JP2002203533A

JP2002203533A - ゲル化剤担持セパレータとその利用とその製造

Info

Publication number: JP2002203533A
Application number: JP2000398137A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yoshii; 敬介喜井; Yoshihiro Uetani; 慶裕植谷; Masakatsu Urairi; 正勝浦入; Takashi Yamamura; 隆山村
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】特性のすぐれたゲル電解質を兼ねるセパレータ
とすることができるゲル化剤成分担持セパレータを提供
することを目的とし、更に、そのようなゲル化剤担持セ
パレータの利用と製造方法を提供する。【解決手段】可逆的ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤と
不可逆的ゲル化剤との混合物からなるゲル化剤成分を多
孔性支持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように
担持させて、ゲル化剤担持セパレータを得る。このよう
なゲル化剤担持セパレータに電解液を充填することによ
って、ゲル電解質複合化セパレータを得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特性のすぐれたゲル電
解質を兼ねるセパレータ、即ち、ゲル電解質複合化セパ
レータとすることができるゲル化剤担持セパレータとそ
の利用とその製造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気化学素子に広く用いられてい
る固体電解質は、固体状態でイオン伝導性の高い物質で
あって、なかでも、高分子物質を固体として用いる高分
子固体電解質は、最近、次世代リチウムイオン二次電池
用電解質として、特に、注目されており、世界的に研究
が推進されている。このような高分子固体電解質は、従
来の電解質溶液に比べて、液漏れのおそれがなく、ま
た、薄膜にすることができる等、その形状も、自由度が
大きい。

【０００３】しかしながら、従来、知られている非水系
の高分子固体電解質は、電解質溶液に比べて、電導度が
著しく低いという問題がある。例えば、従来、ポリエチ
レングリコールやポリプロピレングリコール等の鎖状ポ
リマーやポリフォスファゼン等の櫛型ポリマー等のポリ
マー材料を電解質塩と複合化してなる非水系高分子固体
電解質が知られているが、従来、電導度が室温で１０^-3
Ｓ／ｃｍを上回るものは見出されていない。

【０００４】そこで、近年、種々の非水系ゲル電解質の
実用化が研究されており、これによれば、室温におい
て、１０^-3Ｓ／ｃｍ以上の電導度を有し、電解質溶液に
近いものが提案されている。このようなゲル電解質は、
必ずしも電解質塩と相互作用のないポリマーと非水系有
機溶媒とによって形成されるゲル中に電解質塩を溶解さ
せたものであり、ポリマー又はその前駆体を電解質塩と
共に有機溶媒に溶解させた後、ゲル化することによって
得ることができる。

【０００５】このように、ゲル電解質は、高いイオン伝
導性を有するが、それ自身の機械的強度が十分でなく、
実用上、種々の支障があるので、その高強度化が求めら
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ゲル電解質
を含む固体電解質における上述した問題を解決すると共
に、特性のすぐれたゲル電解質を兼ねるセパレータ、即
ち、ゲル電解質不都合化セパレータとすることができる
ゲル化剤担持セパレータを提供することを目的とし、更
に、そのようなゲル化剤担持セパレータの利用と製造方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、可逆的
ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤と不可逆的ゲル化剤と
からなるゲル化剤成分を多孔性支持体にその表面積の１
０〜９０％を占めるように担持させてなることを特徴と
するゲル化剤担持セパレータが提供される。

【０００８】また、本発明によれば、上記ゲル化剤担持
セパレータを正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積
層してなる電気化学素子が提供される。

【０００９】更に、本発明によれば、上記電気化学素子
を用いてなる電池が提供される。

【００１０】このほか、本発明によれば、可逆的ゲル化
剤か、又は可逆的ゲル化剤と不可逆的ゲル化剤とからな
るゲル化剤成分を溶媒に溶解してなる溶液を多孔性支持
体にその表面積の１０〜９０％を占めるように塗布した
後、上記溶媒を除去して、上記ゲル化剤成分を多孔性支
持体に担持させることを特徴とするゲル化剤担持セパレ
ータの製造方法が提供される。

