CN110277535B - 多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件 - Google Patents

多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件 Download PDF

Info

Publication number
CN110277535B
CN110277535B CN201910174800.8A CN201910174800A CN110277535B CN 110277535 B CN110277535 B CN 110277535B CN 201910174800 A CN201910174800 A CN 201910174800A CN 110277535 B CN110277535 B CN 110277535B
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous
porous insulator
insulator
electrode
porosity
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
Application number
CN201910174800.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110277535A (zh
Inventor
大木本美玖
柳田英雄
鹰氏启吾
升泽正弘
座间优
木村兴利
川瀬广光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019003694A external-priority patent/JP2019164992A/ja
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Publication of CN110277535A publication Critical patent/CN110277535A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110277535B publication Critical patent/CN110277535B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52Separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/423Polyamide resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426Fluorocarbon polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/429Natural polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443Particulate material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491Porosity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing 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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件。本发明课题在于,提供连通性高、具有形状维持功能及关闭功能的多孔质绝缘体。多孔质绝缘体(10)包括:由高分子化合物形成、具有连通的空孔的多孔质结构(11),以及熔点或玻化温度比所述高分子化合物低的固体(12)。

Description

多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件
技术领域
本发明涉及多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件。
背景技术
锂离子二次电池因破损等原因,正极和负极发生短路场合,有时发生热失控反应,异常发热。为了防止这样的热失控反应,设置具有通过抑制热收缩妨害正极和负极短路的形状维持功能及通过热变形妨害电池反应的关闭功能的隔片很有效。
以往,作为隔片,主要使用熔点为150℃附近的聚烯烃微多孔膜。
但是,由于形成聚烯烃微多孔膜的空孔时变形原因,聚烯烃微多孔膜热变形时,易热收缩,正极和负极易短路。
在专利文献1中,公开了由包含多孔质基体和树脂的多孔质膜构成的电化学元件用隔片。在此,多孔质基体具有150℃以上的耐热温度,且包含填充物。树脂处于熔点80~130℃的范围。
但是,专利文献1的隔片包含充填物颗粒及树脂。通常,若使用易取得最密充填构造的填充物颗粒以及使得空孔闭塞的树脂,具有使得隔片的连通性降低的倾向。其结果,由于隔片的离子透过性低,锂离子二次电池的输入/输出特性降低,或降低对于过压等原因的耐久性。
【专利文献1】国际公开第2006/062153号
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出来的,其目的在于,提供连通性高、具有形状维持功能及关闭(shut down)功能的多孔质绝缘体。
根据本发明的一形态,涉及的多孔质绝缘体包括:
由高分子化合物形成、具有连通的空孔的多孔质结构;以及
熔点或玻化温度比所述高分子化合物低的固体。
下面说明本发明的效果:
根据本发明的形态,可以提供连通性高、具有形状维持功能及关闭功能的多孔质绝缘体。
附图说明
图1是表示本实施形态涉及的多孔质绝缘体的一例的截面模式图。
图2是表示本实施形态的电极一例的截面模式图。
图3(a)~(d)是说明图1的多孔质绝缘体的形状维持功能及关闭功能的模式图。
图4是表示本实施形态的非水系蓄电元件的一例的概略图。
图5是表示实施例的设备A的截面模式图。
图6是表示实施例的设备B的截面模式图。
具体实施形态
以下,参照附图,对用于实施本发明的形态进行说明。但是,以下实施形态是本发明的合适的实施形态,本发明并不限定于实施形态。
<多孔质绝缘体及电极>
图1是表示本实施形态涉及的多孔质绝缘体的一例。
多孔质绝缘体10包括高分子化合物11,以及熔点或玻化温度比高分子化合物11低的固体12。在此,高分子化合物不使用填充物及粘合剂,而是作为通过聚合结合的连续体形成,因此,易形成高空隙率的多孔体,结果,在多孔质绝缘体10中,能得到高的连通性。再有,因高分子化合物11和固体12的熔点或玻化温度的差,若成为所设定温度,固体12发生状态变化,而高分子化合物11不发生状态变化,因此,多孔质绝缘体10具有形状维持功能及关闭功能。在此,由于多孔质绝缘体10内存在的空孔连通,因此,如后所述,热变形的固体12能在空孔内移动,多孔质绝缘体10的关闭功能得到提高。
多孔质绝缘体10可以适用于锂离子二次电池、镍氢二次电池等的非水系蓄电元件、燃料电池、太阳能电池等的发电元件等的电极。
图2表示具有多孔质绝缘体10的电极,作为本实施形态的电极的一例。
电极20在电极基体21上形成包含活性物质22的电极复合材料23,在电极复合材料23上形成多孔质绝缘体10。在此,多孔质绝缘体10的一部分存在于电极复合材料23的局部。
更具体地说,在电极20中,多孔质绝缘体10的至少一部分存在于电极复合材料23的内部,与构成电极复合材料23的活性物质的表面一体化。在此,所谓一体化并不是在下层上单纯地叠层薄膜形状等的部件作为上层的状态,而是上层的一部分进入下层,以界面不明确的状态,构成上层的物质表面与构成下层的物质表面结合的状态。
电极复合材料23虽然模式地表示球状颗粒叠层构造,但是,构成电极复合材料23的颗粒为球状或非球状,各种形状或各种大小的颗粒混杂其间。
因此,电极复合材料23和多孔质绝缘体10的接合强度得到提高。由此,即使从外部给与振动等冲击时,也难以产生活性物质的剥离,因此,能提高电池的耐久性。即使钉等导电体贯通电池时,也难以产生两极间的短路,也能提高安全性。
多孔质绝缘体10存在于电极复合材料23的区域(从电极复合材料23的表面起算的深度)优选0.5%以上,更优选1.0%以上。
多孔质绝缘体10的一部分可以不存在于电极复合材料23的局部。
接着,参照图3说明多孔质绝缘体10的形状维持功能及关闭功能。
