem Separator herausgepresste nicht-wässrige Elektrolyt dadurch in der an den Separator angrenzenden Faserschicht gehalten werden, dass die Faserschicht zwischen dem Separator und der positiven Elektrode oder zwischen dem Separator und der negativen Elektrode angeordnet wird. Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten einer Variation (beispielsweise das Auftreten des Flüssigkeitsmangels) der Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten in der Elektrodeneinheit zu verhindern. Das heißt, die wie oben ausgestaltete Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt kann die Verschlechterung der Batterieleistung, die aus einer Variation der Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten in der Elektrodeneinheit resultiert, verhindern und kann als eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt vorgesehen sein, die hervorragende Hochstromlade- und -entladecharakteristika besitzt. Vorliegend besitzt die Faserschicht aufgrund ihres Gehalts an PVDF hervorragende Eigenschaften (nachstehend als „Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt” bezeichnet) des darin Haltens des nicht-wässrigen Elektrolyten. Darüber hinaus kann die Stärke bzw. Festigkeit der die Faserschicht bildenden Faser verbessert werden, da die Faserschicht PTFE enthält. Durch Einstellen des Gehalts an PVDF und PTFE in den Komponenten des synthetischen Harzes, welches die in der Faserschicht enthaltene Faser bildet, derart, dass er in dem vorstehenden Bereich liegt, lassen sich sowohl das Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt als auch die Verbesserung der Stärke bzw. Festigkeit der die Faserschicht bildenden Faser gleichzeitig realisieren. Überdies ist es durch Verwenden von PVDF und PTFE, deren Molekulargewicht innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, möglich, eine homogene Faserschicht zu bilden, in der die Fasern, die die Faserschicht bilden, hervorragend miteinander verwoben sind.
  • In den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes kann der Gehalt an PVDF größer oder gleich 30 Ma% und kleiner oder gleich 80 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes sein. Die Faserschicht, die den vorgenannten Aspekt besitzt, kann gleichzeitig sowohl einen hohen Grad an Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt als auch einen hohen Grad an Festigkeitsverbesserung der die Faserschicht bildenden Faser realisieren.
  • Eine mittlere Dicke der Faserschicht kann größer oder gleich 0,5 μm und kleiner oder gleich 6 μm sein. Selbst in dem Fall, dass die mittlere Dicke relativ gering ist, kann die Faserschicht ein hervorragendes Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt aufweisen. Durch Einstellen der mittleren Dicke der Faserschicht derart, dass sie in dem vorstehenden Bereich liegt, lässt sich ein Abstand zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode (Elektrodenabstand) verkürzen. Infolgedessen wird die Strecke, die die Ladungsträger in dem nicht-wässrigen Elektrolyten zwischen den beiden Elektroden zurücklegen, verkürzt (das heißt, die Bewegung der Ladungsträger zwischen den beiden Elektroden wird gleichmäßig), und somit lässt sich der Batteriewiderstand verringern.
  • Der Separator kann eine aus Harz hergestellte Substratschicht sowie eine wärmebeständige Schicht, die wärmebeständige Feinpartikel enthält und auf der Oberfläche der Substratschicht gebildet ist, aufweisen, und die Faserschicht kann auf der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht gebildet sein. Durch Ausbilden der Faserschicht auf der Oberfläche des Separators kann bevorzugt das Quetschen der Poren des Separators unterbunden werden. Ferner kann der nicht-wässrige Elektrolyt selbst in dem Fall in der Faserschicht gehalten werden, dass der Separator gedrückt und somit der in dem Separator gehaltene nicht-wässrige Elektrolyt herausgepresst wird. Typischerweise sind auf der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht kleinste Vorsprünge und Vertiefungen vorhanden, und daher verhakt sich die Faser, die die Faserschicht bildet, leicht in den Vorsprüngen und Vertiefungen. Folglich ist die Oberfläche der wärmebeständigen Schicht zum Ausbilden der Faserschicht geeignet.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Batterie, bei der eine Mehrzahl von Elementarzellen elektrisch miteinander verbunden sind. Jede der Elementarzellen ist die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt des ersten Aspekts. Die Elementarzellen können in einem Zustand begrenzt sein, in dem ein begrenzender Druck von größer oder gleich 0,2 MPa und kleiner oder gleich 10 MPa in einer Richtung orthogonal zu einer flachen Oberfläche der Flachrollen-Elektrodeneinheit, die in jeder der Elementarzellen beinhaltet ist, aufgebracht wird. In der wie oben ausgestalteten zusammengesetzten Batterie ist die Rollen-Elektrodeneinheit, die in jeder der die zusammengesetzte Batterie bildenden Elementarzellen beinhaltet ist, unter einem vorbestimmten begrenzenden Druck begrenzt. Wenn Hochstromladen und -entladen wiederholt werden, wird der Separator in der Elektrodeneinheit daher leicht gedrückt, und der nicht-wässrige Elektrolyt in der Elektrodeneinheit wird leicht aus der Elektrodeneinheit herausgepresst. Demgemäß ist es durch Wählen der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt des ersten Aspekts als jede der in der zusammengesetzten Batterie verwendeten Elementarzellen (Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt) möglich, eine zusammengesetzte Batterie bereitzustellen, die Elementarzellen beinhaltet, welche die vorgenannten Wirkungen der Erfindung auf einem hohen Niveau aufweisen können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigt:
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt;
  • 2 ist eine Längsschnittansicht, die eine Schnittstruktur entlang der Linie II-II in 1 schematisch zeigt;
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausgestaltung einer Elektrodeneinheit vom Rollentyp gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 4 ist eine Längsschnittansicht, die eine Schnittstruktur entlang der Linie IV-IV in 3 schematisch zeigt, und ist eine Teilschnittansicht, die einen Abschnitt zwischen einer positiven und einer negativen Elektrode der Elektrodeneinheit vom Rollentyp gemäß der Ausführungsform anhand von Vergrößerung schematisch zeigt; und
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine zusammengesetzte Batterie schematisch zeigt, in der eine Mehrzahl von Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der Ausführungsform der Erfindung zusammengesetzt sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung gegebenenfalls unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Vorliegend können Gegenstände, die zwar nicht in den in der Erfindung eigens beschriebenen Punkten beinhaltet sind, jedoch zum Ausführen der Erfindung notwendig sind, als Fragen der Gestaltung ermittelt werden, die aus jenen im verwandten Stand der Technik basierend auf der Technik auf dem Gebiet des verwandten Standes der Technik ausgewählt werden. Die Erfindung ist basierend auf dem in der vorliegenden Spezifikation offenbarten Inhalt und dem technischen Allgemeinwissen auf dem Gebiet des verwandten Standes der Technik ausführbar. In den folgenden Zeichnungen werden funktionsgleiche Elementabschnitte mitunter durch Kennzeichnung mit dem gleichen Symbol beschrieben, um eine repetitive Beschreibung zu umgehen oder zu vereinfachen. Darüber hinaus spiegelt das Abmessungsverhältnis (Länge, Breite, Dicke oder dergleichen) in jeder Zeichnung nicht notwendigerweise das tatsächliche Abmessungsverhältnis wider. Eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist lediglich ein Beispiel, und die Erfindung findet auch auf andere Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt (zum Beispiel Magnesium-Sekundärbatterien) Anwendung, die andere Ladungsträger (zum Beispiel Magnesium-Ionen) beinhalten.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung konkret beschrieben, indem hauptsächlich ein Fall veranschaulicht wird, in dem eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt (Lithium-Ionen-Sekundärbatterie), welche eine Ausgestaltung aufweist, bei der eine Elektrodeneinheit vom Rollentyp und ein Elektrolyt in einem Batteriegehäuse mit einer abgewinkelten Form aufgenommen sind, auf die Erfindung Anwendung findet. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist die Elektrodeneinheit vom Rollentyp lediglich ein Beispiel, und der technische Gedanke der Erfindung findet auch auf andere Formen (zum Beispiel eine Elektrodeneinheit vom Laminattyp) Anwendung. Ferner unterliegt die Form (Aussehen oder Größe) der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt keinen besonderen Einschränkungen.
  • Abgesehen davon, dass sie eine Faserschicht, welche später beschrieben wird, zwischen einer positiven Elektrode und einem Separator und/oder einer negativen Elektrode und einem Separator aufweist, kann die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt der vorliegenden Ausführungsform auf die gleiche Weise ausgestaltet sein wie Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt des verwandten Standes der Technik.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, weist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 100 eine Ausgestaltung auf, bei der eine Elektrodeneinheit (Elektrodeneinheit vom Rollentyp) 20 zusammen mit einem in der Zeichnung nicht gezeigten nicht-wässrigen Elektrolyten in einem flachen, kastenförmigen Batteriegehäuse 30 aufgenommen ist. Die Elektrodeneinheit 20 weist eine Form auf, bei der eine längliche positive Elektrode (Positivelektrodenbahn) 50, eine längliche negative Elektrode (Negativelektrodenbahn) 60 und ein zwischen jenen Elektroden positionierter länglicher Separator (Separatorbahn) 70 flach aufgewickelt sind.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist das Batteriegehäuse 30 mit einem Gehäusekörper 32 ausgestaltet, der die Form eines Kastens (das heißt, die Form eines Quaders mit Boden) mit einem Öffnungsabschnitt an einem Ende (der als oberer Abschnitt einer in einem Normalzustand verwendeten Batterie angesehen wird) besitzt, sowie mit einer Deckeleinheit 34, welche den Öffnungsabschnitt des Gehäusekörpers 32 abdichtet. Wie in den Zeichnungen gezeigt, ist die Deckeleinheit 34 mit einem Positivelektrodenanschluss 42 und einem Negativelektrodenanschluss 44 zur externen Verbindung versehen. Die Deckeleinheit 34 ist auch mit einem Sicherheitsventil 36 zum Abführen von Gas, das innerhalb des Batteriegehäuses 30 erzeugt wird, aus dem Batteriegehäuse und einem Einlass (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zum Einspritzen eines nicht-wässrigen Elektrolyten in das Batteriegehäuse versehen. Als das Material des Batteriegehäuses 30 sind beispielsweise ein (aus einer Legierung hergestelltes) Metallmaterial, wie etwa Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Edelstahl, und ein Harzmaterial zu bevorzugen.
  • <<Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp>>
  • Wie in 3 und 4 gezeigt, weist die Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp eine Faserschicht 80 zwischen der negativen Elektrode 60 und dem Separator 70 auf. Nachstehend wird als eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beschrieben, bei der die Faserschicht auf der Oberfläche des Separators gebildet ist, doch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Faserschicht 80 kann zwischen der positiven Elektrode 50 und dem Separator 70 und zwischen der negativen Elektrode 60 und dem Separator 70 angeordnet sein. Ferner kann die Faserschicht 80 nur zwischen der positiven Elektrode 50 und dem Separator 70 angeordnet sein.
