JP5621248B2 - セパレータおよび電池 - Google Patents
セパレータおよび電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5621248B2 JP5621248B2 JP2009272991A JP2009272991A JP5621248B2 JP 5621248 B2 JP5621248 B2 JP 5621248B2 JP 2009272991 A JP2009272991 A JP 2009272991A JP 2009272991 A JP2009272991 A JP 2009272991A JP 5621248 B2 JP5621248 B2 JP 5621248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- layer
- battery
- particles
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/423—Polyamide resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/426—Fluorocarbon polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/431—Inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/431—Inorganic material
- H01M50/434—Ceramics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/443—Particulate material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/454—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising a non-fibrous layer and a fibrous layer superimposed on one another
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
- H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
- H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
第1の主面および第2の主面を有する第1の層と、
第1の主面および第2の主面の少なくとも一方に形成された第2の層と
を備え、
第1の層が、第1の高分子樹脂を含む微多孔膜であり、
第2の層が、電気的な絶縁性を有する粒子と、平均直径1μm以下のフィブリルとを含む微多孔膜であり、
フィブリルが、平均分子量が50万以上200万以下の第2の高分子樹脂を含み、相互に繋がった3次元的なネットワーク構造を有し、
第2の層における粒子の体積分率が、60vol%以上97vol%以下であり、
粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.5μm以下の範囲内にある電池用セパレータである。
銅箔とアルミ箔との間にセパレータを挟み込み、銅箔またはアルミ箔とセパレータとの間に、高さ0.2mm×幅0.1mmで各辺1mmのL次形を有するニッケル片を配置し、銅箔とアルミ箔との間に25Aの定電流状態で電圧12Vを印加し、ニッケル片を98Nで加圧したときに、短絡抵抗1Ω以上が得られるセパレータである。
正極と、負極と、電解質と、セパレータとを備え、
セパレータは、
第1の主面および第2の主面を有する第1の層と、
第1の主面および第2の主面の少なくとも一方に形成された第2の層と
を備え、
第1の層が、高分子樹脂を含む微多孔膜であり、
第2の層が、電気的な絶縁性を有する粒子と、平均直径1μm以下のフィブリルとを含む微多孔膜であり、
フィブリルが、平均分子量が50万以上200万以下の高分子樹脂を含み、相互に繋がった3次元的なネットワーク構造を有し、
第2の層における粒子の体積分率が、60vol%以上97vol%以下であり、
粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.5μm以下の範囲内にある電池である。
正極と、負極と、電解質と、セパレータとを備え、
セパレータは、銅箔とアルミ箔との間にセパレータを挟み込み、銅箔またはアルミ箔とセパレータとの間に、高さ0.2mm×幅0.1mmで各辺1mmのL次形を有するニッケル片を配置し、銅箔とアルミ箔との間に25Aの定電流状態で電圧12Vを印加し、ニッケル片を98Nで加圧したときに、短絡抵抗1Ω以上が得られるセパレータである電池である。
(1)第1の実施形態(円筒型電池の例)
(2)第2の実施形態(扁平型電池の例)
[電池の構成]
図1は、この発明の第1の実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す断面図である。この非水電解質二次電池は、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム(Li)の吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この非水電解質二次電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、ニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、電解液が注入され、セパレータ23に含浸されている。また、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12、13がそれぞれ配置されている。
正極21は、例えば、正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料の1種または2種以上を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。
(式中、M1は、コバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。f、g、h、jおよびkは、0.8≦f≦1.2、0<g<0.5、0≦h≦0.5、g+h<1、−0.1≦j≦0.2、0≦k≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、fの値は完全放電状態における値を表している。)
