JP6574886B2 - 非水電解液二次電池用多孔質層 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用多孔質層(以下では、単に「多孔質層」とも称する)は、樹脂を含む塊状領域と、樹脂を含む鎖状領域とを有する。本明細書において、多孔質層とは、内部に多数の細孔を有し、これら細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体または液体が通過可能となった層である。
(2)(1)にて得られた溶液の温度を室温に戻し、続いてパラフェニレンジアミン(以下、PPDと略す)を添加した後、前記PPDを完全に溶解させる。
(3)(2)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま、テレフタル酸ジクロライド(以下、TPCと称する)を10分割して約5分間おきに添加する。
(4)(3)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま1時間熟成し、その後、減圧下にて30分間撹拌して気泡を抜くことにより、PPTAの溶液を得る。
前記多孔質層の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、上述の樹脂が溶媒に溶解した溶液を得る。続いて、当該溶液を加熱、冷却または貧溶媒を添加することにより、前記樹脂の一部を析出させた懸濁液を得る。ここで得られた樹脂の析出物を、本明細書では、「フィラー」とも称する。当該懸濁液を、多孔質層を形成するための塗工液として用いてもよいし、当該懸濁液に、上記樹脂の溶液を追加することによって塗工液を調製してもよい。得られた塗工液を基材に塗布した後、さらに多くの貧溶媒を加えることによって、溶液中に残存する溶解樹脂をさらに析出させる。主に、前記フィラーから塊状領域が形成され、溶液に残っていた、塗布した後に析出させた樹脂から鎖状領域が形成される。その後、溶媒および貧溶媒を乾燥等によって除去することにより、多孔質層は形成される。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータ(以下では、単に「積層セパレータ」とも称する)は、ポリオレフィン多孔質フィルムと、前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも一方の面に積層された上述の多孔質層とを含む。当該多孔質層は、積層セパレータの最外層として、電極と接する層となり得る。当該多孔質層は、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面に積層されていてもよく、両面に積層されていてもよい。
ポリオレフィン多孔質フィルムは、積層セパレータの基材となり得る。ポリオレフィン多孔質フィルムは、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体および液体を通過させることが可能である。
ポリオレフィン多孔質フィルムの製造方法としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂に孔形成剤を加えてフィルムに成形した後、孔形成剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。
(2)前記ポリオレフィン樹脂組成物を圧延することにより、圧延シートを成形する工程、
(3)工程(2)で得られた圧延シートから孔形成剤を除去する工程、
(4)工程(3)で得られたシートを延伸することにより、ポリオレフィン多孔質フィルムを得る工程。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法としては、例えば、上述の「多孔質層の製造方法」において、前記塗工液を塗布する基材として、上述のポリオレフィン多孔質フィルムを使用する方法が挙げられる。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用部材は、正極と、上述の多孔質層または積層セパレータと、負極とがこの順で配置されてなる。また、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池は、上述の多孔質層または積層セパレータを含む。前記非水電解液二次電池は、通常、負極と正極とが、上述の多孔質層または積層セパレータを介して対向した構造体を有する。前記非水電解液二次電池では、当該構造体に電解液が含浸された電池要素が、外装材内に封入されている。例えば、前記非水電解液二次電池は、リチウムイオンのドープ・脱ドープにより起電力を得るリチウムイオン二次電池である。
正極としては、例えば、正極活物質およびバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造を備える正極シートを使用することができる。なお、前記活物質層は、更に導電剤を含んでもよい。
負極としては、例えば、負極活物質およびバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造を備える負極シートを使用することができる。なお、前記活物質層は、更に導電剤を含んでもよい。
非水電解液としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4等が挙げられる。前記リチウム塩のうち、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2およびLiC(CF3SO2)3からなる群から選択される少なくとも1種のフッ素含有リチウム塩がより好ましい。
前記非水電解液二次電池用部材の製造方法としては、例えば、前記正極と、上述の多孔質層または積層セパレータと、負極とをこの順で配置する方法が挙げられる。
以下の実施例において、積層多孔質フィルム(積層セパレータ)の各物性を、以下の方法で測定および評価した。