  • Wie in 3 gezeigt, besitzt die Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Phase vor dem Zusammensetzen den Aufbau einer langen Bahn (bahnartige Elektrodeneinheit). In der Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp sind die positive Elektrode (Positivelektrodenbahn) 50, bei der eine Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen (hier beiden Oberflächen) eines länglichen Positivelektroden-Stromkollektors 52 entlang einer Längsrichtung gebildet ist, und die negative Elektrode (Negativelektrodenbahn) 60, bei der eine Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen (hier beiden Oberflächen) eines länglichen Negativelektroden-Stromkollektors 62 entlang der Längsrichtung gebildet ist, übereinandergelegt und zusammen mit dem länglichen Separator (Separatorbahn) 70, auf dem die Faserschicht 80 gebildet ist und der zwischen den Elektroden positioniert ist, in der Längsrichtung aufgewickelt. Die Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp kann abgeflacht werden, indem sie nach dem Aufwickeln wie oben aus der Querrichtung weiter nach unten gepresst und gedrückt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann die Faserschicht 80 zwischen dem Separator 70 und der negativen Elektrode 60 angeordnet werden, indem der Separator 70, auf dem die Faserschicht 80 gebildet ist, zwischen der positiven Elektrode 50 (Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54) und der negativen Elektrode 60 (Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64) angeordnet wird und die Elektroden und der Separator übereinandergelegt werden. In den Zeichnungen sind die positive Elektrode 50, die negative Elektrode 60 und der Separator 70 derart übereinandergelegt, dass die auf einer Oberfläche des Separators 70 gebildete Faserschicht 80 der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 gegenüberliegt. Das heißt, die Faserschicht 80 ist zwischen der negativen Elektrode 60 (Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64) und dem Separator 70 angeordnet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Faserschicht 80 zwischen dem Separator 70 und der positiven Elektrode 50 und zwischen dem Separator 70 und der negativen Elektrode 60 angeordnet. Infolgedessen kann die Wirkung des Haltens des aus dem Separator herausgepressten nicht-wässrigen Elektrolyten in der Faserschicht in höherem Maße vorliegen. Ferner kann eine große Menge an nicht-wässrigem Elektrolyt in einem Abschnitt nahe der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 und der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 gehalten werden, und somit lässt sich der Mangel des nicht-wässrigen Elektrolyten (typischerweise Flüssigkeitsmangel) in der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 und der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 in hohem Maße unterbinden. Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, die Faserschicht 80 so wie oben beschrieben anzuordnen, da dann das Quetschen von Poren des Separators unterbunden wird. Die Elektrodeneinheit 20 sollte beispielsweise durch Bilden der Faserschicht 80 auf beiden Oberflächen des Separators 70 und Übereinanderlegen des Separators 70, der positiven Elektrode 50 und der negativen Elektrode 60 hergestellt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ausführungsform beispielhaft beschrieben, in der die Faserschicht 80 auf der Oberfläche des Separators 70 gebildet ist. Sofern jedoch die Faserschicht 80 zwischen dem Separator 70 und der positiven Elektrode 50 und/oder zwischen dem Separator 70 und der negativen Elektrode 60 angeordnet ist, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Faserschicht 80 auf der Oberfläche (einer Oberfläche oder beiden Oberflächen) der positiven Elektrode 50 (typischerweise der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54) oder auf der Oberfläche (einer Oberfläche oder beiden Oberflächen) der negativen Elektrode 60 (typischerweise der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64) gebildet sein. Beispielsweise kann die Elektrodeneinheit 20, bei der die Faserschicht 80 zwischen dem Separator 70 und der positiven Elektrode 50 und zwischen dem Separator 70 und der negativen Elektrode 60 angeordnet ist, wie oben beschrieben, durch Bilden der Faserschicht 80 auf beiden Oberflächen der positiven Elektrode 50 (typischerweise der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54) und auf beiden Oberflächen der negativen Elektrode 60 (typischerweise der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64) und Übereinanderlegen der positiven Elektrode 50, der negativen Elektrode 60 und des Separators 70 hergestellt werden. Alternativ kann die lange bahnartige Faserschicht 80 separat hergestellt werden, und dann werden die Faserschicht 80, die positive Elektrode 50, die negative Elektrode 60 und der Separator 70 derart übereinandergelegt, dass die Faserschicht 80 zwischen dem Separator 70 und der positiven Elektrode 50 und/oder zwischen dem Separator 70 und der negativen Elektrode 60 angeordnet ist.
  • Wie in 2 und 4 gezeigt, ist im mittleren Abschnitt der Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp in der Richtung der Wicklungsachse ein Rollenkernabschnitt (das heißt, eine Laminatstruktur, in der die Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 der positiven Elektrode 50, die Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 der negativen Elektrode 60 und der Separator 70 aneinander laminiert sind) gebildet. Ferner steht an beiden Enden der Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp in der Richtung der Wicklungsachse ein Abschnitt eines Positivelektrodenaktivmaterialschicht-Nichtbildungsabschnitts 52a bzw. ein Abschnitt eines Negativelektrodenaktivmaterialschicht-Nichtbildungsabschnitts 62a aus dem Rollenkernabschnitt heraus. Eine Positivelektroden-Stromkollektorplatte 42a und eine Negativelektroden-Stromkollektorplatte 44a sind an dem herausstehenden Abschnitt auf der Positivelektrodenseite (dem Positivelektrodenaktivmaterialschicht-Nichtbildungsabschnitt 52a) bzw. dem herausstehenden Abschnitt auf der Negativelektrodenseite (dem Negativelektrodenaktivmaterialschicht-Nichtbildungsabschnitt 62a) angebracht und mit dem Positivelektrodenanschluss 42 bzw. dem Negativelektrodenanschluss 44 elektrisch verbunden.
  • <<Faserschicht>>
  • Die Faserschicht 80 der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Faser aus einem synthetischen Harz und besitzt eine die Faser enthaltende Gitterform. Typischerweise besitzt die Faserschicht 80 eine große Anzahl von Poren (Hohlräumen) (das heißt, die Faserschicht 80 besitzt einen hohen Hohlraumanteil), und somit kann der nicht-wässrige Elektrolyt in den Hohlräumen gehalten werden. Das heißt, die Faserschicht 80 besitzt ein hervorragendes Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt. Infolgedessen kann die Menge an nicht-wässrigem Elektrolyt, die in der Elektrodeneinheit 20 mit der Faserschicht 80 gehalten werden kann, erhöht werden. Da die Faserschicht 80 ferner eine hohe Porosität und eine hervorragende Durchlässigkeit für den nichtwässrigen Elektrolyten besitzt, wird sie leicht mit dem nicht-wässrigen Elektrolyten getränkt. Folglich, da eine solche Faserschicht 80 in der Elektrodeneinheit 20 vorliegt, kann die Elektrodeneinheit 20 gleichmäßig mit dem nicht-wässrigen Elektrolyten getränkt werden. Insbesondere in der Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp wird der Elektrolyteinlass (Ende der Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp in der Durchtrittsrichtung) besonders leicht verengt bezogen auf die Fläche der Elektroden, und somit wird die Elektrodeneinheit leicht ungleichmäßig mit dem nicht-wässrigen Elektrolyten getränkt. Daher ist es besonders effektiv, wenn die Elektrodeneinheit 20 die Faserschicht 80 aufweist, so dass die Elektrodeneinheit 20 auf effiziente Weise mit dem nicht-wässrigen Elektrolyten getränkt wird. Typischerweise ist die Faserschicht 80 eine Struktur, die gebildet wird, indem Fasern mittels Weben, Stricken, Laminieren und dergleichen dreidimensional zusammengefügt werden.
  • Die Faserschicht 80 kann in Form eines Webstoffs oder Vliesstoffs vorliegen. Beispielsweise kann die vliesstoffartige Faserschicht 80 in Form von Vliesstoff vorliegen, welcher durch Formen und Integrieren von Fasern in Form einer Bahn ohne Weben der Fasern erhalten wird. Typischerweise ist die vliesstoffartige Faserschicht 80 mit aneinander laminierten Fasern ausgestaltet. In der vliesstoffartigen Faserschicht 80 können die Fasern beispielsweise einstückig eine Bahnform bilden, indem sie miteinander verwoben sind, ohne miteinander verbunden zu sein, sie können in einem Kreuzungspunkt unmittelbar miteinander verbunden sein oder durch ein Bindemittel in einem Kreuzungspunkt miteinander verbunden sein. Die gewebestoffartige Faserschicht 80 kann in Form von Gewebestoff vorliegen, der beispielsweise durch Weben von Fasern in Form einer Bahn (Stoff) erhalten wird. Die Stoffstruktur der gewebestoffartigen Faserschicht 80 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Beispielsweise können verschiedene Strukturen, wie etwa Leinwandbindung, Köperbindung und Atlasbindung, gewählt werden, und der Durchmesser der verwendeten Faser oder die Apertur kann willkürlich eingestellt werden. Vorliegend kann der Gewebestoff, der derart gewoben ist, dass der Fadenlauf in der Dickenrichtung (das heißt, dem dreidimensional gewobenen Stoff) eine starke Kurve beschreibt, die Luftdurchlässigkeit in der Richtung der Ebene verringern. In der vorliegenden Ausführungsform wird die vliesstoffartige Faserschicht beispielhaft als die Faserschicht 80 beschrieben.
  • Die Faserschicht 80 enthält mindestens PVDF und PTFE als die Komponenten des synthetischen Harzes, das die in der Faserschicht 80 enthaltene Faser bildet. Typischerweise kann die Faser mit Mischmaterial, das PVDF und PTFE beinhaltet, ausgestaltet sein. PVDF besitzt ein hervorragendes Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt. Wenn die Faser daher PVDF enthält, kann das Elektrolytrückhaltevermögen der Faserschicht verbessert werden. Ferner besitzt PTFE eine hervorragende mechanische Festigkeit. Demgemäß kann die Festigkeit (Formfestigkeit) der Faserschicht verbessert werden, wenn die Faser PTFE enthält. Das heißt, die Faserschicht 80, die die Faser enthält, welche mit mindestens PVDF und PTFE als den Komponenten des synthetischen Harzes ausgestaltet ist, besitzt ein hervorragendes Rückhaltevermögen für nichtwässrigen Elektrolyt und wird nicht leicht gequetscht. Sowohl das PVDF als auch das PTFE, das in der Faser enthalten ist, besitzt ein mittleres Molekulargewicht (zahlenmittleres Molekulargewicht: Mn) von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000. Wenn das mittlere Molekulargewicht von PVDF und PTFE zu gering ist, so führt dies leicht zu einem schlechten Ineinandergreifen der Fasern, und somit kann sich die Formbarkeit der Faserschicht 80 verschlechtern. Wenn dagegen das mittlere Molekulargewicht von PVDF und PTFE zu groß ist, werden die Fasern leicht und übermäßig stark miteinander verwoben, und demgemäß ist es in manchen Fällen schwierig, die Faserschicht 80 mit homogenen Eigenschaften (typischerweise mittlere Dicke, Porenverteilung und dergleichen) auszubilden.
  • In den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes kann der Gehalt an PTFE kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes sein. Beispielsweise kann der Gehalt an PTFE größer oder gleich 10 Ma% (typischerweise größer oder gleich 20 Ma%) und kleiner oder gleich 45 Ma% (typischerweise kleiner oder gleich 30 Ma%) sein. Wenn der Gehalt an PTFE in der die Faserschicht 80 bildenden Faser zu gering ist, wird die Festigkeit (Formfestigkeit) der Faserschicht 80 verringert, und somit wird die Faserschicht 80 leicht gequetscht. Infolgedessen ist es in manchen Fällen schwierig, eine ausreichende Menge an nicht-wässrigem Elektrolyt in der Faserschicht 80 zu halten. Wenn dagegen der Gehalt an PTFE in der Faser zu hoch ist, verschlechtert sich die Formbarkeit der Faserschicht 80, und demgemäß ist es schwierig, die Faserschicht mit homogenen Eigenschaften (zum Beispiel mittlere Dicke, Porenverteilung und dergleichen) auszubilden. In den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes ist von den Komponenten des synthetischen Harzes der Gehalt an PVDF höher als der Gehalt an PTFE. Beispielsweise ist in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes der Gehalt an PVDF vorzugsweise größer oder gleich 30 Ma% (zum Beispiel größer oder gleich 50 Ma%) und kleiner oder gleich 80 Ma% (zum Beispiel kleiner oder gleich 70 Ma%) bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes. Durch Einstellen des Gehalts an PVDF bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des die Faserschicht bildenden synthetischen Harzes derart, dass er innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, kann eine Faserschicht 80 mit homogenen Eigenschaften (typischerweise mittlere Dicke, Porenverteilung und dergleichen) gebildet werden. Wenn der Gehalt an PVDF in der die Faserschicht 80 bildenden Faser zu gering ist, kann es sein, dass das von PVDF resultierende Rückhaltevermögen für nicht-wässrigen Elektrolyt nicht ausreichend vorhanden ist, und somit kann sich das Elektrolytrückhaltevermögen der Faserschicht 80 verschlechtern. Wenn dagegen der Gehalt an PVDF in der Faser zu hoch ist, kann die Faserschicht 80 einen Überschuss an nicht-wässrigem Elektrolyten halten, während es der positiven Elektrode 50 (typischerweise der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54) und der negativen Elektrode 60 (typischerweise der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64) an dem nicht-wässrigen Elektrolyten mangelt. Der Gesamtgehalt an PVDF und PTFE in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes beträgt bevorzugt größer oder gleich 50 Ma% (bevorzugter größer oder gleich 55 Ma%, sogar noch bevorzugter größer oder gleich 70 Ma% und noch bevorzugter größer oder gleich 75 Ma%) bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes. Die die Faserschicht 80 bildende Faser kann im Wesentlichen nur PVDF und PTFE als die Komponenten des synthetischen Harzes enthalten.