(式中、M2は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。m、n、pおよびqは、0.8≦m≦1.2、0.005≦n≦0.5、−0.1≦p≦0.2、0≦q≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、mの値は完全放電状態における値を表している。)
(式中、M3は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。r、s、tおよびuは、0.8≦r≦1.2、0≦s<0.5、−0.1≦t≦0.2、0≦u≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、rの値は完全放電状態における値を表している。)
(式中、M4は、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。v、w、xおよびyは、0.9≦v≦1.1、0≦w≦0.6、3.7≦x≦4.1、0≦y≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、vの値は完全放電状態における値を表している。)
(式中、M5は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)およびジルコニウム(Zr)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。zは、0.9≦z≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、zの値は完全放電状態における値を表している。)
負極22は、例えば、負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
図3は、セパレータの一構成例を示す断面図である。セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23は、第1の主面および第2の主面を有する第1の層23Aと、この第1の層23Aの両主面のうちの少なくとも一方に形成された第2の層23Bとを備える。安全性を向上する観点からすると、第1の層23Aの両主面に第2の層23Bが形成することが好ましい。なお、図3では、第1の層の両主面に第2の層23Bが形成された例が示されている。
セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。
上述の構成を有するセパレータ23は、電極とセパレータ23との間に混入物が存在し、セパレータ23の第1層23Aが破断した場合、第2の層23Bが、混入物と電極との間に介在する。これにより、混入物と電極との間が絶縁される。
上述の構成を有するセパレータ23は、以下に示す短絡試験を行ったときに、短絡抵抗1Ω以上が得られるセパレータである。
まず、上述の構成を有するセパレータ23を銅箔とアルミ箔との間に挟み込み、銅箔またはアルミ箔とセパレータ23との間に、JIS C8714 5.5.2項に規定されるニッケル片を配置する。次に、銅箔とアルミ箔との間に、25Aの定電流状態で電圧12Vを印加し、ニッケル片を98N(10kgf)で加圧する。このときの短絡抵抗が1Ω以上である。短絡抵抗が1Ω以上であると、大電流の発生を抑制し、異常な発熱の発生を抑制できる。したがって、安全性を向上することができる。また、上記短絡試験の短絡発生時から1秒以内の総発熱量が、10ジュール以下であることが好ましい。総発熱量が10ジュール以下であると、安全性を向上することができる。
次に、この発明の第1の実施形態による非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層21Bを形成し、正極21を形成する。
[電池の構成]
図5は、この発明の第2の実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。この二次電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
次に、この発明の第2の実施形態による非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
(PVdFの分子量)
温度40℃下、流量10ml/分にて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定し、ポリスチレン換算分子量として測定した。溶媒はNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を用いた。
粒子の平均粒径d50は、X線透過式の粒子分布測定装置(株式会社タイタン・テクノロジー社製、商品名:セディグラフ SediGraph III 5120)を用いて求めた。
長さ30cmに切り出した第1の層、第2の層を含むセパレータの重量を測定し、単位面積当たりの重量を算出した。ここから、予め測定した第1の層の単位面積当たりの重量を差し引き、第2層の面密度を求めた。
体積分率は、無機粒子の体積比および樹脂の体積比を用いて、以下の式から求めた。
体積分率[vol%] =((無機粒子の体積比)/(無機粒子の体積比+樹脂の体積比))×100
まず、第2の層のフィブリル構造を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて1万倍で撮影した。次に、撮影したSEM写真から無作為に10本のフィブリルを選び出し、それぞれの直径を測定した。次に、測定値を単純に平均(算術平均)してフィブリルの平均直径を求めた。
<塗料の調製>
まず、平均分子量が約100万のポリフッ化ビニリデン(PVdF)樹脂を、2wt%になるようにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させた。次に、得られたPVdF/NMP溶液中に、平均粒子径が0.47μmのアルミナ粒子をPVdF:アルミナ粒子=10:90(体積分率)となるよう投入し、均一なスラリーとなるまで攪拌した後、メッシュパスを行い塗料とした。
次に、厚さ16μmのポリエチレン微多孔膜(第1の層)の両面に、上記塗料を卓上コーターにて塗布した。次に、水浴にて相分離させた後、乾燥させることにより、第1の層であるポリエチレン微多孔膜の両面に第2の層を形成した。以上により、目的とするセパレータを得た。
