DE102016105695B4

DE102016105695B4 - Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102016105695B4
Application number: DE102016105695.2A
Authority: DE
Inventors: Hiroya Umeyama; Harunari Shimamura; Yusuke Fukumoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: DE102016105695A1; CN106025333B; CN106025333A; JP6183398B2; US20160293922A1; US9741988B2; JP2016189261A; KR20160117211A; KR101838377B1

Abstract

Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, umfassend:einen Separator (40), der ein Basismaterial (41) und eine wärmebeständige Schicht (42), die auf mindestens einer Hauptoberfläche des Basismaterials (41) gebildet ist und anorganische Partikel (42a) und ein Harzbindemittel (42b) enthält, beinhaltet;eine Elektrodenverbundmaterialschicht (12), die auf die wärmebeständige Schicht (42) gestapelt ist und Elektrodenaktivmaterialpartikel (12a) enthält; undeine zwischengeordnete Schicht (30), die zwischen der wärmebeständigen Schicht (42) und der Elektrodenverbundmaterialschicht (12) angeordnet ist,wobei in der zwischengeordneten Schicht (30) die anorganischen Partikel (42a), das Harzbindemittel (42b) und die Elektrodenaktivmaterialpartikel (12a) miteinander vermischt vorliegen, undein Verhältnis einer Dicke der zwischengeordneten Schicht (30) zu einer Dicke des Basismaterials (41) nicht niedriger als 1% und nicht höher als 5% ist, wobeidie anorganischen Partikel (42a) einen hervorstehenden Winkelabschnitt beinhalten, dessen Innenwinkel nicht kleiner als 10° und nicht größer als 90° ist, unddie wärmebeständige Schicht (42) 30 Ma% oder mehr und 70 Ma% oder weniger des Harzbindemittels (42b) enthält.