  • Sofern die Wirkungen der Erfindung nicht merklich beeinträchtigt werden, kann die die Faserschicht 80 bildende Faser neben PVDF und PTFE eine Art oder zwei oder mehr Arten von anderen Komponenten des synthetischen Harzes enthalten. Solche Komponenten des synthetischen Harzes unterliegen keinen besonderen Einschränkungen, und Beispiele hierfür umfassen ein Fluorharz wie etwa Polyvinylfluorid (PVF) oder ein Perfluorethylenpropencopolymer (FEP); ein Polyolefinharz wie etwa Polyethylen oder Polypropylen; ein Polyesterharz wie etwa Polyethylenterephthalat; ein Acrylharz wie etwa Polymethylmethacrylat (PMMA); ein Polyamidharz wie etwa Nylon; ein Polyimidharz; ein Vinylharz wie etwa Polyvinylchlorid; ein Styrolharz wie etwa Polystyrol; ein Carbonatharz wie etwa Polycarbonat; und dergleichen. In dem Fall, dass die Faserschicht 80 andere Komponenten des synthetischen Harzes als PVDF und PTFE als die Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes enthält, ist der Anteil der von PVDF und PTFE verschiedenen Komponenten des synthetischen Harzes in den Komponenten des die Faserschicht bildenden synthetischen Harzes bevorzugt beispielsweise kleiner oder gleich 45 Ma% (bevorzugter kleiner oder gleich 30 Ma%, sogar noch bevorzugter kleiner oder gleich 25 Ma% und noch stärker bevorzugt kleiner oder gleich 10 Ma%) bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes.
  • Typischerweise ist die die Faserschicht bildende Faser vorzugsweise eine Faser, die lediglich aus den oben beschriebenen Komponenten des synthetischen Harzes zusammengesetzt ist. Falls notwendig, kann die Faser jedoch eine Art von Material oder zwei oder mehr Arten von Materialien zusätzlich zu den Komponenten des synthetischen Harzes enthalten. Beispiele für derartige Materialien umfassen verschiedene Additive wie etwa einen Stabilisator, der als ein Oxidationsstabilisator bezeichnet wird, und ein Modifizierungsmittel, das als ein Weichmacher oder ein Schmiermittel bezeichnet wird. Alternativ kann die Faser zum Zweck des Sicherns der Festigkeit der Faserschicht 80 ferner Glas, Keramik, ein durch ein anorganisches Kohlenstoffmaterial repräsentiertes anorganisches Material, ein durch Kupfer oder Stahl repräsentiertes Metallmaterial und dergleichen enthalten. In dem Fall, dass die Faser Komponenten enthält, die von den Komponenten des synthetischen Harzes verschieden sind, ist der Anteil der von den Komponenten des synthetischen Harzes verschiedenen Komponenten bevorzugt beispielsweise größer oder gleich 0,01 Ma% (im Allgemeinen größer oder gleich 0,05 Ma%) und kleiner oder gleich 1 Ma% (im Allgemeinen kleiner oder gleich 0,5 Ma%) bezogen auf die Gesamtmenge der Faser. In einem bevorzugten Aspekt ist der Anteil der in der Faser enthaltenen Komponenten des synthetischen Harzes (PVDF, PTFE und anderer Komponenten eines synthetischen Harzes) etwa größer oder gleich 90 Ma% (beispielsweise größer oder gleich 95 Ma%) bezogen auf die Gesamtmenge der Faser. Die die Faserschicht 80 bildende Faser kann eine Faser sein, die im Wesentlichen nur mit den oben beschriebenen Komponenten des synthetischen Harzes ausgestaltet ist.
  • Der Durchmesser der Faser unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Wenn jedoch eine feine Faser verwendet wird, kann ein Oberflächenareal der Faser vergrößert werden, und daher kann eine Kontaktfläche zwischen der die Faserschicht 80 bildenden Faser und dem nicht-wässrigen Elektrolyten vergrößert werden. Infolgedessen kann das Austreten des in der Faserschicht 80 gehaltenen nicht-wässrigen Elektrolyten unterdrückt werden. Wenn feine Faser verwendet wird, kann ferner die Faserschicht 80 mit mehr Poren (das heißt, die Faserschicht 80 mit einem großen Hohlraumanteil) hergestellt werden, und demgemäß kann die Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten, die in der Faserschicht 80 gehalten werden kann, erhöht werden (das heißt, das Elektrolytrückhaltevermögen der Faserschicht 80 kann verbessert werden). Unter dem Gesichtspunkt der Herstellung einer dünneren Faserschicht 80 ist eine Faser mit einem kleinen Durchmesser zu bevorzugen. Daher ist der Faserdurchmesser im Durchschnitt bevorzugt beispielsweise kleiner oder gleich 200 nm (bevorzugter kleiner oder gleich 150 nm). Der untere Grenzwert des Faserdurchmessers unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Allerdings kann bei zu kleinem Faserdurchmesser die dynamische Festigkeit der Faserschicht 80 verringert werden. Darüber hinaus bricht eine Faser mit einem übermäßig kleinen Durchmesser leicht, so dass die Bildung der Faserschicht 80 in manchen Fällen schwierig wird. Demgemäß ist der Faserdurchmesser im Durchschnitt bevorzugt beispielsweise großer oder gleich 50 nm. Generell kann die Faser einen Faserdurchmesser von etwa 100 nm besitzen.
  • Die Länge der Faser unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Werden jedoch lange Fasern verwendet, so sind die Fasern hervorragend miteinander verwoben, und somit kann die Faserschicht 80 gebildet werden, die eine hohe dynamische Festigkeit besitzt und nicht ohne Weiteres gequetscht wird. Daher ist die Faserlänge im Durchschnitt bevorzugt größer oder gleich 10 mm, bevorzugter größer oder gleich 100 mm und sogar noch bevorzugter größer oder gleich 500 mm.
  • Falls notwendig, kann die Faserschicht 80 andere Materialien enthalten als die Faser aus dem vorgenannten synthetischen Harz (das heißt, die Faser, die mindestens PTFE und PVDF als die Komponenten des synthetischen Harzes enthält). Beispielsweise kann die Faserschicht 80 ein Bindemittel enthalten, das die Fasern miteinander verbindet, und dergleichen. Alternativ kann die Faser in Kombination mit anderen Fasern als der aus den Komponenten des synthetischen Harzes zusammengesetzten Faser verwendet werden, wie etwa Faser aus leitfähigen Materialien wie Kohlenstoffnanoröhren oder Whiskern, und keramische Fasern aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder Aluminosilikat. In dem Fall, dass die Faserschicht 80 Materialien enthält, die von der Faser aus dem synthetischen Harz (das heißt, der Faser, die mindestens PTFE und PVDF als die Komponenten des synthetischen Harzes enthält) verschieden sind, ist der Anteil der Materialien, die von der Faser aus dem synthetischen Harz verschieden sind, in der gesamten Faserschicht 80 bevorzugt beispielsweise größer oder gleich 0,01 Ma% (allgemein größer oder gleich 0,05 Ma%) und kleiner oder gleich 1 Ma% (allgemein kleiner oder gleich 0,5 Ma%). In einem bevorzugten Aspekt ist der Gehalt der Faser aus dem synthetischen Harz (das heißt, der Faser, die mindestens PTFE und PVDF als die Komponenten des synthetischen Harzes enthält) in der Faserschicht 80 etwa größer oder gleich 90 Ma% (beispielsweise größer oder gleich 95 Ma%) der gesamten Faserschicht 80. Die Faserschicht 80 kann eine Faserschicht sein, die im Wesentlichen nur mit der Faser ausgebildet ist, die mindestens PVDF und PTFE enthält.
  • Die mittlere Dicke der Faserschicht 80 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Wenn jedoch die mittlere Dicke der Faserschicht 80 zu groß ist, wird die Energiedichte der Batterie verringert. Daher ist es zu bevorzugen, dass die mittlere Dicke der Faserschicht 80 gering ist. Die mittlere Dicke der Faserschicht 80 kann beispielsweise kleiner oder gleich 6 μm sein (bevorzugt kleiner oder gleich 3 μm und bevorzugter kleiner oder gleich 2 μm). Dagegen ist es schwierig, eine Faserschicht 80 mit einer extrem kleinen mittleren Dicke herzustellen, und die Dicke, Porosität und dergleichen werden leicht heterogen. Demgemäß kann die mittlere Dicke der Faserschicht 80 beispielsweise größer oder gleich 0,5 μm sein. Die mittlere Dicke der Faserschicht 80 lässt sich beispielsweise durch Analyse einer SEM-Querschnittsaufnahme oder dergleichen bestimmen.
  • Unter dem Gesichtspunkt des Zuführens des in der Faserschicht 80 gehaltenen nicht-wässrigen Elektrolyten zu der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 und der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64, um den nicht-wässrigen Elektrolyten in einer Batteriereaktion zu verwenden, ist es zu bevorzugen, dass die Faserschicht 80 eine solche Größe besitzt, dass die Faserschicht 80 mindestens einen Abschnitt bedeckt, an dem die Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 und die Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 einander zum Zeitpunkt des Erstellen der Elektrodeneinheit gegenüberliegen. Beispielsweise ist die Länge der Faserschicht 80 in der zu der Längsrichtung orthogonalen Breitenrichtung vorzugsweise größer als die Länge der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 in der zu der Längsrichtung orthogonalen Breitenrichtung (vorzugsweise größer als die Länge der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 in einer zu der Längsrichtung orthogonalen Richtung). Insbesondere ist die Länge der Faserschicht 80 in der Breitenrichtung vorzugsweise gleich der Länge des Separators 70 in der zu der Längsrichtung orthogonalen Breitenrichtung (bevorzugter ist die Größe der Faserschicht 80 gleich jener des Separators 70). Wenn die Faserschicht 80 eine oben beschriebene Größe besitzt, kann der aus dem Separator 70 herausgepresste nicht-wässrige Elektrolyt vorzugsweise in der Faserschicht 80 gehalten werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Faserschicht 80 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und die Faserschicht 80 sollte durch ein im verwandten Stand der Technik bekanntes Verfahren hergestellt werden. Bevorzugte Beispiele für das Verfahren zum Herstellen der vliesstoffartigen Faserschicht 80 umfassen ein Electrospinning-Verfahren (auch als ein Spinning-Verfahren in einem elektrischen Feld oder ein elektrostatisches Spinning-Verfahren bezeichnet). Kurz gesagt, ist das Electrospinning-Verfahren ein Verfahren, in dem an ein lösungsartiges Spinning-Material (typischerweise eine Polymerlösung) in einer Spinndüse Hochspannung angelegt wird und das auf die vorgenannte Weise geladene Spinning-Material aus der Spinndüse gespritzt wird, um eine Faser zu spinnen. Durch Sammeln der Faser in einen Kollektor (auch als eine Gegenelektrode oder ein Kollektorelektrodensubstrat bezeichnet) kann Vliesstoff hergestellt werden. Beispielsweise wird durch Lösen (Schmelzen) der Komponenten des in der Faser enthaltenen synthetischen Materials und von bei Bedarf verwendeten Materialien in einem geeigneten Lösungsmittel (zum Beispiel NMP oder dergleichen) eine lösungsartige Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht hergestellt, und durch das Electrospinning-Verfahren wird aus der Zusammensetzung eine Faser hergestellt (gesponnen). Danach wird die erhaltene Faser gesammelt, indem sie in Form einer Bahn auf die Oberfläche des auf den Kollektor aufgenommenen Separators 70 (alternativ die positive Elektrode 50 oder die negative Elektrode 60) laminiert wird, und auf diese Weise kann die vliesstoffartige Faserschicht 80 auf der Oberfläche des Separators 70 (alternativ der positiven Elektrode 50 oder der negativen Elektrode 60) gebildet werden. Bei Bedarf können durch Durchführen einer Walzbehandlung (Pressbehandlung) die Eigenschaften (mittlere Dicke, Hohlraumanteil und Basisgewicht) der Faserschicht 80 eingestellt werden. Es ist zu bevorzugen, dass die Faserschicht 80 auf der gesamten Oberfläche des Separators 70 (alternativ der positiven Elektrode 50 oder der negativen Elektrode 60) gebildet ist, das heißt, auf dem Separator 70 (alternativ der positiven Elektrode 50 oder der negativen Elektrode 60) in sämtlichen Längs- und Breitenrichtungen davon.
  • Mit dem oben beschriebenen Electrospinning-Verfahren kann die Faserschicht 80 unmittelbar auf der Oberfläche des Separators 70 (alternativ der positiven Elektrode 50 oder der negativen Elektrode 60) gebildet werden. Ferner ist es mit dem Electrospinning-Verfahren möglich, auf einfache Weise Faser (typischerweise Nanofaser) mit einem extrem geringen Durchmesser von etwa einigen Nanometern bis Submikrometern herzustellen. Demgemäß ist das Electrospinning-Verfahren zu bevorzugen. Darüber hinaus können mit dem Electrospinning-Verfahren nicht nur der Faserdurchmesser, sondern auch die Form der Faser, das Mischverhältnis zwischen den Komponenten des synthetischen Harzes in der Faser (zum Beispiel das Mischverhältnis zwischen PVDF und PTFE in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes), die Ausrichtung der Faser in der Faserschicht und dergleichen auf relativ einfache Weise eingestellt werden. Überdies eignet sich das Electrospinning-Verfahren zum Herstellen der Faserschicht 80 mit einer geringen mittleren Dicke oder der Faserschicht 80 mit vielen Poren (mit hoher Porosität).