第2の層におけるアルミナ粒子の体積分率を82.0vol%とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2の層におけるアルミナ粒子の体積分率を69.0vol%とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径0.80μmのシリカ粒子を用いるとともに、第2の層におけるシリカ粒子の体積分率を73.0vol%とし、面密度を0.5mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2層における面密度を1.2mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径0.80μmのシリカ粒子を用いるとともに、第2層におけるシリカ粒子の体積分率を95.0vol%とし、面密度を0.5mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2層における面密度を0.2mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加するアルミナ粒子の平均粒径を1.00μmとする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加するシリカ粒子の粒径を1.20μmとし、面密度を0.2mg/cm2とする以外はサンプル6と同様にして、セパレータを得た。
第1の層であるポリエチレン微多孔膜の片面のみに塗料を塗布し、ポリエチレン微多孔膜(第1の層)の片面に第2の層を形成する以外はサンプル7と同様にして、セパレータを得た。
第1の層であるポリエチレン微多孔膜の片面にのみ塗料を塗布し、ポリエチレン微多孔膜(第1の層)の片面に第2の層を形成する以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第1の層であるポリエチレン微多孔膜の片面にのみ塗料を塗布し、ポリエチレン微多孔膜(第1の層)の片面に第2の層を形成する以外はサンプル5と同様にして、セパレータを得た。
第2の層における粒子の体積分率を57.0vol%とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に粒子を添加せず、第2の層における粒子の体積分率を0vol%とし、面密度0.4mg/cm2をする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2の層における面密度を0.1mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径0.80μmのシリカ粒子を用いるとともに、第2層におけるシリカ粒子の体積分率を95.0vol%とし、面密度を0.1mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加するアルミナ粒子の粒径を2.00μmとする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径0.013μmのアルミナ粒子を用いるとともに、第2層における体積分率を64.0vol%とし、面密度を0.3mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加するアルミナ粒子の平均粒径を0.10μmとする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加するアルミナ粒子の平均粒径を1.50μmとする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径0.05μmのシリカ粒子を用いるとともに、第2層におけるシリカ粒子の体積分率を64.0vol%とし、面密度を0.4mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径1.70μmのシリカ粒子を用いるとともに、第2層におけるシリカ粒子の体積分率を90.0vol%とし、面密度を0.6mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
厚さ16μmのポリエチレン微多孔膜(第1の層)の両面に、上記塗料を卓上コーターにて塗布した。次に、水浴にて相分離させず、40℃の恒温槽中で乾燥することで、第2の層がネットワーク構造をとらないようにする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
重量平均分子量200万の超高分子量ポリエチレンと重量平均分子量70万の高密度ポリエチレンを混合してなる混合物と、溶媒である流動パラフィンとを質量比30:70で混合しスラリー状とし、これにポリエチレン:アルミナ粒子=10:90(体積分率)となるようにアルミナ粒子を混合した。これを180℃の温度で二軸混練り機を用いて溶解混練りした。次に、この混練物を0℃に冷却した金属板に挟み込み急冷、プレスし、厚さ2mmのシート状にした。このシートを110℃の温度で4倍×4倍で縦横同時に二軸延伸したが、延伸中に破膜し、膜にすることができなかった。
フィブリル径が1.1μmとなるように、塗料の固形分濃度を増加させる以外はサンプル19と同様にして、セパレータを得た。
第2の層におけるアルミナ粒子の体積分率を60.0vol%とし、面密度を0.5mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
塗料に添加する粒子として平均粒径0.80μmのシリカ粒子を用いるとともに、第2層におけるシリカ粒子の体積分率を97.0vol%とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2層における面密度を3.0mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2層における面密度を3.2mg/cm2とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
第2の層におけるアルミナ粒子の体積分率を98.0vol%とする以外はサンプル1と同様にして、セパレータを得た。
上述のようにして得られたサンプル1〜30のセパレータにおける第2の層の構造を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。その観察結果を表2および表4に示す。また、サンプル1〜30のうち、サンプル1、4、6のセパレータの第2の層のSEM写真をそれぞれ図7、図8、図9に示す。
上述のようにして得られたサンプル1〜30のセパレータに対して短絡試験を行った。
実際に電池内に混入物が存在した場合、充電による電極の膨張によってセパレータを介して活物質や集電箔に混入物が突き刺ささり、セパレータの機械的な破断によって短絡が発生すると考えられる。この現象を再現するためには、本実施例の短絡試験でも圧縮時の力は、試験片であるニッケル片が金属箔やポリプロピレン板に十分突き刺さり、セパレータに十分なダメージを与える程度のものである必要がある。本発明者らの知見によれば、セパレータにこのようなダメージを与えるためには、約6kg/cm2の圧力があれば必要十分である。本実施例の短絡試験では、圧縮時の力は、ニッケル片の圧子面積を考慮して98N(10kgf)とした。