【００１１】また、本発明によれば、可逆的ゲル化剤
か、又は可逆的ゲル化剤と不可逆的ゲル化剤とからなる
ゲル化剤成分を多孔性支持体にその表面積の１０〜９０
％を占めるように担持させてなるゲル化剤担持セパレー
タに電解液を充填して、ゲル電解質を形成することを特
徴とするゲル電解質複合化セパレータの製造方法が提供
される。。

【００１２】更に、本発明によれば、可逆的ゲル化剤
か、又は可逆的ゲル化剤と不可逆的ゲル化剤とからなる
ゲル化剤成分を多孔性支持体にその表面積の１０〜９０
％を占めるように担持させてなるゲル化剤担持セパレー
タを正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積層して、
電気化学素子を形成し、この電気化学素子を電池容器に
収容し、次いで、この電気化学素子に電解液を充填し
て、この電解液と上記ゲル化剤とからゲル電解質を形成
させることを特徴とする電池の製造方法が提供される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明によるゲル化剤担持セパレ
ータは、可逆的ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤と不可
逆的ゲル化剤とからなるゲル化剤成分を多孔性支持体に
その表面積の１０〜９０％を占めるように担持させてな
るものである。ここに、多孔性支持体とは、後述するよ
うに、シート状の多孔質膜や不織布等をいい、その表面
積とはその表裏の表面積をいうものとする。

【００１４】本発明において、可逆的ゲル化剤とは、こ
れを溶媒、好ましくは、非水溶媒の溶液（即ち、非水電
解液）に混合して得られる組成物が、これを室温（２５
℃）よりも高い温度、例えば、限定されるものではない
が、５０℃以上、好ましくは、５０〜１００℃に加熱す
るとき、均一な溶液を形成し、この溶液を室温（２５
℃）に冷却するとき、可逆的にゲル状組成物を形成する
物質をいい、原理的には、温度や圧力等の変動に応じて
結合と解離、又は可動性と不動化を可逆的に行なうこと
のできる物質であり、例えば、水素結合、配位結合、フ
ァンデルワールス力等のような分子間又は分子内の相互
作用によって、上記結合と解離、又は可動性と不動化を
可逆的に行なうことができる物質が有用である。

【００１５】特に、本発明によれば、室温（２５℃）よ
りも高い温度域では溶媒に溶解するが、室温では固化し
て、可逆的にゲルを形成することのできるポリマーやオ
リゴマー、特に、分子中にエーテル基や水酸基のような
極性基を有するポリマーやオリゴマーのほか、オイルゲ
ル化剤として知られている一群の物質が可逆的ゲル化剤
として好ましく用いられる。

【００１６】上記分子中にエーテル基や水酸基のような
極性基を有するポリマーとしては、例えば、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレ
ンプロピレングリコール、ポリビニルアルコール等を挙
げることができる。

【００１７】オイルゲル化剤は、例えば、「高分子加
工」第４５巻第１号第２１〜２６頁（１９９６年）に記
載されているように、油類に少量添加することによっ
て、油全体をゼリー状に固めることができる薬剤であっ
て、既に種々のものが知られている。

【００１８】本発明においては、このように、オイルゲ
ル化剤として知られているものであれば、特に、限定さ
れることなく、いずれでも、可逆的ゲル化剤として用い
ることができるが、好ましい具体例として、例えば、１
２−ヒドロキシステアリン酸、Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グ
ルタミン酸−α，γ−ビス−ｎ−ブチルアミド、1,2,3,
４−ジベンジリデン−Ｄ−ソルビトール、トリベンジリ
デンソルビトール、ジアルキルリン酸アルミニウム、2,
３−ビス−ｎ−ヘキサデシロキシアントラセン、トリア
ルキル−シス−1,3,５−シクロヘキサントリカルボキシ
アミド、

【００１９】

【化１】

【００２０】のようなコレステロール誘導体、

【００２１】

【化２】

【００２２】のようなシクロヘキサンジアミノ誘導体、

【００２３】

【化３】

【００２４】のようなアロファン酸エステル誘導体等を
挙げることができる。

【００２５】本発明において、不可逆的ゲル化剤とは、
温度、圧力、光、反応開始剤等の作用によって相互に物
理的又は化学的に結合し、上記の作用要因が除かれた後
も上記結合が維持されて、その結合を容易には切断する
ことができず、従って、ゲル形成を不可逆的に行なう物
質である。