Description

Diese nicht-vorläufige Anmeldung basiert auf der am 30. März 2015 beim Japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-068642 ( JP 2016 - 189 261 A ), deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis mit einbezogen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Beschreibung des bisherigen Standes der Technik
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-251944 ( JP 2000 - 251 944 A ) offenbart eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, bei der ein Separator und eine Elektrodenverbundmaterialschicht mit einem Klebepolymer aneinander haften.
Des Weiteren offenbart die US-amerikanische Patentoffenlegungsschrift US 2013 / 0 244 116 A1 eine Elektrode für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt mit einer Material-Mischschicht, einer porösen isolierenden Schicht. Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2011 - 23 186 A offenbart ein elektrochemisches Element das überlegene Hochtemperaturspeichereigenschaften und Lade-/Entlade-Eigenschaften aufweisen soll. Ferner offenbart die US-amerikanische Patentoffenlegungsschrift US 2013 / 0 244 082 A1 einen Separator aus dem Stand der Technik.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Separator dient als eine Trennwand zum Aufrechterhalten eines vorgegebenen Abstands zwischen Elektroden und auch als ein Flüssigkeitshaltematerial zum Halten einer Elektrolytlösung zwischen den Elektroden. Eine mit dem Separator in Berührung stehende Elektrodenverbundmaterialschicht dehnt und kontrahiert sich mit einer Lade- und Entladereaktion einer Batterie bzw. eines Akkumulators. Daher wird bei wiederholtem Laden und Entladen ein Haftzustand zwischen dem Separator und der Elektrodenverbundmaterialschicht beeinträchtigt, der Abstand zwischen den Elektroden wird verändert und darüber hinaus wird auch die Verteilung der zwischen den Elektroden gehaltenen Elektrolytlösung verändert. Somit wird die Elektrodenreaktion ungleichmäßig und es erfolgt eine lokale Verschlechterung, was zu einer Verminderung der Batterieleistung führen kann.
Durch Verwenden eines Klebepolymers wie in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2000-251944 ( JP 2000 - 251 944 A ) lässt sich eine Wirkung dahingehend erwarten, dass ein Haftzustand zwischen dem Separator und der Elektrodenverbundmaterialschicht aufrechterhalten wird. In Anbetracht einer Anwendung, in der ein hoher Laststrom erzeugt wird, ist die Haftfestigkeit jedoch noch nicht ausreichend.
Die Stärke eines Laststroms wird durch ein Vielfaches eines Strombetrags 1 C ausgedrückt, der einen Strombetrag darstellt, mit dem eine Nennkapazität einer Batterie in 1 Stunde vollständig entladen wird. Eine Maximallast, die einer Kleinverbraucherbatterie abverlangt wird, beträgt höchstens ca. 1 bis 3 C. Dagegen erfordert eine Hochleistungsbatterie, die beispielsweise durch eine Batterie für ein Fahrzeug repräsentiert wird, einen extrem hohen Laststrom von über 10 C. Wenn Laden und Entladen bei einer derart hohen Belastung erfolgen, so ist auch eine Veränderung des Volumens der Elektrodenverbundmaterialschicht abrupt. Daher können bei wiederholtem Laden und Entladen die Haftfestigkeit und die Batterieleistung sinken, obgleich der Separator und die Elektrodenverbundmaterialschicht mit einem Klebepolymer aneinander haften.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, deren Dauerhaltbarkeit bei Laden und Entladen unter hoher Belastung hervorragend ist.
[1] Eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beinhaltet einen Separator, der ein Basismaterial und eine wärmebeständige Schicht, die auf mindestens einer Hauptoberfläche des Basismaterials gebildet ist und anorganische Partikel und ein Harzbindemittel enthält, beinhaltet. Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beinhaltet ferner eine Elektrodenverbundmaterialschicht, die auf die wärmebeständige Schicht gestapelt ist und Elektrodenaktivmaterialpartikel enthält, sowie eine zwischen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht angeordnete zwischengeordnete Schicht. In der zwischengeordneten Schicht liegen die anorganischen Partikel, das Harzbindemittel und die Elektrodenaktivmaterialpartikel miteinander vermischt vor. Ein Verhältnis einer Dicke der zwischengeordneten Schicht zu einer Dicke des Basismaterials ist nicht niedriger als 1% und nicht höher als 5%.
Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beinhaltet einen Separator mit einer wärmebeständigen Schicht (HRL). Die wärmebeständige Schicht ist eine Oberflächenschicht, die ein Material enthält, dessen Schmelzpunkt höher ist als ein Basismaterial (zum Beispiel ein aus einem Polyolefinharz hergestellter mikroporöser Film). In der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt befinden sich die wärmebeständige Schicht und die Elektrodenverbundmaterialschicht in einem hinsichtlich Struktur und Zusammensetzung kontinuierlichen Zustand. Und zwar ist die zwischengeordnete Schicht, in der die anorganischen Partikel und das Harzbindemittel, welche Bestandteile der wärmebeständigen Schicht darstellen, sowie die Elektrodenaktivmaterialpartikel, die einen Bestandteil der Elektrodenverbundmaterialschicht darstellen, miteinander vermischt vorliegen, zwischen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht gebildet. In Gegenwart der zwischengeordneten Schicht sind der Separator und die Elektrodenverbundmaterialschicht fest aneinander gebunden, so dass eine Haftfestigkeit realisiert wird, die Beständigkeit auch gegenüber wiederholtem Laden und Entladen unter hoher Belastung erlaubt.
Die als die wärmebeständige Schicht ausgebildete zwischengeordnete Schicht und die Elektrodenverbundmaterialschicht gelangen ineinander, indem während der Herstellung der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt Druck in einer Stapelrichtung der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht aufgebracht wird. Wie später weiter beschrieben wird, kann auch die Haftfestigkeit zwischen dem Separator und der Elektrodenverbundmaterialschicht erhöht werden, indem der Stapel aus dem Separator und der Elektrodenverbundmaterialschicht nach Bildung der zwischengeordneten Schicht unter einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Temperaturbedingung gehalten wird.
Eine Dicke der zwischengeordneten Schicht wird definiert durch einen Abstand zwischen einer zu der Stapelrichtung orthogonalen ersten Geraden, die mit einem spitzen Ende der Elektrodenaktivmaterialpartikel in Berührung steht, das am weitesten in Richtung der wärmebeständigen Schicht in der Stapelrichtung der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht übersteht, und einer zweiten zu der Stapelrichtung orthogonalen Geraden, die mit einem spitzen Ende der anorganischen Partikel oder des Harzbindemittels in Berührung steht, das am weitesten in Richtung der Elektrodenverbundmaterialschicht übersteht.
Wenn trotz der Ausbildung der zwischengeordneten Schicht ein Verhältnis der Dicke der zwischengeordneten Schicht zu der Dicke des Basismaterials des Separators niedriger ist als 1%, kann durch wiederholtes Laden und Entladen unter hoher Belastung eine partielle Abtrennung verursacht werden. Wenn das Verhältnis 5% übersteigt, kann die zwischengeordnete Schicht die Permeation von Lithium(Li)-Ionen blockieren, was zu einer Absenkung von Kennwerten bei hoher Lade- und Entladebelastung führen kann. Daher ist bei der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt das Verhältnis der Dicke der zwischengeordneten Schicht zu der Dicke des Basismaterials darauf beschränkt, nicht niedriger als 1% und nicht höher als 5% zu sein.
In [1] oben bezieht sich die Elektrodenverbundmaterialschicht auf mindestens eine aus einer Positivelektroden-Verbundmaterialschicht und einer Negativelektroden-Verbundmaterialschicht. Wenn die Elektrodenverbundmaterialschicht die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht ist, beziehen sich die Elektrodenaktivmaterialpartikel auf Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel. Wenn die Elektrodenverbundmaterialschicht die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht ist, beziehen sich die Elektrodenaktivmaterialpartikel auf Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel. Und zwar können in [1] oben die wärmebeständige Schicht und die zwischengeordnete Schicht zwischen dem Basismaterial und der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht oder zwischen dem Basismaterial und der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht gebildet sein. Ferner können die wärmebeständige Schicht und die zwischengeordnete Schicht zwischen dem Basismaterial und der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht und zwischen dem Basismaterial und der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht gebildet sein.
Die anorganischen Partikel beinhalten einen hervorstehenden Winkelabschnitt, dessen Innenwinkel nicht kleiner als 10° und nicht größer als 90° ist. Die wärmebeständige Schicht enthält 30 Ma% oder mehr und 70 Ma% oder weniger des Harzbindemittels.
Die anorganischen Partikel beinhalten den hervorstehenden Winkelabschnitt, so dass ein Ineinandergelangen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht wahrscheinlich ist. Wenn das Verhältnis des Harzbindemittels innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, besteht ein gutes Gleichgewicht zwischen Haftfestigkeit und Kennwerten bei hoher Lade- und Entladebelastung.
[2] Ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt beinhaltet die Schritte des Stapelns der Elektrodenverbundmaterialschicht auf die wärmebeständige Schicht und des Haltens eines Stapels aus der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht in einer Umgebung bei einer Temperatur von nicht unter 80°C und nicht über 120°C, während ein Druck von nicht unter 8 MPa und nicht über 20 MPa in einer Stapelrichtung der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht aufgebracht wird. Bei diesem Herstellungsverfahren wird die zwischengeordnete Schicht fixiert, und eine Verbesserung der Haftfestigkeit steht zu erwarten.
Die vorstehenden sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung einer Elektrodenanordnung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Elektrodenanordnung zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Positivelektrodenplatte zeigt.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine zwischengeordnete Schicht veranschaulicht.
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Negativelektrodenplatte zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Übersicht über ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
7 ist eine schematische Darstellung, die einen Schritt des Bildens einer zwischengeordneten Schicht veranschaulicht.
8 ist eine schematische Darstellung, die einen Fixierschritt veranschaulicht.
9 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus eines Batterie-Packs zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der nachstehenden Beschreibung wird eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt mitunter einfach als eine „Batterie“ bezeichnet.
[Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt]
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine Batterie 100 ein prismatisches Gehäuse 50. Das prismatische Gehäuse 50 ist beispielsweise aus einer Aluminium(Al)-Legierung hergestellt. Das Äußere der Batterie ist nicht auf ein solches hartes bzw. massives Gehäuse beschränkt, sondern kann beispielsweise ein mit A1 laminiertes Äußeres sein. Das prismatische Gehäuse 50 ist mit einem Positivelektrodenanschluss 70 und einem Negativelektrodenanschluss 72 versehen, welche externe Anschlüsse sind. Das prismatische Gehäuse 50 kann ferner mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung, einem Sicherheitsventil und einer Flüssigkeitseinspritzöffnung versehen sein. Die Batterie 100 enthält eine Elektrodenanordnung 80 und eine Elektrolytlösung 81. Die Elektrolytlösung dringt auch in das Innere der Elektrodenanordnung 80 ein.
[Elektrodenanordnung]
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus der Elektrodenanordnung zeigt. Die in 2 gezeigte Elektrodenanordnung 80 weist ein flaches Profil auf. Die Elektrodenanordnung 80 ist eine gewickelte Elektrodenanordnung. Und zwar ist die Elektrodenanordnung 80 eine Anordnung von Elektroden, die durch Aufeinanderstapeln und Aufwickeln einer bandförmigen Positivelektrodenplatte 10 und einer bandförmigen Negativelektrodenplatte 20 mit einem dazwischenliegenden bandförmigen Separator 40 erhalten wird. Die Elektrodenanordnung in der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise eine Elektrodenanordnung vom Stapeltyp sein. Und zwar kann die Elektrodenanordnung eine Anordnung von Elektroden sein, die durch Aufeinanderstapeln einer Mehrzahl von Elektrodeneinheiten erhalten wird, die jeweils durch Aufeinanderstapeln einer rechteckigen Positivelektrodenplatte und einer rechteckigen Negativelektrodenplatte mit einem dazwischenliegenden rechteckigen Separator erhalten werden.
[Separator]
Ein Separator beinhaltet ein Basismaterial und eine wärmebeständige Schicht. Das Basismaterial kann ein mikroporöser Film sein, der beispielsweise aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) zusammengesetzt ist. Das Basismaterial kann aus einer einzigen Schicht oder einer Mehrzahl von Schichten gebildet sein. Beispielsweise kann das Basismaterial eine einschichtige Struktur besitzen, die aus einem mikroporösen PE-Film gebildet ist, eine zweischichtige Struktur, in der ein mikroporöser PE-Film und ein mikroporöser PP-Film aufeinandergestapelt sind, oder eine dreischichtige Struktur, in der ein mikroporöser PP-Film, ein mikroporöser PE-Film und ein mikroporöser PP-Film in dieser Reihenfolge aufeinandergestapelt sind. Ein Porendurchmesser und eine Porigkeit des mikroporösen Films werden wünschenswerterweise entsprechend eingestellt, so dass die Luftdurchlässigkeit einen Sollwert erreicht.
Das Basismaterial besitzt eine Dicke, die beispielsweise etwa nicht kleiner als 5 µm und nicht größer als 50 µm ist. Der untere Grenzwert der Dicke des Basismaterials kann 10 µm oder 15 µm betragen. Der obere Grenzwert der Dicke des Basismaterials kann 30 µm oder 25 µm betragen.
Die wärmebeständige Schicht ist auf mindestens einer Hauptoberfläche des Basismaterials gebildet. Die wärmebeständige Schicht kann auf beiden Hauptoberflächen des Basismaterials gebildet sein. Die wärmebeständige Schicht besitzt eine Dicke von beispielsweise nicht kleiner als 0,5 µm und nicht größer als 7 µm und vorzugsweise nicht kleiner als 0,5 µm und nicht größer als 5 µm. Wenn die wärmebeständige Schicht eine Dicke nicht kleiner als 0,5 µm besitzt, lässt sich eine Verbesserung der kurzschlussverhindernden Leistung erwarten. Wenn die wärmbeständige Schicht eine Dicke nicht größer als 5 µm besitzt, steht zu erwarten, dass eine Abnahme der Ionendurchlässigkeit unterdrückt wird. Der untere Grenzwert der Dicke der wärmebeständigen Schicht beträgt bevorzugter 0,8 µm. Der obere Grenzwert der Dicke der wärmebeständigen Schicht beträgt bevorzugter 4,2 µm.
Die wärmebeständige Schicht enthält anorganische Partikel und ein Harzbindemittel. Die anorganischen Partikel können aus einer anorganischen Verbindung, wie etwa α-Aluminiumoxid (α-Al₂O₃), Böhmit (AlOOH), Titandioxid (TiO₂), Zirkoniumdioxid (ZrO₂) und Magnesiumoxid (MgO), hergestellt sein. Die wärmebeständige Schicht kann zwei oder mehr Arten von anorganischen Partikeln enthalten. Die anorganischen Partikel können beispielsweise eine Pulverbeschaffenheit wie folgt aufweisen.

α-Aluminiumoxid: d50 von 0,2 bis 1,2 µm, BET von 1,3 bis 50 m²/g
Böhmit: d50 von 0,2 bis 1,8 µm, BET von 2,8 bis 50 m²/g
Titandioxid: d50 von 0,2 bis 1,0 µm, BET von 2,0 bis 50 m²/g
Zirkoniumdioxid: d50 von 0,2 bis 1,0 µm, BET von 2,0 bis 50 m²/g
Magnesiumoxid: d50 von 0,2 bis 1,0 µm, BET von 2,0 bis 50 m²/g