まず、図10に示すように、アルミ箔51、銅箔52を各々3cm角程度に切り出し、その間に5cm角に切り出したセパレータ23を挟み込むように配置した。次に、図11に示すように、JIS C8712 5.5.2項に規定されているL字状のニッケル片53を、セパレータ23とアルミ箔51との間、またはセパレータ23と銅箔52との間に配置し、試験用サンプルを得た。この際、L字状の面が、セパレータ23とアルミ箔51または銅箔52と接触するように、ニッケル片51を配置した。
上記短絡試験後のニッケル片の第2の層に接していた面を光学顕微鏡を用いて観察し、第2の層が転写しているものを「転写あり」転写していないものを「転写なし」と目視にて判断した。
A:ニッケル片に対して接触面だけでなく、側面まで転写が十分に見られる。
B:ニッケル片に対して接触面のみ転写、または転写が疎らである。
C:ニッケル片に対して転写していない、または転写が極わずかである。
上述のようにして得られたサンプル1〜30のセパレータを用いて、以下に示すように18650サイズの円筒型電池を作製し、サイクル特性を評価した。
まず、コバルト酸リチウム98質量部と、ポリフッ化ビニリデン1.2質量部と、カーボンブラック0.8質量部とを、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させ、正極合剤スラリーを得た。これを、正極集電体である厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極合剤層を形成し、正極を得た。
なお、サンプル29のセパレータは膜厚が厚く18650サイズの円筒型電池に挿入できなかった。そのため、電極を薄型化し、円筒型電池に対する電極密度を下げて、セパレータを円筒型電池内に挿入できるように調整し、サイクル特性評価を行った。
まず、1Cでの定電流充電を上限電圧が4.2Vまで行った後、1Cで電圧3.00Vまで放電し、1サイクル目の放電容量を求めた。次に、この1サイクル目の放電容量を測定した場合と同様の条件で充放電を繰り返し、200サイクル目の放電容量を求めた。なお、「1C」とは、電池の定格容量を1時間で定電流放電させる電流値のことである。次に、1サイクル目の放電容量および200サイクル目の放電容量を用いて、以下の式から200サイクル後の容量維持率を求めた。その結果を表2、表4に示す。
200サイクル後の容量維持率[%]=(200サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
○:200サイクル後の容量維持率80%以上
×:200サイクル後の容量維持率80%未満
表1〜表8、図7〜図9から以下のことがわかる。
サンプル1〜16、18〜21、25〜29の作製方法でセパレータを作製すると、フィブリルが相互連続的に繋がった3次元的なネットワーク構造(網目状構造)を有する第2の層を形成することができる。
体積分率が60.0〜97.0vol%であると、何れもショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル5:面密度が大きいサンプル
面密度が1.2mg/cm2であると、ショート耐性がさらに向上し、ショートが発生しなくなる。また、サイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル6:粒子種類が異なるサンプル(シリカ粒子)
無機粒子の種類をアルミナ粒子からシリカ粒子に変更した場合にも、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル7:面密度が小さいサンプル
面密度が0.20mg/cm2であると、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル8:平均粒径が異なるサンプル(アルミナ粒子)
アルミナ粒子の平均粒径を1.0μmに変更した場合にも、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル9:平均粒径が異なるサンプル(シリカ粒子)
シリカ粒子の平均粒径を1.2μmに変更した場合にも、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル10〜12:片面のみに第2の層を形成したサンプル
第2の層を第1の層の片面にのみ形成し、第2の層をアルミ箔側に対向配置して試験した場合、ニッケル片をアルミ箔側に配置させるとショート時抵抗が高く1Ω以上である。面密度を増加させる従ってショート時抵抗が増加し、面密度が1.2mg/cm2のときに、ショートが発生しなくなる。これは、セパレータが破断したときに、ニッケル片の接触面に第2の層が転写しているためである。
これに対して、ニッケル片を銅箔側に配置させると、ショート時抵抗低く1Ω未満となる。ニッケル片をこのように配置した場合、面密度を増加させても、ショート時抵抗の値は変化せず、1Ω未満の同一値のままに留まる。これは、セパレータが破断した場合、ニッケル片の接触面に第2の層が転写していないためである。
体積分率が少ないと、ショート時の抵抗が低く1Ω未満となる。体積分率がゼロの場合、ショート時抵抗も低く1Ω未満となり、且つサイクル特性も悪い。
・サンプル15:面密度が小さいサンプル(アルミナ粒子)
面密度が少ないと十分な絶縁性が維持できず、ショート時抵抗が低く1Ω未満となるが、サイクル特性は良好である。
・サンプル16:面密度が小さいサンプル(シリカ粒子)
面密度が少ないと十分な絶縁性が維持できず、ショート時抵抗が低く1Ω未満となるが、サイクル特性は良好である。
・サンプル17:平均粒径が大きいサンプル(アルミナ粒子)
粒径が大きい場合、塗布時に塗膜の糸引きが発生し均一な塗膜が得られなかった。このため、短絡試験およびサイクル特性評価を行えなかった。なお、材料変更などにより成膜しても、粒径が2.00μm程度になると、バインダの保持力が低下し、転写性が低下すると考えられる。
・サンプル18:平均粒径が小さいサンプル(アルミナ粒子)
アルミナ粒子の平均粒径が小さく0.013μmであると、ショート時抵抗は高く1Ω以上であるが、サイクル特性が悪化し、200サイクル後の容量維持率が80%未満となる。
アルミナ粒子の平均粒径を0.10μmに変更した場合にも、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル20:平均粒径が大きいサンプル(アルミナ粒子)
アルミナ粒子の平均粒径を1.50μmに変更した場合にも、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル21:平均粒径が下限値より僅かに小さいサンプル(アルミナ粒子)