【００２６】このような不可逆的ゲル化剤としては、一
般に、ポリマーを用いることができる。例えば、分子量
が高く、常温で固体であるようなポリマーを不可逆的ゲ
ル化剤として用いることができるが、特に、化学反応に
よって架橋する重合性ポリマーが好ましく用いられる。

【００２７】本発明において、不可逆的ゲル化剤として
用いるポリマーのうち、上記分子量が高く、常温で固体
であるポリマーとしては、例えば、ポリアクリレート、
ポリメタクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロ
ピレンオキシド、ポリエチレンプロピレンオキシド、ポ
リビニルエーテル、ポリフォスファゼン、ポリシロキサ
ン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアク
リロニトリル、ポリエステル等を挙げることができる。
これらのポリマーは、適宜に側鎖を有していてもよい。

【００２８】また、上記化学反応によって架橋する重合
性ポリマーは、分子中に重合性反応基を有するものであ
ることが好ましい。このような架橋性ポリマーとして
は、例えば、主鎖若しくは側鎖にポリアルキレンオキシ
ド等の鎖状ポリマー又はオリゴマー構造、ポリフォスフ
ァゼン等の櫛型ポリマー又はオリゴマー構造等を有し、
分子中に複数の重合性反応基、例えば、ビニル基や（メ
タ）アクリロイル基等を有するもの、例えば、ポリアル
キレングリコールポリ（メタ）アクリレートを挙げるこ
とができる。ここに、（メタ）アクリレートは、アクリ
レート又はメタクリレートを意味するものとする。

【００２９】このようなポリアルキレングリコールポリ
（メタ）アクリレートの好ましい具体例として、例え
ば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
ポリエチレングリコールプロピレングリコールジ（メ
タ）アクリレート等を挙げることができる。

【００３０】このような架橋性ポリマーを不可逆的ゲル
化剤として用いる場合には、通常、架橋性ポリマーに対
して、0.１重量％から数重量％の重合開始剤を併用す
る。

【００３１】本発明によれば、多孔性支持体としては、
セパレータとして用いるときに、正極と負極との間の短
絡を防止することができると共に、両極間で電気化学反
応を行なわせるために、連通孔を有するものであれば、
特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィ
ンやポリアミドを主成分とする不織布、ポリオレフィ
ン、ポリテトラフルオロエチレン等からなる多孔質膜、
マニラ麻やクラフト材等の天然又は合成素材を用いた電
解紙等を用いることができる。

【００３２】本発明によれば、上述したようなゲル化剤
成分を溶媒に溶解してゲル化剤溶液を調製し、これを多
孔性支持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように
塗布した後、例えば、加熱して、上記溶媒を除去するこ
とによって、本発明によるゲル化剤担持セパレータを得
る。ゲル化剤が不可逆的ゲル化剤を含む場合には、通
常、前述したように、不可逆的ゲル化剤と共に適宜の重
合開始剤を溶媒に溶解して、ゲル化剤溶液を調製する。

【００３３】本発明によるゲル化剤担持セパレータは、
このように、多孔性支持体がその表面積の１０〜９０％
の範囲でゲル化剤成分を担持している。換言すれば、多
孔性支持体は、ゲル化剤成分を担持した後も、一部は、
多孔性支持体がそのまま、露出している。従って、本発
明のゲル化剤担持セパレータによれば、これに電解液を
充填したとき、電解液は、多孔性支持体の全体に容易に
速やかに浸透、拡散して、多孔性支持体に担持されてい
るゲル化剤と共にすぐれた特性を有するゲル電解質を兼
ねるセパレータを形成する。

【００３４】かくして、本発明によるゲル化剤担持セパ
レータを正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積層し
て、電気化学素子とし、これに電解液を充填することに
よって、すぐれた特性を有するゲル電解質複合化セパレ
ータ−電極複合体とすることができ、そして、このよう
なゲル電解質複合化セパレータ−電極複合体を用いるこ
とによって、性能のすぐれた電池を得ることができる。