  • <<Positive Elektrode>>
  • Als der Positivelektroden-Stromkollektor 52, der die positive Elektrode 50 bildet, kann vorzugsweise ein leitfähiges Material gewählt werden, das aus einem Metall mit hervorragender Leitfähigkeit (zum Beispiel Aluminium, Nickel, Titan, Edelstahl oder dergleichen) zusammengesetzt ist. Die Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 enthält mindestens ein Positivelektroden-Aktivmaterial. Als das Positivelektroden-Aktivmaterial ist es beispielsweise möglich, bevorzugt ein Lithiumverbundmetalloxid mit einer lamellaren Struktur oder einer Spinell-Struktur (zum Beispiel LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNiO2, LiCoO2, LiFeO2, LiMn2O4, LiNi0,5Mn1,5O4, LiFePO4 oder dergleichen) zu verwenden. Die Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54 kann eine von dem aktiven Material verschiedene Komponente enthalten, beispielsweise ein leitfähiges Material, ein Bindemittel oder dergleichen. Als das leitfähige Material können Kohlenstoffruß, wie etwa Acetylen-Ruß (AB), oder andere Kohlenstoffmaterialien (Graphit und dergleichen) bevorzugt verwendet werden. Als das Bindemittel kann PVDF oder dergleichen verwendet werden.
  • <<Negative Elektrode>>
  • Als der Negativelektroden-Stromkollektor 62, der die negative Elektrode 60 bildet, kann bevorzugt ein leitfähiges Material gewählt werden, das aus Metall mit hervorragender Leitfähigkeit (zum Beispiel Kupfer, Nickel, Titan, Edelstahl oder dergleichen) zusammengesetzt ist. Die Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 enthält mindestens ein Negativelektroden-Aktivmaterial. Als das Negativelektroden-Aktivmaterial kann zum Beispiel ein Kohlenstoffmaterial, wie etwa Graphit, Hartkohlenstoff oder Weichkohlenstoff, verwendet werden. Die Oberfläche des Kohlenstoffmaterials (Kohlenstoffmaterial, das zu einem Kern wird) kann mit einem amorphen Kohlenstofffilm beschichtet werden. Die Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64 kann eine von dem aktiven Material verschiedene Komponente enthalten, beispielsweise ein Bindemittel, ein Verdickungsmittel oder dergleichen. Als das Bindemittel kann Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder dergleichen verwendet werden. Als das Verdickungsmittel kann beispielsweise Carboxymethylcellulose (CMC) oder dergleichen verwendet werden.
  • <<Separator>>
  • Der Separator 70 kann ein Separator sein, der lediglich aus einem Separatorsubstrat 72 zusammengesetzt ist, welches aus einem Harz hergestellt ist. Alternativ kann der Separator 70 ein wärmebeständiger Separator sein, der durch Vorsehen einer porösen wärmebeständigen Schicht 74 auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen (typischerweise einer Oberfläche) des aus einem Harz hergestellten Separatorsubstrats (Substratschicht) 72 erhalten wird. Die wärmebeständige Schicht 74 kann eine Schicht sein, die auf der gesamten Oberfläche der Substratschicht 72 gebildet ist, das heißt, eine Schicht, die auf der Substratschicht 72 in all deren Längs- und Breitenrichtungen gebildet ist.
  • Bevorzugte Beispiele für das die Substratschicht 72 bildende Separatorsubstrat umfassen eine poröse Harzfolie aus einem Harz wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyester, Cellulose oder Polyamid. Von diesen besitzt ein polyolefinbasiertes poröses Harz (zum Beispiel PE oder PP) eine Abschalttemperatur von 80°C bis 140°C (typischerweise 110°C bis 140°C und beispielsweise 120°C bis 135°C), die hinreichend niedriger ist als die Hitzefestigkeitstemperatur der Batterie (typischerweise annähernd eine Temperatur von größer oder gleich 200°C). Daher kann ein solches Harz zu einem geeigneten Zeitpunkt die Shut-Down-Funktion bzw. Abschaltfunktion ausführen.
  • Das Separatorsubstrat (Substratschicht) 72 kann eine einschichtige Struktur besitzen, die aus einer Art von porösem Harz zusammengesetzt ist, oder eine Struktur, in der zwei oder mehr poröse Harzfolien, die aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sind oder unterschiedliche Eigenschaften (Dicke, Hohlraumanteil und dergleichen) besitzen, aneinander laminiert sind. Als das Separatorsubstrat 72 mit einer mehrschichtigen Struktur können beispielsweise jene bevorzugt gewählt werden, die eine doppelschichtige Struktur, in der PE und PP aneinander laminiert sind, oder eine dreischichtige Struktur besitzen, in der eine Polypropylen(PP)-Schicht auf beiden Oberflächen einer Polyethylen(PE)-Schicht laminiert ist (das heißt, eine dreischichtige Struktur, die aus PP/PE/PP besteht).
  • Beispielsweise kann die wärmebeständige Schicht 74 selbst in dem Fall, dass die Innentemperatur der Batterie bedingt durch internen Kurzschluss oder dergleichen erhöht wird (zum Beispiel eine Temperatur größer oder gleich 150°C und typischerweise eine Temperatur größer oder gleich 200°C), Eigenschaften derart besitzen, dass sie in der Lage ist, ihre Form beizubehalten, ohne erweicht oder geschmolzen zu werden (leichte Verformung ist hinnehmbar). Die wärmebeständige Schicht 74 enthält beispielsweise wärmebeständige Feinpartikel und ein Bindemittel. Die wärmebeständigen Feinpartikel können ein organisches Füllmittel, ein anorganisches Füllmittel und dergleichen sein, das als ein Füllmittel in der wärmebeständigen Schicht 74 des Separators der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt verwendet wird. In Anbetracht der Wärmefestigkeit, Beständigkeit, Dispergierbarkeit, Stabilität und dergleichen ist die Verwendung des anorganischen Füllmittels zu bevorzugen.
  • Beispiele für das in der wärmebeständigen Schicht 74 enthaltene anorganische Füllmittel umfassen Metalloxid, Metallhydroxid und dergleichen. Beispielsweise können Aluminiumoxid, Böhmit, Siliziumdioxid, Titandioxid, Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumdioxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid und dergleichen bevorzugt verwendet werden. Diese Verbindungen besitzen einen hohen Schmelzpunkt und hervorragende Wärmebeständigkeit. Ferner ist ihre Mohshärte relativ hoch, und auch ihre Beständigkeit (mechanische Festigkeit) ist hervorragend. Darüber hinaus lassen sich die Rohmaterialkosten verringern, da diese Verbindungen relativ günstig sind. Von den Metallen besitzt insbesondere Aluminium ein relativ geringes spezifisches Gewicht und kann daher das Gewicht der Batterie senken. Eine Art dieser anorganischen Fasern kann allein verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten davon können in Kombination verwendet werden.
  • Die Form der Füllmittel unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und kann beispielsweise eine Granulatform, eine faserartige Form, eine Plattenform (Flockenform) oder dergleichen sein. Die mittlere Partikelgröße des Füllmittels unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Jedoch ist es in Anbetracht der Dispergierbarkeit oder dergleichen angebracht, die mittlere Partikelgröße des Füllmittels auf größer oder gleich 0,01 μm (zum Beispiel größer oder gleich 0,05 μm, typischerweise 0,1 μm und insbesondere 0,2 μm) und kleiner oder gleich 5 μm (zum Beispiel kleiner oder gleich 3 μm, typischerweise kleiner oder gleich 2 μm und insbesondere kleiner oder gleich 1,8 μm) einzustellen. Wenn die Partikelgröße des Füllmittels innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, dann können das Haftvermögen der wärmebeständigen Schicht 74 gegenüber der Substratschicht 72, die Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 und die Luftdurchlässigkeit des Separators 70 innerhalb eines bevorzugten Bereichs eingestellt werden. In der vorliegenden Spezifikation bezieht sich die mittlere Partikelgröße des Füllmittels auf eine Partikelgröße (Partikelgröße D50, auch als ein mittlerer Durchmesser bezeichnet), die einem kumulativen 50 Vol.-% seitens der Feinpartikel in der volumenbasierten Partikelgrößenverteilung entspricht, welche basierend auf einer Partikelgrößenverteilungsanalyse anhand eines allgemeinen Laserbeugungs-Lichtstreuungsverfahrens gemessen wird. Die Partikelgröße des anorganischen Füllmittels kann beispielsweise durch eine Technik des Pulverisierens, Siebens oder dergleichen eingestellt werden.
  • Die spezifische Oberfläche des Füllmittels unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Sie ist jedoch vorzugsweise etwa größer oder gleich 1 m2/g (zum Beispiel größer oder gleich 1,5 m2/g und typischerweise größer oder gleich 2 m2/g) und kleiner oder gleich 100 m2/g (zum Beispiel kleiner oder gleich 50 m2/g und typischerweise kleiner oder gleich 20 m2/g). Wenn die spezifische Oberfläche des Füllmittels innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, lassen sich die Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 und die Luftdurchlässigkeit des Separators 70 innerhalb eines bevorzugten Bereichs einstellen. Vorliegend wird als die „spezifische Oberfläche” eine allgemeine spezifische BET-Oberfläche gewählt.
  • Als das in der wärmebeständigen Schicht 74 enthaltene Bindemittel kann beispielsweise ein Acrylharz, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC) und dergleichen bevorzugt verwendet werden. Eine Art dieser Bindemittel kann alleine verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können in Kombination verwendet werden. Insbesondere weist das Acrylharz ein starkes Haftvermögen (typischerweise Anfangshaftung und Haftfestigkeit) auf und ist elektrochemisch stabil. Daher ist das Acrylharz zu bevorzugen, da es einen hohen Grad an Formfestigkeit aufweisen kann. Bei Bedarf kann die wärmebeständige Schicht 74 neben dem vorgenannten Füllmittel und Bindemittel auch eine Art von Material oder zwei oder mehr Arten von Materialien enthalten, welche als Komponenten verwendet werden können, die die wärmebeständige Schicht 74 in einer allgemeinen Sekundärbatterie bilden. Beispiele für derartige Materialien umfassen verschiedene Additive, wie etwa ein Verdickungsmittel, ein Dispergiermittel und dergleichen.
  • Zweckmäßigerweise sollte der Anteil des in der gesamten wärmebeständigen Schicht 74 enthaltenen Füllmittels etwa größer oder gleich 30 Ma% sein. Allgemein kann der Anteil des Füllmittels größer oder gleich 40 Ma% (zum Beispiel größer oder gleich 50 Ma%) und kleiner oder gleich 97 Ma% sein (zum Beispiel kleiner oder gleich 90 Ma%). Der Anteil des in der gesamten wärmebeständigen Schicht 74 enthaltenen Bindemittels kann beispielsweise etwa größer oder gleich 3 Ma% (typischerweise größer oder gleich 10 Ma%) und kleiner oder gleich 70 Ma% (typischerweise kleiner oder gleich 50 Ma%) sein. Wenn die Menge des in der gesamten wärmebeständigen Schicht 74 enthaltenen Bindemittels innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, lässt sich die Haftung (typischerweise Ablösefestigkeit) zwischen der Substratschicht 72 und der wärmebeständigen Schicht 74 verbessern. Infolgedessen kann beispielsweise selbst in dem Fall, dass das Separatorsubstrat (Substratschicht 72) einer Hochtemperaturumgebung ausgesetzt ist, in der eine thermische Kontraktion auftreten kann, das Ablösen der wärmebeständigen Schicht 74 von der Substratschicht 72 unterbunden werden, und auch die thermische Kontraktion des Separators 70 kann unterbunden werden. Das heißt, der Separator 70 mit hervorragender Wärmebeständigkeit kann bereitgestellt werden, und somit lässt sich die Zuverlässigkeit der den Separator 70 verwendenden Batterie verbessern. Beispielsweise kann ein Massenverhältnis (NV-basiert, das heißt, ausgedruckt als Feststoffgehalt) zwischen dem Füllmittel und dem in der wärmebeständigen Schicht 74 enthaltenen Bindemittel (Füllmittel:Bindemittel) 30:70 bis 97:3 (zum Beispiel 40:60 bis 90:10) betragen. Wenn das Verhältnis des Bindemittels zu dem Füllmittel zu niedrig ist, verschlechtern sich die Verankerungseigenschaften der wärmebeständigen Schicht 74 oder die Festigkeit (Formfestigkeit) der wärmebeständigen Schicht, und somit tritt in manchen Fällen ein Problem wie Reißen oder Abblättern auf. Wenn das Verhältnis des Bindemittels zu dem Füllmittel zu hoch ist, verschlechtert sich in manchen Fällen die Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 oder die Ionendurchlässigkeit des Separators 70. In einem bevorzugten Aspekt ist der Gesamtgehalt des Füllmittels und des Bindemittels etwa größer oder gleich 90 Ma% (zum Beispiel größer oder gleich 95 Ma%) bezogen auf die Gesamtmasse (ausgedruckt als Feststoffgehalt) der wärmebeständigen Schicht 74. Die wärmebeständige Schicht 74 kann eine wärmebeständige Schicht sein, die im Wesentlichen ausschließlich mit dem Füllmittel und dem Bindemittel ausgestaltet ist.