アルミナ粒子の平均粒径が小さく0.05μmであると、ショート時抵抗は高く1Ω以上であるが、平均粒子径が小さいために、セパレータが目詰まりする傾向にある。このため、サイクル特性が悪化し、200サイクル後の容量維持率が80%未満となる。
・サンプル22:平均粒径が上限値より僅かに大きいサンプル(アルミナ粒子)
アルミナ粒子の平均粒径が大きく1.70μmであると、塗布時に塗膜の糸引きが発生し均一な塗膜が得られなかった。このため、本質的に信頼性が確保できない塗膜であったため、短絡試験およびサイクル特性評価を行えなかった。なお、材料変更などにより成膜しても、粒径が1.70μm程度になると、バインダの保持力が低下し、転写性が低下すると考えられる。
第2の層がニッケル片に対して転写しており、その転写量も十分である。したがって、
安定した絶縁機能を発現している。
・サンプル23:ネットワーク構造(網目状構造)を有していないサンプル
平均粒径、体積分率、および綿密度はサンプル1と同様であるが、第2の層がネットワーク構造を有していないため、第2の層の柔軟性が不足し、ニッケル片形状に第2の層が追随しにくい傾向にある。第2の層はニッケル片に対して転写するが、転写が疎らとなる傾向にある。ショート時抵抗は高いものの、転写が不十分であるため、安全性が低下する傾向にある。
また、ショート抵抗は高いものの、ネットワーク構造をとらないため、イオン導電性が悪化し、抵抗増加によりサイクル特性が悪化する。このため、200サイクル後の容量維持率が80%未満となる。
無機粒子と樹脂材料とを混練することはできるが、無機粒子によって延伸性が著しく悪化し、膜にならず、評価できなかった。
・サンプル25:フィブリル径が1μmを超えるサンプル
固形分濃度が高いと空隙性が低下し、セパレータのイオン透過性が阻害され、サイクル特性劣化が大きくなる。
また、サンプル23と同様に、第2の層の柔軟性が不足し、第2の層はニッケル片に対して転写するが、転写が疎らとなる傾向にある。ショート時抵抗は高いものの、転写が不十分であるため、安全性が低下する傾向にある。
体積分率が60.0vol%であると、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル27:体積分率の上限値のサンプル
無機粒子が増えることで塗膜強度は弱くなるものの、均一な塗膜が得られた。また、ショート時抵抗が高く1Ω以上であり、且つサイクル特性も良好である。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル28:面密度の上限値のサンプル
若干のサイクル特性の低下は見られるが、問題ないレベルであり、ショートが発生しない。また、ニッケル片の配置場所がアルミ箔側、および銅箔側のいずれであるかにかかわらず、ショート耐性が高い。
・サンプル29:面密度の上限値を越えたサンプル
塗膜は均一であるが、膜厚が厚くなり18650サイズの円筒セルに挿入できなかった。
ショート耐性は高く、ショートは発生しなかった。
サンプル29のセパレータを電極面密を下げて缶に挿入できるようにし、電池特性を評価したところ、活物質量低下による容量低下ばかりではなく、サイクル特性も低下した。
・サンプル30:体積分率の上限値を超えるサンプル
体積分率が98.0vol%であると、相分離時の塗膜剥離が顕著で、均一な塗膜を得られなかった。
以上の評価結果を総合すると、ショート時抵抗を1Ω以上とし、ショート時発熱量を10J以下とし、電池の安全性を向上するためには、粒子の体積分率を60vol%以上97vol%以下とすることが好ましい。また、面密度は0.2mg/cm2以上3.0mg/cm2以下とすることが好ましい。また、粒子の平均粒径を0.1μm以上1.5μm以下の範囲内にすることが好ましい。また、フィブリルが相互に繋がった3次元的なネットワーク構造を有し、そのフィブリルの平均直径が1μm以下であることが好ましい。
12、13 絶縁板
14 電池蓋
15 安全弁機構
15A ディスク板
16 熱感抵抗素子
17 ガスケット
20、30 巻回電極体
21、33 正極
21A、33A 正極集電体
21B、33B 正極活物質層
22、34 負極
22A、34A 負極集電体
22B、34B 負極活物質層
23、35 セパレータ
23A 第1の層
23B 第2の層
24 センターピン
25、31 正極リード
26、32 負極リード
36 電解質層
37 保護テープ
40 外装部材
41 密着フィルム
Claims (18)
- 第1の主面および第2の主面を有する第1の層と、
上記第1の主面および上記第2の主面の少なくとも一方に形成された第2の層と
を備え、
上記第1の層が、第1の高分子樹脂を含む微多孔膜であり、
上記第2の層が、電気的な絶縁性を有する粒子と、平均直径1μm以下のフィブリルとを含む微多孔膜であり、
上記フィブリルが、平均分子量が50万以上200万以下の第2の高分子樹脂を含み、相互に繋がった3次元的なネットワーク構造を有し、
上記第2の層における上記粒子の体積分率が、60vol%以上97vol%以下であり、
上記粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.5μm以下の範囲内にある電池用セパレータ。 - 上記第1の高分子樹脂が、ポリオレフィン系樹脂である請求項1記載の電池用セパレータ。
- 銅箔とアルミ箔との間に上記セパレータを挟み込み、上記銅箔または上記アルミ箔と上記セパレータとの間に、高さ0.2mm×幅0.1mmで各辺1mmのL次形を有するニッケル片を配置し、上記ニッケル片を98Nで加圧したときに、上記第1の層が上記ニッケル片の配置された部分で破断し、上記ニッケル片の表面に対して上記第2の層が転写される請求項1または2に記載の電池用セパレータ。
- 上記第2の層の単位面積あたりの質量が、0.2mg/cm2以上3.0mg/cm2以下である請求項1乃至3のいずれか一に記載の電池用セパレータ。
- 上記粒子の平均粒径が、1.2μm以上1.5μm以下の範囲内にある請求項1乃至4のいずれか一に記載の電池用セパレータ。
- 上記粒子が、無機酸化物を主成分とする粒子である請求項1乃至5のいずれか一に記載の電池用セパレータ。
- 上記フィブリルが、フッ素樹脂を含んでいる請求項1乃至6のいずれか一に記載の電池用セパレータ。
- 上記フィブリルが、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネートの単体またはそれらを2種以上含む混合体を含んでいる請求項1乃至6のいずれか一に記載の電池用セパレータ。
- 銅箔とアルミ箔との間に上記セパレータを挟み込み、上記銅箔または上記アルミ箔と上記セパレータとの間に、高さ0.2mm×幅0.1mmで各辺1mmのL次形を有するニッケル片を配置し、上記銅箔と上記アルミ箔との間に25Aの定電流状態で電圧12Vを印加し、上記ニッケル片を98Nで加圧したときに、短絡抵抗1Ω以上が得られる請求項1乃至8のいずれか一に記載の電池用セパレータ。