Hier steht „d50“ für eine Teilchengröße (einen mittleren Durchmesser) bei einem integrierten Wert von 50% in einer volumenbasierten Partikelgrößenverteilung, die mit einem Laserbeugungsstreuungsverfahren erhalten wird. „BET“ steht für eine spezifische Oberfläche, die mit der BET-Methode gemessen wird.
Die anorganischen Partikel beinhalten einen hervorstehenden Winkelabschnitt, dessen Innenwinkel nicht kleiner als 10° und nicht größer als 90° ist. Die den hervorstehenden Winkelabschnitt beinhaltenden anorganischen Partikel können durch Zerkleinern der anorganischen Partikel beispielsweise unter Verwendung einer Zerkleinerungsvorrichtung, wie etwa einer Strahlmühle, erhalten werden. Da die anorganischen Partikel einen solchen hervorstehenden Winkelabschnitt beinhalten, ist es wahrscheinlicher, dass die anorganischen Partikel in die Elektrodenverbundmaterialschicht gelangen, und die Bildung einer zwischengeordneten Schicht, welche später beschrieben wird, wird erleichtert. Die anorganischen Partikel können eine Mehrzahl von hervorstehenden Winkelabschnitten beinhalten.
Ein Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts kann beispielsweise folgendermaßen gemessen werden. Ein Umriss eines Partikels wird durch Betrachten des anorganischen Partikels unter einem Elektronenmikroskop (SEM) und Projizieren einer Außengeometrie des Partikels auf eine zweidimensionale Ebene gezeichnet. Es wird überprüft, ob an dem Umriss ein hervorstehender Winkelabschnitt vorhanden ist oder nicht. Ein Innenwinkel eines Scheitelpunktes des hervorstehenden Winkelabschnitts wird gemessen und kann als der Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts definiert werden. Der Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts, der in dem Umriss des anorganischen Partikels beinhaltet ist, ist bevorzugt nicht kleiner als 30° und nicht größer als 90° und besonders bevorzugt nicht kleiner als 45° und nicht größer als 90°.
Die wärmebeständige Schicht enthält ein Harzbindemittel zusammen mit den anorganischen Partikeln. Ein Anteil des Harzbindemittels in der wärmebeständigen Schicht ist nicht niedriger als 30 Ma% und nicht höher als 70 Ma%. Und zwar enthält die wärmebeständige Schicht 30 Ma% oder mehr und 70 Ma% oder weniger des Harzbindemittels und enthält zu übrigen Teilen die anorganischen Partikel. Wenn der Anteil des Harzbindemittels innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, besteht ein gutes Gleichgewicht zwischen Haftfestigkeit und Kennwerten bei hoher Lade- und Entladebelastung. Der untere Grenzwert des Anteils des Harzbindemittels beträgt bevorzugt 40 Ma%. Der obere Grenzwert des Anteils des Harzbindemittels beträgt bevorzugt 60 Ma%.
Das Harzbindemittel kann beispielsweise aus einem Polyvinylidendifluorid(PVDF)-Harz, einem Copolymer(PVDF-HFP)-Harz aus PVDF und Hexafluorpropylen (HFP), einem Polytetrafluorethylen(PTFE)-Harz, einem Acrylharz, einem aramidbasierten Harz, einem Polyacrylnitril(PAN)-Harz und einem Gemisch oder einem Copolymer davon hergestellt sein.
Die wärmebeständige Schicht enthält vorzugsweise ein PVDF-Harz. Ein Quellen des PVDF-Harzes ist wahrscheinlich, und daher steht eine Wirkung zu erwarten, wonach die Abnahme der Ionendurchlässigkeit mit Bildung der wärmebeständigen Schicht unterdrückt wird. Das PVDF-Harz besitzt ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von beispielsweise ca. 1000 bis 1000000. Die wärmebeständige Schicht kann zwei oder mehr Arten von Harzbindemitteln enthalten. Wenn die wärmebeständige Schicht zwei oder mehr Arten von Harzbindemitteln enthält, beinhaltet eine geeignete Kombination davon ein Gemisch von zwei Arten, und zwar aus dem PVDF-Harz und dem PVDF-HFP-Harz, und ein Gemisch von drei Arten, und zwar aus dem PVDF-Harz, dem PVDF-HFP-Harz und dem PTFE-Harz. Ein Mischungsverhältnis unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Beispielsweise kann die gleiche Menge jeder Komponente zur Verwendung vermischt werden.
Das Acrylharz ist ein Harz, das beispielsweise durch Polymerisierung von polymeren Monomeren mit einer (Meth)acryloyl-Gruppe, wie etwa (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylester, erhalten wird. Das Acrylharz kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Das Acrylharz kann ein modifiziertes Acrylharz sein, von dem ein Teil modifiziert wurde. Hier bezieht sich „(Meth)acryl“ auf mindestens eines aus Acryl und Methacryl, und „(Meth)acryloyl“ bezieht sich auf mindestens eines aus Acryloyl und Methacryloyl.
Das aramidbasierte Harz ist ein Harz, das durch Kondensationspolymerisation zwischen aromatischem Polyamin und aromatischer Polycarbonsäure erhalten wird. Beispiele für aromatisches Polyamin umfassen p-Phenylendiamin. Beispiele für aromatische Polycarbonsäure umfassen Terephthalsäure. Beispielsweise kann Carbonsäurechlorid, wie etwa Terephthaloyldichlorid, eingesetzt werden. Das aramidbasierte Harz kann meta-Aramid oder para-Aramid sein. Da das aramidbasierte Harz eine hervorragende Wärmebeständigkeit besitzt, steht eine Verbesserung der Sicherheit zu erwarten.
[Positivelektrodenplatte]
3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus der Positivelektrodenplatte zeigt. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet die Positivelektrodenplatte 10 eine Positivelektroden-Stromkollektorfolie 11 und eine auf beiden Hauptoberflächen der Positivelektroden-Stromkollektorfolie 11 gebildete Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 12. Beispielsweise wird eine Al-Folie für die Positivelektroden-Stromkollektorfolie eingesetzt. Die Positivelektroden-Stromkollektorfolie besitzt eine Dicke von beispielsweise etwa 5 bis 30 µm. In der Positivelektrodenplatte 10 dient ein Folienfreilegeabschnitt 11a, an dem die Positivelektroden-Stromkollektorfolie 11 durch die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 12 freiliegt, als eine Verbindungsstelle zu dem Positivelektrodenanschluss 70 (s. 1 und 2).
Die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht besitzt eine Dicke von beispielsweise etwa nicht kleiner als 25 µm und nicht größer als 85 µm. Die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht enthält Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel. Die Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel sind beispielsweise Partikel, die aus Li-haltigem Metalloxid zusammengesetzt sind. Beispiele für das Li-haltige Metalloxid umfassen LiCoO₂, LiNiO₂, eine Verbindung, die durch eine allgemeine Formel LiNi_aCo_bO₂ ausgedrückt wird (wobei a+b=1, 0<a<1, 0<b<1 gilt), LiMnO₂, LiMn₂O₄, eine Verbindung, die durch eine allgemeine Formel LiNi_aCo_bMn_cO₂ ausgedrückt wird (wobei a+b+c=1, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1 gilt), und LiFePO₄. Hier umfassen Beispiele für die Verbindung, die durch die allgemeine Formel LiNi_aCo_bMn_cO₂ ausgedrückt wird, LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂. Die Positivelektrodenaktivmaterial-Partikel besitzen einen d50 von beispielsweise etwa 1 bis 20 µm. Ein Anteil, der durch die Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel in der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht eingenommen wird, beträgt beispielsweise etwa 80 bis 98 Ma%.
Die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht kann ferner ein leitendes Material und ein Harzbindemittel für eine positive Elektrode enthalten. Das leitende Material kann beispielsweise Kohlenstoffruß, wie etwa Acetylen-Ruß (AB) oder Thermalruß, sein. Ein Anteil, der durch das leitende Material in der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht eingenommen wird, beträgt beispielsweise etwa 1 bis 10 Ma%. Das Harzbindemittel für eine positive Elektrode kann beispielsweise aus dem PVDF-Harz oder dem PTFE-Harz hergestellt sein. Ein Anteil, der durch das Harzbindemittel für eine positive Elektrode in der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht eingenommen wird, beträgt beispielsweise etwa 1 bis 10 Ma%.
[Zwischengeordnete Schicht]
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine zwischengeordnete Schicht zwischen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht gebildet. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die zwischengeordnete Schicht veranschaulicht. Ein in 4 gezeigter Querschnitt ist ein Querschnitt entlang einer Stapelrichtung D1 der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht. 4 zeigt beispielhaft, dass die wärmebeständige Schicht der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht gegenüberliegt und die zwischengeordnete Schicht zwischen der wärmebeständigen Schicht und der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht gebildet ist.