  • Generell ist die mittlere Dicke des Separatorsubstrats (Substratschicht) 72 bevorzugt größer oder gleich 5 μm (typischerweise größer oder gleich 10 μm und zum Beispiel größer oder gleich 17 μm) und kleiner oder gleich 40 μm (typischerweise kleiner oder gleich 30 μm und zum Beispiel kleiner oder gleich 25 μm). Wenn die Dicke der Substratschicht 72 innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, kann bevorzugt die vorgenannte Isolierfunktion oder das Elektrolytrückhaltevermögen vorliegen und die Ionendurchlässigkeit lasst sich besser aufrechterhalten. Infolgedessen kann eine hervorragende Batterieleistung vorliegen. Die mittlere Dicke der wärmebeständigen Schicht 74 kann beispielsweise größer oder gleich 1 μm (typischerweise größer oder gleich 3 μm) und kleiner oder gleich 10 μm (typischerweise kleiner oder gleich 5 μm) sein. Wenn die Dicke der wärmebeständigen Schicht 74 innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, kann die Beständigkeit des Separators 70 verbessert werden und deshalb lasst sich in hohem Maße eine kurzschlussverhindernde Wirkung realisieren. Die Dicke des Substrats 72 und die Dicke der wärmebeständigen Schicht 74 können durch Messung mittels einer Schraublehre oder eines Dickenmessers oder durch Analyse einer SEM-Querschnittsaufnahme oder dergleichen bestimmt werden.
  • Die Porosität (Hohlraumanteil) des Separatorsubstrats (Substratschicht) 72 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Generell beträgt die Porosität der Substratschicht 72 allerdings bevorzugt etwa 20 Volumen-% bis 70 Volumen-% und beträgt bevorzugter beispielsweise etwa 30 Volumen-% bis 60 Volumen-%. Wenn die Porosität der Substratschicht 72 zu groß ist, wird die mechanische Festigkeit unzureichend, und somit erfolgt in manchen Fallen eine merkliche thermische Kontraktion. Ist hingegen die Porosität zu gering, wird die Menge nicht-wässriger Elektrolyten, die in der Substratschicht 72 gehalten werden können, verringert, und somit neigen die Lade- und Entladecharakteristika in manchen Fällen dazu sich zu verschlechtern. Die Porosität der Substratschicht 72 lässt sich beispielsweise durch die Art des Materials, das die Substratschicht 72 bildet, dessen Festigkeit zum Zeitpunkt des Dehnens und dergleichen einstellen. Die Porosität (Hohlraumanteil) der wärmebeständigen Schicht 74 kann beispielsweise größer oder gleich 50 Vol.-% und kleiner oder gleich 70 Vol.-% sein. Wenn die Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 zu groß ist, wird in manchen Fällen die mechanische Festigkeit unzureichend. Ist die Porosität hingegen zu gering, verschlechtert sich die Ionendurchlässigkeit, und somit kommt es in manchen Fällen zu einem Anstieg des Widerstands oder der Verschlechterung von Ein- und Ausgabecharakteristika. Die Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 kann beispielsweise durch die Form des Füllmittels (zum Beispiel die mittlere Partikelgröße), den Gehalt des Bindemittels und dergleichen eingestellt werden. Daher können durch Einstellen der Porosität der Substratschicht 72 und der Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 derart, dass sie innerhalb des vorstehenden Bereichs liegen, hohe Festigkeit und hervorragende Isoliereigenschaften vorliegen und die Batterieleistung (zum Beispiel Ionendurchlässigkeit sowie Ein- und Ausgabecharakteristika) können verbessert werden.
  • Die Porosität des Separatorsubstrats (Substratschicht) 72 und die Porosität der wärmebeständigen Schicht 74 können aus einer Masse W (g), einem apparenten Volumen V (cm3) und einer Reindichte ρ (g/cm3) anhand der Gleichung [1 – (W/ρV)] × 100 berechnet werden. Das „apparente Volumen” lässt sich aus einem Produkt aus einer Fläche (cm2) in Draufsicht und einer Dicke (cm) berechnen. Die „Reindichte ρ” kann anhand einer Dichtemessvorrichtung unter Verwendung eines allgemeinen Verfahrens zur Ausdehnung fester Volumen (Pyknometerverfahren vom Gasverdrängungstyp) oder dergleichen gemessen werden.
  • Die Luftdurchlässigkeit (Gurley-Zahl) des Separators 70 ist vorzugsweise zum Beispiel ein Wert, der größer ist als 6 Sek (bevorzugter größer oder gleich 10 Sek) und kleiner oder gleich 350 Sek (bevorzugter kleiner oder gleich 240 Sek). Die Luftdurchlässigkeit ist ein Wert, der den mittleren Porendurchmesser simulativ angibt. Ist die Luftdurchlässigkeit zu gering, so verschlechtert sich die Ionendurchlässigkeit, und somit mögen die Ein- und Ausgabecharakteristika in manchen Fällen dazu neigen, sich zu verschlechtern. In dem Fall, dass die Faserschicht 80 auf dem Separator 70 gebildet ist, gelangt bei zu geringer Luftdurchlässigkeit ein Übermaß an die Faserschicht 80 bildender Faser in die Poren des Separators 70, und somit können in manchen Fällen die Ionendurchlässigkeit oder die Ein- und Ausgabecharakteristika zu einer Verschlechterung neigen. Ist dagegen die Luftdurchlässigkeit des Separators 70 zu groß, zum Beispiel in dem Fall, dass die Faserschicht 80 auf dem Separator 70 gebildet ist, dann verschlechtert sich die Haftfestigkeit zwischen dem Separator 70 und der Faserschicht 80. Dies ist nicht wünschenswert, da es zwischen dem Separator 70 und der Faserschicht 80 leicht zu einem Ablösen kommt. Vorliegend bezieht sich die „Luftdurchlässigkeit” auf einen Grad an Luftdurchlässigkeitswiderstand (Gurley-Sekunde), der durch ein Gurley-Testverfahren gemessen wird, und ist die anhand eines vorbestimmten Verfahrens gemessene Zeit (Sek), die 100 ml Luft benötigen, um den Separator zu durchdringen. Die Luftdurchlässigkeit kann durch das in JIS P8117 (2009) spezifizierte Verfahren gemessen werden.
  • Als zwei Bahnen der in der Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp beinhalteten Separatoren 70 können Separatoren, die aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sind und unterschiedliche Eigenschaften (das heißt, die Ausgestaltungen der Substratschicht 72 und der wärmebeständigen Schicht 74) besitzen, gewählt werden. In dem Fall, dass die wärmebeständige Schicht 74 auf beiden Oberflächen der Substratschicht 72 gebildet ist, können die Oberfläche der wärmebeständigen Schicht 74, die der positiven Elektrode 50 gegenüberliegt, und die Oberfläche der anderen wärmebeständigen Schicht 74, die der negativen Elektrode 60 gegenüberliegt, die gleichen Eigenschaften besitzen, und beispielsweise können die Art oder der Anteil des in der wärmebeständigen Schicht 74 enthaltenen Füllmittels, der Hohlraumanteil, die mittlere Dicke und dergleichen verschieden sein. Ferner kann in dem Fall, dass die wärmebeständige Schicht 74 lediglich auf einer Oberfläche der Substratschicht 72 gebildet ist, die wärmebeständige Schicht 74 veranlasst werden, entweder der positiven Elektrode 50 (Positivelektroden-Aktivmaterialschicht 54) oder der negativen Elektrode 60 (Negativelektroden-Aktivmaterialschicht 64) gegenüber zu liegen.
  • In dem Fall, dass die Faserschicht 80 auf der Oberfläche des Separators 70 gebildet ist, kann die Faserschicht 80 entweder auf der Oberfläche der Substratschicht 72 oder der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht 74 gebildet sein. Die Vorsprünge und Vertiefungen auf der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht 74 sind größer als jene der Substratschicht 72, und somit verfangt sich die Faser, die die Faserschicht 80 bildet, leicht in der wärmebeständigen Schicht 74. Daher ist die wärmebeständige Schicht 74 im Vergleich zu der Substratschicht 72 stärker als die Oberfläche zum Bilden der Faserschicht 80 zu bevorzugen.
  • <<Nicht-wässriger Elektrolyt>>
  • Typischerweise kann ein Elektrolyt als der nicht-wässrige Elektrolyt verwendet werden, der durch Zusetzen eines Trägersalzes zu einem geeigneten nicht-wässrigen Lösungsmittel (typischerweise einem organischen Lösungsmittel) erhalten wird.
  • Als das nicht-wässrige Lösungsmittel können ohne besondere Einschränkung verschiedene organische Lösungsmittel verwendet werden, die in allgemeinen Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt verwendet werden. Beispielsweise können nicht-protonische Lösungsmittel, wie etwa Carbonate, Ether, Ester, Nitrile, Sulfone und Laktone, ohne besondere Einschränkung verwendet werden. Von diesen können bevorzugt Carbonate, wie etwa Ethylencarbonat (EC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC) und Propylencarbonat (PC), gewählt werden.
  • Als das Trägersalz können bevorzugt beispielsweise Lithiumsalze, wie etwa LiPF6, LiClO4, LiAsF6, Li(CF3SO2)2N, LiBF4, und LiCF3SO3, gewählt werden. Eine Art des Trägersalzes kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten davon können in Kombination verwendet werden. Insbesondere ist LiPF6 bevorzugt. Daher ist die Konzentration des Trägersalzes bevorzugt beispielsweise größer oder gleich 0,1 mol/l (zum Beispiel größer oder gleich 0,8 mol/l) und kleiner oder gleich 2 mol/l (zum Beispiel kleiner oder gleich 1,5 mol/l). Die Konzentration des Trägersalzes beträgt bevorzugt 1,1 mol/l.
  • Sofern die Wirkungen der Erfindung nicht merklich beeinträchtigt werden, kann der nicht-wässrige Elektrolyt andere Komponenten als das nicht-wässrige Lösungsmittel und das Trägersalz enthalten. Jene optionalen Komponenten werden für einen Zweck oder zwei oder mehr Zwecke, wie die Verbesserung der Ausgabeleistung der Batterie, die Verbesserung der Lagerbarkeit (wie etwa Unterbinden einer Kapazitätsverringerung während der Lagerung), die Verbesserung von Zykluseigenschaften und die Verbesserung der Erstlade- und -entladeeffizienz, verwendet. Beispiele für bevorzugte Additive umfassen verschiedene Additive wie ein Gaserzeugungsmittel wie Biphenyl (BP) oder Cyclohexylbenzol (CHB); einen Beschichtungsfilmbildner wie eine Oxalatkomplexverbindung mit einem Boratom und/oder einem Phosphoratom (zum Beispiel Lithium-bis(oxalato)borat (LiBF2(C2O4)), Lithium-difluorbis(oxalato)phosphat (LiPF2(C2O4)2 oder dergleichen), Vinylencarbonat (VC), Vinylethylencarbonat (VEC), Fluorethylencarbonat (FEC), Ethylensulfit (ES), Propansulton (PS) oder Lithium-bis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI); ein Dispergiermittel; und ein Verdickungsmittel. Eine Art des Additivs kann alleine verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können gegebenenfalls in Kombination verwendet werden.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für eine zusammengesetzte Batterie (typischerweise eine zusammengesetzte Batterie, in der eine Mehrzahl von Elementarzellen miteinander in Reihe geschaltet sind) 200 beschrieben, die eine Mehrzahl von oben beschriebenen, als Zelleneinheiten verwendeten Lithium-Ionen-Batterien 100 beinhaltet. Wie in 5 gezeigt, sind in der zusammengesetzten Batterie 200 eine Mehrzahl von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (Elementarzellen) 100 (typischerweise 10 oder mehr Lithium-Ionen-Sekundärbatterien 100, vorzugsweise etwa 10 bis 30 Lithium-Ionen-Sekundärbatterien 100 und beispielsweise 20 Lithium-Ionen-Sekundärbatterien 100) in einem zueinander inversen Zustand derart, dass der Positivelektrodenanschluss 42 und der Negativelektrodenanschluss 44 abwechselnd angeordnet sind, in einer Richtung angeordnet, in der breite Oberflächen des Batteriegehäuses 30 einander gegenüberliegen, das heißt, in einer Richtung, in der die flachen Oberflächen der Elektrodeneinheit vom Flachrollentyp in dem Batteriegehäuse einander gegenüberliegen. Zwischen den wie vorstehend angeordneten Elementarzellen 100 ist eine Kühlplatte 110 mit einer vorbestimmten Form positioniert. Die Kühlplatte 110 fungiert als ein Abstrahlelement zum effizienten Zerstreuen von Wärme, die zum Zeitpunkt der Verwendung im Innern jeder der Elementarzellen 100 erzeugt wird. Es ist zu bevorzugen, dass die Kühlplatte 110 eine Form besitzt (zum Beispiel eine Form, in der eine Mehrzahl von parallelen Nuten, welche sich vertikal von einer Seite der rechteckigen Kühlplatte erstrecken und bis zu der anderen Seite gegenüberliegend zu der einen Seite reichen, auf der Oberfläche der Kühlplatte vorgesehen sind), die es einem Kühlfluid (typischerweise Luft) ermöglicht, in einen Abschnitt zwischen den Elementarzellen 100 eingebracht zu werden. Die Kühlplatte ist vorzugsweise aus einem Metall mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit, leichtem Hartpropylen oder anderen synthetischen Harzen hergestellt.