- 短絡発生時から1秒以内の総発熱量が、10J以下である請求項9記載の電池用セパレータ。
- 正極と、負極と、電解質と、セパレータとを備え、
上記セパレータは、
第1の主面および第2の主面を有する第1の層と、
上記第1の主面および上記第2の主面の少なくとも一方に形成された第2の層と
を備え、
上記第1の層が、高分子樹脂を含む微多孔膜であり、
上記第2の層が、電気的な絶縁性を有する粒子と、平均直径1μm以下のフィブリルとを含む微多孔膜であり、
上記フィブリルが、平均分子量が50万以上200万以下の高分子樹脂を含み、相互に繋がった3次元的なネットワーク構造を有し、
上記第2の層における上記粒子の体積分率が、60vol%以上97vol%以下であり、
上記粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.5μm以下の範囲内にある電池。 - 上記粒子の平均粒径が、1.2μm以上1.5μm以下の範囲内にある請求項11記載の電池。
- 満充電状態における開回路電圧が4.2V以上4.6V以下の範囲内である請求項11または12に記載の電池。
- 上記正極または上記負極と上記セパレータとの間に混入物が存在する場合において、上記セパレータが上記混入物の配置された部分で破断したときには、上記混入物の表面に対して上記第2の層が転写される請求項11乃至13のいずれか一に記載の電池。
- 上記セパレータは、銅箔とアルミ箔との間に上記セパレータを挟み込み、上記銅箔または上記アルミ箔と上記セパレータとの間に、高さ0.2mm×幅0.1mmで各辺1mmのL次形を有するニッケル片を配置し、上記銅箔と上記アルミ箔との間に25Aの定電流状態で電圧12Vを印加し、上記ニッケル片を98Nで加圧したときに、短絡抵抗1Ω以上が得られるセパレータである請求項11乃至14のいずれか一に記載の電池。
- 上記セパレータの短絡発生時から1秒以内の総発熱量が、10J以下である請求項15記載の電池。
- 上記セパレータの上記第2の層の単位面積あたりの質量が、0.2mg/cm2以上3.0mg/cm2以下である請求項11乃至16のいずれか一に記載の電池。
- 上記フィブリルが、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネートの単体またはそれらを2種以上含む混合体を含んでいる請求項11乃至17のいずれか一に記載の電池。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009272991A JP5621248B2 (ja) | 2009-02-03 | 2009-11-30 | セパレータおよび電池 |
US12/697,458 US20100196750A1 (en) | 2009-02-03 | 2010-02-01 | Separator and battery |
CN201010111089A CN101794870A (zh) | 2009-02-03 | 2010-02-03 | 隔膜和电池 |
CN201610082229.3A CN105742550A (zh) | 2009-02-03 | 2010-02-03 | 隔膜和电池 |
KR1020100010183A KR20100089794A (ko) | 2009-02-03 | 2010-02-03 | 세퍼레이터 및 전지 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009023110 | 2009-02-03 | ||
JP2009023110 | 2009-02-03 | ||
JP2009272991A JP5621248B2 (ja) | 2009-02-03 | 2009-11-30 | セパレータおよび電池 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014155151A Division JP2014222669A (ja) | 2009-02-03 | 2014-07-30 | セパレータおよび電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010205719A JP2010205719A (ja) | 2010-09-16 |
JP5621248B2 true JP5621248B2 (ja) | 2014-11-12 |
Family
ID=42397975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009272991A Active JP5621248B2 (ja) | 2009-02-03 | 2009-11-30 | セパレータおよび電池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100196750A1 (ja) |
JP (1) | JP5621248B2 (ja) |
KR (1) | KR20100089794A (ja) |
CN (2) | CN105742550A (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9356273B2 (en) * | 2009-12-04 | 2016-05-31 | Sony Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary battery and separator |
JP5699576B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2015-04-15 | ソニー株式会社 | 積層型微多孔膜、電池用セパレータおよび非水電解質電池 |
KR20120119228A (ko) * | 2011-04-20 | 2012-10-31 | 삼성전기주식회사 | 금속 공기 전지 및 이의 제조방법 |
CN102544485A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-07-04 | 深圳市中星动力电池技术有限公司 | 多元素纳米钒动力电池正极材料组合物 |
JP5924079B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-05-25 | Tdk株式会社 | リチウムイオン2次電池用セパレータ、及びそれを用いたリチウムイオン2次電池 |
JP5967442B2 (ja) * | 2013-02-12 | 2016-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
TWI557169B (zh) | 2013-10-31 | 2016-11-11 | Lg化學股份有限公司 | 有機/無機複合多孔膜以及含有該膜之隔離體與電極結構 |