【００３５】上記ゲル化剤溶液を多孔質膜にその表面積
の１０〜９０％を占めるように塗布するための手段及び
方法は、特に限定されるものではなく、例えば、スクリ
ーン印刷、凸版印刷、グラビア印刷、点状塗布等による
ことができる。また、ゲル化剤溶液を多孔性支持体に塗
布した後、溶媒を除去するには、例えば、加熱や減圧乾
燥等、適宜の手段によればよい。用いる溶媒にもよる
が、例えば、加熱して溶媒を除去する場合には、通常、
常圧下、４０〜２００℃、好ましくは、４０〜８０℃の
温度に５秒から１時間、加熱すればよい。

【００３６】ゲル化剤溶液を得るための上記溶媒は、好
ましくは、有機溶媒であり、そのような有機溶媒として
は、上記ゲル化剤を溶解するものであれば、特に限定さ
れるものではないが、例えば、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン等の環状エステル類、テトラヒドロフラ
ン、ジメトキシエタン等のエーテル類、ジメチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーポネ
ート等の鎖状エステル類、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、アクリロニトリル、スルホラン、ジメチルスルホキ
シド、ホルムアミド、ジメチルアセトアミドを挙げるこ
とができる。また、必要に応じて、アルコール類や水も
用いることができる。これらは単独で、又は２種以上の
混合物として用いられる。

【００３７】このようなゲル化剤溶液において、ゲル化
剤成分の割合は、後述するように、ゲル化剤担持セパレ
ータに充填する電解液の量にもよるが、通常、溶媒１０
０重量部に対して、ゲル化剤成分が0.１〜５０重量部の
範囲である。

【００３８】本発明によるゲル化剤成分担持セパレータ
は、電池やコンデンサの製造に好適に用いることができ
る。例えば、前述したように、本発明によるゲル化剤成
分担持セパレータを正極と負極との間に挟み、捲回し、
又は積層して、電気化学素子とし、好ましくは、これを
減圧乾燥して、微量の水分や酸素を除去した後、電池容
器に仕込み、この電気化学素子に電解液を充填して、こ
の電解液と上記ゲル化剤とからゲル電解質を形成させ、
電池容器を密封すれば、電池を得ることができる。

【００３９】上記電解液は、電解質塩を溶媒に溶解して
なる溶液であり、好ましくは、溶媒として非水溶媒（即
ち、有機溶媒）が用いられる。

【００４０】上記電解質塩としては、本発明によるゲル
化剤担持セパレータの用途や要求特性にもよるが、例え
ば、水素イオン、リチウム、ナトリウム、カリウム等の
アルカリ金属のイオン、カルシウム、ストロンチウム等
のアルカリ土類金属のイオン、第３級又は第４級アンモ
ニウムイオンをカチオン成分とし、塩酸、硝酸、リン
酸、硫酸、テトラフルオロホウ酸、フッ化水素酸、ヘキ
サフルオロリン酸、過塩素酸等の無機酸や、有機カルボ
ン酸、フッ素置換有機カルボン酸、有機スルホン酸、フ
ッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とす
る塩を用いることができる。これらのなかでは、特に、
アルカリ金属イオンをカチオン成分とする電解質塩が好
ましく用いられる。

【００４１】このようなアルカリ金属イオンをカチオン
成分とする電解質塩の具体例としては、例えば、過塩素
酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム等
の過塩素酸アルカリ金属、テトラフルオロホウ酸リチウ
ム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロ
ホウ酸カリウム等のテトラフルオロホウ酸アルカリ金
属、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ヘキサフルオロリ
ン酸カリウム等のヘキサフルオロリン酸アルカリ金属、
トリフルオロ酢酸リチウム等のトリフルオロ酢酸アルカ
リ金属、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等のト
リフルオロメタンスルホン酸アルカリ金属を挙げること
ができる。