一般,有时因异常充电/放电等,过剩电流在锂离子二次电池流过,异常发热。这种场合,若使用电极20,能抑制异常发热。
具体地说,多孔质结构11的孔径比固体12的粒径小场合(参照图3(a)),因加热,固体12变化为液体12′,空孔31闭塞(参照图3(b))。其结果,妨害存在于非水电解液内的离子在连通的空孔31内移动,抑制非水系蓄电元件内的电化学反应的进行,电流流动截断,抑制温度上升。接着,固体12变化为液体12′后,温度上升也在一定时间缓慢进行,因此,液体12′在连通的空孔31内移动,液体12′互相连结,能实现更有效的关闭效果。再有,也可以认为液体12′附着在存在于多孔质绝缘体10内的活性物质22的周围(参照图3(c))。其结果,妨害非水电解液与活性物质22接触,抑制温度上升。另一方面,若因高温环境等周围环境,非水系蓄电元件的内部温度成为160℃以上温度,则因SEI包膜的分解为起因的负极和非水电解液的电化学反应发生。此后,若到达180℃以上的温度,则正极和非水电解液的电化学反应发生。当这样的热失控反应发生时,伴随急剧的温度上升,成为200℃以上的高温状态。但是,多孔质结构11即使在固体12变化为液体12′的温度,液体也不变化,即,不发生热收缩,维持形状,因此,能防止正极和负极的短路。
又,多孔质结构11的孔径比固体12的粒径大场合(参照图3(d)),固体12变化为液体12′,在连通的空孔31内移动,附着在存在于多孔质绝缘体10内的活性物质22的周围(参照图3(c))。其结果,妨害非水电解液与活性物质22接触,抑制温度上升。
高分子化合物的熔点或玻化温度,从多孔质绝缘体10的形状维持功能角度考虑,优选160℃以上,更优选200℃以上。
作为多孔质绝缘体10中的多孔质结构11和固体12的存在分布,没有特别限制,可以根据要求的非水系蓄电元件的特性合适地设计。例如,如图1所示,固体12可以均一地分散于多孔质结构11中。又,也可以在多孔质结构11中,局部存在固体12,固体12的分布偏。
下面,描述关于高分子化合物和固体12的熔点或玻化温度的差。
因异常充电/放电等过剩电流流过而非水系蓄电元件发热场合,在多孔质绝缘体10中,固体12变化为液体12′,闭塞连通的空孔31。其结果,截断电流流动,抑制温度上升。但是,固体12变化为液体12′后,非水系蓄电元件的内部的温度上升在一定时间缓慢进行,其间也维持多孔质结构11的形状,需要防止正极和负极间的短路。在此,若高分子化合物和固体12的熔点或玻化温度的差过小,则难以防止正极和负极间的短路。根据上述原因,高分子化合物和固体12的熔点或玻化温度的差优选20℃以上,更优选50℃以上。
多孔质绝缘体10的孔径优选0.1~10μm,更优选0.1~1.0μm。若多孔质绝缘体10的孔径为0.1μm以上,则多孔质绝缘体10的非水电解液的渗透性及离子透过性得到提高,非水系蓄电元件的内部的反应能有效进行。另一方面,若多孔质绝缘体10的孔径为10μm以下,则能防止在非水系蓄电元件的内部产生的锂枝晶引起的电极间的短路,非水系蓄电元件的安全性得到提高。
多孔质绝缘体10的空隙率优选30~90%,更优选50~85%。若多孔质绝缘体10的空隙率为30%以上,则多孔质绝缘体10的连通性提高,因此,非水电解液的渗透性及离子透过性得到提高,非水系蓄电元件的内部反应有效进行。另一方面,若多孔质绝缘体10的空隙率为85%以下,则多孔质绝缘体10的强度提高,因此,从外部给与振动等冲击时,多孔质绝缘体10难以断裂。
作为高分子化合物,只要熔点或玻化温度比固体12高,没有特别的限制,例如,可以列举芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、纤维素等。
高分子化合物可以单独使用一种,也可以二种或以上并用。
高分子化合物从多孔质绝缘体10的形状维持功能角度考虑,优选交联。高分子化合物交联场合,通过控制交联密度,能使得耐化学性及强度提高。
作为高分子化合物交联场合的多孔质结构11,没有特别的限制,从关闭功能角度考虑,优选具有将高分子化合物的三维分支网络结构作为骨架的双连续结构。
作为这样的多孔质结构11,可以列举例如在双连续结构中,碳骨架形成三维网络结构形态的整体结构。
在本发明说明书及权利要求书中,交联的高分子化合物不具有熔点或玻化温度场合,设为熔点或玻化温度比固体12高。
固体12优选具有电绝缘性,相对非水电解液稳定,装入到非水系蓄电元件时,在施加的电压范围,难以氧化还原,是电化学稳定的材料。
作为固体12,只要熔点或玻化温度比高分子化合物低,没有特别的限制,可以是高分子化合物及低分子化合物(例如碳酸亚乙酯)中任一种。
固体12的熔点或玻化温度优选80~200℃,更优选110~160℃。若固体12的熔点或玻化温度为80℃以上,则只要没有因外部环境非水系蓄电元件内部达到异常温度,没有发现关闭功能,因此,能不依存于使用环境而使用非水系蓄电元件。另一方面,若固体12的熔点或玻化温度为200℃以下,则在非水系蓄电元件异常发热时的初始阶段能发现关闭功能,提高非水系蓄电元件的安全性。
作为固体12的形状,只要不明显妨害多孔质绝缘体10的空孔31的连通性,没有特别的限制。
固体12从易通过分子结构控制熔点或玻化温度的角度考虑,优选树脂颗粒。由此,考虑非水系蓄电元件的安全性,能使得固体12的熔点或玻化温度最优化,提高多孔质绝缘体10的关闭功能。
作为构成树脂颗粒的材料,可以列举例如聚乙烯(PE)、改性聚乙烯、聚丙烯、石蜡、共聚聚烯烃、聚烯烃衍生物(如氯化聚乙烯,聚偏氯乙烯,聚氯乙烯,氟树脂)、聚烯烃蜡、石油蜡、巴西棕榈蜡等。
作为共聚聚烯烃,可以列举例如乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物等的乙烯-乙烯基单体共聚物。
树脂颗粒可以单独使用,也可以并用二种或二种以上。
另外,树脂颗粒可以进行表面改性。由此,能提高用于多孔质绝缘体10的涂布液中的树脂颗粒的分散性。其结果,多孔质绝缘体10中的树脂颗粒分布均匀,多孔质绝缘体10的形状维持功能及关闭功能得到提高。
作为树脂颗粒的表面改性方法,可以列举例如利用乙烯性的不饱和基团、环氧基团等的反应性基团,将烷氧基团、酰胺基团、羧基团、磺酸基团等的极性基团导入表面的方法。
树脂颗粒的粒径优选0.01~100μm,更优选0.1~1μm以下。若树脂颗粒的粒径为0.01μm以上,则多孔质绝缘体10的关闭功能提高,若为100μm以下时,则多孔质绝缘体10的空孔31的连通性提高。
<多孔质绝缘体的制造方法>
作为高分子化合物没有交联时的多孔质绝缘体10的制造方法,可以列举例如热诱发相分离法、贫溶剂诱发相分离法等的利用相分离现象的方法。
在这种情况下,作为用于制造多孔质绝缘体10的涂布液中使用的溶剂,没有特别限制,为了形成所设定的多孔质结构,着眼于溶解度参数,可以适当地选择。
作为上述以外的多孔质绝缘体10的制造方法,可以列举例如包含聚合引发剂、聚合性化合物、以及固体12、涂布溶解有聚合性化合物的涂布液后照射非电离放射线或电离放射线或红外线的方法。
高分子化合物交联时,高分子化合物一般都具有难溶性,因此,制造多孔质绝缘体10时,使用含有至少一种多官能的聚合性化合物(例如交联性单体、交联性低聚物)的涂布液。
所谓多官能的聚合性化合物是指至少具有二个聚合性基团的化合物。
在这种情况下,可以利用聚合诱发相分离法形成多孔质绝缘体10。
作为多官能聚合性化合物,只要能通过照射非电离放射线或电离放射线或红外线而交联,没有特别的限制,可以列举例如丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、乙烯酯树脂、不饱和聚酯、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、乙烯醚、利用酶解反应的树脂等。其中,从生产效率观点考虑,优选丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、乙烯酯树脂。