CN103956449B (zh) * | 2014-05-09 | 2017-02-15 | 宁德新能源科技有限公司 | 锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法 |
KR102246767B1 (ko) * | 2014-08-13 | 2021-04-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬이차전지용 세퍼레이터, 이를 채용한 리튬이차전지 및 그 제조방법 |
US11283136B2 (en) | 2014-09-29 | 2022-03-22 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage device and method of producing energy storage device |
KR101899199B1 (ko) * | 2015-03-19 | 2018-09-14 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 비수 전해액 이차 전지 |
CN107785521B (zh) * | 2016-08-29 | 2021-03-26 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电池隔膜和锂离子电池及其制备方法 |
JP6356937B1 (ja) | 2016-09-09 | 2018-07-11 | 住友化学株式会社 | アルミナ粉末、アルミナスラリー、アルミナ含有コート層、積層分離膜及び二次電池 |
US11426818B2 (en) | 2018-08-10 | 2022-08-30 | The Research Foundation for the State University | Additive manufacturing processes and additively manufactured products |
CN109638343A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-16 | 辽宁厚能科技股份有限公司 | 一种锂电池增容的方法 |
KR102331720B1 (ko) * | 2019-02-18 | 2021-11-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 분리막 및 이를 채용한 리튬전지 |
JPWO2020174810A1 (ja) * | 2019-02-28 | 2021-12-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 二次電池 |
CN112271407B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-05-27 | 界首市天鸿新材料股份有限公司 | 一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法 |
CN113025926B (zh) * | 2021-03-03 | 2021-12-31 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种高熵非晶合金材料及其制备方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2011104A (en) * | 1932-05-02 | 1935-08-13 | Raymond L Gillson | Manifolding means for typewriters |
CA2110097C (en) * | 1992-11-30 | 2002-07-09 | Soichiro Kawakami | Secondary battery |
JP3253632B2 (ja) * | 1995-08-28 | 2002-02-04 | 旭化成株式会社 | 新規な電池およびその製造方法 |
TW460505B (en) * | 1998-04-27 | 2001-10-21 | Sumitomo Chemical Co | Separator for nonaqueous electrolyte battery and lithium secondary battery made from the same |
JP3175730B2 (ja) * | 1998-04-27 | 2001-06-11 | 住友化学工業株式会社 | 非水電解質電池セパレーターとリチウム二次電池 |
EP1115166A4 (en) * | 1999-06-22 | 2004-09-15 | Mitsubishi Electric Corp | CELL SEPARATOR, CELL, AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
EP2418713A1 (en) * | 2000-03-31 | 2012-02-15 | Sony Corporation | Separator, gelated electrolyte, non-aqueous electrolyte, electrode and non-aqueous electrolyte cell empolying the same |
US6432586B1 (en) * | 2000-04-10 | 2002-08-13 | Celgard Inc. | Separator for a high energy rechargeable lithium battery |
JP4487457B2 (ja) * | 2000-08-30 | 2010-06-23 | 住友化学株式会社 | 非水電解液二次電池用セパレータおよび非水電解液二次電池 |
US6881515B2 (en) * | 2001-05-08 | 2005-04-19 | Celgard Inc. | Separator for polymer battery |
US7008722B2 (en) * | 2002-04-10 | 2006-03-07 | Sui-Yang Huang | Polymer-gel lithium ion battery |
HUE052954T2 (hu) * | 2004-07-07 | 2021-05-28 | Lg Chemical Ltd | Szerves/szervetlen kompozit porózus szétválasztó, és ezt tartalmazó elektrokémiai készülék |
CN101031421B (zh) * | 2004-10-01 | 2011-07-27 | 旭化成电子材料株式会社 | 聚烯烃微孔膜 |