Das in 4 gezeigte Querschnittsbild wird beispielsweise erhalten, indem der Separator und die Positivelektrodenplatte gemeinsam entlang der Stapelrichtung D1 geschnitten werden und die Schnittfläche mit einem SEM betrachtet wird. Eine Vergrößerung für eine Betrachtung mit dem SEM beträgt beispielsweise etwa 10000x bis 50000x. Die Schnittfläche verläuft wünschenswerterweise parallel zu der Stapelrichtung D1, muss jedoch nicht exakt parallel dazu sein. Beispielsweise kann die Schnittfläche um etwa ±10° zur Stapelrichtung D1 geneigt sein. Vor der Betrachtung wird die Schnittfläche wünschenswerterweise einer Glättungsbehandlung mit einem Querschnittpolierer oder einer fokussierten Ionenstrahlvorrichtung unterzogen.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet der Separator 40 ein Basismaterial 41 und eine auf dem Basismaterial 41 gebildete wärmebeständige Schicht 42. Die wärmebeständige Schicht 42 enthält anorganische Partikel 42a und ein Harzbindemittel 42b. Die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 12 enthält Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel 12a und ein leitendes Material 12b. Eine zwischengeordnete Schicht 30 ist zwischen der wärmebeständigen Schicht 42 und der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 12 gebildet. In der zwischengeordneten Schicht 30 liegen anorganische Partikel 42a, Harzbindemittel 42b, Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel 12a und leitendes Material 12b miteinander vermischt vor. Der Separator und die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht sind somit fest aneinander gebunden.
Eine in 4 gezeigte erste Gerade L1 ist eine Gerade in Berührung mit einem spitzen Ende von Positivelektroden-Aktivmaterialpartikeln 12a, das am weitesten in Richtung der wärmebeständigen Schicht 42 hervorsteht, und ist orthogonal zu der Stapelrichtung D1. Eine zweite Gerade L2 ist eine Gerade in Berührung mit einem spitzen Ende von anorganischen Partikeln 42a oder dem Harzbindemittel 42b, das am weitesten in Richtung der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 12 hervorsteht (Harzbindemittel 42b in 4), und ist orthogonal zu der Stapelrichtung D1. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Abstand zwischen der ersten Geraden L1 und der zweiten Geraden L2 als eine Dicke der zwischengeordneten Schicht 30 definiert.
Ein Verhältnis einer Dicke der zwischengeordneten Schicht 30 zu einer Dicke des Basismaterials 41 ist nicht niedriger als 1% und nicht höher als 5%. Wenn beispielsweise das Basismaterial eine Dicke von 20 µm besitzt, besitzt die zwischengeordnete Schicht eine Dicke nicht kleiner als 200 nm und nicht größer als 1 µm. Somit können sowohl die Haftfestigkeit zwischen der wärmebeständigen Schicht 42 und der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 12 als auch Kennwerte bei hoher Lade- und Entladebelastung erzielt werden. Der untere Grenzwert des Verhältnisses beträgt bevorzugt 2,0%, bevorzugter 2,1% und besonders bevorzugt 2,3%. Der obere Grenzwert des Verhältnisses beträgt bevorzugt 4,5%, bevorzugter 3,3% und besonders bevorzugt 3,2%. Wenn das Verhältnis innerhalb dieser Bereiche liegt, steht eine Verbesserung der Haftfestigkeit und der Kennwerte bei hoher Lade- und Entladebelastung zu erwarten.
[Negativelektrodenplatte]
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus der Negativelektrodenplatte zeigt. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die Negativelektrodenplatte 20 eine Negativelektroden-Stromkollektorfolie 21 und eine auf beiden Hauptoberflächen der Negativelektroden-Stromkollektorfolie 21 gebildete Negativelektroden-Verbundmaterialschicht 22. Beispielsweise wird eine Kupfer(Cu)-Folie als die Negativelektroden-Stromkollektorfolie eingesetzt. Die Negativelektroden-Stromkollektorfolie besitzt eine Dicke von beispielsweise etwa 5 bis 30 µm. In der Negativelektrodenplatte 20 dient ein Folienfreilegeabschnitt 21a, an dem die Negativelektroden-Stromkollektorfolie 21 durch die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht 22 freiliegt, als eine Verbindungsstelle zu dem Negativelektrodenanschluss 72 (s. 1 und 2).
Die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht besitzt eine Dicke von beispielsweise etwa nicht kleiner als 20 µm und nicht größer als 70 µm. Die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht enthält Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel. Die Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel unterliegen keinen besonderen Einschränkungen. Die Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel können beispielsweise Partikel sein, die aus einem kohlenstoffbasierten Negativelektroden-Aktivmaterial, wie etwa Graphit, amorphem beschichtetem Graphit oder Koks, zusammengesetzt sind, oder Partikel, die aus einem legierungsbasierten Negativelektroden-Aktivmaterial enthaltend Silizium (Si) oder Zinn (Sn) zusammengesetzt sind. Hier bezieht sich amorpher beschichteter Graphit auf ein Material, bei dem eine Oberfläche von partikulärem Graphit mit amorphem Kohlenstoff beschichtet ist. Die Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel besitzen einen d50 von beispielsweise etwa 1 bis 20 µm. Ein Anteil, der von den Negativelektroden-Aktivmaterialpartikeln in der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht eingenommen wird, beträgt beispielsweise etwa 95 bis 99 Ma%.
Die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht kann ferner ein Verdickungsmittel und ein Harzbindemittel für eine negative Elektrode enthalten. Das Verdickungsmittel kann beispielsweise aus Natrium(Na)-Salz von Carboxymethylcellulose (CMC) hergestellt sein. Ein Anteil, der von dem Verdickungsmittel in der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht eingenommen wird, beträgt beispielsweise etwa 0,5 bis 2,5 Ma%. Das Harzbindemittel für eine negative Elektrode kann beispielsweise aus Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) hergestellt sein. Ein Anteil, der von dem Harzbindemittel für eine negative Elektrode in der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht eingenommen wird, beträgt etwa 0,5 bis 2,5 Ma%.
Eine Kapazität der positiven Elektrode und eine Kapazität der negativen Elektrode werden basierend auf einer Art und einer Menge von vorbereiteten Aktivmaterialpartikeln eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform kann ein Verhältnis der Kapazität der negativen Elektrode zur Kapazität der positiven Elektrode (= Kapazität von negativer Elektrode ÷ Kapazität von positiver Elektrode) beispielsweise etwa 1,7 bis 2,0 betragen.
[Elektrolytlösung]
Eine Elektrolytlösung ist ein flüssiger Elektrolyt, der durch Lösen eines Trägerelektrolyten in einem aprotischen Lösungsmittel erhalten wird. Das aprotische Lösungsmittel umfasst beispielsweise cyclische Carbonate, wie etwa Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC) und γ-Butyrolacton (yBL), sowie Kettencarbonate, wie etwa Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC) und Diethylcarbonat (DEC). Zwei oder mehr dieser aprotischen Lösungsmittel können vermischt werden, um ein Lösungsmittelgemisch zu erhalten. Ein Volumenverhältnis zwischen dem cyclischen Carbonat und dem Kettencarbonat in dem Lösungsmittelgemisch kann beispielsweise cyclisches Carbonat: Kettencarbonat = 1:9 bis 5:5 betragen. In einem solchen Bereich besteht ein gutes Gleichgewicht zwischen elektrischer Leitfähigkeit und elektrochemischer Stabilität.
Ein Trägerelektrolyt umfasst beispielsweise LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄, LiAsF₆, Li[(FSO₂)₂N] (welches auch als „LiFSI“ abgekürzt werden kann), Li[(CF₃SO₂)₂N] (welches auch als „LiTFSI“ abgekürzt werden kann) und Li[CF₃SO₃]. Die Elektrolytlösung kann zwei oder mehr Arten von Trägerelektrolyt enthalten. LiPF₆ und LiFSI eignen sich besonders als der Trägerelektrolyt in der vorliegenden Ausführungsform. Eine Konzentration des Trägerelektrolyten beträgt bevorzugt etwa 0,5 bis 2,0 mol/l, bevorzugter etwa 0,8 bis 1,4 mol/l und besonders bevorzugt etwa 1,0 bis 1,2 mol/l. Das Gleichgewicht zwischen Lagerungseigenschaften und Kennwerten bei hoher Lade- und Entladebelastung ist in einem solchen Bereich gut.
Abgesehen von der vorstehenden Komponente kann die Elektrolytlösung ferner Li-Salz enthalten, das als Anion einen solchen Oxalatkomplex aufweist wie Li[(C₂O₄)₂B] (das auch als „LiBOB“ abgekürzt werden kann), Li[(C₂O₄)BF₂] und Li[(C₂O₄)₂PF₂] sowie Vinylencarbonat (VC), Fluoroethylencarbonat (FEC), Ethylensulfit (ES), Propansulton (PS), Li[PO₂F₂], Cyclohexylbenzol (CHB) und Biphenyl (BP).
[Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt]
Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise mit einem Verfahren wie folgt hergestellt werden. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Übersicht über ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 6 gezeigt, beinhaltet das Herstellungsverfahren einen Elektrodenplattenherstellschritt (S100), einen Separatorherstellschritt (S200), einen Elektrodenanordnungsherstellschritt (S300), einen Gehäuseaufnahmeschritt (S400) und einen Flüssigkeitseinspritzschritt (S500). Hieraus beinhaltet der Elektrodenanordnungsherstellschritt (S300) einen Stapelschritt (S301), einen Schritt (S302) des Bildens einer zwischengeordneten Schicht und einen Fixierschritt (S303). Und zwar beinhaltet das Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt in der vorliegenden Ausführungsform mindestens den Stapelschritt (S301) und den Fixierschritt (S303). Jeder Schritt wird nachstehend beschrieben.
[Elektrodenplattenherstellschritt (S100)]
Der Elektrodenplattenherstellschritt beinhaltet einen Positivelektrodenplattenherstellschritt (S101) und einen Negativelektrodenplattenherstellschritt (S102).
1. Positivelektrodenplattenherstellschritt (S101)
In dem Positivelektrodenplattenherstellschritt wird beispielsweise die in 3 gezeigte Positivelektrodenplatte 10 hergestellt. Die Positivelektrodenplatte 10 kann mit einem herkömmlich bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Positivelektrodenplatte 10 wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt.