作为自由基聚合型单体,可以列举例如,使得具有不饱和键的萜烯的双键环氧化、加成丙烯酸或甲基丙烯酸而获得酯化合物,所述具有不饱和键的萜烯可以列举例如月桂烯、蒈烯、罗勒烯、蒎烯、苎烯、莰烯、异萜品烯、三环烯、萜品烯、葑烯、水芹烯、枞油烯、香桧烯、二戊烯、冰片烯、异戊二烯醇(isopregol)、香芹酮等。或者源于萜烯的醇和丙烯酸或甲基丙烯酸而获得酯化合物,所述醇可以列举例如香茅醇、松蒎醇、香叶醇、芬甲醇(phentylalcohol)、橙花醇、冰片、芫荽醇、薄荷醇、萜品醇、侧柏醇、香茅醛(citroneral)、紫罗兰酮、鸢尾酮、瓜菊醇、柠檬醛、蒎脑、环柠檬醛、葛缕薄荷酮、驱蛔素、藏花醛、胡椒醇(pi、perithol)、孟烯单醇(menthene mono ol)、二氢香芹酮、香芹醇、香紫苏醇、迈诺醇、日本扁柏素、铁锈醇、芮木烯、柳杉酚、金合欢醇、广藿香醇、橙花叔醇、胡萝卜醇、杜松醇、澳白檀醇(lantheol)、桉叶醇、叶绿醇等。进而,也可以列举在酯侧链具有以下骨架的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯化合物。所述骨架例如香茅酸、日本扁柏酸、檀香酸、薄荷酮、莳萝艾菊酮、水芹醛、庚二酮、紫苏醛(peryl aldehyde)、侧柏酮、蒈酮、万寿菊酮、樟脑、没药烯、檀香萜、姜烯、石竹烯、姜黄烯、柏木烯、杜松萜烯、长叶烯、倍半贝尼烯、雪松醇、愈创醇、缬草二醇、香附酮、艾里莫芬酮、球姜酮、龙脑烯、罗汉松烯、米尔烯、扁枝杉烯、totalene、酮基迈诺氧化物、泪柏醚、松香酸、海松酸、新松香酸、左旋海松酸、异-d-海松酸、贝壳松烯二酸、红烯酸、类胡萝卜素、霹雳李醛(pelary aldehyde)、薄荷酮、驱蛔素、葑烯、倍半萜烯类、二萜、三萜等。
作为聚合引发剂,可以使用例如光聚合引发剂,热聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,可以使用光自由基产生剂。
作为光自由基产生剂,可以列举例如α-羟基苯乙酮,α-氨基苯乙酮,4-芳酰基-1,3-二氧代环戊氧基,苄基缩酮,2,2-二乙氧基苯乙酮,对二甲基氨基乙酰吩,对二甲基氨基苯丙酮,二苯甲酮,2-氯二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、4,4'-双二乙基氨基二苯甲酮、米蚩酮、苯偶酰、苯偶姻、苄基二甲基缩酮、四甲基秋兰姆单硫化物、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、偶氮二异丁腈、过氧化苯偶姻、二叔丁基过氧化物,1-羟基环己基苯基酮,2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-酮,1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮,甲基苯甲酰甲酯,佐宁异丙醚、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苄基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻n-丁基醚、苯偶姻n-丙基等的苯偶姻烷基醚或酯、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、1-羟基-环己基-苯基-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮,双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基膦氧化物,2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉丙烷-1-酮,2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(DAROCUR 1173)、双(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦,1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-单酰基膦氧化物、双酰基膦氧化物或茂钛、荧光素、蒽醌、硫呫吨酮或呫吨酮、洛芬二聚体、三卤甲基化合物或二卤代甲基化合物、活性酯化合物、有机硼化合物等。
此外,也可以将二叠氮化合物等的光交联型自由基发生剂与光自由基发生剂并用。
作为热聚合引发剂,可以列举例如AIBN等。
作为聚合引发剂,也可以使用光酸发生剂。该场合,若对已涂布的涂布液照射光,光酸发生剂产生酸,聚合性化合物交联。
作为在存在酸的状况下交联的聚合性化合物,可以列举例如具有环氧基、氧杂环丁烷基、氧杂环丁基等那样的环状醚基的化合物、在侧链具有上述取代基的丙烯或乙烯化合物、碳酸酯类化合物、低分子量的三聚氰胺化合物、乙烯基醚类、乙烯基咔唑类、苯乙烯衍生物、α-甲基苯乙烯衍生物、以乙烯醇和丙烯、甲基丙烯等的酯化合物为主的乙烯醇酯类等、可一并使用具有能聚合阳离子的乙烯基键的单体类。
作为光酸发生剂,可以列举例如鎓盐、重氮鎓盐(diazonium salt)、醌二叠氮化合物、有机卤化物、芳香族磺酸酯化合物、二磺酸化合物、磺酰基化合物、磺酸酯化合物、锍化合物、磺酰胺化合物、碘鎓化合物、磺酰基重氮甲烷化合物等。其中,优选鎓盐。
作为鎓盐,可以列举例如将氟硼酸根阴离子、六氟锑酸根阴离子、六氟砷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、对甲苯磺酸盐阴离子、以及对硝基甲苯磺酸盐阴离子作为反离子的重氮盐、磷盐、以及锍盐等。
作为上述以外的光酸发生剂,也可以使用卤化三嗪化合物。
光酸发生剂可以单独使用一种,也可以二种或以上并用。
使用光酸发生剂场合,也可以并用敏化染料。
作为敏化染料,可以列举例如吖啶化合物、苯并黄素类、苝、蒽、以及激光色素类等。
用于制造多孔质绝缘体10的涂布液优选进一步含有致孔剂(porogen)。在此,致孔剂用于在多孔质绝缘体10中形成空孔31。
作为致孔剂,只要是能溶解聚合性化合物及聚合引发剂、并且伴随聚合性化合物进行聚合、聚合体能产生相分离的液状物质,没有特别限制,可以列举例如二甘醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚等的乙二醇类、γ丁内酯、碳酸丙烯酯等的酯类、NN二甲基乙酰丙酮等的酰胺类等。
另外,十四烷酸甲酯、癸酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、十四烷等的分子量较大的液状物质也具有起着作为致孔剂的功能。
其中,特别是乙二醇类由于沸点高,多孔质绝缘体10的制造稳定性得到提高。
致孔剂可以单独使用,也可以组合二种或以上使用。
用于制造多孔质绝缘体10的涂布液的25℃的粘度优选为1~150mPa·s的范围,更优选5~20mPa·s的范围。由此,涂布液渗透到活性物资22的间隙,因此,能使得多孔质绝缘体10的一部分存在于电极复合材料层23的局部。
涂布液中的聚合性化合物的含量优选为10~70质量%,更优选30~50质量%。若涂布液中的聚合性化合物的含量为10质量%以上,则多孔质绝缘体10的强度得到提高,若为70质量%以下,则涂布液渗透到活性物资22的间隙,因此,能使得多孔质绝缘体10的一部分存在于电极复合材料层23的局部。
包含在涂布液中的聚合性化合物和固体12的体积比,只要能适用于多孔质绝缘体10,没有特别限制,可以根据目的合适地选择,优选1∶1~1∶15,更优选1∶1~1∶10。由此,多孔质绝缘体10的关闭功能得到提高。
作为涂布液的涂布方法,没有特别限制,可以使用例如旋涂法、浇注法、微凹版涂布法、凹版涂布法、棒式涂布法、辊式涂布法、线棒式涂布法、浸渍涂布法、狭缝涂布法、毛细涂布法、喷涂法、喷嘴涂布法、凹版印刷法、丝网印刷法、快速印刷法、胶版印刷法、反转印刷法、喷墨印刷法等的各种印刷法。
粉体状的活性物质分散在分散介质中,形成涂布液,非水系蓄电元件用的电极复合材料23可以通过将该涂布液涂布在电极基体21上后使其干燥形成。
作为涂布液的涂布方法,可以使用例如利用喷涂、撒布、模涂、提拉涂布的印刷法。
作为锂离子二次电池中的正极活性物质,只要是能可逆地吸留及放出碱金属离子的材料,就没有特别的限制,可以使用含碱金属的过渡金属化合物。
正极活性物质可以单独使用,也可以并用二种或二种以上。
作为含锂的过渡金属化合物,可以列举例如包含从由钴、锰、镍、铬、铁、及钒组成的群中选择的至少一种元素、以及锂的复合氧化物。
作为正极活性物质的具体例,可以列举例如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等的含锂过渡金属氧化物,橄榄石铁(LiFePO4)等的橄榄石型锂盐,二硫化钛、二硫化钼等的硫化合物,二氧化锰等。
含锂过渡金属氧化物是包含锂和过渡金属的金属氧化物或该金属氧化物中的过渡金属的一部分被异种元素置换的金属氧化物。