【００４２】本発明によれば、ゲル化剤成分は、可逆的
ゲル化剤であってもよく、また、可逆的ゲル化剤と不可
逆的ゲル化剤との混合物であってもよい。ゲル化剤成分
が可逆的ゲル化剤であるときは、本発明によるゲル化剤
担持セパレータから得たゲル電解質を兼ねるセパレータ
を加熱することによって、ゲル化剤は、再び、可逆的に
ゾル化して、流動性を有する。即ち、電解質を可逆的に
ゾル−ゲル転移させることができるこのような可逆的にゾル−ゲル転移させることができる
ゲル化剤を担持させたセパレータによれば、これを正極
と負極との間に挟み、捲回し、又は積層して電気化学素
子となし、これに電解液を充填した後、加熱して、ゲル
化剤をゾル化させ、多孔質膜中を浸透、拡散させ、その
後に室温まで冷却することによって、ゲル電解質を形成
させることができ、かくして、電極−ゲル電解質複合化
セパレータ複合体を得ることができる。

【００４３】従って、本発明によるゲル化剤担持セパレ
ータを用いることによって、電解質のゾル状態にて電極
−電解質セパレータ複合体を組み立てて、最終的には、
ゲル電解質を含む電極−電解質セパレータ複合体を得る
ことができる。

【００４４】他方、ゲル化剤成分が可逆的ゲル化剤と不
可逆的ゲル化剤との混合物であるときは、本発明による
ゲル化剤担持セパレータから得た高分子ゲル電解質を兼
ねるセパレータは、不可逆的ゲル化剤をゲル化させる作
用要因、例えば、加熱温度がその不可逆的ゲル化剤をゲ
ル化させないような範囲の温度にある間は、上述したよ
うに、電解質を可逆的にゾル−ゲル転移させることがで
きる。しかし、不可逆的ゲル化剤がゲルを形成する条件
が満たされた後は、ゲル状電解質は、再び、ゾル化する
ことはできず、安定なゲル状電解質である。

【００４５】このように、本発明によるゲル化剤担持セ
パレータは、これに電解液を充填することによって、特
性のすぐれたゲル電解質を兼ねるセパレータとすること
ができ、かくして、一次電池、二次電池、電解コンデン
サ、電気二重層コンデンサ等の製造に好適に用いること
ができる。

【００４６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００４７】実施例１（ゲル化剤溶液の調製）前記式（５）で表わされるゲル
化剤5.００ｇをエチレンカーボネート４2.５ｇとジエチ
ルカーボネート４2.５ｇとからなる混合溶媒に溶解さ
せ、７０℃に加熱、保持して、均一で透明な溶液を得
た。この溶液を室温まで冷却すると、黄白色のゲル状組
成物を形成した。このゲル状組成物をホットプレート上
で約５０℃に加熱すると、再び、均一で透明な溶液に戻
った。即ち、このゲル状組成物のゲル化は可逆的であっ
た。

【００４８】そこで、上記ゲル化剤5.００ｇをテトラヒ
ドロフラン９５ｇに溶解させて、均一で透明なゲル化剤
溶液を得た。

【００４９】（ゲル化剤担持セパレータの作製）ポリエ
チレン樹脂製多孔質膜（厚さ２５μｍ、空孔率４１％、
平均孔径0.１μｍ）の表面に、2.５ｍｍ×2.５ｍｍの正
方形内に半径１ｍｍ（±２０％）の塗布点１つの割合で
上記ゲル化剤溶液を塗布した後、５０℃で１０分間、加
熱して、溶媒を除去した。このようなゲル化剤溶液の点
状塗布を上記多孔質膜の両面に施して、本発明によるゲ
ル化剤担持セパレータを作製した。上記多孔質膜におけ
る電解質成分の担持面積の比率は５０％であった。

【００５０】（正極シートの作製）コバルト酸リチウ
ム、黒鉛粉末及びポリフッ化ビニリデン樹脂を重量比８
５：１０：５にて混合し、これをＮ−メチル−２−ピロ
リドンに投入し、攪拌して、スラリーを調製した。この
スラリーをアルミニウム箔（集電体）の表面に塗布し、
加熱、乾燥させて、上記溶媒を除去した後、ロールプレ
スでプレスして、厚さ２００μｍの正極シートを製作し
た。