(1) Eine Positivelektroden-Verbundmaterialpaste wird durch Vermischen und Verkneten von Positivelektroden-Aktivmaterialpartikeln, eines leitenden Materials und eines Harzbindemittels für eine positive Elektrode zusammen mit einem Lösungsmittel unter Verwendung eines Mischkneters hergestellt. Beispielsweise wird N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) als das Lösungsmittel eingesetzt. Beispielsweise kann ein Planetenmischgerät als der Mischkneter eingesetzt werden.
(2) Beide Hauptoberflächen einer Positivelektroden-Stromkollektorfolie werden mit der Positivelektroden-Verbundmaterialpaste unter Verwendung eines Düsenbeschichters beschichtet, gefolgt von Trocknen. Somit wird die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht gebildet.
(3) Die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht wird unter Verwendung einer Walzmaschine komprimiert. Eine Dicke und eine Dichte der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht werden so eingestellt.
(4) Die Positivelektroden-Stromkollektorfolie und die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht werden unter Verwendung einer Schneideeinrichtung auf eine vorgegebene Abmessung geschnitten.

2. Negativelektrodenplattenherstellschritt (S102)
In dem Negativelektrodenplattenherstellschritt wird beispielsweise die in 5 gezeigte Negativelektrodenplatte 20 hergestellt. Die Negativelektrodenplatte 20 kann mit einem herkömmlich bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Negativelektrodenplatte 20 wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt.

(1) Eine Negativelektroden-Verbundmaterialpaste wird durch Vermischen und Verkneten von Negativelektroden-Aktivmaterialpartikeln, eines Verdickungsmittels und eines Harzbindemittels für eine negative Elektrode zusammen mit einem Lösungsmittel unter Verwendung eines Mischkneters hergestellt. Beispielsweise wird Wasser als das Lösungsmittel eingesetzt. Beispielsweise kann ein Planetenmischgerät als der Mischkneter eingesetzt werden.
(2) Beide Hauptoberflächen einer Negativelektroden-Stromkollektorfolie werden mit der Negativelektroden-Verbundmaterialpaste unter Verwendung eines Düsenbeschichters beschichtet, gefolgt von Trocknen. Somit wird die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht gebildet.
(3) Die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht wird unter Verwendung einer Walzmaschine komprimiert. Eine Dicke und eine Dichte der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht werden so eingestellt.
(4) Die Negativelektroden-Stromkollektorfolie und die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht werden unter Verwendung einer Schneideeinrichtung auf eine vorgegebene Abmessung geschnitten.