実施例で得られた積層多孔質フィルムに対して、イオンミリング法によるCP(クロスセクションポリッシャ)加工を行った。これにより得られた平坦な断面を、日本電子製 電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7600Fを用い、加速電圧0.5kVでSEM観察(反射電子像)を行った。これにより、10000倍の電子顕微鏡写真(SEM画像)を得た。なお、実施例1から得られたSEM画像を図1に示す。
耐熱性の指標として、寸法保持率を求めた。まず、積層多孔質フィルムから、5cm角の正方形の試験片を切り出した。当該試験片の中央に4cm角で正方形の罫書き線を描いた。この試験片を紙2枚の間に挟み、150℃のオーブン内で1時間保持した。その後、試験片を取り出して正方形の罫書き線の寸法を測定した。得られた寸法から、寸法保持率を計算した。寸法保持率の計算方法は次の通りである。なお、幅方向(TD)とは、機械方向に直交する方向を意味する。
幅方向(TD)の加熱前の罫書き線の長さ:W1
幅方向(TD)の加熱後の罫書き線の長さ:W2
幅方向(TD)の寸法保持率(%)=W2/W1×100。
積層多孔質フィルムの透気度は、JIS P 8117に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレ式デンソメータで測定した。
(アラミド重合液)
攪拌翼、温度計、窒素流入管および粉体添加口を有する、500mLのセパラブルフラスコを使用して、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の製造を行った。具体的には、十分に乾燥させた前記フラスコに、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)440gを仕込み、続いて200℃で2時間真空乾燥した塩化カルシウム粉末30.2gを添加した。その後、100℃に昇温して塩化カルシウム粉末を完全に溶解させた。得られた溶液を室温に戻して、続いてパラフェニレンジアミン13.2gを添加した後、パラフェニレンジアミンを完全に溶解させた。この溶液を20℃±2℃に保ったまま、テレフタル酸ジクロライド23.47gを4分割して約10分おきに添加した。その後、150rpmで攪拌しながら、溶液を20℃±2℃に保ったまま1時間熟成することによって、アラミド重合液を得た。
得られたアラミド重合液を、40℃で1時間、300rpmで攪拌することで、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)を析出させた。これにより、アラミドフィラーを含む溶液を得た。
前記製造例で得られたアラミドフィラーを含む溶液を塗工液とし、ポリエチレンからなる多孔質フィルム(厚さ12μm、空隙率41%)上に、ドクターブレード法により塗布した。得られた塗布物である積層体を、50℃、相対湿度70%の空気中に1分間置いた。このとき、塗工液中に残存して溶解していた少量のポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)が析出することにより、鎖状領域が形成された。その後、得られた塗布膜をイオン交換水に浸漬させることによって、洗浄した。その後、70℃のオーブンで乾燥させることによって、本多孔質層と、ポリエチレンからなる多孔質フィルムと、が積層された積層多孔質フィルム(1)を得た。積層多孔質フィルム(1)における本多孔質層の目付は3.0g/m2であった。積層多孔質フィルム(1)の各物性を表1に示す。
前記製造例で得られたアラミド重合液100質量部に対して、アラミド10質量部と、メラミン樹脂粒子(日本触媒製、品番エポスターS6)90質量部とを加え、さらに固形分濃度が20重量%となるようにNMPを加えた。得られた混合物を、自転・公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製;登録商標)を用いて、室温下、2000rpm、30秒の条件で2回攪拌しながら混合することにより、塗料を得た。前記製造例で得られたアラミドフィラーを含む溶液に代えて、前記塗料を塗工液として用いた以外は、実施例1と同様の条件で、積層多孔質フィルム(2)を得た。積層多孔質フィルム(2)における本多孔質層の目付は4.1g/m2であった。積層多孔質フィルム(2)の各物性を表1に示す。
前記製造例で得られたアラミドフィラーを含む溶液に代えて、前記製造例で得られたアラミド重合液を塗工液として用いた以外は、実施例1と同様の条件で、積層多孔質フィルム(3)を得た。積層多孔質フィルム(3)における本多孔質層の目付は1.9g/m2であった。積層多孔質フィルム(3)の各物性を表1に示す。
2 ポリオレフィン多孔質フィルム
11 塊状領域
12 鎖状領域
Claims (5)
- 樹脂からなる塊状領域と、樹脂からなる鎖状領域とを有し、
前記塊状領域および前記鎖状領域の少なくともいずれか一方は、アラミド樹脂を含む、非水電解液二次電池用多孔質層。 - 前記塊状領域および前記鎖状領域は、同一の樹脂を含む、請求項1に記載の非水電解液二次電池用多孔質層。
- ポリオレフィン多孔質フィルムと、
前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも一方の面に積層された請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用多孔質層と、を含む、非水電解液二次電池用積層セパレータ。 - 正極と、請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用多孔質層または請求項3に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータと、負極とがこの順で配置されている、非水電解液二次電池用部材。
- 請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用多孔質層または請求項3に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータを含む、非水電解液二次電池。
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