  • An beiden Enden der Elementarzellen 100 und der wie oben angeordneten Kühlplatten 110 ist ein Paar Endplatten (Begrenzungsplatten) 120 angeordnet. Ferner kann zwischen der Kühlplatte 110 und der Endplatte 120 ein Abstandshalterelement 150 oder eine Mehrzahl von Abstandshalterelementen 150 positioniert sein, welche als lange Binrichtungen zum Einstellen der Länge fungieren und die Form einer Bahn besitzen. Durch ein Begrenzungsband 130 zur Befestigung, das auf der zusammengesetzten Batterie so angebracht ist, dass es als eine Brücke zwischen den beiden Endplatten 120 fungiert, werden die Elementarzellen 100, die Kühlplatten 110 und die wie oben angeordneten Abstandshalterelemente 150 derart begrenzt, dass ein vorbestimmter begrenzender Druck in der Anordnungsrichtung der Elementarzellen aufgebracht wird. Das heißt, die Elementarzellen werden derart begrenzt, dass der begrenzende Druck in einer Richtung orthogonal zu der flachen Oberfläche der in den Elementarzellen beinhalteten Elektrodeneinheit vom Flachrollentyp aufgebracht wird. Genauer gesagt, wird das Ende des Begrenzungsbandes 130 durch Schrauben 155 an den Endplatten 120 befestigt und fixiert, und auf diese Weise werden die Elementarzellen und dergleichen derart begrenzt, dass ein vorbestimmter begrenzender Druck auf deren Anordnungsrichtung aufgebracht wird. Zwischen den aneinander angrenzenden Elementarzellen 100 sind ferner der Positivelektrodenanschluss 42 einer Elementarzelle 100 und der Negativelektrodenanschluss 44 der anderen Elementarzelle 100 durch ein Verbindungselement (Sammelschiene) 140 miteinander elektrisch verbunden. Durch In-Reihe-Schalten der jeweiligen Elementarzellen 100 wie vorstehend beschrieben wird die zusammengesetzte Batterie 200 mit einer vorgesehenen Spannung erstellt.
  • Der begrenzende Druck, der die jeweiligen Elementarzellen begrenzt, unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Allerdings ist es zu bevorzugen, dass der begrenzende Druck derart eingestellt wird, dass ein begrenzender Druck von größer oder gleich 0,2 MPa und kleiner oder gleich 10 MPa in einer Richtung (das heißt, der Anordnungsrichtung der Elementarzellen) orthogonal zu der flachen Oberfläche (flacher Abschnitt) der in den Elementarzellen beinhalteten Elektrodeneinheit 20 vom Rollentyp aufgebracht wird.
  • Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Sekundärbatterie, bei der das Auftreten einer Variation der Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten in der Elektrodeneinheit, welche aus der Wiederholung von Hochstromladen und -entladen resultiert, selbst in dem Fall unterbunden wird, dass die Batterie in Anwendungen verwendet wird, in denen Hochstromladen und -entladen wiederholt werden. Daher besitzt die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt hervorragende Hochstromlade- und -entladecharakteristika. Folglich kann durch bestmögliche Nutzung solcher Charakteristika die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt der vorliegenden Ausführungsform als ein Stromversorger zum Antreiben verwendet werden, der an Fahrzeugen wie einem Steckdosenhybridfahrzeug (PHV), einem Hybridfahrzeug (HV) und einem Elektrofahrzeug (EV) montiert ist. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, ein Fahrzeug bereitzustellen, das die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform als einen Stromversorger (typischerweise eine zusammengesetzte Batterie, in der eine Mehrzahl von Sekundärbatterien elektrisch miteinander verbunden sind) beinhaltet.
  • Nachstehend werden Beispiele (Versuchsbeispiele) beschrieben, die die Erfindung betreffen, doch ist die Erfindung nicht auf die Beispiele (Versuchsbeispiele) beschränkt.
  • Anhand der folgenden Materialien und Verfahren wurden Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt) gemäß den in Tabelle 1 bis 4 gezeigten Beispielen 1 bis 64 erstellt.
  • <Beispiel 1>
  • Ein Separator wurde gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. Zunächst wurde als ein Separatorsubstrat (Substratschicht) eine Substratfolie (mittlere Dicke: 20 μm, Luftdurchlässigkeit: 320 Sek) mit einer dreischichtigen Struktur hergestellt, bei der eine poröse Polypropylen-Schicht auf beiden Oberflächen einer porösen Polyethylen-Schicht gebildet war. Ferner wurde durch Vermischen von Aluminiumoxid als anorganisches Füllmittel und eines Acrylbindemittels als Bindemittel mit deionisiertem Wasser derart, dass ein Massenverhältnis zwischen diesen Materialien anorganisches Füllmittel:Bindemittel = 97:3 betrug, eine pastöse Zusammensetzung zum Bilden der oben beschriebenen wärmebeständigen Schicht hergestellt. Dann wurde eine Oberfläche des Separatorsubstrats gänzlich mit der Zusammensetzung zum Bilden der wärmebeständigen Schicht beschichtet, und die Zusammensetzung wurde getrocknet, wodurch ein Separator mit einer wärmebeständigen Schicht auf einer Oberfläche des Separatorsubstrats hergestellt wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrug die mittlere Gesamtdicke des Separators 25 μm (das heißt, die mittlere Dicke der wärmebeständigen Schicht betrug 5 μm).
  • Die mittlere Partikelgröße (D50) und die spezifische BET-Oberfläche des zur Herstellung des Separators verwendeten anorganischen Füllmittels wurden durch einen Partikelgrößenanalysator vom Lichtstreuungstyp (hergestellt von NIKKISO CO., LTD., MICROTRAC HRA) bzw. einen von Shimadzu Corporation hergestellten Analysator für die spezifische Oberfläche gemessen. Ferner wurden zur Herstellung der Zusammensetzung zum Bilden der wärmebeständigen Schicht die vorgenannten Materialien unter Verwendung eines Ultraschalldispergierers (CLEARMIX, hergestellt von M Technique Co., Ltd.) vermischt und verknetet, indem sie einleitend 5 Minuten lang bei 15.000 UpM dispergiert und dann abschließend 15 Minuten lang bei 20.000 UpM dispergiert wurden. Darüber hinaus wurde die Substratschicht (Separatorsubstrat) durch ein Gravurstreichverfahren gleichmäßig mit der Zusammensetzung zum Bilden der wärmebeständigen Schicht beschichtet.
  • Danach wurde gemäß dem folgenden Verfahren eine Faserschicht auf der wärmebeständigen Schicht des Separators gebildet. PVDF (mittleres Molekulargewicht: 600.000) und PTFE (mittleres Molekulargewicht: 600.000) wurden derart in NMP gelöst, dass ein Massenverhältnis zwischen diesen Materialien PVDF:PTFE = 70:30 betrug, wodurch eine Lösung zum Bilden einer Faserschicht hergestellt wurde. Anhand eines Electrospinning-Verfahrens wurde die Lösung zum Bilden der Faserschicht gesponnen, und die erhaltene Faser wurde auf der wärmebeständigen Schicht des Separators abgeschieden, wodurch eine Faserschicht auf der wärmebeständigen Schicht des Separators gebildet wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrug die mittlere Dicke der Faserschicht 3,5 μm. Das mittlere Molekulargewicht der Komponenten des synthetischen Harzes, das die in der Faserschicht enthaltene Faser bildet, bedeutet ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn), und dasselbe gilt für die folgende Beschreibung. Hier wurde das Electrospinning-Verfahren unter Verwendung einer Electrospinning-Vorrichtung, welche eine Hochspannungsstromversorgung, einen Lösungstank, eine Spritzenpumpe und eine Nadeldüse (Spinndüse) beinhaltete, unter den Bedingungen einer an die Spinndüse (Nadeldüse) angelegten Spannung von 10 kV bis 15 kV, eines Abstands zwischen der Spinndüse und der Oberfläche zum Bilden der Faserschicht (hier der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht des Separators) von 10 cm bis 20 cm und der Zufuhrmenge (Zufuhrgeschwindigkeit) der Lösung zum Bilden einer Faserschicht von 0,2 ml/Min bis 0,3 ml/Min durchgeführt. Die mittlere Dicke der Faserschicht wurde durch Analysieren einer anhand eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) erfassten Aufnahme bestimmt.
  • Eine positive Elektrode wurde gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. LiNi0,33Co0,33Mn0,33O2 (LNCM) als Positivelektroden-Aktivmaterialpulver, AB als ein leitfähiges Material und PVDF als ein Bindemittel wurden derart mit NMP vermischt, dass ein Massenverhältnis zwischen diesen Materialien LNCM:AB:PVDF=90:8:2 betrug, wodurch eine schlämmeartige Zusammensetzung zum Bilden einer Positivelektroden-Aktivmaterialschicht hergestellt wurde. Beide Oberflächen einer länglichen Aluminiumfolie (Positivelektroden-Stromkollektor) mit einer Dicke von 15 μm wurden bandförmig mit der Zusammensetzung beschichtet und die Zusammensetzung wurde getrocknet und gepresst, wodurch eine Positivelektrodenbahn hergestellt wurde. Die Menge der Zusammensetzung zum Bilden der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht, mit der die Folie beschichtet wurde, und die Pressbedingungen wurden derart eingestellt, dass die mittlere Dicke der positiven Elektrode etwa 65 μm betrug (die mittlere Dicke der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht auf einer Oberfläche der Folie betrug etwa 25 μm).
  • Eine negative Elektrode wurde gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. Zunächst wurde als Negativelektroden-Aktivmaterialpulver Graphit (C) hergestellt, dessen Oberfläche mit amorphem Kohlenstoff beschichtet war. Danach wurden der Graphit (C), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und CMC als ein Verdickungsmittel in einem Mischungsverhältnis von C:SBR:CMC = 98:1:1 mit deionisiertem Wasser vermischt, wodurch eine schlämmeartige Zusammensetzung zum Bilden einer Negativelektroden-Aktivmaterialschicht hergestellt wurde. Beide Oberflächen einer länglichen Kupferfolie (Negativelektroden-Stromkollektor) mit einer Dicke von 10 μm wurden bandförmig mit der Zusammensetzung beschichtet und die Zusammensetzung wurde getrocknet und gepresst, wodurch eine Negativelektrodenbahn hergestellt wurde. Die Menge der Zusammensetzung zum Bilden einer Negativelektroden-Aktivmaterialschicht, mit der die Folie beschichtet wurde, und die Pressbedingungen wurden derart eingestellt, dass die mittlere Dicke der negativen Elektrode etwa 80 μm betrug (die mittlere Dicke der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht auf einer Oberfläche der Folie betrug etwa 35 μm).