[Separatorherstellschritt (S200)]
In dem Separatorherstellschritt wird ein Separator mit einer wärmebeständigen Schicht hergestellt. Der Separatorherstellschritt beinhaltet einen Schritt (S201) des Zerkleinerns anorganischer Partikel und einen Schritt (S202) des Bildens einer wärmebeständigen Schicht.
1. Schritt (S201) des Zerkleinerns anorganischer Partikel
In dem Schritt des Zerkleinerns anorganischer Partikel werden die anorganischen Partikel unter Verwendung einer Strahlmühle zerkleinert. Die anorganischen Partikel, die einen hervorstehenden Winkelabschnitt beinhalten, werden so erhalten. Eine Bedingung für das Strahlvermahlen sollte nur gegebenenfalls in Übereinstimmung mit einer Art oder einer physikalischen Eigenschaft der anorganischen Partikel eingestellt werden.
2. Schritt (S202) des Bildens einer wärmebeständigen Schicht
In dem Schritt des Bildens einer wärmebeständigen Schicht werden die anorganischen Partikel und das Harzbindemittel zunächst unter Verwendung eines emulgierenden Dispersionsmittels gleichmäßig in einem Lösungsmittel dispergiert. Eine Paste zum Bilden einer wärmebeständigen Schicht wird so erhalten. Beispielsweise wird Wasser oder NMP als das Lösungsmittel eingesetzt.
Dann wird ein mikroporöser Film, der aus PE und/oder PP zusammengesetzt ist, als ein Basismaterial vorbereitet. Die Hauptoberfläche des Basismaterials wird unter Verwendung eines Gravurbeschichters mit der Paste beschichtet, gefolgt von Trocknen. Somit wird die wärmebeständige Schicht auf der Hauptoberfläche des Basismaterials gebildet. Die wärmebeständige Schicht kann auf einer Hauptoberfläche des Basismaterials oder auf beiden Hauptoberflächen des Basismaterials gebildet werden.
[Elektrodenanordnungsherstellschritt (S300)]
In dem Elektrodenanordnungsherstellschritt wird eine Elektrodenanordnung hergestellt, die den Separator, die Positivelektrodenplatte und die Negativelektrodenplatte beinhaltet. Der Elektrodenanordnungsherstellschritt (S300) beinhaltet den Stapelschritt (S301), den Schritt (S302) des Bildens einer zwischengeordneten Schicht und den Fixierschritt (S303).
1. Stapelschritt (S301)
In dem Stapelschritt wird eine Elektrodenverbundmaterialschicht auf die wärmebeständige Schicht gestapelt. Beispielsweise werden, wie in 2 gezeigt, die Positivelektrodenplatte 10 und die Negativelektrodenplatte 20 mit dem dazwischenliegenden Separator 40, der die wärmebeständige Schicht aufweist, aufeinandergestapelt. Somit wird die der wärmebeständigen Schicht gegenüberliegende Elektrodenverbundmaterialschicht (mindestens eine aus der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht und der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht) auf die wärmebeständige Schicht gestapelt.
In dem Fall einer gewickelten Elektrodenanordnung wird anschließend jedes Element ferner um eine Wicklungsachse Aw gewickelt. Eine Wicklungsanordnung wird so erhalten. Hier ist ein Folienfreilegeabschnitt 11a, 21a am Endabschnitt in einer Richtung entlang der Wicklungsachse Aw angeordnet. Eine Zugspannung, die während des Wickelns auf den Separator aufgebracht wird, sollte lediglich beispielsweise etwa 0,35 bis 4,3 N/mm² betragen. Hier bezieht sich die Zugspannung auf eine Kraft, die pro Querschnittsfläche des Separators aufgebracht wird.
2. Schritt (S302) des Bildens einer zwischengeordneten Schicht
Im Schritt des Bildens einer zwischengeordneten Schicht wird die zwischengeordnete Schicht durch Aufbringen eines Drucks in der Stapelrichtung der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht gebildet. 7 ist eine schematische Darstellung, die den Schritt des Bildens einer zwischengeordneten Schicht veranschaulicht.
Eine vorstehend erhaltene Wicklungsanordnung 80a ist zwischen einem oberen Gesenk 91 und einem unteren Gesenk 92 einer Parallelplattenpresse angeordnet. Ein Druck P1 wird in einer Stapelrichtung D1 aufgebracht. Die Wicklungsanordnung 80a wird somit so gepresst und geformt, dass sie ein flaches Profil besitzt. Die Elektrodenanordnung 80 wird so erhalten. Hier gelangen die vorgenannte zwischengeordnete Schicht, die als die wärmebeständige Schicht ausgebildet ist, und die Elektrodenverbundmaterialschicht ineinander. Der Druck P1 beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 MPa. Das Ineinandergelangen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht erfolgt tendenziell in diesem Druckbereich. In diesem Druckbereich wird eine zwischengeordnete Schicht auch in einem R-Abschnitt 80r (s. 8) gebildet, in dem ein Druck nicht direkt von dem oberen Gesenk 91 oder dem unteren Gesenk 92 aufgebracht wird. Ein Zeitraum zum Halten der Druckbeaufschlagung kann beispielsweise etwa 10 Sekunden bis 30 Minuten betragen. Eine Temperatur während der Druckbeaufschlagung kann auf eine Zimmertemperatur eingestellt werden. Und zwar kann während der Druckbeaufschlagung eine Temperatur des oberen Gesenks 91 und des unteren Gesenks 92 beispielsweise etwa 10 bis 30°C betragen.
3. Fixierschritt (S303)
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Fixierschritt im Anschluss an den Schritt des Bildens der zwischengeordneten Schicht durchgeführt. In dem Fixierschritt wird die Elektrodenanordnung in einer Umgebung bei einer vorgegebenen Temperatur gehalten, während ein vorgegebener Druck in der Stapelrichtung der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht aufgebracht wird. Somit wird die zwischengeordnete Schicht fixiert, und die Haftfestigkeit zwischen dem Separator und der Elektrodenverbundmaterialschicht ist ferner höher. 8 ist eine schematische Darstellung, die den Fixierschritt veranschaulicht. Wie in 8 gezeigt, werden das obere Gesenk 91 und das untere Gesenk 92 derart mit einer Spannvorrichtung fixiert, dass ein Druck P2 in der Stapelrichtung D1 auf die Elektrodenanordnung 80 aufgebracht wird. Die zwischengeordnete Schicht kann beispielsweise durch Halten der Elektrodenanordnung 80 in einem Ofen, der auf eine vorgegebene Temperatur eingestellt ist, in diesem Zustand fixiert werden.
Eine Bedingung für einen Druck und eine Temperatur in dem Fixierschritt wird gegebenenfalls in Übereinstimmung mit einer Art eines Basismaterials für den Separator oder einer Art eines in der wärmebeständigen Schicht enthaltenen Harzbindemittels eingestellt. In dem Fixierschritt in der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise eine Bedingung für einen Druck und eine Temperatur wie folgt gewählt werden. Der Druck P2 ist vorzugsweise nicht niedriger als 8 MPa und nicht höher als 20 MPa. Wenn der Druck P2 übermäßig niedrig ist, wird eine gewünschte Fixierwirkung möglicherweise nicht erhalten. Wenn der Druck P2 übermäßig hoch ist, können Poren in dem Basismaterial kollabieren und ein Widerstand der Batterie kann ansteigen. Der untere Grenzwert des Drucks P2 beträgt stärker bevorzugt 9 MPa. Der obere Grenzwert des Drucks P2 beträgt stärker bevorzugt 16 MPa. Eine Temperatur ist vorzugsweise nicht niedriger als 80°C und nicht höher als 120°C. Wenn eine Temperatur in dem Fixierschritt übermäßig niedrig ist, wird eine gewünschte Fixierwirkung möglicherweise nicht erhalten. Wenn eine Temperatur übermäßig hoch ist, kann ein das Basismaterial bildendes Material schmelzen, so dass es die Poren verschließt, und ein Widerstand der Batterie kann ansteigen. Der untere Grenzwert der Temperatur beträgt stärker bevorzugt 90°C. Der obere Grenzwert der Temperatur beträgt stärker bevorzugt 110°C. Ein Zeitraum zum Halten in dem Fixierschritt beträgt beispielsweise etwa 10 Sekunden bis 10 Minuten.
[Gehäuseaufnahmeschritt (S400)]
Im Gehäuseaufnahmeschritt wird die Elektrodenanordnung in einem Gehäuse aufgenommen. Wie in 1 gezeigt, wird die Elektrodenanordnung 80 mit dem Positivelektrodenanschluss 70 und dem Negativelektrodenanschluss 72 verbunden und dann in dem prismatischen Gehäuse 50 aufgenommen.
[Flüssigkeitseinspritzschritt (S500)]
In dem Flüssigkeitseinspritzschritt wird eine Elektrolytlösung in das prismatische Gehäuse eingespritzt. Die Elektrolytlösung wird beispielsweise durch eine in dem prismatischen Gehäuse vorgesehene Flüssigkeitseinspritzöffnung (nicht gezeigt) eingespritzt. Danach wird die Flüssigkeitseinspritzöffnung mit vorgegebenen Mitteln abgedichtet, um das prismatische Gehäuse dadurch hermetisch abzudichten. Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt wird wie oben vervollständigt.
[Batterie-Pack]
Sodann wird nun ein Batterie-Pack beschrieben, der die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt als eine Zelle beinhaltet. 9 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Aufbaus des Batterie-Packs zeigt. Wie in 9 gezeigt, beinhaltet ein Batterie-Pack 200 eine Mehrzahl von Batterien 100 (Zellen). Die Anzahl von Zellen, die in dem Batterie-Pack beinhaltet sind, wird gegebenenfalls in Übereinstimmung mit einer benötigten Spannung und einer Anwendung verändert. Eine Mehrzahl von Batterien 100 sind in einer Richtung derart ausgerichtet, dass der Positivelektrodenanschluss 70 und der Negativelektrodenanschluss 72 abwechselnd angeordnet sind, wobei die Ausrichtungen benachbarter Batterien umgekehrt sind. Ein Verbindungselement 140 (Sammelschiene) verbindet den Positivelektrodenanschluss 70 einer Batterie 100 und den Negativelektrodenanschluss 72 der dazu benachbarten Batterie 100 miteinander. Eine Kühlplatte 110 ist zwischen benachbarten Batterien 100 angeordnet. Die Kühlplatte 110 besitzt beispielsweise Vorsprünge und Vertiefungen wie Zähne eines Kammes auf ihrer Oberfläche.
Die Batterieanordnung 200 besitzt ein Befestigungselement. Das Befestigungselement ist aus einer Befestigungsplatte 120, einem Befestigungsband 130 und einer Schraube 155 gebildet. Die Befestigungsplatte 120 ist an beiden Enden eines Strangs von Batterien 100 angeordnet. Das Befestigungsband 130 ist angebracht, um eine Brücke zwischen zwei Befestigungsplatten 120 zu bilden. Durch Spannen eines Endabschnitts des Befestigungsbandes 130 mit der Schraube 155 werden die Mehrzahl von Batterien 100 um ihren Umfang herum befestigt. Ein Befestigungsdruck wird somit in einer Ausrichtungsrichtung D2 der Batterien 100 erzeugt. Hier stimmt die Ausrichtungsrichtung D2 der Batterien 100 im Wesentlichen mit der zuvor beschriebenen Stapelrichtung D1 überein. Ein im Wesentlichen gleicher Befestigungsdruck wird auf jede Batterie 100 aufgebracht.
Ein Befestigungsdruck ist bevorzugt nicht niedriger als 0,2 MPa und nicht höher als 8 MPa. Durch Befestigen der Batterien innerhalb dieses Druckbereichs lässt sich eine Verbesserung der Dauerhaltbarkeit bei Laden und Entladen unter hoher Belastung erwarten. Wenn der Befestigungsdruck übermäßig niedrig ist, kann eine von der Befestigung erwartete Wirkung abnehmen. Wenn der Befestigungsdruck übermäßig hoch ist, kollabieren Poren in dem Separator und Kennwerte bei hoher Lade- und Entladebelastung können ebenfalls abnehmen. Der untere Grenzwert des Befestigungsdrucks beträgt bevorzugter 0,6 MPa und besonders bevorzugt 1,0 MPa. Der obere Grenzwert des Befestigungsdrucks beträgt bevorzugter 3 MPa.
Da die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt und das diese beinhaltende, oben beschriebene Batterie-Pack eine hervorragende Dauerhaltbarkeit bei Laden und Entladen unter hoher Belastung besitzen, eignen sie sich besonders als eine Energieversorgung für ein Fahrzeug.
Beispiele
Zwar wird die vorliegende Ausführungsform nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, doch ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt.
[Herstellung einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt]
Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß den Proben Nr. 1 bis 30 wurden wie nachstehend hergestellt. In Tabelle 2 bis 4, die später beschrieben werden, repräsentiert eine Probe mit einer Zahl, an die „*“ angehängt ist, wie etwa „Probe Nr. 1*“, ein Vergleichsbeispiel, und andere Proben repräsentieren Beispiele.
1. Elektrodenplattenherstellschritt (S100)
1-1. Positivelektrodenplattenherstellschritt (S101)
Die nachstehenden Materialien wurden vorbereitet.
Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel: LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂
Leitendes Material: AB
Harzbindemittel für positive Elektrode: PVDF
Positivelektroden-Stromkollektorfolie: Al-Folie (Dicke 15 µm)
Eine Positivelektroden-Verbundmaterialpaste wurde durch Vermischen und Verkneten der Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel, des leitenden Materials und des Harzbindemittels für eine positive Elektrode in NMP unter Verwendung eines Planetenmischgeräts hergestellt. Ein Massenverhältnis zwischen den Komponenten wurde auf Positivelektroden-Aktivmaterialpartikel : leitendes Material : Harzbindemittel für eine positive Elektrode = 90:8:2 eingestellt.
Die Positivelektroden-Verbundmaterialschicht wurde durch Beschichten beider Hauptoberflächen der Positivelektroden-Stromkollektorfolie mit der Positivelektroden-Verbundmaterialpaste an einer vorgegebenen Position unter Verwendung eines Düsenbeschichters, gefolgt von Trocknen, gebildet. Eine Dicke wurde durch Komprimieren der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht unter Verwendung einer Walzmaschine eingestellt. Eine Gesamtdicke der beiden Positivelektroden-Verbundmaterialschichten und der Positivelektroden-Stromkollektorfolie betrug 70 µm.
Eine bandförmige Positivelektrodenplatte wurde durch Schneiden der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht und der Positivelektroden-Stromkollektorfolie auf eine vorbestimmte Abmessung unter Verwendung einer Schneideeinrichtung erhalten.
1-2. Negativelektrodenplattenherstellschritt (S102)
Die nachstehenden Materialien wurden vorbereitet.
Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel: amorpher beschichteter Graphit
Verdickungsmittel: CMC
Harzbindemittel für eine negative Elektrode: SBR
Negativelektroden-Stromkollektorfolie: Cu-Folie (Dicke 10 µm)
Eine Negativelektroden-Verbundmaterialpaste wurde durch Vermischen und Verkneten der Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel, des Verdickungsmittels und des Harzbindemittels für eine negative Elektrode in Wasser unter Verwendung eines Platenmischgeräts hergestellt. Ein Massenverhältnis zwischen den Komponenten wurde auf Negativelektroden-Aktivmaterialpartikel : Verdickungsmittel : Harzbindemittel für eine negative Elektrode = 98:1:1 eingestellt.
Die Negativelektroden-Verbundmaterialschicht wurde durch Beschichten beider Hauptoberflächen der Negativelektroden-Stromkollektorfolie mit der Negativelektroden-Verbundmaterialpaste an einer vorgegebenen Position unter Verwendung eines Düsenbeschichters, gefolgt von Trocknen, gebildet. Eine Dicke wurde durch Komprimieren der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht unter Verwendung einer Walzmaschine eingestellt. Eine Gesamtdicke der beiden Negativelektroden-Verbundmaterialschichten und der Negativelektroden-Stromkollektorfolie betrug 80 µm.
Eine bandförmige Negativelektrodenplatte wurde durch Schneiden der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht und der Negativelektroden-Stromkollektorfolie auf eine vorbegebene Abmessung unter Verwendung einer Schneideeinrichtung erhalten.
2. Separatorherstellschritt (S200)
Die nachstehenden Materialien wurden vorbereitet.
Basismaterial: in Tabelle 2 bis 4 ausgewiesener mikroporöser Film
Anorganische Partikel: α-Aluminiumoxid
Harzbindemittel: in Tabelle 2 bis 4 ausgewiesenes Harzbindemittel
„P“, das in einem Feld des Basismaterials in Tabelle 2 bis 4 ausgewiesen ist, repräsentiert ein Basismaterial (Dicke 20 µm) mit einer aus einem mikroporösen PE-Film gebildeten einschichtigen Struktur. „PP/PE/PP“ repräsentiert ein Basismaterial (Dicke 20 µm) mit einer dreischichtigen Struktur, die durch Aufeinanderstapeln eines mikroporösen PE-Films und eines mikroporösen PP-Films in der angegebenen Reihenfolge erhalten wird. „PVDF, HFP“, welches in einem Feld des Harzbindemittels ausgewiesen ist, repräsentiert die Verwendung des PVDF-Harzes und des PVDF-HFP-Harzes als ein Gemisch. Analog repräsentiert „PVDF, PTFE, HPF“ die Verwendung des PVDF-Harzes, des PTFE-Harzes und des PVDF-HFP-Harzes als ein Gemisch.
2-1. Schritt (S201) des Zerkleinerns anorganischer Partikel