作为异种元素,可以列举例如Na,Mg,Sc,Y,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Cr,Pb,Sb,B等。其中,优选Mn,Al,Co,Ni,Mg。
异种元素可以单独使用,也可以并用二种或二种以上。
作为锂离子二次电池中的负极活性物质,只要是能可逆地吸留及放出碱金属离子的材料,就没有特别的限制,可以使用包含具有石墨型晶体结构的石墨的碳质材料。
作为上述碳质材料,例如,可以列举天然石墨,球状或纤维状的人造石墨,难石墨化性碳(硬碳),易石墨化性碳(软碳)等。
作为上述碳质材料以外的负极活性物质,可以列举例如钛酸锂。
从锂离子二次电池的能量密度角度考虑,硅、锡、硅合金、锡合金、氧化硅、氮化硅、氧化锡等的高容量材料也可以作为负极活性物质使用。
作为镍氢二次电池中的正极活性物质,可以列举例如氢氧化镍等。
作为镍氢二次电池中的负极活性物质,可以列举例如Zr-Ti-Mn-Fe-Ag-V-Al-W合金、Ti15Zr21V15Ni29Cr5Co5Fe1Mn8合金等的AB2类或A2B类的氢吸留合金。
电极复合材料23可以进一步含有粘结剂,导电剂。
作为粘结剂,可以使用例如PVDF、PTFE、聚乙烯、聚丙烯、芳纶树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、羧甲基纤维素等。
作为上述以外的粘结剂,也可以使用选自四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、三氟氯乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸、己二烯的至少二种单体的共聚物。
粘结剂可以单独使用,也可以并用二种或二种以上。
作为导电剂,可以使用例如天然石墨或人造石墨的石墨类,乙炔黑、科琴黑、通道黑、炉黑、灯黑、热碳黑等的碳黑类,碳纤维或金属纤维等的导电性纤维类,氟化碳、铝等的金属粉末类,氧化锌或钛酸钾等的导电性晶须类,氧化钛等的导电性金属氧化物,亚苯基衍生物、石墨烯衍生物等的导电性材料等。
作为非水系蓄电元件用的电极基体21,只要是具有平面性及导电性的基体,则不作特别限定,可以使用在二次电池、电容器中使用的铝箔、铜箔、不锈钢箔、钛箔、将上述材料浸蚀形成微细孔的浸蚀箔、在锂离子电容器中使用的开孔电极基体等。
作为燃料电池用的活性物质,一般使用使得铂颗粒、钌颗粒、铂合金颗粒等的催化剂颗粒担载在碳等的催化剂载体表面上。
燃料电池用的电极复合材料23可以例如涂布液包含催化剂载体,催化剂颗粒的前驱物担载在催化剂载体表面,将上述涂布液涂布在电极基体21上,通过在氢气氛下等还原形成。
作为使得催化剂颗粒担载在催化剂载体表面的方法,可以列举例如以下方法:使得催化剂载体悬浮在水中,将催化剂颗粒的前驱物添加到上述悬浮液中,使其溶解后,加碱,使其生成金属氢氧化物,同时,得到催化剂载体,使得所述金属氢氧化物担载在催化剂载体表面。
作为催化剂颗粒的前驱物,可以列举例如氯铂酸、二硝基二氨基铂、氯化铂、氯化亚铂、双乙酰丙酮铂、二氯二氨铂、二氯四氨铂、硫酸亚铂氯化钌酸、氯化铱酸、氯化铑酸、氯化亚铁、氯化钴、氯化铬、氯化金、硝酸银、硝酸铑、氯化钯、硝酸镍、硫酸铁、氯化铜等。
作为燃料电池用的电极基体21,可以使用在燃料电池中使用的将碳纸纤维状的电极通过无纺或编织成为平面状者,上述开孔电极基体之中具有微细孔者等。
作为太阳能电池中的活性物质,可以列举例如氧化钨粉末、氧化钛粉末,此外,还可以列举SnO2、ZnO、ZrO2、Nb2O5、CeO2、SiO2、Al2O3之类的氧化物半导体粉末。
太阳能电池用的电极复合材料23可以例如将含有担载色素的氧化物半导体粉末的涂布液涂布在电极基体21上形成。
作为色素,例如,可以列举钌-三型的过渡金属络合物、钌-双型过渡金属络合物、锇-三型过渡金属络合物、锇-双型过渡金属络合物、钌-顺式-二水代-联吡啶络合物、酞菁和卟啉、有机-无机的钙钛矿晶体等。
作为太阳能电池用的电极基体21,可以使用在太阳能电池中使用的、在玻璃、塑料等平面基体上形成铟/钛类的氧化物、锌氧化物等的透明半导体膜者、蒸镀导电性电极膜者等。
<非水系蓄电元件>
本实施形态的非水系蓄电元件具有本实施形态的电极。这时,本实施形态的电极为正极和/或负极。
本实施形态的非水系蓄电元件介有隔片配置正极和负极,优选介有隔片,正极和负极交替叠层。这时,正极和负极的叠层数可以任意地决定。
本实施形态的电极具有本实施形态的多孔质绝缘体,因此,根据需要可以省略隔片。
本实施形态的非水系蓄电元件优选注入非水电解液,用外壳密封。这时,为了与外壳绝缘,优选在两侧的电极和外壳之间设有隔片。
作为非水系蓄电元件,没有特别限制,可以根据目的进行适当选择,可以列举例如非水系二次电池,非水系电容器等。
作为非水系蓄电元件的形状,没有特别限制,可以从公知形状中根据其用途进行适当选择,可以列举例如层叠型、将片电极和隔片设为螺旋状的圆柱型、使得粒状电极和隔片组合的内外结构的圆柱型、将粒状电极和隔片叠层的硬币型等。
图4表示本实施形态的非水系蓄电元件的一例。
非水系蓄电元件40包括正极41,负极42,保持非水电解液的隔片43,外壳罐44,正极41的引出线45,以及负极42的引出线46。
<隔片>
隔片(separator)为了防止负极和正极之间的短路,设置在负极和正极之间。
隔片具有离子透过性,且不具有电子传导性。
作为隔片,没有特别限制,可以根据目的适当选择,可以列举例如牛皮纸、维尼纶混合纸、合成纸浆混合纸等的纸、赛璐玢、聚乙烯接枝膜、聚丙烯熔流无纺布等的聚烯烃无纺布、聚酰胺无纺布、玻璃纤维无纺布、聚乙烯类微多孔膜、聚丙烯类微多孔膜等。
隔片从保持非水电解液角度考虑,优选气孔率为50%以上。
隔片的平均厚度优选3~50μm,更优选5~30μm。若隔片的平均厚度为3μm以上,则能够可靠地防止负极和正极之间的短路,若隔片的平均厚度为50μm以下,则负极和正极之间的电阻难以增加。
作为隔片的形状,只要能适用于非水系蓄电元件,没有特别限制,可以适当选择,可以列举例如片状等。
隔片的大小,只要能适用于非水系蓄电元件,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
隔片既可以是单层结构,也可以是叠层结构。
<非水电解液>
非水电解液是电解质盐溶解于非水溶剂的电解液。
<非水溶剂>
作为非水溶剂,没有特别限制,可以根据目的进行适当选择,优选非质子性有机溶剂。
作为非质子性有机溶剂,可以使用链状碳酸酯、环状碳酸酯等的碳酸酯类有机溶剂。
作为链状碳酸酯,可以列举例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸甲酯(MP)等。
作为环状碳酸酯,可以列举例如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等。
其中,优选并用碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。这时,碳酸亚乙酯(EC)与碳酸二甲酯(DMC)的混合比没有特别限制,可以根据目的适当选择。
在本实施形态中,也可以根据需要使用碳酸盐类有机溶剂以外的非水溶剂。
作为碳酸盐类有机溶剂以外的非水溶剂,可以使用环状酯、链状酯等的酯类有机溶剂,环状醚、链状醚等的醚类有机溶剂等。
作为环状酯,可以列举例如γ-丁内酯(γBL)、2-甲基-γ-丁内酯、乙酰基-γ-丁内酯、γ-戊内酯等。
作为链状酯,可以列举例如丙酸烷基酯、丙二酸二烷基酯、乙酸烷基酯(乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯等)、甲酸烷基酯(甲酸甲酯(MF)、甲酸乙酯等)等。
作为环状醚,可以列举例如四氢呋喃、烷基四氢呋喃、烷氧基四氢呋喃、二烷氧基四氢呋喃、1,3-二氧代戊二酸酯、烷基-1,3-二氧戊环、1,4-二氧戊环等。
作为链状醚,可以列举例如1,2-二甲代乙烷(DME)、乙醚、乙二醇二烷基醚、二乙二醇二烷基醚、三乙二醇二烷基醚、四乙二醇二烷基醚等。
<电解质盐>
作为电解质盐,只要离子传导度高、能溶解于非水溶剂,没有特别限制,优选锂盐。
作为锂盐,没有特别限制,可以根据目的适当选择,可以列举例如六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、氯化锂(LiCl)、氟化锂(LiBF4)、六氟化砷锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(C2F5SO2)2)、二(全氟乙基磺酰)亚胺锂(LiN(CF2F5SO2)2)等。其中,从考虑阴离子向碳电极中的吸留量角度考虑,特别优选LiPF6
电解质盐可以单独使用一种,也可以二种或以上并用。
非水电解液中的电解质盐的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选0.7~4mol/L,更优选1.0~3mol/L,特别优选1.0~2.5mol/L。
<非水系蓄电元件的用途>
作为本实施形态的非水系蓄电元件的用途,没有特别的限制,可用于各种用途,例如可以列举有笔记本电脑、笔输入电脑、移动电脑、电子书播放器、移动电话、移动传真机、便携式复印机、便携式打印机、耳机立体声、摄像机、液晶电视机、手提式清洁器、便携式CD、迷你磁盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式磁带记录器、收音机、备用电源、电动机、照明器具、玩具、游戏器具、钟表、闪光灯、照相机等。
【实施例】
以下对本发明的实施例进行说明,但本发明并不局限于这些实施例。
使用通过以下方法制作的器件A~B,通过以下方法,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的连通性、加热时的多孔质绝缘体的连通性的变化。
<加热时的绝缘性>
使用器件A、B,评价加热时的绝缘性。具体地说,测定将器件A、B加热到200℃时的负极基体间的直流电阻值。加热时的绝缘性用以下基准判定:
○:负极基体间的直流电阻值为1MΩ以上场合。
Δ:负极基体间的直流电阻值1KΩ以上、不足1MΩ场合。
×:负极基体间的直流电阻值不足1KΩ场合。
<多孔质绝缘体的空隙率>
使用器件A,评价室温(25℃)的多孔质绝缘体的空隙率。具体地说,首先,向器件A充填不饱和脂肪酸(市售黄油)后,施以锇染色。接着,使用聚焦离子束(FIB),切取器件A的内部的多孔质绝缘体的截面构造后,使用扫描型电子显微镜(SEM),测定多孔质绝缘体的空隙率。多孔质绝缘体的空隙率用以下基准判定:
◎:空隙率为50%以上场合。
○:空隙率为30%以上、不足50%场合。
×:空隙率不足30%场合。
<加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化>
使用器件A,评价加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化。具体地说,首先,使用热板,以200℃加热器件A15分钟。接着,向器件A充填不饱和脂肪酸(市售黄油)后,施以锇染色。接着,使用聚焦离子束(FIB),切取器件A的内部的多孔质绝缘体的截面构造后,使用SEM,测定加热时的多孔质绝缘体的空隙率,求取与室温的多孔质绝缘体的空隙率的差。加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化用以下基准判定:
◎:空隙率的降低为30%以上场合。
○:空隙率的降低为5%以上、不足30%场合。
Δ:空隙率的降低为1%以上、不足5%场合。
×:空隙率的降低不足1%场合。
<实施例1>
通过[1]~[3]所示工序,制作图5所示器件A。
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):14质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):32质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.7质量份,作为树脂颗粒的熔点140℃的聚丙烯(PP)蜡颗粒(三井化学公司制):54质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:4。
[2]多孔质绝缘体的形成
使用撒布器,将多孔质绝缘体用墨水涂布在作为负极基体的厚度8μm的铜箔上后,在N2气氛下照射UV,使得交联性单体交联。接着,使用热板,以100℃加热一分钟,除去溶剂,形成多孔质绝缘体。
使用SEM,观察多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~1.0μm左右的微孔。
[3]器件A的制作
将作为负极基体的厚度8μm的铜箔叠合到形成有多孔质绝缘体的负极基体上,制作器件A。
接着,使用器件A评价加热时的绝缘性,多孔质绝缘体的空隙率,加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
下面,通过[4]~[6]所示工序,制作图6所示器件B。
[4]负极复合材料的形成
使得作为负极活性物质的平均粒径10μm的石墨颗粒97质量份、作为增稠剂的纤维素1质量份、作为粘结剂的丙烯树脂2质量份均匀地分散到水中,得到负极复合材料用墨水。
使用撒布器,将负极复合材料用墨水涂布在作为负极基体的厚度8μm的铜箔上后,以120℃干燥10分钟,进行冲压,形成厚度60μm的负极复合材料。
最后,将形成负极复合材料的电极基体切成50mm×33mm。
[5]多孔质绝缘体的形成
使用撒布器,将多孔质绝缘体用墨水涂布在形成负极复合材料的电极基体上后,在N2气氛下照射UV,使得交联性单体交联。接着,使用热板,以100℃加热一分钟,除去溶剂,形成多孔质绝缘体。
使用SEM,观察多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
[6]器件B的制作
将作为负极基体的厚度8μm的铜箔叠合到形成有多孔质绝缘体的电极基体上,制作器件B。
接着,使用器件B评价加热时的绝缘性(参照表2)。
<实施例2>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):14质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):32质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.7质量份,作为树脂颗粒的熔点110℃的聚乙烯(PE)蜡颗粒(三井化学公司制):54质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:4。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例3>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):9质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):20质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.4质量份,作为树脂颗粒的熔点151℃的聚偏二氟乙烯(PVDF)颗粒Torepal(TORAY公司制):70质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:4。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例4>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):23质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):53质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):1.1质量份,作为树脂颗粒的熔点140℃的聚丙烯蜡颗粒(三井化学公司制):23质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:1。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例5>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):23质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):53质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):1.1质量份,作为树脂颗粒的熔点110℃的聚乙烯蜡颗粒(三井化学公司制):23质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:1。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例6>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):19质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):43质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.9质量份,作为树脂颗粒的熔点151℃的聚偏二氟乙烯(PVDF)颗粒Torepal(TORAY公司制):37质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:1。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例7>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用作为热聚合引发剂的AIBN(和光纯药工业公司制),代替光聚合引发剂,形成多孔质绝缘体时,加热到70℃,代替照射UV,除此之外,与实施例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例8>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用作为热聚合引发剂的AIBN(和光纯药工业公司制),代替光聚合引发剂,形成多孔质绝缘体时,加热到70℃,代替照射UV,除此之外,与实施例2相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例9>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用作为热聚合引发剂的AIBN(和光纯药工业公司制),代替光聚合引发剂,形成多孔质绝缘体时,加热到70℃,代替照射UV,除此之外,与实施例3相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例10>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):26质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):60质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):1.0质量份,作为树脂颗粒的熔点140℃的聚丙烯蜡颗粒(三井化学公司制):13质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为2:1。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例11>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):26质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):60质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):1.0质量份,作为树脂颗粒的熔点110℃的聚乙烯蜡颗粒(三井化学公司制):13质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为2:1。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例12>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):23质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):53质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):1.0质量份,作为树脂颗粒的熔点151℃的聚偏二氟乙烯(PVDF)颗粒Torepal(TORAY公司制):23质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为2:1。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例13>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):6质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):13质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.3质量份,作为树脂颗粒的熔点140℃的聚丙烯蜡颗粒(三井化学公司制):81质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:14。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例14>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):6质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):13质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.3质量份,作为树脂颗粒的熔点110℃的聚乙烯蜡颗粒(三井化学公司制):81质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:14。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<实施例15>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为交联性单体的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX公司制):3质量份、作为致孔剂的二丙二醇单甲醚(关东化学工业公司制):7质量份,作为光聚合引发剂的Irgacure184(BASF公司制):0.2质量份,作为树脂颗粒的熔点151℃的聚偏二氟乙烯颗粒Torepal(TORAY公司制):89质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
在此,多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比为1:14。
使用上述多孔质绝缘体用墨水,除此之外,与实施例1相同,实施[2]~[6]的工序,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<比较例1>
[1]多孔质绝缘体用墨水的制备
混合作为树脂颗粒的熔点140℃的聚丙烯蜡颗粒(三井化学公司制):20质量份,作为粘合剂的聚偏二氟乙烯W#9100(Kureha公司制):1质量份,以及作为溶剂的环己酮(关东化学工业公司制):79质量份,制备多孔质绝缘体用墨水。
形成多孔质绝缘体时,使用所得到的多孔质绝缘体用墨水,省略“在N2气氛下照射UV”,除此之外,与实施例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<比较例2>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用熔点110℃的聚乙烯蜡颗粒(三井化学公司制),代替聚丙烯蜡颗粒,除此之外,与比较例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
<比较例3>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用熔点151℃的聚偏二氟乙烯颗粒Torepal(TORAY公司制),代替聚丙烯蜡颗粒,除此之外,与比较例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