KR100775310B1 (ko) * | 2004-12-22 | 2007-11-08 | 주식회사 엘지화학 | 유/무기 복합 다공성 분리막 및 이를 이용한 전기 화학소자 |
JP2006289657A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 多層多孔膜 |
JP4946006B2 (ja) * | 2005-11-04 | 2012-06-06 | 東レ株式会社 | 複合多孔質膜及びその製造方法 |
JP5671208B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2015-02-18 | エルジー・ケム・リミテッド | モルフォロジーグラジエントを有する有機/無機複合分離膜、その製造方法及びこれを備えた電気化学素子 |
JP2007188777A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Sony Corp | セパレータおよび非水電解質電池 |
EP2145757A4 (en) * | 2007-05-07 | 2011-11-30 | Mitsubishi Plastics Inc | POROUS COMPOSITE FILM AND SEPARATOR FOR ONE CELL |
JP5879018B2 (ja) * | 2007-05-10 | 2016-03-08 | 日立マクセル株式会社 | 電気化学素子およびその製造方法 |
CN102160211B (zh) * | 2008-08-19 | 2015-04-22 | 帝人株式会社 | 非水系二次电池用隔板 |
-
2009
- 2009-11-30 JP JP2009272991A patent/JP5621248B2/ja active Active
-
2010
- 2010-02-01 US US12/697,458 patent/US20100196750A1/en not_active Abandoned
- 2010-02-03 CN CN201610082229.3A patent/CN105742550A/zh active Pending
- 2010-02-03 KR KR1020100010183A patent/KR20100089794A/ko active Search and Examination
- 2010-02-03 CN CN201010111089A patent/CN101794870A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20100089794A (ko) | 2010-08-12 |
CN105742550A (zh) | 2016-07-06 |
JP2010205719A (ja) | 2010-09-16 |
US20100196750A1 (en) | 2010-08-05 |
CN101794870A (zh) | 2010-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5621248B2 (ja) | セパレータおよび電池 | |
JP6332483B2 (ja) | セパレータおよび電池 | |
JP6123858B2 (ja) | 非水電解質二次電池およびセパレータ | |
JP5699576B2 (ja) | 積層型微多孔膜、電池用セパレータおよび非水電解質電池 | |
JP5059643B2 (ja) | 非水電解質電池 | |
JP4715830B2 (ja) | 正極活物質、正極および非水電解質二次電池 | |
JP4735579B2 (ja) | 非水電解質電池 | |
JP6394743B2 (ja) | セパレータおよび電池 | |
KR20100094363A (ko) | 비수 전해질 이차 전지 | |
JP5729442B2 (ja) | セパレータおよびこれを用いた電池 | |
JP2006252895A (ja) | 電池 | |
JP2007095380A (ja) | 電池 | |
KR20190047203A (ko) | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지 | |
JP4840302B2 (ja) | セパレータおよびこれを用いた電池 | |
JP2014222669A (ja) | セパレータおよび電池 | |
JP5417686B2 (ja) | セパレータおよび電池 | |
JP2007335166A (ja) | セパレータおよび二次電池 | |
WO2020059873A1 (ja) | 二次電池 | |
JP2007335167A (ja) | 二次電池 | |
JP2008066020A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2004352834A (ja) | 微多孔膜およびそれを用いた電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130619 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130716 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130913 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131008 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140121 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140324 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140430 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140730 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140806 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140826 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140908 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5621248 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |