JP2014225372A - 電池用セパレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、耐熱性に優れ、電極隔離能力を有し、内部抵抗が低減化された電池用セパレータを提供することである。【解決手段】ポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布が積層されてなる電池用セパレータにおいて、当該ポリエステル不織布が延伸微細繊維と未延伸微細繊維よりなり、延伸微細繊維の繊維径/未延伸微細繊維の繊維径が0.80から2.00であり、未延伸微細繊維の含有量が30質量%以下であることを特徴する電池用セパレータ。【選択図】なし
Description
本発明は、電池用セパレータ(以下、「セパレータ」と略記する場合がある)に関するものである。
従来、リチウム二次電池に使用されるセパレータとしては、貫通した微細孔を有するポリオレフィンフィルム(ポリオレフィン微多孔膜)が用いられてきた。このセパレータは、電池が異常を起こして発熱した場合に、貫通した微細孔が溶融して閉塞し、電池の内部抵抗を高めることで、発熱を抑制し、電極剤であるコバルト酸リチウムの熱暴走による電池の爆発を抑制する仕組みを担ってきた。
ハイブリッド自動車用電池や無停電電源など、大電流による充放電が必要な用途では、電極剤組成を変更することによって、熱暴走爆発を抑制する試みがなされている。また、電池の熱暴走を抑えて、電池の耐熱性を向上させると共に、電池の内部抵抗の低減化、電池用セパレータの電極隔離能力の向上、電池を保持するシーリング能力の向上、電解液のガス化(沸騰による電池内圧力の上昇)の抑制といった課題を解決することも重要となっている。このような状況の中で、特にセパレータの電極隔離能力は重要な問題であり、もし、電極隔離能力を喪失すると、電極同士が密着して、ここに局所的な大電流が誘発され、大きなジュール熱が発生して、電池はコントロール不能に陥る。
セパレータの電極隔離能力を向上させるために、特許文献1及び2には、ポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布、ポリプロピレン不織布との積層体からなるセパレータが提案されている。ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレートを用いた場合には、不織布の耐熱温度を200℃程度にまで向上することができる。また、ポリプロピレン不織布を用いた場合には、不織布の耐熱温度を150℃程度にまで向上することができる。しかし、ポリオレフィン微多孔膜は、ポリエチレンで構成させているため、この温度域では溶融しており、その状態が電極隔離能力を有していなければ、先に述べた重大な問題を引き起こすに至るという問題を抱えていた。
また、ポリエステル繊維やポリプロピレン繊維を用いた不織布は、不織布内部に大きな空隙を抱えていることから、電池の内部抵抗を低減化できるので、不織布とポリオレフィン微多孔膜との積層体は有用なセパレータであると考えられる。このセパレータにおいて、耐熱性を向上することができ、電極隔離能力を発現し、内部抵抗が低減化されているセパレータが望まれている。
本発明の課題は、耐熱性に優れ、電極隔離能力を有し、内部抵抗が低減化された電池用セパレータを提供することである。
鋭意検討した結果、下記に示す本発明により、上記課題を解決できることを見出した。
ポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布が積層されてなる電池用セパレータにおいて、当該ポリエステル不織布が延伸微細繊維と未延伸微細繊維よりなり、延伸微細繊維の繊維径/未延伸微細繊維の繊維径が0.80から2.00であり、未延伸微細繊維の含有量が30質量%以下であることを特徴する電池用セパレータ。
本発明の課題は、耐熱性に優れ、電極隔離能力を有し、内部抵抗が低減化された電池用セパレータを提供することである。
本発明の電池用セパレータは、ポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布が積層されてなる積層体である。ポリオレフィン微多孔膜とは、ポリオレフィンからなる多孔質膜である。その細孔径は大きすぎると、電極材料が侵入して短絡し易くなり、細かすぎると、電解液が浸透し難くなるので、細孔径としては3.00μm以下から0.01μm以上が好ましく、更に好ましくは1.00μm以下0.02μm以上である。空隙率は30〜80体積%が好ましいが、空隙率が小さいと、内部抵抗が上昇し、大きすぎると、膜強度が低下するので、更に好ましくは40〜70体積%である。膜厚としては、3μmから20μmが好ましいが、薄すぎると、膜強度が低下し、厚いと、内部抵抗が上昇するので、更に好ましくは5〜15μmである。このようなポリオレフィン微多孔膜の製造方法としては、二軸延伸法や、ポリオレフィンに相溶するワックスなどとの混合体をフィルム化し、後にワックスを除いて微多孔膜化する方法、ポリオレフィンに微粒子を混合してフィルム化し、後に微粒子を除いて微多孔膜化する方法などが知られている。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン及びその共重合体が挙げられる。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、ポリエチレンが特に好ましい。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどが使用できる。異なるポリオレフィンを適宜混合して使用してもよい。また、ポリオレフィン微多孔膜が多層構造であってもよく、各層で使用されるポリオレフィンは同一でもよいし、異なっていてもよい。
ポリエステル不織布とは、ポリエステルの繊維により構成された不織布である。ポリエステル不織布は単層構造でもよいし、多層構造でもよい。本発明に係わるポリエステル不織布は、延伸微細繊維と未延伸微細繊維よりなる。微細繊維とは、繊維径が10μm以下の繊維を意味する。未延伸繊維とは、熱延伸処理を行わない状態で原料ポリエステルを繊維化したもので、150℃以上で徐々に融解して繊維間融着する性質を有する繊維である。延伸繊維とは、熱延伸処理を施した繊維で、ポリエステルの結晶化が進んでおり、220℃程度の耐熱性を発現できる繊維である。この温度差を利用すると、強度の優れたポリエステル不織布を得ることができる。
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレートなどが挙げられる。これらの中でも、電池用セパレータに使用する場合には、耐熱性に優れているポリエチレンテレフタレート(PET)が好ましい。
一般的な延伸PET繊維と未延伸PET繊維よりなる不織布を製造する場合の熱処理温度は、170〜210℃であることが好ましい。不織布としては、短繊維を用いた湿式不織布、長繊維を用いる乾式不織布が知られているが、前者は短繊維を予め水中に分散させて、漉き上げる方法で製造された不織布であり、得られた不織布は繊維分散度が高く、均一性に優れているので、本発明に好ましい不織布である。
湿式不織布に用いられる短繊維は、長さ1mmから20mmであることが好ましく、更に好ましくは3mmから10mmである。ポリエステル不織布の厚みは、8〜30μmであることが好ましいが、薄すぎると、ハンドリングが低下して扱い難くなるので、10〜15μmであることが更に好ましい。空隙率としては、30〜80体積%が好ましいが、質量が小さすぎる不織布は繊維数が低下してしまうので、40〜60体積%が更に好ましい。不織布の単位面積あたりの質量(目付量)は3g/m2から15g/m2であることが好ましく、更に好ましくは5g/m2から10g/m2である。厚みの調整は漉き上げられた不織布に、加圧加工や熱圧加工を施して行われる。
このような薄い不織布を作製する場合、更に問題となるのは、異種繊維の形状の問題である。一般的に、極低濃度から凝集して得られる構造物(本発明では不織布)では、同一体同士が選択的に相互作用する。更に、繊維の場合、高いアスペクト比の問題から、繊維は繊維長の方向で配向する。言い換えると、未延伸微細短繊維は未延伸微細短繊維と、延伸微細短繊維は延伸微細短繊維と、繊維方向に配向しながら、漉き上げられることになる。従って、異種の繊維が同時に抄造される際には、繊維の形状(長さと径及び表面状態)が似ている方が、繊維の形状が異なる場合より、繊維分散度が高く、均一性に優れた不織布が得られることになる。更に本発明では不織布の強度を付与する際に、熱カレンダー処理を施し、未延伸微細繊維の表面を溶融させて繊維間を結着するが、延伸微細繊維の径が未延伸微細繊維より大幅に小さいと、熱カレンダー処理において、未延伸微細繊維のみが潰れてフィルムとなり、不織布の垂直方向の空隙率を低下させてしまい、内部抵抗が増加してしまう。これらを考慮して、本発明の場合、「延伸微細繊維の繊維径/未延伸微細繊維の繊維径」(以下、「繊維径比率」と略記する場合がある)は、0.80から2.00であり、より好ましくは0.80から1.30であり、更に好ましくは1.00から1.30である。勿論実際に製造する場合は、分散剤や粘剤の適正化が重要である。
本発明において、ポリエステル不織布における未延伸微細繊維の配合比率は30質量%以下である。厚みを調整した後の不織布において、未延伸微細繊維間での熱融着が進んでフィルム化して、内部抵抗を引き上げる要因となるので、より好ましくは25質量%以下である。
本発明の電池用セパレータは、ポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布が積層されてなる。接着剤によって積層することもできるが、この場合、接着剤は電解液中で再溶解しないことが重要である。このような接着剤としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)樹脂やアクリル樹脂が好ましい。SBR樹脂は電池内で安定であるものも知られており、特に好ましい樹脂である。このような樹脂はラテックス化もされており、予めポリオレフィン微多孔膜かポリエステル不織布に塗設しておくのが好ましい方法であるが、ポリオレフィン微多孔膜に塗設すると、微多孔を埋めてしまう可能性があるので、ポリエステル不織布に塗設するのがより好ましい方法である。積層は、ポリオレフィン微多孔膜の微多孔性を喪失しない温度域で熱圧処理によって行われ、電池用セパレータを得ることができる。
本発明の電池用セパレータは、裁断されてリチウム二次電池用の電極材料間に挟み込まれて、電解液を注入し、電池を封止して、リチウム二次電池となる。正極を構成する材料は主に、活物質とカーボンブラック等の導電剤、ポリフッ化ビニリデンやスチレンブタジエンゴム等のバインダーであって、活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(NMC)やアルミニウムマンガン酸リチウム(AMO)などのリチウムマンガン複合酸化物、鉄リン酸リチウムなどが用いられる。これらは、混合されて集電体であるアルミニウム箔上に塗布されて正極となる。
負極を構成する材料は主に、活物質と導電剤、バインダーであって、活物質としては、黒鉛、非晶質炭素材料、珪素、リチウム、リチウム合金などが用いられる。これらは混合されて、集電体である銅箔上に塗布されて負極となる。リチウム二次電池は、正極、負極間に電池用セパレータを挟み込み、ここに電解液を含浸させて、イオン伝導性を持たせて、導通させる。挟み込む際には、ポリオレフィン微多孔膜側を正極側とするのが好ましい。リチウム二次電池では非水系電解液が用いられるが、一般的に、これは溶媒と支持電解質で構成させる。溶媒として用いられるのは、例えばエチレンカーボネイト(EC)、プロピレンカーボネイト(PC)、ジエチルカーボネイト(DEC)、ジメチルカーボネイト(DMC)、エチルメチルカーボネイト(EMC)及び添加剤的な働きを有するビニレンカーボネイト、ビニルエチレンカーボネイトなどのカーボネイト系である。ジメトキシエタン(DME)を用いることもできる。支持電解質としては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)のほかに、LiN(SO2CF3)2などの有機リチウム塩なども用いられる。イオン液体も利用できる。
外装体としては、アルミニウムやステンレススチール等の金属円筒缶や角形缶、アルミニウム箔をポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等でラミ加工したラミネートフィルムを用いたシート型の外装体が利用できる。また、積層化してスタッキングして用いることや、円柱状に回旋して用いることもできる。