Pulver anorganischer Partikel a bis f wurden durch Zerkleinern von Pulvern anorganischer Partikel unter jeweiligen, in Tabelle 1 ausgewiesenen Bedingungen unter Verwendung einer Strahlmühle erhalten. Wie in Tabelle 1 gezeigt, beinhalteten anorganische Partikel b bis e hervorstehende Winkelabschnitte, deren Innenwinkel nicht kleiner als 10° und nicht größer als 90° war. Tabelle 1

	Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts	Bedingung für Strahlvermahlen
	Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts	Druck	Zeit
	° (Grad)	MPa	Min
Anorganische Partikel a	5	5,0	1
Anorganische Partikel b	10	3,0	1
Anorganische Partikel c	30	2,0	1
Anorganische Partikel d	60	1,0	1
Anorganische Partikel e	90	0,7	2
Anorganische Partikel f	100	0,3	5

2-2. Schritt (S202) des Bildens einer wärmebeständigen Schicht
Eine Paste zum Bilden einer wärmebeständigen Schicht wurde durch gleichmäßiges Dispergieren der anorganischen Partikel und des Harzbindemittels in einem vorgegebenen Lösungsmittel unter Verwendung von „Clearmix“, hergestellt von M Technique Co., Ltd., hergestellt.
Die wärmebeständige Schicht wurde durch Beschichten einer Hauptoberfläche oder beider Hauptoberflächen des Basismaterials mit der Paste unter Verwendung einer Gravurstreichmaschine, gefolgt von Trocknen, gebildet.
3. Elektrodenanordnungsherstellschritt (S300)
3-1. Stapelschritt (S301)
Wie in 2 gezeigt, wurden die Positivelektrodenplatte 10 und die Negativelektrodenplatte 20 mit dem dazwischenliegenden Separator 40 aufeinandergestapelt. Die Elektrodenverbundmaterialschicht wurde somit auf die wärmebeständige Schicht gestapelt. Eine Wicklungsanordnung wurde hergestellt, indem jedes Element ferner um die Wicklungsachse Aw gewickelt wurde.
Für die Proben Nr. 1 bis 24 wurde der Separator eingesetzt, bei dem die wärmebeständige Schicht auf einer Hauptoberfläche des Basismaterials gebildet war, und die wärmebeständige Schicht lag der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht gegenüber.
Für die Proben Nr. 25 bis 27 wurde der Separator eingesetzt, bei dem die wärmebeständige Schicht auf einer Hauptoberfläche des Basismaterials gebildet war, und die wärmebeständige Schicht lag der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht gegenüber.
Für die Proben Nr. 28 bis 30 wurde der Separator eingesetzt, bei dem die wärmebeständige Schicht auf beiden Hauptoberflächen des Basismaterials gebildet war. Bei diesen Proben lag eine wärmebeständige Schicht der Positivelektroden-Verbundmaterialschicht gegenüber, und die wärmebeständige Schicht, die der Ersteren mit dem dazwischen angeordneten Basismaterial gegenüberlag, lag der Negativelektroden-Verbundmaterialschicht gegenüber.
3-2. Schritt (S302) des Bildens der zwischengeordneten Schicht
Wie in 7 gezeigt, wurde die Wicklungsanordnung 80a zu einem flachen Profil ausgebildet, indem ein Druck P1 unter Verwendung einer Parallelplattenpresse in der Stapelrichtung D1 aufgebracht wurde. Somit wurde die Elektrodenanordnung 80 erhalten. Die Elektrodenanordnung 80 beinhaltet eine zwischengeordnete Schicht zwischen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht. Der Druck P1 wurde auf 2 MPa eingestellt.
In dem vorliegenden Experiment wurde eine Höhe H80 der in 1 gezeigten Elektrodenanordnung 80 auf 50 mm festgesetzt, und eine Breite W80 wurde auf 130 mm festgesetzt. Die Gesamtanzahl gestapelter Separatoren in der Stapelrichtung D1 wurde auf 130 festgesetzt.
3-3. Fixierschritt (S303)
Für die Proben Nr. 10 bis 30 wurde der Fixierschritt im Anschluss an den Schritt des Bildens der zwischengeordneten Schicht durchgeführt. Die Bedingungen für die Fixierung in dem vorliegenden Experiment sind in Tabelle 2 bis 4 ausgewiesen. Das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der zwischengeordneten Schicht und eine Dicke der zwischengeordneten Schicht in jeder Probe wurden gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren überprüft.
4. Gehäuseaufnahmeschritt (S400)
Wie in 1 gezeigt, wurden der Positivelektrodenanschluss 70 und der Negativelektrodenanschluss 72 mit der Elektrodenanordnung 80 verbunden, und dann wurde die Elektrodenanordnung 80 in dem prismatischen Gehäuse 50 aufgenommen.
5. Flüssigkeitseinspritzschritt (S500)
Ein Lösungsmittelgemisch wurde durch Vermischen aprotischer Lösungsmittel in einem Volumenverhältnis von EC:EMC:DMC = 3:3:4 erhalten. LiPF₆ (1,1 mol/l), LiBOB und Li[PO₂F₂] wurden in dem Lösungsmittelgemisch gelöst. Somit wurde die Elektrolytlösung erhalten.
Eine vorgegebene Menge der Elektrolytlösung wurde durch die Flüssigkeitseinspritzöffnung des prismatischen Gehäuses eingespritzt. Danach wurde das prismatische Gehäuse durch Abdichten der Flüssigkeitseinspritzöffnung hermetisch abgedichtet.

Die Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt gemäß jeder Probe wurde wie vorstehend hergestellt. Eine Zusammensetzung jeder Probe ist in Tabelle 2 bis 4 ausgewiesen. Tabelle 2

Probe Nr.	Separator					Zwischengeordnete Schicht			Elektrodenverbundmatenalschicht	Batterie	Dauerhaltbarkeitstest
	Basis-material	Wärmebeständige Schicht				Bedingung für die Fixierung		Verhältnis der Dicke der zwischengeordneten Schicht zur Dicke des Basismaterials	Elektrodenverbundmaterialschicht, die der wärmebeständigen Schicht gegenüberliegt	Befestigungsdruck	Widerstandsanstiegsrate
		Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts von anorganischen Partikeln	Harzbindemittel		Dicke	Bedingung für die Fixierung
			Harzbindemittel		Dicke	Druck	Temperatur
	Art	° (Grad)	Art Ma%		µm	MPa	°C	%	-	MPa	%
1*	PE	100	Acryl	50	0,8	-	-	0,5	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	1,0	120
2	PP/PE/PP	90	PVDF, HFP	50	0,8	-	-	1	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	1,0	54
3	PE	30	Acryl	50	0,8	-	-	3	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	1,0	55
4	PE	10	Acryl	50	0,8	-	-	5	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	1,0	56
5*	PP/PE/PP	5	Acryl	50	0,8	-	-	7	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	1,0	130
6	PE	60	Acryl	30	2,3	-	-	2	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	1,2	61
7	PP/PE/PP	60	Acryl	40	2,3	-	-	2	Positivelektroden-Verbundma- terialschicht	1,2	59
8	PE	60	PVDF	55	2,3	-	-	2	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	1,2	57
9	PE	60	Acryl	70	2,3	-	-	2	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	1,2	60