<比较例4>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用耐热性高的二氧化硅颗粒(日挥催化剂化成公司制),代替聚丙烯蜡颗粒,除此之外,与比较例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
<比较例5>
制备多孔质绝缘体用墨水时,不添加聚丙烯蜡颗粒,除此之外,与实施例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<比较例6>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用耐热性高的二氧化硅颗粒(日挥催化剂化成公司制),代替聚丙烯蜡颗粒,除此之外,与实施例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<比较例7>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用相对交联性单体的聚合物的溶解性高的环己酮,代替致孔剂,除此之外,与实施例1相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,没有形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
<比较例8>
制备多孔质绝缘体用墨水时,使用相对交联性单体的聚合物的溶解性高的环己酮,代替致孔剂,除此之外,与比较例5相同,制作器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
使用SEM,观察器件A~B的多孔质绝缘体表面结果可知,没有形成孔径为0.1~10μm左右的微孔。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
表1表示多孔质绝缘体用墨水的构成。
表1
在此,体积比是多孔质绝缘体用墨水中包含的交联性单体和树脂颗粒的体积比。
<比较例9>
通过[1]所示的工序,制作图5所示器件A。
[1]器件A的制作
将具有孔径0.1~10μm左右的微孔的聚烯烃多孔薄膜的Yupoa(宇部兴产公司制)以及厚度8μm的铜箔叠合到作为负极基体的厚度8μm的铜箔上,制作器件A,评价加热时的绝缘性(参照表2)。
在室温下测定器件A的负极基体间的直流电阻值,显示20MΩ以上的高绝缘性。
接着,通过[2]所示的工序,制作图6所示器件B。
[2]器件B的制作
将具有孔径0.1~10μm左右的微孔的聚烯烃多孔薄膜的Yupoa(宇部兴产公司制)、厚度8μm的铜箔叠合到形成有负极复合材料的电极基体上,除此之外,与实施例1相同,制作器件B,评价加热时的绝缘性(参照表2)。
使用器件A~B,评价加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化(参照表2)。
在表2中,表示加热时的绝缘性、多孔质绝缘体的空隙率、以及加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化的评价结果。
表2
从表2可知,实施例1~15的多孔质绝缘体的空隙率高。且实施例1~15的多孔质绝缘体的加热时的绝缘性及加热时的空隙率的变化大,因此,形状维持功能及关闭功能高。这可以认为由于使用含有合适的交联性单体、致孔剂、以及树脂颗粒的多孔质绝缘体用墨水,由耐热性高的交联的高分子化合物形成多孔质结构,维持多孔质绝缘体的绝缘性。可以认为,多孔质绝缘体由于具有熔点比高分子化合物低的树脂颗粒,加热时高分子化合物的形状发生变化前,树脂颗粒熔融闭塞多孔质结构的空孔,因此,关闭功能高。
可以认为,实施例1的多孔质绝缘体与实施例4的多孔质绝缘体相比,树脂含量多,因此,加热时的多孔质绝缘体的空隙率的变化大,关闭功能高。
实施例2、3、5、6的多孔质绝缘体含有熔点与实施例1的多孔质绝缘体不同的树脂颗粒,但是,由于树脂颗粒熔点比高分子化合物低,因此,能得到与实施例1的多孔质绝缘体同样的效果。
实施例7~9的多孔质绝缘体使用热聚合引发剂,使得交联性单体交联,能得到与实施例1~6的多孔质绝缘体同样的效果,通过使用含有合适的交联性单体、致孔剂、以及树脂颗粒的多孔质绝缘体用墨水,能形成形状维持功能以及关闭功能高、空隙率高的多孔质绝缘体。
实施例10~12的多孔质绝缘体由于树脂颗粒含量少,与实施例1~9的多孔质绝缘体相比,加热时的空隙率的变化小。
实施例13~15的多孔质绝缘体由于树脂颗粒含量多,与实施例1~9的多孔质绝缘体相比,空隙率低。
比较例1~3的多孔质绝缘体由树脂微粒和粘合剂构成,因此,具有关闭功能,但空隙率低。这可以认为其原因是树脂颗粒成为接近最密充填的构造。又,比较例1~3的多孔质绝缘体若达到所设定温度,构成多孔质结构的树脂颗粒变化为液体,形状急剧变化,因此,形状维持功能低。
比较例4的多孔质绝缘体虽然使用耐热性高的二氧化硅颗粒,形状维持功能高,但是,与比较例1~3的多孔质绝缘体构造相同,空隙率低。又,二氧化硅颗粒即使达到200℃也不熔融,因此,比较例4的多孔质绝缘体的加热时的空隙率的变化小,关闭功能低。
比较例5、比较例6的多孔质绝缘体虽然确保空隙率,因不包含树脂颗粒,加热时的空隙率的变化小,关闭功能低。
比较例7、比较例8的多孔质绝缘体尽管加热时的绝缘性高,但空隙率低。可以认为,其原因在于,交联性单体相对溶剂的溶解性高,因此,即使交联性单体聚合进展也难以相分离。
比较例9的多孔质绝缘体空隙率高,具有关闭功能,但是,加热时的绝缘性低。这可以认为是以下原因:制造多孔质绝缘体时产生变形,由此,发生热收缩。
以上,对优选实施形态等进行了详细说明,但本发明并不受上述实施形态限定,在不脱离权利要求书所记载的范围,对于上述实施形态可以进行各种变形及替换。

Claims (5)

1.一种多孔质绝缘体,其特征在于,包括:
由高分子化合物形成、具有连通的空孔的多孔质结构,其中多孔质结构具有将高分子化合物的三维分支网络结构作为骨架的双连续结构;以及
熔点或玻化温度比所述高分子化合物低的固体,
其中所述多孔质绝缘体是通过如下形成的:使多官能的聚合性化合物在包含致孔剂、引发剂和所述固体的混合物中通过聚合诱发相分离法而聚合,从而形成所述高分子化合物、所述致孔剂和所述固体的混合物,然后除去所述致孔剂,
其中所述多官能的聚合性化合物是至少具有二个聚合性基团的化合物,并且所述固体是树脂颗粒。
2.根据权利要求1中记载的多孔质绝缘体,其特征在于,所述高分子化合物交联。
3.一种电极,其特征在于该电极是通过如下构造的:
含有活性物质的电极复合材料形成于电极基体上;
权利要求1~2中任一项所记载的多孔质绝缘体形成于所述电极复合材料上。
4.根据权利要求3中记载的电极,其特征在于,所述多孔质绝缘体的一部分存在于所述电极复合材料的局部。
5.一种非水系蓄电元件,其特征在于,包括权利要求3或4中记载的电极。
CN201910174800.8A 2018-03-15 2019-03-08 多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件 Active CN110277535B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018048205 2018-03-15
JP2018-048205 2018-03-15
JP2019-003694 2019-01-11
JP2019003694A JP2019164992A (ja) 2018-03-15 2019-01-11 多孔質絶縁体、電極および非水系蓄電素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110277535A CN110277535A (zh) 2019-09-24
CN110277535B true CN110277535B (zh) 2023-11-03

Family

ID=67906157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910174800.8A Active CN110277535B (zh) 2018-03-15 2019-03-08 多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11258136B2 (zh)
JP (1) JP2023058598A (zh)