次に、本発明を実施例によって、更に詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
(実施例1)
延伸PET微細繊維 5.54μm×3mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 5.54μm×3mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
(実施例2)
延伸PET微細繊維 7.84μm×3mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量7g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを12μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み27μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 7.84μm×3mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量7g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを12μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み27μmの電池用セパレータを得た。
(実施例3)
延伸PET微細繊維 7.84μm×3mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量8g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを14μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み29μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 7.84μm×3mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量8g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを14μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み29μmの電池用セパレータを得た。
(比較例1)
比較として、厚み15μmのポリオレフィン微多孔膜(空隙率40体積%)を電池用セパレータとした。
比較として、厚み15μmのポリオレフィン微多孔膜(空隙率40体積%)を電池用セパレータとした。
(比較例2)
延伸PET微細繊維5.54μm×3mmのみを実施例1と同様に漉き上げたが、不織布は得られず、電池用セパレータは作製できなかった。
延伸PET微細繊維5.54μm×3mmのみを実施例1と同様に漉き上げたが、不織布は得られず、電池用セパレータは作製できなかった。
(比較例3)
延伸PET微細繊維 3.20μm×3mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 3.20μm×3mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
(比較例4)
延伸PET微細繊維 3.20μm×3mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 3.20μm×3mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
(比較例5)
延伸PET微細繊維 5.54μm×3mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量8g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを14μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み29μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 5.54μm×3mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量8g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを14μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み29μmの電池用セパレータを得た。
(比較例6)
延伸PET繊維 13.20μm×5mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げた。繊維の脱離分が多く、不織布は得られず、電池用セパレータは作製できなかった。
延伸PET繊維 13.20μm×5mm 70質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 30質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げた。繊維の脱離分が多く、不織布は得られず、電池用セパレータは作製できなかった。
(比較例7)
延伸PET微細繊維 5.54μm×3mm 60質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 40質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET微細繊維 5.54μm×3mm 60質量部
未延伸PET微細繊維 4.53μm×3mm 40質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量6g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを10μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み25μmの電池用セパレータを得た。