  • Durch Verwenden einer Bahn der positiven Elektrode und einer Bahn der negativen Elektrode, welche wie oben hergestellt wurden, und zwei Bahnen der Separatoren, die wie oben hergestellt wurden, wurde eine Elektrodeneinheit vom Rollentyp hergestellt. Das heißt, die positive und die negative Elektrode wurden mit den zwischen den Elektroden positionierten Separatoren, bei denen die Faserschicht auf der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht gebildet war, derart laminiert, dass Aktivmaterialschicht-Nicht-bildungsabschnitte der Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten positioniert waren, und die wärmebeständige Schicht jedes Separators (das heißt, die Faserschicht auf der wärmebeständigen Schicht) befand sich in einer der negativen Elektrode (Negativelektroden-Aktivmaterialschicht) zugewandten Richtung. In der vorliegenden Ausführungsform waren die positive Elektrode, die negative Elektrode und die Separatoren derart laminiert, dass sich die wärmebeständige Schicht jedes Separators (das heißt, die Faserschicht auf der wärmebeständigen Schicht) in einer der negativen Elektrode (Negativelektroden-Aktivmaterialschicht) zugewandten Richtung befand. Jedoch kann die wärmebeständige Schicht jedes Separators (das heißt, die Faserschicht auf der wärmebeständigen Schicht) der positiven Elektrode (Positivelektroden-Aktivmaterialschicht) gegenüberliegen oder sowohl der negativen Elektrode (Negativelektroden-Aktivmaterialschicht) als auch der positiven Elektrode (Positivelektroden-Aktivmaterialschicht) gegenüberliegen. Die laminierte positive Elektrode, die negative Elektrode und die Separatoren wurden 130 Mal bei einer Aufrollspannung von 1 N/mm2 in der Längsrichtung aufgerollt (aufgewickelt) (das heißt, die Anzahl der Male des Rollen der Elektrode und der Separatoren betrug 130). Danach wurde die erhaltene Rolleneinheit (die positive Elektrode, die negative Elektrode und die Separatoren nach Wickeln) in einer zu der Wicklungsachse orthogonalen Richtung nach unten gepresst und gedrückt, wodurch eine Elektrodeneinheit vom Flachrollentyp hergestellt wurde. Die Elektrodeneinheit vom Rollentyp war in der Richtung der Wicklungsachse (Längsrichtung) 130 mm lang und in einer zu der Richtung der Wicklungsachse orthogonalen Richtung (kurzen Richtung) 50 mm lang.
  • Dann wurde die Elektrodeneinheit vom Rollentyp jeder der vorgenannten Beispiele in einem aus Aluminium hergestellten, abgewinkelten Batteriebehälter (abgewinkelten Batteriegehäuse) aufgenommen, ein nicht-wässriger Elektrolyt wurde aus einem Öffnungsabschnitt des Batteriegehäuses eingespritzt und dann wurde der Öffnungsabschnitt luftdicht verschlossen, wodurch Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt) der jeweiligen Beispiele hergestellt wurden. Als der nicht-wässrige Elektrolyt wurde ein Elektrolyt verwendet, der durch Lösen von LiPF6 als ein Trägersalz in einem Lösungsmittelgemisch enthaltend EC, EMC und DMC in einem Volumenverhältnis von EC:EMC:DMC = 30:40:30 in einer Konzentration von 1,1 mol/l erhalten wurde.
  • <Beispiel 2>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 2 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Massenverhältnis zwischen PVDF und PTFE in der Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht in PVDF:PTFE = 60:40 geändert wurde.
  • <Beispiel 3>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 3 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Substratbahn (mittlere Dicke: 20 μm, Luftdurchlässigkeit: 100 Sek) aus einer porösen Polyethylen-Schicht (PE) als das Separatorsubstrat verwendet wurde und eine durch Lösen von PVDF (mittleres Molekulargewicht: 200.000) in NMP erhaltene Lösung als die Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht verwendet wurde.
  • <Beispiel 4>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 4 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass PVDF mit einem mittleren Molekulargewicht von 2.000.000 als das die Faserschicht bildende PVDF verwendet wurde.
  • <Beispiel 5>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 5 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine durch Lösen von PVDF (mittleres Molekulargewicht: 500.000) und PVF (mittleres Molekulargewicht: 500.000) in einem Massenverhältnis von PVDF:PVF = 60:40 in NMP erhaltene Lösung als die Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht verwendet wurde.
  • <Beispiel 6>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 6 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Massenverhältnis von PVDF und PVF in der Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht in PVDF:PVF = 70:30 geändert wurde.
  • <Beispiel 7>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 7 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens hergestellt wie die Batterie gemäß Beispiel 3, mit der Ausnahme, dass die Faserschicht nicht gebildet wurde.
  • <Beispiel 8>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 8 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Substratbahn (mittlere Dicke: 20 μm, Luftdurchlässigkeit: 100 Sek) aus einer porösen Polyethylen-Schicht (PE) als das Separatorsubstrat verwendet wurde; eine durch Lösen von PVDF (mittleres Molekulargewicht: 150.000), PTFE (mittleres Molekulargewicht: 700.000) und FEP (mittleres Molekulargewicht: 500.000) in NMP in einem Massenverhältnis von PVDF:PTFE:FEP = 56:22:22 erhaltene Lösung als die Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht verwendet wurde; und die mittlere Dicke der Faserschicht in 1 μm geändert wurde.
  • <Beispiele 9 bis 58>
  • Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß den Beispielen 9 bis 58 wurden unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie die Batterie gemäß Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Material und die Luftdurchlässigkeit des Separatorsubstrats, das mittlere Molekulargewicht von PVDF und PTFE, welche zum Bilden der Faserschicht verwendet wurden, der Gehalt an PVDF und der Gehalt an PTFE (das heißt, der Gehalt an PVDF und der Gehalt an PTFE in der Lösung zum Bilden einer Faserschicht), die in der Faserschicht (Faser) enthalten waren, sowie die mittlere Dicke der Faserschicht als die in Tabelle 2 und 3 gezeigten Bedingungen verändert wurden. In den Tabellen gibt „PE” eine Substratbahn mit einer einschichtigen Struktur aus porösem Polyethylen (PE) an; „PE/PP” gibt eine Substratbahn mit einer doppelschichtigen Struktur an, in der eine poröse Polypropylen-Schicht (PP-Schicht) auf einer Oberfläche einer porösen Polyethylen-Schicht (PE-Schicht) gebildet ist; und „PP/PE/PP” gibt eine Substratbahn mit einer dreischichtigen Struktur an, in der eine poröse Polypropylen-Schicht (PP-Schicht) auf beiden Oberflächen einer porösen Polyethylen-Schicht (PE-Schicht) gebildet ist. In dem Fall, dass die Substratbahn mit einer doppelschichtigen Struktur (das heißt, PE/PP), bei der die PP-Schicht auf einer Oberfläche der PE-Schicht gebildet ist, als ein Separatorsubstrat verwendet wurde, war auf der Oberfläche der PP-Schicht eine wärmebeständige Schicht gebildet. Ferner, soweit nichts anderes angegeben ist, gelten in Tabelle 2 und 3 jene Batterien, bei denen der Gehalt an PVDF und der Gehalt an PTFE nicht insgesamt 100 Ma% ergibt, als Batterien, die FEP (mittleres Molekulargewicht: 500.000) zusätzlich zu PVDF und PTFE als die Komponenten des synthetischen Harzes enthalten, welches die die Faserschicht bildende Faser bildet. Das heißt, sie gelten als Batterien, bei denen der Gehalt (Massen-%) an FEP 100 – (Gehalt an PVDF in Tabelle + Gehalt an PTFE in Tabelle) ist. Beispielsweise wurde in einem Fall der Batterie gemäß Beispiel 9 die Faserschicht unter Verwendung der Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht gebildet, in der das Massenverhältnis zwischen PVDF, PTFE und FEP PVDF:PTFE:FEP = 56:22:22 betrug.
  • <Beispiel 59>
  • Eine Batterie gemäß Beispiel 59 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Faserschicht auf beiden Oberflächen des Separators (das heißt, der Oberfläche des Separatorsubstrats und der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht) gebildet wurde; eine Substratbahn (mittlere Dicke: 20 μm, Luftdurchlässigkeit: 100 Sek) aus einer porösen Polyethylen-Schicht (PE) als das Separatorsubstrat verwendet wurde; eine durch Lösen von PVDF (mittleres Molekulargewicht: 500.000), PTFE (mittleres Molekulargewicht: 950.000) und FEP (mittleres Molekulargewicht: 500.000) in NMP in einem Massenverhältnis von PVDF:PTFE:FEP = 62:27:11 als die Zusammensetzung zum Bilden einer Faserschicht verwendet wurde; und die mittlere Dicke der Faserschicht in 2,5 μm geändert wurde.
  • <Beispiel 60 bis 62>
  • Batterien gemäß den Beispielen 60 bis 62 wurden unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 59 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Faserschicht auf der Oberfläche der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht und der Oberfläche der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht gebildet war, oder entweder auf der Oberfläche der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht oder auf der Oberfläche der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht gebildet war. Der Ort, an dem die Faserschicht gebildet ist, ist in der entsprechenden Spalte in Tabelle 4 gezeigt. In Tabelle 4 wird die Oberfläche der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht als „positive Elektrode” beschrieben, und die Oberfläche der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht wird als „negative Elektrode” beschrieben.
  • <Beispiel 63 und 64>
  • Batterien gemäß den Beispielen 63 und 64 wurden unter Verwendung der gleichen Materialien und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 62 hergestellt, mit der Ausnahme, dass als das Separatorsubstrat eine Substratbahn (mittlere Dicke: 20 μm, Luftdurchlässigkeit: 290 Sek, mit einer auf der Oberfläche der PP-Schicht gebildeten wärmebeständigen Schicht) mit einer doppelschichtigen Struktur, bei der eine poröse Polypropylen-Schicht auf einer Oberfläche einer porösen Polyethylen-Schicht gebildet war, oder eine Substratbahn (mittlere Dicke: 20 μm, Luftdurchlässigkeit: 325 Sek) mit einer dreischichtigen Struktur, bei der eine poröse Polypropylen-Schicht auf beiden Oberflächen einer porösen Polyethylen-Schicht gebildet war, verwendet wurde.
  • [Messung von anfänglichem Batteriewiderstand (IV-Widerstand)]
  • Anschließend wurde der Anfangswiderstand (IV-Widerstand) jeder der wie oben erstellten Batterien gemessen. Zunächst wurde jede der Batterien unter einer Temperaturbedingung von 25°C mit einem konstanten Strom (CC) geladen, bis der Ladezustand (SOC) 60% erreichte, und dann 10 Sekunden lang bei einer Rate von 10 C mit CC geladen, und ein Wert (V) des Spannungsanstiegs wurde gemessen. Durch Dividieren des gemessenen Wertes (V) des Spannungsanstiegs durch den entsprechenden Stromwert wurde der IV-Widerstand (mΩ) berechnet (typischerweise wird der IV-Widerstand (mΩ) aus der Steigung einer Näherungslinie erster Ordnung eines aufgetragenen Strom(I)-Spannungs(V)-Wertes berechnet), und der Mittelwert wurde als der anfängliche Batteriewiderstand herangezogen. Soweit nichts anderes angegeben ist, bezieht sich der „Ladezustand (SOC)” vorliegend auf einen geladenen Zustand einer Batterie basierend auf einem allgemeinen Spannungsbereich, bei dem die Batterie verwendet wird. Beispielsweise bezieht sich „SOC” auf einen geladenen Zustand basierend auf einer Nennkapazität, die unter einer Bedingung einer Spannung zwischen den Anschlüssen (Leerlaufspannung (OCV)) von 4,1 V (Maximalspannung) bis 3,0 V (Minimalspannung) gemessen wird.