【００５１】（負極シートの作製）黒鉛粉末とポリフッ
化ビニリデン樹脂とを重量比９５：５にて混合し、これ
をＮ−メチル−２−ピロリドンに投入し、攪拌して、ス
ラリーを調製した。このスラリーを銅箔（集電体）の表
面に塗布し、加熱し、乾燥させて、上記溶媒を除去した
後、ロールプレスでプレスして、厚さ２００μｍの負極
シートを製作した。（電解液の調製）

【００５２】エチレンカーボネート／エチルメチルカー
ボネート重量比１／１の混合物からなる溶媒に、電解質
として過塩素酸リチウムを１ｍｏｌ／Ｌ濃度となるよう
に溶解させて、電解液を調製した。

【００５３】（電池の製作）上記ゲル化剤担持セパレー
タを上記正極シートと負極シートとの間に挟み、積層し
て、電気化学素子とし、これを電池容器に収容した。上
記電気化学素子に上記電解液を充填した後、かしめ機を
用いて電池容器を密封した後、８５℃に加熱し、２時間
保持した後、室温まで冷却して、上記素子から電極−ゲ
ル電解質複合化セパレータ複合体を形成させて、コイン
型電池を３個作製した。

【００５４】これら３個のコイン型電池について、電池
充放電装置（東洋システム（株）製ＴＯＳＣＡＴ）にて
その容量を測定したところ、平均で5.４ｍＡｈであっ
た。このように、容量を測定した後、コイン型電池を分
解したところ、電解液はゲル電解質として固定されてい
て、素子の間やコイン型電池の自由空間に電解液の漏出
はみられなかった。実施例２

【００５５】エチレンカーボネート5.５８ｇとエチルメ
チルカーボネート8.４８ｇとの混合溶媒に、可逆的ゲル
化剤として１２−ヒドロキシステアリン酸0.８１ｇと不
可逆的ゲル化剤としてエチレンオキサイド／プロピレン
オキサイド共重合体（ポリエチレングリコールプロピレ
ングリコール）ジアクリレート5.００ｇと共に、重合開
始剤2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.０５ｇとを加
え、５０℃に加熱、攪拌して、均一で透明なゲル化剤溶
液を得た。

【００５６】このゲル化剤溶液をスペーサを設けたガラ
ス板上に展開し、室温に冷却して、厚み約２００μｍの
白色のゲル状組成物を得た。このゲル状組成物をホット
プレート上で約５０℃に加熱すると、再び、均一で透明
な溶液に戻った。即ち、このゲル状組成物のゲル化は可
逆的であった。

【００５７】次に、上記ゲル状組成物を約９０℃に加熱
したところ、約９０℃に達したときは、均一な溶液であ
ったが、約９０℃での加熱を２時間続けたところ、透明
ではあるが、流動性を失ったゲル状組成物となった。こ
のゲル状組成物を室温まで冷却すると、白色となった。
この白色のゲル状組成物をホットプレート上で約５０℃
に加熱すると、再び、透明にはなったが、ゲル状のまま
であって、溶液には戻らなかった。即ち、このゲル状組
成物のゲル化は不可逆的であり、上記厚み約２００μｍ
のゲル状組成物は自立性を有し、ピンセットで容易に取
り扱うことができるものであった。

【００５８】次いで、実施例１と同じポリエチレン樹脂
製多孔質膜の表面に、2.５ｍｍ×2.５ｍｍの正方形内に
半径0.５ｍｍ（±２０％）の塗布点１つの割合で上記ゲ
ル化剤溶液を塗布した後、５０℃で１０分間、加熱し
て、溶媒を除去した。このようなゲル化剤溶液の点状塗
布を上記多孔質膜の両面に施して、本発明によるゲル化
剤担持セパレータを作製した。上記多孔質膜における電
解質成分の担持面積の比率は５０％であった。