Tabelle 3

Probe Nr.	Separator					Zwischengeordnete Schicht			Elektrodenverburdmaterialschicht	Batterie	Dauerhaltbarkeitstest
	Basis-mate rial	Wärmebeständige Schicht				Bedingung für die Fixierung		Verhältnis der Dicke der zwischengeordneten Schicht zur Dicke des Basismaterials	Elektrodenverbundmaterialschicht, die der wärmebeständigen Schicht gegenüberliegt	Befestigungsdruck	Widerstandsanstiegsrate
		Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts von anorganischen Partikeln	Harzbindemittel		Dicke	Bedingung für die Fixierung
			Harzbindemittel		Dicke	Druck	Temperatur
	Art	° (Grad)	Art Ma%		µm	MPa	°C	%	- MPa %
10*	PE	60	Acryl	53	4,2	9	125	6	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	3,0 101
11	PE	60	Acryl	53	42	9	120	4,5	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	3,0	36
12	PE	60	PVDF, HFP	53	4,2	16	100	2,2	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	3,0	31
13	PE	60	Acryl	53	4,2	20	80	2,1	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	3,0	34
14*	PE	60	Acryl	53	4,2	22	70	6,5	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	3,0	100
15	PE	60	Acryl	58	6,0	6	100	2,3	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	0,1	67
16	PE	60	Acryl	58	6,0	6	100	2,3	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	0,2	35
17	PE	60	Acryl	58	6,0	6	100	2,3	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	2,0	23
18	PE	60	Acryl	58	6,0	6	100	23	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht	8,0	32
19	PE	60	Acryl	58	6,0	6	100	23	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	10,0	70

Tabelle 4

Probe Nr.	Separator					Zwischengeordnete Schicht			Elektrodenverbundmaterialschicht	Batterie	Dauerhaltbarkeitstest
	Basis- material	Wärmebeständige Schicht				Bedingung für die Fixienmg		Verhältnis der Dicke der zwischengeoidneten Schicht zur Dicke des Basismaterials	Elektrodenverbundmaterialschicht, die der wärmebeständigen Schicht gegenüberliegt	Befestigungsdruck	Widersandsanstiegsrate
		Innenwinkel des hervorstehenden Winkelabschnitts von anorganischen Partikeln	Harzbindemittel		Dicke	Bedingung für die Fixienmg
			Harzbindemittel		Dicke	Druck	Temperatur
	Art	° (Grad)	Art Ma%		µm	MPa	°C	%	-	MPa	%
20	PE	60	Acryl	62	5,0	13	105	2,9	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	0,6	30
21	PP/PE/PP	60	auf Aramidbasis	62	5,0	13	105	2,9	Positivelektroden-Verbundmatenalschicht	0,6	20
22	PE	60	PVDF	62	5,0	13	105	3,1	Positivelektroden-Verbundmaterialschicht 0,6		10
23	PE	60	PVDF, HFP	62	5,0	13	105	3,1	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	0,6	8
24	PE	60	PVDF, PTFE, HFP	62	5,0	13	105	3,2	Positivelektroden- Verbundmaterialschicht	0,6	9
25	PE	60	PVDF	62	5,0	13	105	3,2	Negativelektroden-verbundmaterialschicht	0,6	11
26	PE	60	PVDF, HFP	62	5,0	13	105	3,3	Negativelektroden-verbundmaterialschicht	0,6	9
27	PE	60	PVDF, PTFE, HFP	62	5,0	13	105	3,3	Negativelektroden-verbundmaterialschicht	0,6	10
28	PP/PE/PP	60	PVDF	62	5,0	13	105	3,2	Positivelektroden-verbundmaterialschicht Negativelektroden-verbundmaterialschicht	0,6	16
29	PP/PE/PP	60	PVDF, HFP	62	5,0	13	105	3,2	Positivelektroden-verbundmaterialschicht Negativelektroden-verbundmaterialschicht	0,6	14
30	PP/PE/PP	60	PVDF, PTFE, HFP	62	5,0	13	105	3,3	Positivelektroden-verbundmaterialschicht Negativelektroden-verbundmaterialschicht	0,6	15

[Dauerhaltbarkeitstest]
Die Dauerhaltbarkeit jeder vorstehend erhaltenen Batterie wurde durch wiederholtes Laden und Entladen unter hoher Belastung beurteilt. In dem vorliegenden Experiment wurden Laden und Entladen unter Annahme der Verwendung als ein Batterie-Pack wiederholt, während die Batterie unter Verwendung einer vorgegebenen Befestigungsvorrichtung mit einem in Tabelle 2 bis 4 ausgewiesenen Befestigungsdruck beaufschlagt wurde. Konkret wurde ein Laden und Entladen dergestalt 1000 Mal wiederholt, dass eine Kombination aus „Laden → Pause → Entladen“ unter einer nachstehenden Bedingung als ein Zyklus definiert wurde.
Laden: 2,5 C × 240 Sekunden
Pause: 120 Sekunden
Entladen: 30 C × 20 Sekunden
Ein Widerstand der Batterie wurde vor und nach dem Test gemessen, und eine Widerstandsanstiegsrate (%) wurde basierend auf einem nachstehenden Ausdruck (I) berechnet: ${(Widerstand der Test) - (Widerstand von Test)} \div (Widerstand vor Test) \times 100$
Die Tabellen 2 bis 4 zeigen die Ergebnisse. Eine niedrigere Widerstandsanstiegsrate weist auf eine bessere Dauerhaltbarkeit bei Laden und Entladen unter hoher Belastung hin.
[Ergebnisse und Erörterung]
Aus Tabelle 2 bis 4 ist festzustellen, dass Proben, die die zwischengeordnete Schicht zwischen der wärmebeständigen Schicht und der Elektrodenverbundmaterialschicht beinhalten und deren Verhältnis zwischen der Dicke der zwischengeordneten Schicht und der Dicke des Basismaterials nicht niedriger ist als 1% und nicht höher als 5%, eine bessere Dauerhaltbarkeit bei Laden und Entladen unter hoher Belastung besitzen als die Proben, die eine solche Bedingung nicht erfüllen.
Auch ist festzustellen, dass sich die Dauerhaltbarkeit tendenziell verbessert, wenn das Verfahren zur Herstellung der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt den Schritt des Fixierens der zwischengeordneten Schicht unter einer solchen Bedingung wie einem Druck nicht unter 8 MPa und nicht über 20 MPa und einer Temperatur nicht unter 80°C und nicht über 120°C beinhaltet.
Basierend auf den Ergebnissen der Proben Nr. 1 bis 5 in Tabelle 2 ist festzustellen, dass sich die Dauerhaltbarkeit tendenziell verbessert, wenn die anorganischen Partikel den hervorstehenden Winkelabschnitt beinhalten, dessen Innenwinkel nicht kleiner als 10° und nicht größer als 90° ist.
Basierend auf den Ergebnissen der Proben Nr. 6 bis 9 in Tabelle 2 ist festzustellen, dass sich die Dauerhaltbarkeit tendenziell verbessert, wenn die wärmebeständige Schicht 30 Ma% oder mehr und 70 Ma% oder weniger des Harzbindemittels enthält.
Basierend auf den Ergebnissen der Proben Nr. 15 bis 19 in Tabelle 3 ist festzustellen, dass sich die Dauerhaltbarkeit tendenziell verbessert, wenn die Batterien mit einem Befestigungsdruck nicht unter 0,2 MPa und nicht über 8 MPa befestigt sind.
Aus Tabelle 2 bis 4 ist festzustellen, dass sich die Dauerhaltbarkeit tendenziell verbessert, wenn die wärmebeständige Schicht das PVDF-Harz enthält.
Zwar wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die hierin offenbarte Ausführungsform in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht einschränkend. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch den Wortlaut der Ansprüche definiert und soll jegliche Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung beinhalten, welche zum Wortlaut der Ansprüche äquivalent sind.

Claims

Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, umfassend: einen Separator (40), der ein Basismaterial (41) und eine wärmebeständige Schicht (42), die auf mindestens einer Hauptoberfläche des Basismaterials (41) gebildet ist und anorganische Partikel (42a) und ein Harzbindemittel (42b) enthält, beinhaltet; eine Elektrodenverbundmaterialschicht (12), die auf die wärmebeständige Schicht (42) gestapelt ist und Elektrodenaktivmaterialpartikel (12a) enthält; und eine zwischengeordnete Schicht (30), die zwischen der wärmebeständigen Schicht (42) und der Elektrodenverbundmaterialschicht (12) angeordnet ist, wobei in der zwischengeordneten Schicht (30) die anorganischen Partikel (42a), das Harzbindemittel (42b) und die Elektrodenaktivmaterialpartikel (12a) miteinander vermischt vorliegen, und ein Verhältnis einer Dicke der zwischengeordneten Schicht (30) zu einer Dicke des Basismaterials (41) nicht niedriger als 1% und nicht höher als 5% ist, wobei die anorganischen Partikel (42a) einen hervorstehenden Winkelabschnitt beinhalten, dessen Innenwinkel nicht kleiner als 10° und nicht größer als 90° ist, und die wärmebeständige Schicht (42) 30 Ma% oder mehr und 70 Ma% oder weniger des Harzbindemittels (42b) enthält.
Verfahren zur Herstellung der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: Stapeln der Elektrodenverbundmaterialschicht (12) auf die wärmebeständige Schicht (42) (S301); und Halten eines Stapels der wärmebeständigen Schicht (42) und der Elektrodenverbundmaterialschicht (12) in einer Umgebung bei einer Temperatur von nicht unter 80°C und nicht über 120°C, während ein Druck von nicht unter 8 MPa und nicht über 20 MPa in einer Stapelrichtung der wärmebeständigen Schicht (42) und der Elektrodenverbundmaterialschicht (12) aufgebracht wird (S303).