(比較例8)
延伸PET繊維 13.20μm×5mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量8g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを15μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み30μmの電池用セパレータを得た。
延伸PET繊維 13.20μm×5mm 75質量部
未延伸PET微細繊維 7.16μm×3mm 25質量部
を、水中で界面活性剤と粘剤共に0.02質量%に分散させて、円網抄紙機で漉き上げて、目付量8g/m2のポリエステル不織布を得た。このポリエステル不織布を熱カレンダーで、195℃で熱処理を施し、厚みを15μmとした。得られたポリエステル不織布にSBRラテックスを含浸させて、乾燥させて、更に厚み15μmのポリエチレン微多孔膜(空隙率40体積%)と貼り合わせて、厚み30μmの電池用セパレータを得た。
[電池特性の評価]
アルミニウム箔上にマンガン酸リチウム、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを100/5/3の質量比で、乾燥質量200g/m2を塗工し、溶剤を乾燥して更にプレスをかけて正極を作製した。一方、銅箔上に球状人造黒鉛、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを85/15/5の質量比で、乾燥質量100g/m2を塗工し、乾燥後プレスをかけて負極を作製した。
アルミニウム箔上にマンガン酸リチウム、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを100/5/3の質量比で、乾燥質量200g/m2を塗工し、溶剤を乾燥して更にプレスをかけて正極を作製した。一方、銅箔上に球状人造黒鉛、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを85/15/5の質量比で、乾燥質量100g/m2を塗工し、乾燥後プレスをかけて負極を作製した。
得られた両電極間に、電池用セパレータを挟み込み、宇部興産製のリチウム二次電池用電解液(商品名:ピュアライト、溶媒:EC/DEC/DME=1/1/1(体積比)、支持電解質:六フッ化リン酸リチウム1mol/l)を滴下し、減圧化でアルミニウム箔ラミネートフィルム中に封止して、リチウム二次電池を作製した。電池用セパレータがポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布が積層されてなる電池用セパレータである場合、ポリオレフィン微多孔膜を正極側とした。次に作製したリチウム二次電池を0.2Cで4.2Vまで充電し、その後0.2Cで放電を行った。この時、最初に0.2Cの条件で行った放電容量の充電容量に対する比率(放電容量/充電容量)を測定した。また、0.2C(300分の放電時間)の条件での放電開始から30分後の電圧時を電圧降下値として「内部抵抗」を測定した。結果を表1に与えた。
[耐熱性の評価]
得られたセパレータを金属銅上に置き、上から径0.5mmの測定針を降ろして、測定針と金属銅が導通する加重を室温で測定し、これを「室温での導通加重」として表1に与えた。次に、得られた「室温での導通荷重」の70%の荷重で温度を上げて行き、導通する温度を測定して、これを「耐熱温度」とし、耐熱性の評価として結果を表1に与えた。
得られたセパレータを金属銅上に置き、上から径0.5mmの測定針を降ろして、測定針と金属銅が導通する加重を室温で測定し、これを「室温での導通加重」として表1に与えた。次に、得られた「室温での導通荷重」の70%の荷重で温度を上げて行き、導通する温度を測定して、これを「耐熱温度」とし、耐熱性の評価として結果を表1に与えた。
表1より、比較例1のポリオレフィン微多孔膜単独に比べて、実施例1〜3の電池用セパレータは、内部抵抗が大きく悪化せずに、耐熱性を向上することができた。
一方、延伸微細繊維のみでポリエステル不織布を作製しようとした比較例2では、不織布を製造することができなかった。繊維径比率が0.80未満である比較例3〜5の電池用セパレータでは、実施例1〜3の電池用セパレータと比較して、内部抵抗が上昇し、耐熱温度も低下していることが判る。比較例6では、PET延伸繊維が微細繊維ではなく、また、繊維径比率が2.00を超えているため、不織布を製造することができなかった。比較例7では、繊維径比率は0.80から2.00の範囲内であるが、未延伸微細繊維の含有量が30質量%を超えているため、実施例1〜3の電池用セパレータと比較して、内部抵抗が上昇し、耐熱性が低下した。比較例8では、繊維径比率は0.80から2.00の範囲内であるが、延伸微細繊維を含有していない。そのため、不織布は製造可能であったが、単位面積あたりの繊維数が減少して、耐熱性の向上には充分に寄与できなかった。
本発明の電池用セパレータは、リチウム二次電池用のセパレータとして利用できるほか、キャパシター用セパレータとして利用できる。
Claims (1)
- ポリオレフィン微多孔膜とポリエステル不織布が積層されてなる電池用セパレータにおいて、当該ポリエステル不織布が延伸微細繊維と未延伸微細繊維よりなり、「延伸微細繊維の繊維径/未延伸微細繊維の繊維径」が0.80から2.00であり、未延伸微細繊維の含有量が30質量%以下であることを特徴する電池用セパレータ。
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WO2016068286A1 (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-06 | 株式会社 東芝 | 非水電解質電池及び電池パック |
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- 2013-05-16 JP JP2013103946A patent/JP2014225372A/ja active Pending
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