  • [Lade- und Entladezyklustest]
  • Dann wurde für die Batterie jeder der Beispiele, welche die Messung des Anfangswiderstands durchlaufen hatte, ein Lade- und Entladezyklustest durchgeführt, in dem die Batterie für 1.000 Zyklen unter einer Temperaturbedingung von 25°C geladen und entladen wurde, und eine Rate des Widerstandsanstiegs (%) nach dem Zyklustest wurde berechnet. Details des Tests sind nachstehend angegeben. In dem Lade- und Entladezyklustest wurde die Batterie unter einer Temperaturbedingung von 25°C 240 Sekunden lang bei einer Laderate von 2,5 C mit einem konstanten Strom geladen (CC-Laden), dann 120 Sekunden lang vom Laden entbunden, 20 Sekunden lang einer Entladung des konstanten Stroms (CC-Entladen) bei einer Entladerate von 30 C unterzogen und dann 120 Sekunden lang von der Entladung entbunden. Der vorgenannte Lade- und Entladevorgang wurde als ein Zyklus herangezogen. Für jede der Batterien, die den Lade- und Entladezyklustest durchlaufen hatte, wurde der Batteriewiderstand (IV-Widerstand) nach dem Lade- und Entladezyklustest auf die gleiche Weise gemessen wie für die Messung des anfänglichen Batteriewiderstands verwendet. Danach wurde die Widerstandsanstiegsrate (%) aus der folgenden Gleichung berechnet: Widerstandsanstiegsrate (%) = (IV-Widerstand nach Lade- und Entladezyklustest – anfänglicher Batteriewiderstand) ÷ anfänglicher Batteriewiderstand × 100. Die Ergebnisse sind in den entsprechenden Spalten in Tabelle 1 bis 4 gezeigt. Tabelle 1
    Figure DE102016105120A1_0002
    Tabelle 2
    Figure DE102016105120A1_0003
    Tabelle 3
    Figure DE102016105120A1_0004
    Tabelle 4
    Figure DE102016105120A1_0005
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, wies die Batterie gemäß Beispiel 7, welche keine Faserschicht besaß, eine extrem hohe Widerstandsanstiegsrate nach dem Hochstromladen und -entladen auf. Es wird davon ausgegangen, dass dies daran liegt, dass sich die aktiven Materialien in der positiven und negativen Elektrode dehnten und kontrahierten, als die Elektroden geladen und entladen wurden, so dass Poren des Separators gequetscht wurden und der nicht-wässrige Elektrolyt, mit dem der Separator getränkt war, aus dem Separator ausgestoßen wurde und infolgedessen eine Variation der Menge des in der Elektrodeneinheit gehaltenen nicht-wässrigen Elektrolyten erfolgt. Dagegen war bei den Batterien gemäß den Beispielen 1 und 2 die Widerstandsanstiegsrate nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen deutlich geringer (die Widerstandsanstiegsrate war kleiner oder gleich 50%) als bei der Batterie gemäß Beispiel 7, die keine Faserschicht besaß. Das heißt, wenn die Batterie zwischen dem Separator und der positiven Elektrode und/oder zwischen dem Separator und der negativen Elektrode eine Faserschicht aufweist, die Faser enthält, welche mindestens PVDF oder PTFE mit jeweils einem mittleren Molekulargewicht von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000 enthält und in welcher der Gehalt an PVDF in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes größer als der Gehalt an PTFE ist und der Gehalt an PTFE kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes ist, dann können hervorragende Hochstromlade- und -entladecharakteristika vorliegen. Das heißt, erfindungsgemäß ist es möglich, eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt bereitzustellen, die hervorragende Hochstromlade- und -entladecharakteristika besitzt.
  • Bei den Batterien gemäß Beispiel 1 und 2, die eine Kombination aus PVDF und PTFE als die Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes verwendeten, war die Widerstandsanstiegsrate nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen ferner geringer als bei den Batterien gemäß Beispiel 3 und 4, welche PVDF, aber kein PTFE verwendeten, und den Batterien gemäß Beispiel 5 und 6, welche eine Kombination aus PVDF und PVF verwendeten. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen in hohem Maße unterdrückt werden kann, wenn mindestens PVDF und PTFE in Kombination als die Komponenten des synthetischen Harzes verwendet werden, das die in der Faserschicht enthaltene Faser bildet.
  • Die Ergebnisse der Widerstandsanstiegsrate nach Hochstromladen und -entladen, die von den Batterien gemäß Beispiel 9 bis 15, 18 bis 24, 27 bis 31, 34 bis 38, 41 bis 48, 51 bis 57, und 59 bis 64 erhalten wurden, zeigten eindeutig, dass hervorragende Hochstromlade- und entladecharakteristika vorliegen können, wenn die Batterien zwischen dem Separator und der positiven Elektrode und/oder zwischen dem Separator und der negativen Elektrode eine Faserschicht besitzen, die Faser enthält, welche mindestens PVDF und PTFE mit jeweils einem mittleren Molekulargewicht von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000 als die Komponenten des synthetischen Harzes enthält und bei welcher der Gehalt an PVDF in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes größer als der Gehalt an PTFE ist und der Gehalt an PTFE kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes ist.
  • Wie aus den Ergebnissen ersichtlich wird, die von den Batterien gemäß Beispiel 8 bis 25 erhalten wurden, welche sich voneinander im Hinblick auf das mittlere Molekulargewicht von PVDF oder PTFE unterschieden, war die Widerstandsanstiegsrate nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen bei den Batterien gemäß Beispiel 9 bis 15 und 18 bis 24, bei denen PVDF und PTFE beide ein mittleres Molekulargewicht von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000 besitzen, ferner geringer (die Widerstandsanstiegsrate war kleiner oder gleich 50%) als bei den Batterien gemäß Beispiel 8 und 16, bei denen das mittlere Molekulargewicht von PVDF oder PTFE geringer war als 200.000, und als bei den Batterien gemäß Beispiel 17 und 25, bei denen das mittlere Molekulargewicht von PVDF oder PTFE größer war als 2.000.000. Aus diesem Ergebnis wurde bestätigt, dass der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen in hohem Maße unterdrückt werden kann, wenn PVDF und PTFE beide ein mittleres Molekulargewicht von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000 besitzen.
  • Bei den Batterien gemäß Beispiel 27 bis 31 wurde die Widerstandsanstiegsrate nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen in stärkerem Maße unterdrückt als bei der Batterie gemäß Beispiel 32. Das heißt, es wurde bestätigt, dass der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen in hohem Maße unterdrückt werden kann, wenn der Gehalt an PVDF in den Komponenten des synthetischen Harzes, das die in der Faserschicht enthaltene Faser bildet, größer als der Gehalt an PTFE ist und der Gehalt an PTFE kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes ist. Bei der Batterie gemäß Beispiel 26 war der Widerstand nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen höher als bei den Batterien gemäß Beispiel 27 bis 31. Es wird davon ausgegangen, dass dies daran liegt, dass der Gehalt an PTFE in der die Faserschicht bildenden Faser zu gering war, die Faserschicht einfach gequetscht wurde und somit der nicht-wässrige Elektrolyt nicht einfach in der Faserschicht gehalten werden konnte. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass der Gehalt an PTFE in den Komponenten des synthetischen Harzes, das die in der Faserschicht enthaltene Faser bildet, vorzugsweise größer oder gleich 10 Ma% und kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes ist.
  • Bei den Batterien gemäß Beispiel 33 und 39 erfolgte der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen mit einer höheren Rate als bei den Batterien gemäß Beispiel 34 bis 38. In Bezug auf Beispiel 33 wird davon ausgegangen, dass die Wirkung des Haltens des nicht-wässrigen Elektrolyten in der Faserschicht deshalb nicht ausreichend vorlag, da der Gehalt an PVDF in der die Faserschicht bildenden Faser zu gering war. In Bezug auf die Batterie gemäß Beispiel 39 wird davon ausgegangen, dass die Faserschicht ein Übermaß an nicht-wässrigem Elektrolyt hielt, während es der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht oder der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht an dem nicht-wässrigen Elektrolyten mangelte, da der Gehalt an PVDF in der die Faserschicht bildenden Faser zu hoch war. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass der Gehalt an PVDF in den Komponenten des synthetischen Harzes, das die in der Faserschicht enthaltene Faser bildet, vorzugsweise größer oder gleich 30 Ma% und kleiner oder gleich 80 Ma% bezogen auf den Gesamtgehalt der Komponenten des synthetischen Harzes ist.
  • Bei den Batterien gemäß Beispiel 40 und 49 erfolgte der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen mit einer höheren Rate als bei den Batterien gemäß Beispiel 41 bis 48. In Bezug auf Beispiel 40 wird davon ausgegangen, dass aufgrund der zu geringen Luftdurchlässigkeit des Separators die Faser, die die Faserschicht bildet, in den Separator gelangte und somit die Poren verstopft wurden. Dagegen wird davon ausgegangen, dass sich bei der Batterie gemäß Beispiel 49 aufgrund der zu großen Luftdurchlässigkeit des Separators die Haftfestigkeit zwischen der Faserschicht und dem Separator verschlechterte. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass die Luftdurchlässigkeit des Separators vorzugsweise größer oder gleich 10 Sek bis kleiner oder gleich 350 Sek ist. Ferner wurde aus dem Vergleich zwischen den Batterien gemäß Beispiel 41 bis 48 bestätigt, dass sich der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen umso mehr unterdrücken lasst, je geringer die Luftdurchlässigkeit des Separators ist.
  • Bei den Batterien gemäß Beispiel 50 und 58 erfolgte der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen mit einer höheren Rate als bei den Batterien gemäß Beispiel 51 bis 57. In Bezug auf Beispiel 50 wird davon ausgegangen, dass aufgrund der zu geringen Dicke der Faserschicht die Menge des nicht-wässrigen Elektrolyten, die in der Faserschicht gehalten werden konnte, verringert wurde. Dagegen wird davon ausgegangen, dass bei der Batterie gemäß Beispiel 58 die Dicke der Faserschicht zu groß war und sich somit der Abstand zwischen der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht und der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht zu stark vergrößerte. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass die Dicke der Faserschicht größer oder gleich 0,5 μm und kleiner oder gleich 6 μm ist. Ferner wurde bestätigt, dass der Widerstandsanstieg nach wiederholtem Hochstromladen und -entladen umso mehr unterdrückt werden kann, je geringer die mittlere Dicke der Faserschicht im Vergleich zu Beispiel 51 bis 57 ist.
  • Angesichts der aus Beispiel 59 bis 64 erhaltenen Ergebnisse kann die Faserschicht in der Erfindung nicht nur auf der Oberfläche der wärmebeständigen Schicht des Separators, sondern auch auf der Oberfläche des Separatorsubstrats, der Oberfläche der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht (Oberfläche der positiven Elektrode) und der Oberfläche der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht (Oberfläche der negativen Elektrode) gebildet sein. Das heißt, die Hochstromlade- und -entladecharakteristika können verbessert werden, wenn die Batterie die Faserschicht zwischen dem Separator und der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht und/oder zwischen dem Separator und der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht aufweist. In Beispiel 59, bei dem die Faserschicht auf beiden Oberflächen des Separators gebildet war, und in Beispiel 60, in dem die Faserschicht sowohl auf der Oberfläche der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht als auch auf der Oberfläche der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht gebildet war, wurde der Widerstandsanstieg besonders deutlich unterdrückt. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass die Batterie bevorzugter die Faserschicht zwischen dem Separator und der Positivelektroden-Aktivmaterialschicht und zwischen dem Separator und der Negativelektroden-Aktivmaterialschicht aufweist.
  • Konkrete Beispiele der Erfindung wurden insoweit ausführlich beschrieben, doch sind die oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele lediglich Beispiele.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008-078008 [0004]
    • JP 2012-074403 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JIS P8117 [0058]

Claims (6)

  1. Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, umfassend: eine Flachrollen-Elektrodeneinheit (20), in der eine längliche positive Elektrode (50), eine längliche negative Elektrode (60) und ein länglicher Separator (70), der die positive und negative Elektrode voneinander elektrisch isoliert, übereinandergelegt sind und zusammen in einer Längsrichtung aufgewickelt sind; und einen nicht-wässrigen Elektrolyten; wobei die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Faserschicht (80), die mindestens zwischen dem Separator (70) und der positiven Elektrode (50) oder zwischen dem Separator (70) und der negativen Elektrode (60) angeordnet ist und Faser aus einem synthetischen Harz enthält, wobei die Faserschicht (80) mindestens Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluorethylen als Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes enthält, das Polyvinylidenfluorid und das Polytetrafluorethylen beide ein mittleres Molekulargewicht von größer oder gleich 200.000 und kleiner oder gleich 2.000.000 besitzen, und in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes ein Gehalt an dem Polyvinylidenfluorid größer ist als ein Gehalt an dem Polytetrafluorethylen, und der Gehalt an dem Polytetrafluorethylen kleiner oder gleich 45 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes ist.
  2. Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei in den Komponenten des die Faser bildenden synthetischen Harzes der Gehalt an dem Polyvinylidenfluorid größer oder gleich 30 Ma% und kleiner oder gleich 80 Ma% bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten des synthetischen Harzes ist.
  3. Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Faserschicht (80) eine mittlere Dicke von größer oder gleich 0,5 μm und kleiner oder gleich 6 μm besitzt.
  4. Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Separator (70) eine Substratschicht (72), die aus einem synthetischen Harz hergestellt ist, und eine wärmebeständige Schicht (74), die auf einer Oberfläche der Substratschicht gebildet ist und wärmebeständige Feinpartikel enthält, aufweist, und die Faserschicht (80) auf einer Oberfläche der wärmebeständigen Schicht (74) gebildet ist.
  5. Zusammengesetzte Batterie (200), umfassend eine Mehrzahl von Elementarzellen, die miteinander elektrisch verbunden sind, wobei jede der Elementarzellen die Sekundärbatterie (100) mit nicht-wässrigem Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.
  6. Zusammengesetzte Batterie nach Anspruch 5, wobei die Elementarzellen in einem Zustand begrenzt sind, in dem ein begrenzender Druck von größer oder gleich 0,2 MPa und kleiner oder gleich 10 MPa in einer Richtung orthogonal zu einer flachen Oberfläche der in den Elementarzellen beinhalteten Flachrollen-Elektrodeneinheit aufgebracht wird.
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