【００５９】このゲル化剤担持セパレータを実施例１と
同じ正極シートと負極シートとの間に挟み、積層して、
電気化学素子とし、これを電池容器に収容し、上記電気
化学素子に上記電解液を充填した後、かしめ機を用いて
電池容器を密封した。これを６０℃に加熱し、２時間保
持した後、室温まで冷却し、再び、９０℃に加熱し、２
時間保持して、上記素子から電極−高分子ゲル電解質複
合化セパレータ複合体を形成させて、コイン型電池を３
個作製した。

【００６０】これら３個のコイン型電池について、実施
例１と同様にしてその容量を測定したところ、平均で5.
３ｍＡｈであった。このように、容量を測定した後、コ
イン型電池を分解したところ、電解液は高分子ゲル電解
質として固定されていて、素子の間やコイン型電池の自
由空間に電解液の漏出はみられなかった。

【００６１】実施例３支持体としてポリプロピレン製不織布を用いると共に、
この不織布における電解質成分の担持面積の比率をその
表面積の７０％とした以外は、実施例１と同様にして、
コイン型電池を３個作製した。

【００６２】これら３個のコイン型電池の容量は、平均
で5.５ｍＡｈであった。容量測定の後、コイン型電池を
分解したところ、電解液はゲル電解質として固定されて
いて、素子の間やコイン型電池の自由空間に電解液の漏
出はみられなかった。

【００６３】実施例４厚さ５０μｍ、２ｍｍピッチで直径0.２ｍｍの直孔を有
するステンレス製の型を用いて、実施例１と同じ多孔質
膜に実施例２と同じゲル化剤溶液をスクリーン印刷し、
５０℃で１０分間、加熱して、溶媒を除去した。このよ
うなゲル化剤溶液のスクリーン印刷を多孔質膜の両面に
施して、ゲル化剤担持セパレータを作製した。上記多孔
質膜における電解質成分の担持面積の比率は２３％であ
った。

【００６４】このゲル化剤担持セパレータを実施例１と
同じ正極シートと負極シートとの間に挟み、積層して、
電気化学素子とし、これを電池容器に収容し、上記電気
化学素子に上記電解液を充填した後、かしめ機を用いて
電池容器を密封した。これを６０℃に加熱し、２時間保
持した後、室温まで冷却し、再び、９０℃に加熱し、２
時間保持して、上記素子から電極−高分子ゲル電解質複
合化セパレータ複合体を形成させて、コイン型電池を３
個作製した。

【００６５】これら３個のコイン型電池について、実施
例１と同様にしてその容量を測定したところ、平均で5.
４ｍＡｈであった。このように、容量を測定した後、コ
イン型電池を分解したところ、電解液は高分子ゲル電解
質として固定されていて、素子の間やコイン型電池の自
由空間に電解液の漏出はみられなかった。

【００６６】比較例１ドクターブレード（厚み設定５０μｍ）を用いて、実施
例１と同じ多孔質膜の一表面の全面に実施例２と同じゲ
ル化剤溶液を塗布し、５０℃で１０分間乾燥して、溶媒
を蒸発させた。このようなゲル化剤溶液の全面塗布を多
孔質膜の両面に施して、ゲル化剤担持セパレータを作製
した。

【００６７】このゲル化剤担持セパレータを実施例１と
同じ正極シートと負極シートとの間に挟み、積層して、
電気化学素子とし、これを電池容器に収容し、上記電気
化学素子に上記電解液を充填した後、かしめ機を用いて
電池容器を密封した。これを６０℃に加熱し、２時間保
持した後、室温まで冷却し、再び、９０℃に加熱し、２
時間保持して、上記素子から電極−高分子ゲル電解質複
合化セパレータ複合体を形成させて、コイン型電池を３
個作製した。

【００６８】これら３個のコイン型電池について、実施
例１と同様にしてその容量を測定したところ、平均で4.
３ｍＡｈであった。このように、容量を測定した後、コ
イン型電池を分解したところ、電解液は高分子ゲル電解
質として固定されていて、素子の間やコイン型電池の自
由空間に電解液の漏出はみられなかった。

【００６９】比較例２実施例１と同じ多孔質膜にゲル化剤を担持させることな
く、そのまま、これをセパレータとし、実施例１と同じ
正極シートと負極シートを用いて、実施例１と同様にし
て、電気化学素子を作製した。これを電池容器に収容
し、上記電気化学素子に上記電解液を充填して、上記素
子から電極−電解質複合化セパレータ複合体を形成させ
た後、かしめ機を用いて電池容器を密封して、コイン型
電池を３個作製した。

【００７０】これら３個のコイン型電池について、実施
例１と同様にしてその容量を測定したところ、平均で5.
４ｍＡｈであった。このように、容量を測定した後、コ
イン型電池を分解したところ、素子の間やコイン型電池
の自由空間に電解液の漏出がみられた。

【００７１】

【発明の効果】本発明によるゲル化剤成分担持セバレー
タは、多孔性支持体の表面にその表面積の１０〜９０％
を占めるようにゲル化剤成分を担持させてなり、これに
電解液を充填した後、加熱、冷却することによって、特
性のすぐれたゲル電解質を兼ねるセパレータとすること
ができる。しかも、本発明のゲル化剤成分担持セバレー
タによれば、これを正極と負極との間に挟み、捲回し、
又は積層して、電気化学素子とし、この後に電解液を充
填し、加熱、冷却して、セパレータにゲル電解質の機能
を付与するので、所望の形状の電極−ゲル電解質複合化
セパレータを形成することができる。電極とゲル電解質
との密着性にもすぐれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浦入正勝大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者山村隆大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 5H021 AA06 BB12 BB13 BB17 CC08 EE01 EE06 EE33 HH04 5H024 AA00 AA02 BB01 BB03 BB08 DD09 EE09 FF36 GG01 GG08 HH00 5H029 AJ15 AK03 AL07 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ12 BJ14 CJ02 CJ22 CJ23 DJ04 EJ11 EJ12 HJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可逆的ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤と
不可逆的ゲル化剤とからなるゲル化剤成分を多孔性支持
体にその表面積の１０〜９０％を占めるように担持させ
てなることを特徴とするゲル化剤担持セパレータ。
【請求項２】可逆的ゲル化剤がオイルゲル化剤である請
求項１に記載のゲル化剤担持セパレータ。
【請求項３】不可逆的ゲル化剤がポリマーである請求項
１に記載のゲル化剤担持セパレータ。
【請求項４】不可逆的ゲル化剤が分子中に重合性反応基
を有する架橋性ポリマーである請求項１に記載のゲル化
剤担持セパレータ。
【請求項５】不可逆的ゲル化剤がポリアルキレングリコ
ールポリ（メタ）アクリレートである請求項１に記載の
ゲル化剤担持セパレータ。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載のゲル化
剤担持セパレータを正極と負極との間に挟み、捲回し、
又は積層してなる電気化学素子。
【請求項７】請求項６に記載の電気化学素子を用いてな
る電池。
【請求項８】可逆的ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤と
不可逆的ゲル化剤とからなるゲル化剤成分を溶媒に溶解
してなる溶液を多孔性支持体にその表面積の１０〜９０
％を占めるように塗布した後、上記溶媒を除去して、上
記ゲル化剤成分を多孔性支持体に担持させることを特徴
とするゲル化剤担持セパレータの製造方法。
【請求項９】可逆的ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤と
不可逆的ゲル化剤とからなるゲル化剤成分を多孔性支持
体にその表面積の１０〜９０％を占めるように担持させ
てなるゲル化剤担持セパレータに電解液を充填して、ゲ
ル電解質を形成することを特徴とするゲル電解質複合化
セパレータの製造方法。
【請求項１０】可逆的ゲル化剤か、又は可逆的ゲル化剤
と不可逆的ゲル化剤とからなるゲル化剤成分を多孔性支
持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように担持さ
せてなるゲル化剤担持セパレータを正極と負極との間に
挟み、捲回し、又は積層して、電気化学素子を形成し、
この電気化学素子を電池容器に収容し、次いで、この電
気化学素子に電解液を充填して、この電解液と上記ゲル
化剤とからゲル電解質を形成することを特徴とする電池
の製造方法。