CN (1) CN110277535B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490229A (zh) 2019-01-25 2020-08-04 株式会社理光 电极及其制造方法,电极元件,电化学元件
US11532811B2 (en) 2019-03-12 2022-12-20 Ricoh Company, Ltd. Composite material, electrode, electrode device, power storage device and method of manufacturing composite material
CN113024878B (zh) 2019-12-25 2023-10-03 株式会社理光 多孔质结构体,多孔质结构体的制造方法以及制造装置
JP2021134251A (ja) 2020-02-25 2021-09-13 株式会社リコー 液体組成物、電極の製造方法及び電気化学素子の製造方法
CN114400416B (zh) * 2021-12-08 2023-02-28 四川大学 一种具备热关闭性的锂电池隔膜及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6413667B1 (en) * 2000-03-29 2002-07-02 Valence Technology (Nevada), Inc. Flat, bonded-electrode rechargeable electrochemical cell and method of making same
CN1459879A (zh) * 2002-05-18 2003-12-03 三星Sdi株式会社 电解液分解受到抑制的锂二次电池及其制备方法
CN1864288A (zh) * 2004-01-09 2006-11-15 松下电器产业株式会社 锂离子二次电池
CN101048892A (zh) * 2004-12-08 2007-10-03 日立麦克赛尔株式会社 电化学元件用隔膜及电化学元件
CN102341947A (zh) * 2009-03-18 2012-02-01 日立麦克赛尔能源株式会社 电化学元件
JP5268673B2 (ja) * 2009-01-21 2013-08-21 日立マクセル株式会社 非水電解質二次電池の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006062153A1 (ja) 2004-12-08 2006-06-15 Hitachi Maxell, Ltd. 電気化学素子用セパレータおよび電気化学素子
JP4985454B2 (ja) * 2008-02-15 2012-07-25 ソニー株式会社 セパレータ、セパレータの製造方法および非水電解質電池
US8835058B2 (en) * 2010-12-21 2014-09-16 GM Global Technology Operations LLC Battery separators with variable porosity
KR20180110210A (ko) 2014-04-07 2018-10-08 유니티카 가부시끼가이샤 적층 다공질 필름 및 그의 제조 방법
US20180261827A1 (en) 2017-03-08 2018-09-13 Ricoh Company, Ltd. Electrode, electrode element, nonaqueous electrolytic power storage device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6413667B1 (en) * 2000-03-29 2002-07-02 Valence Technology (Nevada), Inc. Flat, bonded-electrode rechargeable electrochemical cell and method of making same
CN1459879A (zh) * 2002-05-18 2003-12-03 三星Sdi株式会社 电解液分解受到抑制的锂二次电池及其制备方法
CN1864288A (zh) * 2004-01-09 2006-11-15 松下电器产业株式会社 锂离子二次电池
CN101048892A (zh) * 2004-12-08 2007-10-03 日立麦克赛尔株式会社 电化学元件用隔膜及电化学元件
JP5268673B2 (ja) * 2009-01-21 2013-08-21 日立マクセル株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
CN102341947A (zh) * 2009-03-18 2012-02-01 日立麦克赛尔能源株式会社 电化学元件

Also Published As

Publication number Publication date
CN110277535A (zh) 2019-09-24
US20220085458A1 (en) 2022-03-17
US20190288259A1 (en) 2019-09-19
JP2023058598A (ja) 2023-04-25
US11258136B2 (en) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110277535B (zh) 多孔质绝缘体,电极及非水系蓄电元件
KR101987008B1 (ko) 고체 고분자 전해질, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬전지
CN102292856B (zh) 锂离子电池
CN111492508B (zh) 电极及制作方法、电极元件和非水电解质蓄电元件
JP4249607B2 (ja) 単イオン伝導体を含むリチウム2次電池用の複合高分子電解質およびその製造方法
JP6306168B2 (ja) 電極−分離膜複合体の製造方法、その製造方法によって製造された電極−分離膜複合体及びそれを含むリチウム二次電池
CN111490230B (zh) 电极及其制造方法,电极元件,非水电解液蓄电元件
CN109994770B (zh) 用于锂离子电池的前驱体材料及制造锂离子电池的方法
JP2015516654A (ja) 電気化学電池用層システム
JP2007258086A (ja) 非水電解液二次電池用電極板及びその製造方法並びに非水電解液二次電池
Wang et al. Electroactive polymer fiber separators for stable and reversible overcharge protection in rechargeable lithium batteries
JP2023036922A (ja) 電極及びその製造方法、電極素子、蓄電素子、液体材料
WO2013133361A1 (ja) リチウム二次電池パック、並びにそれを用いた電子機器、充電システムおよび充電方法
JP2024069279A (ja) 電極、電極素子、非水電解液蓄電素子
KR102470559B1 (ko) 금속 전극을 구비하는 금속이차전지
JP2019110110A (ja) 電極及びその製造方法、電極素子、非水電解液蓄電素子
JP2013191345A (ja) リチウム二次電池およびその製造方法
JP2019164992A (ja) 多孔質絶縁体、電極および非水系蓄電素子
CN110277537B (zh) 电极及其制造方法,电极元件,非水电解液蓄电元件
JP2020119887A (ja) 電極及びその製造方法、電極素子、電気化学素子
CN114375511B (zh) 电极极片及包含其的电化学装置和电子设备
JP7225714B2 (ja) 電極及びその製造方法、電極素子、非水電解液蓄電素子
JP7180257B2 (ja) 電極、電極素子、非水電解液蓄電素子
JP2021089887A (ja) 液体組成物セット及び電気化学素子の製造方法
KR20230054311A (ko) 전극 어셈블리, 이차 전지, 전지 모듈, 전지 팩 및 전력 소비용 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant