DE102016106550B4 - Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Abstract

Herstellungsverfahren für einen Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, wobei der Separator eine Substratschicht (90), die aus einem Harz hergestellt ist, und eine Hitzeschutzschicht (80), die auf einer Oberfläche einer Substratschicht (90) gebildet ist, umfasst und die Form einer langen Platte aufweist, wobei das Herstellungsverfahren die folgenden Prozesse umfasst:Auftragen einer Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die hitzebeständige Feinpartikel, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält, auf der Substratschicht (90); undErhitzen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf ein Endteil in einer Breitenrichtung aufgetragen wurde, senkrecht zu einer Längsrichtung der Substratschicht (90) in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf der Substratschicht (90) aufgetragen wurde, von einer Seite der Substratschicht, wodurch die Hitzeschutzschicht (80) gebildet wird, in der eine Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Substratschicht enthalten ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Oberfläche enthalten ist, der die Oberfläche der Hitzeschutzschicht (80) einschließt, an dem Endteil in der Breitenrichtung der Hitzeschutzschicht (80).

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie und ein Herstellungsverfahren dafür.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie wie eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (Lithium-Sekundärbatterie) weist im Vergleich zu bisherigen Batterien ein leichtes Gewicht und eine hohe Energiedichte auf, und sie wurde als sogenannte tragbare Energiequelle für einen Personal Computer (PC), ein tragbares Endgerät oder dergleichen verwendet oder in jüngeren Jahren als Energiequelle zum Fahren eines Fahrzeugs. Insbesondere wird eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die bei einem niedrigen Gewicht eine hohe Energiedichte erreicht, bevorzugt als leistungsstarke Energiequelle zum Fahren eines Fahrzeugs wie eines Elektrofahrzeugs (electric vehicle, EV), eines Hybridfahrzeugs (hybrid vehicle, HV), oder eines Plug-in-Hybridfahrzeugs (plug-in hybrid vehicle, PHV) verwendet. Diese Art Sekundärbatterie wird typischerweise durch Unterbringen eines Elektrodenkörpers, der durch Laminieren einer positiven und negativen Elektrode mit einem dazwischengesetzten Separator gebildet wird, in einem Gehäuse zusammen mit einem Elektrolyt hergestellt.
  • Als Separator wird typischerweise eine poröse Folie aus einem Harz verwendet. Der Separator hat die Funktion des elektrischen Isolierens der positiven und negativen Elektrode voreinander, eine Funktion des Fassens eines nichtwässrigen Elektrolyts und eine Abschaltfunktion (das heißt, eine Funktion des Blockierens einer Leiterbahn von Ladungsträgern durch Erweichen, wenn das Innere der Batterie überheizt wird und einen vorbestimmten Temperaturbereich erreicht (typischerweise der Erweichungspunkt des Separators)). Des Weiteren wird gefordert, dass der Separator zusätzlich zu den oben beschriebenen Funktionen eine Rolle bei der Verhinderung von Kurzschlüssen spielt, die durch den Kontakt zwischen der positiven und negativen Elektrode ausgelöst werden (Kurzschluss-Verhinderungsfunktion), um die Sicherheit der Batterie und des Geräts, in dem die Batterie installiert ist, zu gewährleisten. Wenn beispielsweise das Innere der Batterie zum Erweichungspunkt des Harzes, der den Separator bildet, oder darüber hinaus überhitzt und der Separator durch die Hitze schrumpft, besteht das Risiko, dass ein Kurzschluss durch einen unzureichenden Beschichtungsbereich des Separators über den Elektroden, ein Brechen des Separators oder dergleichen ausgelöst wird. Daher ist es erforderlich, dass der Separator eine Leistung aufweist, bei der ein interner Kurzschluss durch Unterdrücken des Zusammenziehens auch in einer Umgebung mit einer sehr hohen Temperatur, das heißt, auf einem vorbestimmten Level des Hitzewiderstands (Haltbarkeit) verhindert wird. Als Verfahren zum Erfüllen dieser Anforderungen wird eine Ausgestaltung vorgeschlagen, bei der eine poröse Hitzeschutzschicht (heat resistance layer, HRL) auf der Oberfläche eines aus Harz hergestellten Separators bereitgestellt wird. Beispielsweise wird in der internationalen Patentveröffentlichung W02010/104127 A1 ein Separator beschrieben, bei dem eine Hitzeschutzschicht, die hauptsächlich ein anorganisches Füllmaterial enthält, auf einer Substratschicht aus einem Harz bereitgestellt wird, und die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht auf eine vorbestimmte Kraft oder höher festgelegt wird, sowie eine Batterie, die mit dem Separator bereitgestellt wird.
  • Wenn jedoch in einem Fall, in dem die Batterie strengeren Bedingungen ausgesetzt ist (beispielsweise Aussetzung einer Umgebung mit einer höheren Temperatur oder Aussetzung einer Umgebung mit einer hohen Temperatur über einen längeren Zeitraum), wird die Energie, die verursacht, dass sich die Substratschicht zusammenzieht, zu groß, und es können Fälle auftreten, in denen die Hitzeschutzschicht sich von der Substratschicht abschält. Das heißt, auch wenn die Hitzebeständigkeit des Separators durch das Bilden der Hitzeschutzschicht auf der Oberfläche der Substratschicht verbessert werden kann, wird es schwierig, wenn die Hitzeschutzschicht sich von der Substratschicht abschält, das Schrumpfen (thermische Schrumpfung) des Separators an einer Stelle zu verhindern, an der die Hitzeschutzschicht sich abschält, und es können Fälle auftreten, in denen die Funktion des Verhinderns von Kurzschlüssen nicht in ausreichendem Maße gegeben ist.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt einen Separator bereit, der eine Substratschicht und eine Hitzeschutzschicht aufweist, und dessen Schrumpfung durch Hitze in einer Umgebung mit einer hohen Temperatur verhindert wird.
  • Als ein Verfahren zum Verhindern, dass sich die Hitzeschutzschicht von der Substratschicht abschält, wird das Erhöhen der Abschälkraft der Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht in Betracht gezogen. Die Erfinder haben entdeckt, dass das Erhöhen der Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht an einem Endteil bei einem langen Separator, insbesondere in der Breitenrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung davon zum Verhindern der thermischen Schrumpfung des Separators wirksam ist, und vervollständigten die Erfindung.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, umfassend: eine Substratschicht, die aus einem Harz hergestellt wurde; und eine Hitzeschutzschicht, die auf einer Oberfläche der Substratschicht bereitgestellt wird, wobei der Separator eine längliche Plattenform aufweist. Hier enthält in dem Separator die Hitzeschutzschicht hitzebeständige Feinpartikel und ein Bindemittel, wobei eine Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht an einem Endteil in der Richte der Breite senkrecht zu einer Längsrichtung des Separators enthalten ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht in einem Mittelteil, der die Mitte in der Breitenrichtung des Separators einschließt, enthalten ist, und in der Hitzeschutzschicht an dem Endteil ist die Menge des enthaltenen Bindemittels pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Substratschicht höher als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Oberfläche enthalten ist, was eine Oberfläche der Hitzeschutzschicht einschließt.
  • Durch Erhöhen der Menge des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht kann die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht erhöht werden. Insbesondere kann das Erhöhen der Menge des Bindemittels in einem Bereich der Hitzeschutzschicht, die nahe an der Substratschicht liegt, für die Steigerung der Abschälkraft wirksam sein. Das heißt, dass in der oben beschriebenen Ausgestaltung die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht an dem Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators gesteigert werden kann. Entsprechend kann thermische Schrumpfung des Separators unterdrückt werden. Andererseits neigt ein Teil der Hitzeschutzschicht mit einer hohen Menge des Bindemittels pro Volumeneinheit dazu, zuzulassen, dass sich Ladungsträger (typischerweise Lithium-Ionen) mit geringerer Wahrscheinlichkeit bewegen (diffundieren). Die nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie wird typischerweise geladen und entladen, indem Ladungsträger (beispielsweise Lithium-Ionen) sich zwischen einem positiven aktiven Elektrodenmaterial und einem negativen aktiven Elektrodenmaterial bewegen. Da der Mittelteil in der Breitenrichtung des Separators typischerweise so positioniert ist, dass er zwischen die Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials und die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials gesetzt ist, besteht die Gefahr, wenn die Penetration der Ladungsträger im Mittelteil der Hitzeschutzschicht vermindert ist, dass der Innenwiderstand der mit dem Separator hergestellten Batterie ansteigt. Daher kann, nach der oben beschriebenen Ausgestaltung, durch Reduzieren der Menge des Bindemittels, das in der Hitzeschutzschicht an dem Mittelteil in der Breitenrichtung des Separators enthalten ist, auf eine geringere Menge als die Menge des Bindemittel, das in der Hitzeschutzschicht am Endteil in der Breitenrichtung des Separators enthalten ist, die Penetration der Ladungsträger in dem Mittelteil in der Breitenrichtung des Separators weiter gewährleistet werden, im Gegensatz zu einem Fall, in dem die Abschälkraft der gesamten Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht durch Steigern der Menge des Bindemittels in der gesamten Hitzeschutzschicht erhöht wird. Entsprechend kann der Innenwiderstand der unter Verwendung des Separators hergestellten Batterie reduziert werden.
  • Hier, in der Spezifikation, wird die Konzentration des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht, das heißt, die Menge (Vol.- %) des Bindemittels, das per Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht enthalten ist, wie folgt erhalten. Zunächst wird ein Querschnitt des Separators, der ein Messobjekt ist, durch Bearbeitung unter Verwendung eines Querschnittsschleifers oder dergleichen freigelegt. Beispielsweise wird für den Fall, dass ein Bindemittel mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung verwendet wird, wie SBR, das Bindemittel in der Hitzeschutzschicht mit Brom (Br) oder Osmium (Os) gefärbt, um einen Teil einzufärben, der eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung aufweist, und danach wird die Position und Menge der Br-Atome oder Os-Atome unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie (REM)-energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) oder Elektronenstrahlmikroanalyse (EPMA) bestimmt, wodurch die Bestimmung der Menge und Position des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht ermöglicht wird. Zusätzlich kann für den Fall, dass ein Bindemittel verwendet wird, das Fluoratome enthält, wie PVDF, die Kα-Strahlung des Fluors durch eine Analyse unter Verwendung von SEM-EDX oder EPMA oder durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) gemessen werden, wodurch direkt die Menge und Position des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht gemessen wird. Auf diese Weise kann das Verteilungsmuster, die Menge und die Position des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht spezifiziert werden.
  • Eine Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht an dem Endteil kann 20 N/m oder mehr und 50 N/m oder weniger betragen. Indem zugelassen wird, dass die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht am Endteil im oberen Bereich liegt, kann das Abschälen der Hitzeschutzschicht von der Substratschicht in hohem Maße unterdrückt werden.
  • Die in der Spezifikation genannte Abschälkraft ist eine 90 Grad-Abschälkraft, die nach JIS C 6481 (1996) gemessen wird. Ein typisches Verfahren des Messens und Testens der Abschälkraft (90 Grad-Abschälkraft) wird nachfolgend beschrieben. Insbesondere wird der Separator auf eine vorbestimmte Größe geschnitten, um ein rechteckiges Prüfstück herzustellen. Um die Substratschicht eines Endteils in der Richtung der langen Seite des Prüfstücks in einer Spannvorrichtung (beispielsweise eine Klemme) zu befestigen, wird die Hitzeschutzschicht eines Endteils in der Richtung der langen Seite des Prüfstücks von der Substratschicht abgeschält. Die Oberfläche der Hitzeschutzschicht des Prüfstücks wird auf der Aufnahmevorrichtung eines Zugprüfgeräts unter Verwendung eines Haftmittels wie doppelseitigem Klebeband fixiert, und der abgeschälte Teil (die Substratschicht) der Hitzeschutzschicht des Prüfstücks wird an der Spannvorrichtung fixiert. Zusätzlich wird die Spannvorrichtung in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Oberfläche der Aufnahmevorrichtung (das heißt, die Hitzeschutzschicht, die an der Aufnahmevorrichtung befestigt ist) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (beispielsweise 0,5 mm pro Sekunde) nach oben gezogen (mit einem Abschälwinkel von 90 ±5°), um die Hitzeschutzschicht und die Substratschicht voneinander abzuschälen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Durchschnitt der Belastungen gemessen, während die Substratschicht von der Hitzeschutzschicht abgeschält wird, und der Durchschnitt der Belastungen pro Breiteneinheit wird als Abschälkraft (N/mm) bezeichnet.
  • Eine Länge in der Breitenrichtung des Endteils kann 1,5 % oder mehr und 10 % oder weniger einer Länge in der Breitenrichtung des Separators für jeden Endteil in der Breitenrichtung betragen. An dem Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Endteils kann, indem die Länge in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Endteils im oberen genannten Bereich gelassen wird, die thermische Schrumpfung in hohem Maße unterdrückt werden. Wenn die Länge in der Breitenrichtung des Endteils zu klein ist, kann die Energie, die verursacht, dass die Substratschicht schrumpft, nicht unterdrückt werden, und es besteht das Risiko, dass die Hitzeschutzschicht sich von der Substratschicht am Endteil ablösen kann. Andererseits besteht, wenn die Länge in der Breitenrichtung des Endteils zu groß ist, das Risiko, dass die Ionenpermeabilität der Hitzeschutzschicht sich vermindern kann, und es kann ein Fall eintreten, in dem der Innenwiderstand der Batterie, die unter Verwendung des Separators hergestellt wird, erhöht ist.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, umfassend: einen Elektrodenkörper, der eine positive Elektrode und eine negative Elektrode umfasst, die mit dem dazwischenliegenden Separator der vorliegenden Erfindung nach dem ersten Aspekt laminiert sind; und einen nichtwässrigen Elektrolyten.
  • Der Separator ist ein Separator mit unterdrückter thermischer Schrumpfung. Daher kann durch das Herstellen der nichtwässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterie unter Verwendung des Separators eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie mit reduzierter Häufigkeit interner Kurzschlüsse und einer hohen Stabilität hergestellt werden. Zusätzlich kann eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie hergestellt werden, bei der eine Erhöhung des Widerstandes reduziert ist.
  • In der Spezifizierung bezeichnet „nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie“ eine Sekundärbatterie, die mit einem nichtwässrigen Elektrolyten (typischerweise eine nichtwässrige Elektrolytlösung, die ein Trägersalz (Trägerelektrolyt) in einem nichtwässrigen Lösungsmittel (organischem Lösungsmittel) umfasst) versehen ist. Hier bezeichnet die „Sekundärbatterie“ eine gewöhnliche Batterie, die wiederholt geladen und entladen werden kann, und es ist ein Begriff, der eine chemische Batterie, einschließlich einer Lithium-Ionen-Batterie, und eine physikalische Batterie, einschließlich eines elektrischen Doppelschichtkondensators, umfasst.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Separators für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, wobei der Separator eine Substratschicht umfasst, die aus einem Harz hergestellt ist, und eine Hitzeschutzschicht, die auf der Oberfläche der Substratschicht gebildet wird und eine längliche Plattenform aufweist. Das Herstellungsverfahren des Separators umfasst die folgenden Prozesse: (1) Auftragen einer Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die hitzebeständige Feinpartikel enthält, eines Bindemittels und eines Lösungsmittels auf der Substratschicht; und (2) Erhitzen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf einem Endteil in der Breitenrichtung aufgetragen wurde, senkrecht zu einer Längsrichtung der Substratschicht in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf der Substratschicht von einer Seite der Substratschicht aufgetragen wurde, wodurch die Hitzeschutzschicht gebildet wird, in der eine Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Substratschicht höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Oberfläche enthalten ist, was eine Oberfläche der Hitzeschutzschicht einschließt, an dem Endteil in der Breitenrichtung der Hitzeschutzschicht.
  • Wenn die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf die Substratschicht aufgetragen wurde, lokal erhitzt wird und somit eine Temperaturdifferenz zwischen dem aufgeheizten Teil und dem nicht aufgeheizten Teil auftritt, tritt eine Konvektion in der Richtung von einem Teil mit relativ geringer Temperatur zu einem Teil mit relativ hoher Temperatur in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht durch den Temperaturunterschied auf. Das Bindemittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht bewegt sich (migriert) in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht entlang der Konvektion, so dass die Konzentration des Bindemittels in dem Teil mit einer relativ hohen Temperatur sich erhöht. Zusätzlich wird angesichts des Lösungsmittels in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht der Teil mit einer relativ hohen Temperatur zuerst verdampfen. Daher kann durch lokales Erhitzen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf der Substratschicht aufgetragen wurde, ein Separator hergestellt werden, in dem die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Teil enthalten ist, bei einer durch das Erhitzen erhöhten Temperatur hoch ist. In der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf die Substratschicht aufgetragen wird, kann durch Erhitzen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht auf dem Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der Substratschicht die Menge des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht, die am Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators liegt, erhöht werden. Insbesondere kann durch das Durchführen eines lokalen Erhitzens der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht von der Seite der Substratschicht die Menge des Bindemittels in einer Region der Hitzeschutzschicht (Endteil senkrecht zu der Längsrichtung der Hitzeschutzschicht), die an einem Endteil in der Breitenrichtung des Separators liegt, der nahe an der Substratschicht liegt, erhöht werden. Entsprechend kann die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht an dem Endteil in der Breitenrichtung der Hitzeschutzschicht erhöht werden.
  • Beim Prozess des Erhitzens kann der Endteil der Hitzeschutzschicht in der Breitenrichtung bei einer Temperatur von 80 °C oder mehr erhitzt werden. Indem zugelassen wird, dass die Temperatur zum Erhitzen des Endteils in der Breitenrichtung der Hitzeschutzschicht 80 °C oder mehr beträgt, kann eine Konvektion, die durch den Temperaturunterschied zwischen dem erhitzten Teil und dem nicht erhitzten Teil in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht verursacht wird, in angemessenem Maße auftreten. Entsprechend kann sich das Bindemittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht durch den Temperaturunterschied ungehindert bewegen.
  • Figurenliste
  • Die Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
    • 1 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Ausgestaltung eines Separators nach einer Ausführungsform der Erfindung bildlich darstellt;
    • 2 eine Ansicht ist, die einen Querschnittsaufbau bildlich darstellt, der entlang der Linie II-II in 1 erstellt wurde;
    • 3 ein Fließdiagramm ist, das ein Verfahren zur Herstellung für den Separator der Ausführungsform darstellt;
    • 4 eine Ansicht ist, die eine Ausführungsform eines Prozesses des lokalen Erhitzens einer Zusammensetzung zur Bildung einer Hitzeschutzschicht bildlich darstellt, die auf einen Endteil in der Breitenrichtung einer Substratschicht in dem Herstellungsverfahren für den Separator der Ausführungsform aufgetragen wird;
    • 5 eine perspektivische Ansicht ist, welche die äußere Form einer nichtwässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterie nach der Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
    • 6 eine Querschnittsansicht in der Längsrichtung ist, die einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in 5 schematisch darstellt;
    • 7 eine schematische Ansicht ist, welche die Ausgestaltung eines gewickelten Elektrodenkörpers nach der Ausführungsform darstellt; und
    • 8 eine Querschnittsansicht in der Längsrichtung ist, die einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7 schematisch darstellt und eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht ist, die einen Teil zwischen der positiven und negativen Elektrode des gewickelten Elektrodenkörpers nach der Ausführungsform schematisch darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Objekte, die nicht Objekte sind, die in der Erfindung gesondert genannt werden und für die Umsetzung der Erfindung notwendige Objekte sind, können als Design-Objekte von Fachleuten auf dem entsprechenden Gebiet verstanden werden. Die Erfindung kann auf der Grundlage des in der Spezifizierung offenbarten Inhalts und allgemeinen technischen Kenntnissen auf dem entsprechenden Gebiet umgesetzt werden. In den folgenden Zeichnungen werden gleiche Elemente oder Teile, die dieselbe Funktion aufweisen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und sich überlappende Beschreibungen werden ausgelassen oder vereinfacht. In jeder der Zeichnungen spiegeln die Größenverhältnisse (Länge, Breite, Dicke und dergleichen) nicht notwendigerweise die tatsächlichen Größenverhältnisse wider.
  • Nachfolgend wird ein Separator nach einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezugnahme auf die entsprechenden Zeichnungen beschrieben. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung durch die Ausführungsform eingeschränkt wird, und beispielsweise die Form (äußere Form oder Größe) des Separators ist nicht besonders eingeschränkt.
  • Der Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie in dieser Ausführungsform kann dieselbe Ausgestaltung aufweisen wie diejenigen des Standes der Technik, mit dem Unterschied, dass eine Hitzeschutzschicht (HRL) dieser Ausführungsform eingeschlossen ist. Wie dies in den 1 und 2 bildlich dargestellt wird, ist ein Separator 70 ein langer plattenförmiger Separator, der eine Substratschicht 90 umfasst, die aus einem porösen Separatorsubstrat gebildet wird, und eine Hitzeschutzschicht 80, die auf einer Oberfläche (einzelne Oberfläche) der Substratschicht 90 gebildet wird. Typischerweise kann die Hitzeschutzschicht 80 über der gesamten Oberfläche der Substratschicht 90 gebildet werden, das heißt, über die gesamte Substratschicht 90 in einer Längsrichtung DL und einer Breitenrichtung DW davon. Der Separator 70, der die oben genannte Ausgestaltung aufweist, hat die Funktion, eine positive Elektrode (Schicht aus positivem aktivem Elektrodenmaterial) und eine negative Elektrode (Schicht aus negativem aktivem Elektrodenmaterial) zu isolieren, die Funktion, einen Elektrolyten zu halten, und eine Abschaltfunktion. Nachfolgend werden die Substratschicht (Separatorsubstrat) 90 und die Hitzeschutzschicht 80 detailliert beschrieben.
  • Als Separatorsubstrat, das die Substratschicht 90 bildet, kann ein längliches plattenförmiges Harzsubstrat verwendet werden, wie es in einer nichtwässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterie des Standes der Technik verwendet wird. Geeignete Beispiele hierfür umfassen poröse Harzplatten (Folie), die gebildet werden, indem sie hauptsächlich ein thermoplastisches Harz wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyester, Cellulose und Polyamid enthalten. Unter diesen Platten hat eine poröse Harzplatte, die gebildet wird, indem sie hauptsächlich ein Polyolefin-basiertes Harz enthält (beispielsweise PE oder PP), eine Abschalttemperatur von 80 °C bis 140°C (typischerweise 110 °C bis 140 °C, beispielsweise 120 °C bis 135 °C), was ausreichend unter der Hitzebeständigkeitstemperatur der Batterie liegt (typischerweise etwa 200 °C oder mehr), und somit die Abschaltfunktion zu einem geeigneten Zeitpunkt ausführen kann. Daher kann die Batterie mit einer höheren Zuverlässigkeit realisiert werden.
  • Die Substratschicht 90 kann eine Einzelschichtstruktur aufweisen, oder sie kann eine Struktur aufweisen, bei der zwei oder mehrere poröse Harzplatten, die unterschiedliche Materialien und Eigenschaften aufweisen (Dicke, Porosität und dergleichen), laminiert werden. Beispielsweise kann als eine Platte, die eine einzelne PE-Schicht aufweist, Platte, die eine einzelne PP-Schicht aufweist, und eine Platte, die einen Aufbau aus mehreren Schichten aufweist, beispielsweise eine Platte, die eine Struktur aus zwei Schichten aufweist, bei der eine PE-Schicht und eine PP-Schicht laminiert wurden (PE/PP-Struktur) oder eine Struktur aus drei Schichten, in der PP-Schichten auf beiden Seiten einer PE-Schicht laminiert wurden (PP/PE/PP-Struktur), auf geeignete Weise verwendet werden.
  • Die Dicke (durchschnittliche Dicke) der Substratschicht 90 ist nicht besonders eingeschränkt und beträgt typischerweise 5 µm oder mehr (typischerweise 10 µm oder mehr, beispielsweise 12 µm oder mehr) und 40 µm oder weniger (typischerweise 30 µm oder weniger, typischerweise 25 µm oder weniger). Da die Dicke der Substratschicht 90 im oben genannten Bereich liegt, kann die isolierende Funktion oder die Funktion des Haltens des Elektrolyten, die oben beschrieben wurden, auf angemessene Weise erfüllt werden, und die Ionenpermeabilität kann ordnungsgemäß erhalten werden. Daher kann eine überragendere Batterieleistung realisiert werden. Zusätzlich kann die Dicke der Substratschicht 90 durch Messen unter Verwendung eines Mikrometers, eines Dickenmessgeräts oder dergleichen oder durch Analyse unter Verwendung eines SEM-Bildes des Querschnitts erhalten werden.
  • Die Hitzeschutzschicht 80 hat die Eigenschaft, die Form beizubehalten (eine leichte Deformierung kann zulässig sein), ohne dass sie weicher wird oder schmilzt, auch für den Fall, dass das Innere der Batterie eine hohe Temperatur erreicht (beispielsweise 150 °C oder mehr, und typischerweise 200 °C oder mehr), beispielsweise durch einen internen Kurzschluss. Die Hitzeschutzschicht 80 enthält hitzebeständige Feinpartikel und ein Bindemittel.
  • Die hitzebeständigen Feinpartikel, die in der Hitzeschutzschicht 80 enthalten sind, können Feinpartikel sein, die typischerweise als Füllmaterial in der Hitzeschutzschicht eines Separators für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie verwendet werden. Das Füllmaterial kann ein organisches Füllmaterial oder ein anorganisches Füllmaterial sein und eine Kombination aus einem organischen Füllmaterial und einem anorganischen Füllmaterial. Jedoch wird angesichts der Hitzebeständigkeit, Langlebigkeit, Stabilität und dergleichen das anorganische Füllmittel bevorzugt verwendet.
  • Das anorganische Füllmittel ist nicht besonders eingeschränkt, und Beispiele davon umfassen Metalloxide und Metallhydroxide. Spezifische Beispiele hierfür schließen Folgendes ein: Anorganische Oxide wie Aluminiumoxid (Al2O3), Böhmit (Al2O3·H2O), Siliciumoxid (Si02), Titaniumoxid (TiO2), Zirkonoxid (ZrO2), Calciumoxid (CaO), Magnesiumoxid (MgO), Bariumtitanat (BaTiO3) und Eisenoxid; anorganische Nitride wie Siliciumnitrid (Si3N4) und Aluminiumnitrid (AlN); elementbasierte Materialien wie Silicium, Aluminium und Eisen; und mineralbasierte Materialien wie Talkum, Ton, Glimmer, Bentonit, Montmorillonit, Zeolit, Apatit, Kaolin, Mullit, und Sericit. Von diesen Materialien kann ein Typ einzeln verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr Typen verwendet werden. Von diesen Materialien werden Aluminiumoxid, Böhmit, Siliciumoxid, Titaniumoxid, Zirkonoxid, Calciumoxid und Magnesiumoxid bevorzugt, und Aluminiumoxid, Böhmit, Titaniumoxid, Siliciumoxid, und Magnesiumoxid sind insbesondere bevorzugt. Diese Verbindungen haben hohe Schmelzpunkte und eine überragende Hitzebeständigkeit. Zusätzlich haben die Verbindungen eine relativ hohe Mohshärte und eine überragende Widerstandsfähigkeit (mechanische Stärke). Ferner können, da die Verbindungen relativ günstig sind, die Kosten für Rohmaterialien reduziert werden. Insbesondere Aluminium weist eine relativ geringe spezifische Dichte unter den Metallen auf und kann für die Batterie eine Gewichtsverminderung realisieren.
  • Als organisches Füllmaterial können beispielsweise Harzpartikel mit hoher Hitzebeständigkeit aus Aramid, Polyimid, Polyamidimid, Polyethersulfon, Polyetherimid, Polycarbonat, Polyacetal, Polyetheretherketon, Polyphenylenether, und Polyphenylensulfid verwendet werden.
  • Für den Fall, dass das anorganische Füllmaterial und das organische Füllmaterial in Kombination verwendet werden, ist deren Mischverhältnis (anorganisches Füllmittel: organisches Füllmittel) nicht besonders eingeschränkt und liegt bevorzugt bei 10:90 bis 90:10 (typischerweise 20:80 bis 70:30, beispielsweise 30:70 bis 60:40) bezogen auf die Masse.
  • Die Form des Füllmaterials ist nicht besonders eingeschränkt, und beispielsweise kann das Füllmaterial die Form von Partikeln, Fasern, oder einer Platte (Flocken) aufweisen. Zusätzlich ist die durchschnittliche Partikelgröße des Füllmaterials nicht besonders eingeschränkt, und liegt hinsichtlich der Dispergierbarkeit und dergleichen bei etwa 0,01 µm oder mehr (beispielsweise 0,05 µm oder mehr, und typischerweise 0,1 µm) und 5 µm oder weniger (beispielsweise 3 µm oder weniger und typischerweise 2 µm oder weniger). Indem zugelassen wird, dass die Partikelgröße des Füllmaterials in dem oben genannten Bereich liegt, kann die Abschälkraft der Hitzeschutzschicht 80 auf der Substratschicht 90 so angepasst werden, dass sie in einem angemessenen Bereich liegt. In der Spezifikation bezeichnet die „durchschnittliche Partikelgröße“ des Füllmaterials eine Partikelgröße (auch D50-Partikelgröäße oder mittlerer Durchmesser genannt), die einem kumulativen 50 Vol.- % von einer kleinen Partikelgrößenseite in einer volumenbasierten Partikelgrößenverteilung durch Messung der Partikelgrößenverteilungen entspricht, die durch Messen der Partikelgrößenverteilung basierend auf einem allgemeinen Laserbeugungs-/Lichtstreuungsverfahren gemessen werden. Die Partikelgröße des anorganischen Füllmittels kann beispielsweise durch ein Verfahren wie Pulverisierung oder Sieben angepasst werden.
  • Der spezifische Oberflächenbereich des Füllmaterials ist nicht besonders eingeschränkt, und es ist bevorzugt, dass der spezifische Oberflächenbereich davon etwa bei 1 m2/g oder mehr (beispielsweise 1,5 m2/g oder mehr, und typischerweise 5 m2/g oder mehr) und 100 m2/g oder weniger (beispielsweise 50 m2/g oder weniger und typischerweise 20 m2/g oder weniger) liegt. Indem zugelassen wird, dass die spezifische Oberfläche des Füllmaterials in dem oben genannten Bereich liegt, kann die Abschälkraft der Hitzeschutzschicht 80 auf der Substratschicht 90 so angepasst werden, dass sie in einem angemessenen Bereich liegt. Hier wird als die „spezifischer Oberflächenbereich“ ein allgemein BET-spezifischer Oberflächenbereich verwendet.
  • Beispiele des in der Hitzeschutzschicht 80 enthaltenen Bindemittels umfassen: Acrylharze, die durch Polymerisierung von Monomerkomponenten erhalten werden, die hauptsächlich Alkyl(meth)acrylate enthalten (bevorzugt Alkyl(meth)acrylate, die eine Alkylgruppe mit 1 bis 14 (typischerweise 2 bis 10) Kohlenstoffatome aufweisen), wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat; Polyolefin-basierte Harze wie Polyethylen (PE); Fluor-basierte Harze wie Polytetrafluoroethylen (PTFE); Vinylhalogenidharze wie Polyvinylidenfluorid (PVdF); Cellulose-basierte Harze wie Carboxymethylcellulose (CMC) und Methylcellulose (MC); Kautschuk, der Acrylonitril als Copolymerisierungskomponenten verwendet, wie Acrylnitrilbutadien-Copolymerkautschuk (NBR), Acrylonitrilisopren-Copolymerkautschuk (NIR) und Acrylonitrilbutadienisopren-Copolymerkautschuk (NBIR); Polyvinylpyrrolidon (PVP)-basierte Harze; Polyvinylacetamid (PNVA)-basierte Harze; Epoxidharze und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR). Es kann nur ein Typ oder mehrere Typen auf geeignete Weise daraus zur Verwendung als Bindemittel ausgewählt werden. Von diesen Materialien haben Acrylharze eine starke Haftung (typischerweise Klebrigkeit und Haftung von Anfang an) und elektrochemische Stabilität, weisen eine hohe Formstabilität auf und sind daher bevorzugt. Die Abschälkraft der Hitzeschutzschicht 80 auf der Substratschicht 90 kann gesteuert werden, so dass sie in einem gewünschten Bereich liegt, indem auf angemessene Weise die Arten des Bindemittels zum Bilden der Hitzeschutzschicht 80 und die Kombination daraus ausgewählt werden.
  • Die Monomerkomponenten, die für die Polymerisierung der Acrylharze verwendet werden, können bekannte Monomere enthalten, einschließlich: Vinylmonomere, die eine Carboxylgruppe enthalten, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure; eine Amidgruppe enthaltende Vinylmonomere wie Acrylamid und Methacrylamid und eine Hydroxylgruppe enthaltende Vinylmonomer wie 2-Hydroxyethylacrylat und 2-Hydroxyethylmethacrylat. Das Mischungsverhältnis dieser Monomere ist nicht besonders eingeschränkt und kann weniger als 50 Massen- % (beispielsweise 30 Massen- % oder weniger, und typischerweise 10 Massen- % oder weniger) der gesamten Monomerkomponenten enthalten. Das Acrylharz kann ein Homopolymer sein, das durch Polymerisierung eines Typs eines Monomers erhalten wurde, ein Copolymer, das durch Polymerisierung von zwei oder mehreren Typen Monomere erhalten wurde, und ein Gemisch aus zwei oder mehr Typen des Homopolymers und des Copolymers. Anderenfalls kann das Acrylharz ein modifiziertes Acrylharz sein, in dem ein Teil modifiziert wurde.
  • Die Hitzeschutzschicht 80 kann zusätzlich zu dem oben beschriebenen Füllmaterial und dem Bindemittel einen Typen oder mehrere Typen Materialien enthalten, die als grundlegende Komponenten der Hitzeschutzschicht in einer allgemeinen Sekundärbatterie erforderlich sind. Beispiele der Materialien umfassen verschiedene Zusatzstoffe wie Verdickungsmittel und Dispergiermittel.
  • Das Verhältnis des enthaltenden Füllmaterials zu der Gesamtheit der Hitzeschutzschicht 80 ist angemessenerweise etwa 50 Massen- % oder mehr. Es ist bevorzugt, dass dessen Verhältnis typischerweise 80 Massen- % oder mehr beträgt (beispielsweise 85 Massen- % oder mehr), und 99,8 Massen- % oder weniger (beispielsweise 99 Massen- % oder weniger). Das Verhältnis des enthaltenen Bindemittels zu der Gesamtheit der Hitzeschutzschicht 80 ist beispielsweise etwa 0,2 Massen- % bis 15 Massen- %, und es ist bevorzugt, dass das Verhältnis davon typischerweise etwa 0,5 Massen- % bis 8 Massen- % beträgt. Für den Fall, dass verschiedene Zusatzstoffe verwendet werden, kann das Verhältnis der Zusatzstoffe zu der Gesamtheit der Hitzeschutzschicht 80 beispielsweise etwa 0,2 Massen- % bis 10 Massen- % betragen, und es ist bevorzugt, dass dessen Verhältnis typischerweise etwa 0,5 Massen- % bis 5 Massen- % beträgt.
  • Das Massenverhältnis (bezogen auf NV, das heißt, bezogen auf den Festkörperanteil) zwischen dem in der Hitzeschutzschicht 80 enthaltenen Füllmaterial und Bindemittel ist bezogen auf Füllmittel:Bindemittel beispielsweise 90:10 bis 99,8:0,2, bevorzugt 93:7 bis 99,5:0,5, und mehr bevorzugt 93:7 zu 99:1. Indem zugelassen wird, dass das Massenverhältnis zwischen dem Füllmaterial und dem Bindemittel in dem oben genannten Bereich liegt, kann die Abschälkraft der Hitzeschutzschicht 80 auf der Substratschicht 90 gesteuert werden, so dass sie in einem gewünschten Bereich liegt. Wenn das Verhältnis des Bindemittels zu dem Füllmaterial zu gering ist, ist die Verankerungseigenschaft der Hitzeschutzschicht 80 oder die Stärke (Formstabilität) der Hitzeschutzschicht selbst verschlechtert, und Probleme wie Risse und Abschälen können auftreten. Wenn das Verhältnis des Bindemittels zu dem Füllmittel zu hoch ist, können Fälle auftreten, in denen die Porosität der Hitzeschutzschicht 80 verschlechtert ist oder die Ionenpermeabilität des Separators 70 verschlechtert ist. In einem bevorzugten Aspekt beträgt die Gesamtmenge des Füllmaterials und des Bindemittels, das in der Gesamtheit der Hitzeschutzschicht 80 enthalten ist, etwa 90 Massen- % oder mehr (beispielsweise 95 Massen- % oder mehr). Die Hitzeschutzschicht kann ebenso im Wesentlichen nur aus dem Füllmaterial und dem Bindemittel zusammengesetzt sein.
  • Wie dies in 2 bildlich dargestellt, ist in dem Separator 70 die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einer Hitzeschutzschicht 82 enthalten ist (nachfolgend ebenso als „Endteil der Hitzeschutzschicht 82“ genannt), die an einem Endteil 70a in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL des Separators 70 positioniert ist, höher als die Menge des Bindemittels, das per Volumeneinheit in einer Hitzeschutzschicht 84 (nachfolgend ebenso „Mittelteil der Hitzeschutzschicht 84“ genannt) enthalten ist, die an einem Mittelteil 70b positioniert ist, der mindestens die Mitte in der Breitenrichtung DW des Separators 70 umfasst. Zusätzlich ist die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Bereich 86 (nachfolgend ebenso „Bereich in der Nähe der Substratschicht 86“ genannt) in der Nähe der Substratschicht 90 in dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82 enthalten ist, höher als die Menge des Bindemittels pro Volumeneinheit in einem Oberflächenbereich 88 (ein Bereich, der relativ näher an der Oberfläche ist als der Bereich in der Nähe der Substratschicht 86) einschließlich der Oberfläche der Hitzeschutzschicht im Endteil der Hitzeschutzschicht 82 (der Bereich in der Nähe der Substratschicht 86 wird zwischen dem Oberflächenbereich 88 und der Substratschicht 90 bereitgestellt). Mit anderen Worten ist die Menge des Bindemittels pro Volumeneinheit in dem Bereich in der Nähe der Substratschicht 86 größer als die Menge des Bindemittels pro Volumeneinheit in den anderen Bereichen (das heißt, dem Mittelteil der Hitzeschutzschicht 84 und dem Oberflächenbereich 88) der Hitzeschutzschicht 80 ausschließlich dem Bereich in der Nähe der Substratschicht 86. Zusätzlich neigt ein Bereich, in dem die Menge des Bindemittels lokal hoch ist, zu einer Reduzierung der Penetration von Ladungsträgern (beispielsweise Lithiumionen), und es ist bevorzugt, dass ein Teil, in dem die Menge des Bindemittels lokal in einer Dickenrichtung der Hitzeschutzschicht 84 hoch ist, nicht in dem Mittelteil der Hitzeschutzschicht 84 vorhanden ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass in dem Mittelteil der Hitzeschutzschicht 84 der Unterschied zwischen der Menge des Bindemittels, das in einem Bereich enthalten ist, der die Oberfläche einschließt und relativ nahe an der Oberfläche liegt, und die Menge des Bindemittels, das in einem Bereich enthalten ist (Seitenbereich der Substratschicht), die relativ nahe an der Substratschicht 90 liegt, gering ist, und es ist mehr bevorzugt, dass es keinen Unterschied in der Menge des Bindemittels gibt.
  • Hier kann an dem Endteil 70a in der Breitenrichtung DW des Separators die Länge in der Breitenrichtung DW des Endteils 70a so spezifiziert werden, dass sie für jeden Endteil in der Breitenrichtung in dem Bereich von 1,5 % oder mehr (bevorzugt 1,6 % oder mehr) der Länge der Gesamtheit des Separators 70 (das heißt, die Hitzeschutzschicht 80) in der Breitenrichtung liegt, und 10 % oder weniger (bevorzugt 8,4 % oder weniger) davon. In der Spezifikation bezeichnet die „Länge in der Breitenrichtung“ eine Länge in der Breitenrichtung DW, die senkrecht zu der Längsrichtung DL liegt, wenn nichts Anderslautendes erwähnt wird. Beispielsweise kann, wenn der Separator 70 eine Länge von 120 mm in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL aufweist, in Bezug auf den Endteil 70a in der Breitenrichtung DW des Separators 70 die Länge des Endteils 70a in der Breitenrichtung als für jeden Endteil 70a in der Breitenrichtung im Bereich von 2 mm oder mehr liegend spezifiziert werden (bevorzugt 3 mm oder mehr, und mehr bevorzugt 5 mm oder mehr), und 11 mm oder weniger (bevorzugt 10 mm oder weniger). Von Gesichtspunkt einer Unterdrückung des Anstiegs des Innenwiderstandes bei der Herstellung der Batterie ist es bevorzugt, dass die Länge des Endteils 70a in der Breitenrichtung so spezifiziert ist, dass der Endteil 70a in der Breitenrichtung des Separators nicht einen gegenüberliegenden Bereich überlappt, in dem sich positives und negatives aktives Elektrodenmaterial gegenüberliegt.
  • Im Separator 70 ist die Abschälkraft (90-Grad-Abschälkraft) zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82) an dem Endteil 70a in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL des Separators 70 höher als die Abschälkraft zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (84) an dem Mittelteil 70b einschließlich der Mitte in der Breitenrichtung DW des Separators 70. Die Abschälkraft zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (der Endteil der Hitzeschutzschicht 82) an dem Endteil 70a beträgt bevorzugt 15 N/m oder mehr, und mehr bevorzugt 20 N/m oder mehr. Die obere Grenze der Abschälkraft zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82) an dem Endteil 70a ist nicht besonders eingeschränkt und kann beispielsweise 50 N/m oder weniger betragen. Indem zugelassen wird, dass die Abschälkraft zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82) an dem Endteil 70a im oben genannten Bereich liegt, kann ein Abschälen der Hitzeschutzschicht 80 (dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82) von der Substratschicht 90 an dem Endteil 70a unterdrückt werden. Insbesondere kann bei einer hohen Temperatur, bei der die Substratschicht 90 durch die Hitze schrumpfen könnte, ein Abschälen der Hitzeschutzschicht 80 von der Substratschicht 90 in einem hohen Maße unterdrückt werden. Dadurch kann, indem zugelassen wird, dass die Abschälkraft zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82) an dem Endteil 70a in der Breitenrichtung DW des Separators 70 in dem oben genannten Bereich liegt, die thermische Schrumpfung unterdrückt werden. Zusätzlich ist die Abschälkraft am Mittelteil 70b einschließlich der Mitte in der Breitenrichtung DW des Separators 70 nicht besonders eingeschränkt und kann beispielsweise 1,5 N/m oder mehr und 15 N/m oder weniger betragen. Indem zugelassen wird, dass die Abschälkraft zwischen der Substratschicht 90 und der Hitzeschutzschicht 80 (84) an dem Mittelteil 70b im oben genannten Bereich liegt, kann ein Abschälen der Hitzeschutzschicht 80 (84) von der Substratschicht 90 an dem Mittelteil 70b unterdrückt werden.
  • Die Dicke (durchschnittliche Dicke) der Hitzeschutzschicht 80 ist nicht besonders eingeschränkt, und es ist bevorzugt, dass deren Dicke in einem trockenen Zustand typischerweise 1 µm oder mehr beträgt, zum Beispiel 1,5 µm oder mehr (typischerweise 2 µm oder mehr und bevorzugt 5 µm oder mehr). Wenn die Dicke der Hitzeschutzschicht 80 zu gering ist, können Fälle auftreten, in denen eine hitzebeständige Wirkung nicht ausreichend erreicht werden kann, und eine Kurzschlüssen vorbeugende Wirkung ist reduziert. Andererseits wird, wenn eine Batterie unter Verwendung eines Separators hergestellt wird, in dem die Dicke der Hitzeschutzschicht 80 zu hoch ist, das Volumen, das durch den Separator (Hitzeschutzschicht) eingenommen wird, zu übermäßig, und es kann ein Fall auftreten, in dem die Kapazität der Batterie vermindert wird. Daher ist eine obere Grenze der Hitzeschutzschicht 80 nicht besonders eingeschränkt, und es ist bevorzugt, dass die obere Grenze davon in einem trockenen Zustand typischerweise 20 µm oder weniger ist, beispielweise 10 µm oder weniger (typischerweise 8 µm oder weniger). Die Dicke der Hitzeschutzschicht 80 kann beispielsweise erreicht werden, indem ein Bild analysiert wird, das unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen wurde.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Separators nach der Erfindung beispielhaft durch bevorzugte Ausführungsformen vorgestellt, in denen der Separator, der die oben beschriebene Ausgestaltung aufweist, mit Bezug auf die entsprechenden Zeichnungen hergestellt wird. Es ist nicht beabsichtigt, dass das Verfahren zur Herstellung des Separators der Erfindung auf die folgende Ausführungsform beschränkt ist.
  • Wie dies in 3 bildlich dargestellt, umfasst ein Herstellungsverfahren des Separators dieser Ausführungsform einen Prozess zum Auftragen einer Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (S10), und einen Erhitzungsprozess (S20). Nachfolgend wird jeder Prozess detailliert beschrieben.
  • Zunächst wird der Prozess zum Auftragen einer Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (S10) beschrieben. Der Prozess umfasst das Herstellen einer Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die hitzebeständige Feinpartikel, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält, und das Auftragen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht auf dem Separatorsubstrat (Substratschicht) 90. Die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht kann typischerweise eine schlickähnliche (pastenähnliche oder tintenähnliche) Zusammensetzung aufweisen. Die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht kann hergestellt werden, indem die hitzebeständigen Feinpartikel, das Bindemittel und Materialien, die nach Bedarf verwendet werden (beispielsweise CMC als Verdickungsmittel) in dem Lösungsmittel dispergiert werden. Hier können als Dispergierungsverfahren bekannte Verfahren wie Vermischung unter Verwendung eines bekannten Vermischungsgeräts (Dispergiergerät) ohne besondere Einschränkungen verwendet werden. Das Dispergierungsverfahren kennzeichnet nicht die Erfindung, und somit wird dessen detaillierte Beschreibung ausgelassen.
  • Hinsichtlich der hitzebeständigen Feinpartikel, Bindemittel und dem Separatorsubstrat können solche, die in einem Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie des Standes der Technik verwendet werden, ohne Einschränkungen verwendet werden, und beispielsweise können die oben beschrieben Materialien verwendet werden.
  • Hier ist die Form des Bindemittels nicht besonders eingeschränkt, und ein Bindemittel in der Form von Partikeln (Pulver) kann als solches hierfür verwendet werden. Ansonsten kann ein Bindemittel verwendet werden, das so hergestellt wurde, dass es die Form einer Lösung oder Emulsion aufweist. Zwei oder mehrere Typen von Bindemitteln mit unterschiedlichen Formen können ebenso verwendet werden. Für den Fall, dass das Bindemittel in der Form von Partikeln verwendet wird, kann ein Bindemittel, das eine durchschnittliche Partikelgröße von 50 nm oder mehr (bevorzugt 100 nm oder mehr, und mehr bevorzugt 200 nm oder mehr) und 500 nm oder weniger (bevorzugt 400 nm oder weniger) aufweist, auf angemessene Weise verwendet werden. Das Bindemittel, das eine solche durchschnittliche Partikelgröße aufweist, bewegt sich leicht (migriert) in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, erhöht wahrscheinlich die Menge des Bindemittels in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 82a (gezeigt in 4), die an dem Endteil in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL der Substratschicht 90 positioniert ist, während dem Erhitzungsprozess, der später beschrieben wird, und ist somit bevorzugt.
  • Das Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt, und jedes wässrige oder nichtwässrige Lösungsmittel kann verwendet werden. Geeignete Beispiele des nichtwässrigen Lösungsmittel umfassen organische Lösungsmittel wie N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Pyrrolidon, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Dimethylformamid und Dimethylacetamid, und eine Kombination aus zwei oder mehr Typen davon. Außerdem kann Wasser oder ein Lösungsmittelgemisch, das hauptsächlich Wasser enthält, ebenso verwendet werden. Als Lösungsmittel außer Wasser, das in dem Lösungsmittelgemisch enthalten ist, können ein Typ oder zwei oder mehrere Typen organischer Lösungsmittel (niedrigere Alkohole, niedrigere Ketone und dergleichen), die homogen mit Wasser vermischt werden können, auf angemessene Weise zur Verwendung ausgewählt werden. Von diesen Materialien ist ein Bindemittel mit einer überragenden Dispergierbarkeit als das zu verwendende Bindemittel, oder ein Lösungsmittel, in dem das Bindemittel aufgelöst werden kann, bevorzugt, da sich das Bindemittel leicht in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (80 a in 4) bewegt (migriert), die während dem Prozess des Erhitzens auf die Substratschicht 90 aufgetragen wird, was später beschrieben wird.
  • Das Verhältnis des Feststoffgehalts (Konzentration des Feststoffs) der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht ist nicht besonders eingeschränkt und kann etwa 30 Massen- % oder mehr betragen (bevorzugt 40 Massen- % oder mehr) und 70 Massen- % oder weniger (bevorzugt 60 Massen- % oder weniger). Beispielsweise kann das Verhältnis davon auf etwa 50 Massen- % angepasst werden. Durch Anpassen des Verhältnisses des Feststoffgehalts (Konzentration des Feststoffs) der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, so dass es in dem oben genannten Bereich liegt, bewegt sich das Bindemittel leicht (migriert) während dem Erhitzungsprozess, der später beschrieben wird, in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (80a in 4), die auf die Substratschicht 90 aufgetragen wird, was bevorzugt wird. Zusätzlich weist die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, bei der das Verhältnis des Feststoffgehalts der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht in dem oben genannten Bereich liegt, eine überragende Anwendbarkeit auf, wenn die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht auf die Substratschicht 90 aufgetragen wird, was bevorzugt ist.
  • Zusätzlich wird eine angemessene Menge der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die wie oben beschrieben hergestellt wurde, auf die Oberfläche (eine Oberfläche) des Separatorsubstrats (Substratschicht) 90 aufgetragen. Ein Verfahren zum Auftragen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht 90 ist nicht besonders eingeschränkt, und beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Geräts wie eines Die-Coaters, eines Gravure-Roll-Coaters, eines Reverse-Roll-Coaters, eines Kiss-Roll-Coaters, eines Kommabar-Coaters, Luftbürsten-Coaters, eines Beschichtungsgeräts mit Spritzdüsen, Bürsten oder Sieben kann die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 82a (gezeigt in 4) auf der Substratschicht 90 aufgetragen werden.
  • Als nächstes wird der Erhitzungsprozess (S20) beschrieben. Wie dies in 4 bildlich dargestellt ist, umfasst der Prozess das Erhitzen, von der Seite der Substratschicht, der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (nachfolgend ebenso „Zusammensetzung des Endteils 82a“ genannt), die auf einen Endteil 92 (nachfolgend ebenso „Endteil der Substratschicht 92“ genannt) in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL der Substratschicht 90 aufgetragen wurde, in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a, die auf die Substratschicht 90 während dem Prozess des Auftragens der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (S10) aufgetragen wurde. Durch das Erhitzen kann die Temperatur der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (Zusammensetzung des Endteils) 82a auf dem Endteil der Substratschicht 92 höher sein als die Temperatur der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (nachfolgend ebenso als „Zusammensetzung des Mittelteils 84a“ genannt) auf einem Mittelteil 94 (nachfolgend ebenso „Mittelteil der Substratschicht 94“ genannt) in der Breitenrichtung DW der Substratschicht 90. Zusätzlich kann, durch das Durchführen des Erhitzens von der Seite der Substratschicht, die Temperatur eines Bereichs der Zusammensetzung des Endteils 82a, der relativ nahe an der Substratschicht 90 liegt, höher sein als die Temperatur des Oberflächenbereichs, der die Oberfläche der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht einschließt und relativ nahe an der Oberfläche liegt. Wenn ein Temperaturunterschied in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a auftritt, die auf die Substratschicht 90 aufgetragen wird, tritt durch den Temperaturunterschied Konvektion in einer Richtung von einem Bereich mit einer relativ geringen Temperatur zu einem Bereich mit einer relativ hohen Temperatur auf. Das Bindemittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 82a bewegt sich entlang der Konvektion, so dass die Menge des Bindemittels in dem Teil mit einer relativ hohen Temperatur höher ist als die Menge des Bindemittels in dem Teil mit einer relativ niedrigen Temperatur. Zusätzlich wird in Bezug auf das Lösungsmittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a das Lösungsmittel, das in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht in einem Bereich der Zusammensetzung des Endteils 82a enthalten ist, der eine relativ hohe Temperatur aufweist und nahe an der Substratschicht liegt, zuerst verdampft. Folglich wird die Konzentration des Bindemittels in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (Zusammensetzung des Endteils) 82a, die auf den Endteil der Substratschicht 92 aufgetragen wurde, höher als die Konzentration des Bindemittels in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (Zusammensetzung des Mittelteils 84a), die auf den Mittelteil der Substratschicht 94 aufgetragen wird, und die Konzentration des Bindemittels, das in dem Bereich der Zusammensetzung des Endteils 82a enthalten ist, der relativ nahe an der Substratschicht liegt, ist höher als die Konzentration des Bindemittels, das in dem Oberflächenbereich enthalten ist, der die Oberfläche der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht einschließt und relativ nahe an der Oberfläche liegt. Entsprechend kann die Hitzeschutzschicht 80, in der an dem Endteil (Endteil der Hitzeschutzschicht) 82 in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL der Hitzeschutzschicht 80 die Menge des Bindemittels, die pro Volumeneinheit in dem Bereich (das heißt, in dem Bereich in der Nähe der Substratschicht 86) enthalten ist, die relativ nahe an der Substratschicht liegt, höher ist als das Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Bereich (das heißt, der Substratschicht 88) enthalten ist, der relativ nahe an der Oberfläche liegt, gebildet werden.
  • Hier kann die Länge des Endteils 92 in der Richtung der Breite (das heißt, die Länge der Zusammensetzung des Endteils 82a in der Breitenrichtung) als eine Länge spezifiziert werden, die der Länge in der Breitenrichtung des Endteils 72 (das heißt, der Endteil der Hitzeschutzschicht 82) in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators 70 (das heißt, der Hitzeschutzschicht 80), wie dies oben beschrieben ist, entspricht. Das heißt, ein Bereich in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a, die auf die Substratschicht 90 aufgetragen wird, der durch den Prozess des Erhitzens (S20) lokal erhitzt wird, entspricht der Hitzeschutzschicht (Endteil der Hitzeschutzschicht 82), die an dem Endteil 70a in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL des Separators 70 positioniert ist. Beispielweise ist die Länge in der Breitenrichtung des Endteils der Substratschicht 92 für jeden Endteil in der Breitenrichtung 1,5 % oder mehr (bevorzugt 1,6 % oder mehr) der gesamten Länge in der Breitenrichtung der Substratschicht 90 und kann so spezifiziert werden, dass sie in einem Bereich von 10 % oder weniger (bevorzugt 8,4 % oder weniger) davon liegt.
  • Hier sind eine Heiztemperatur und eine Heizzeit, für welche die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht (Zusammensetzung des Endteils) 82a auf dem Endteil der Substratschicht 92 erhitzt wird, nicht besonders eingeschränkt, sofern realisiert wird, dass die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Bereich in der Nähe der Substratschicht 86 an dem Endteil (Endteil der Hitzeschutzschicht) 82 in der Breitenrichtung DW der Hitzeschutzschicht 80 enthalten ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Oberflächenbereich 88 enthalten ist. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass die Heiztemperatur so eingestellt wird, dass zugelassen wird, dass die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht in dem Bereich der Zusammensetzung des Endteils 82a, der nahe der Substratschicht liegt, 70 °C oder mehr beträgt (mehr bevorzugt 80 °C oder mehr, noch mehr bevorzugt 90 °C oder mehr, und noch mehr bevorzugt 110 °C oder mehr). Da die Heiztemperatur so festgelegt wird, dass sie höher ist, kann die Bewegung (Migration) des Bindemittels entlang der Konvektion, die durch den Temperaturunterschied verursacht wird, beschleunigt werden. Andererseits wird, wenn die Heiztemperatur zu hoch ist, die Substratschicht 90 weich oder schmilzt, die Poren der Substratschicht 90 werden zerbrochen, und somit besteht das Risiko, dass die Penetration des nichtwässrigen Elektrolyten nicht leicht durchgeführt werden kann (das heißt, die Leiterbahn der Ladungsträger ist blockiert), was nicht bevorzugt ist. Daher ist es bevorzugt, dass die Heiztemperatur so festgelegt wird, dass zugelassen wird, dass die Temperatur der Substratschicht 90 während dem Erhitzen eine Temperatur ist (beispielsweise 140 °C oder weniger, und bevorzugt 130 °C), die unter dem Erweichungspunkt der Substratschicht 90 liegt. Zusätzlich kann die Heizzeit beispielsweise Einheiten von zehn Sekunden betragen oder länger sein (typischerweise 40 Sekunden oder länger) und einige Minuten oder kürzer (typischerweise 5 Minuten oder kürzer, bevorzugt 3 Minuten oder kürzer). Im Allgemeinen kann das Erhitzen etwa 1 Minute lang durchgeführt werden. Typischerweise kann durch Verlängern der Heizzeit die Bewegung des Bindemittels, die durch den Temperaturunterschied in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a verursacht wird, beschleunigt werden.
  • Ein Verfahren des Erhitzens der Zusammensetzung des Endteils 82a ist nicht besonders eingeschränkt, solange es ein Verfahren des lokalen Erhitzens eines Heizbereichs der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht ist. Beispielsweise, wie dies in 4 bildlich dargestellt wird, kann das Erhitzen unter Verwendung eines Heizgeräts (typischerweise ein stab- oder bandförmiges Heizgerät) 200 durchgeführt werden. Insbesondere kann das Heizgerät 200 so angeordnet werden, dass es einer Oberfläche des Endteils der Substratschicht 92 gegenüberliegt, auf dem die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht nicht aufgetragen wurde, so dass das Erhitzen durchgeführt wird. Das Heizgerät 200 kann ein Fern-Infrarot-Heizgerät sein und beispielsweise ein Heizgerät, das aus einem Keramikmaterial gebildet wurde.
  • In dem Verfahren zur Herstellung des Separators dieser Ausführungsform kann gleichzeitig mit dem lokalen Erhitzen der Zusammensetzung des Endteils 82a oder nach dem lokalen Erhitzen das Trockenen und Entfernen des Lösungsmittels, das in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a verblieben ist, ferner durchgeführt werden. Das Trocknen kann nach bekannten Verfahren zum Trocknen eines Separators (beispielsweise Trocknen mit Hitze oder Trocknen unter vermindertem Druck) durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Heißlufttrocknung, bei der heiße Luft mit einer vorbestimmten Temperatur zu der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a geblasen wird, so dass diese trocknet, durchgeführt werden.
  • Für den Fall, dass das Trocknen gleichzeitig mit dem lokalen Erhitzen der Zusammensetzung des Endteils 82a durchgeführt wird, wird das Trocknen bei einer Temperatur durchgeführt, die geringer ist als die Heiztemperatur für die Zusammensetzung des Endteils 82a. Zusätzlich ist es auch für den Fall, dass das Trocknen nach dem Durchführen des lokalen Erhitzens der Zusammensetzung des Endteils 82a durchgeführt wird, bevorzugt, dass das Trocknen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die geringer ist als die Heiztemperatur der Zusammensetzung des Endteils 82a. Wenn die Temperatur zu hoch ist, besteht das Risiko, dass sich das Bindemittemittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a bewegt, das heißt migriert. Die Trocknungstemperatur liegt bevorzugt bei einer Temperatur unter beispielsweise 70 °C und weiter bevorzugt bei 60 °C oder weniger. Andererseits ist es hinsichtlich eines effizienten Entfernens des Lösungsmittels in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a bevorzugt, dass das Trocknen bei einer Temperatur von beispielsweise 40 °C oder mehr durchgeführt wird, und typischerweise 50 °C oder mehr. Zusätzlich kann das Trocknen auf einer oder beiden Seiten der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a und der Seite der Substratschicht 90 des Separators 70 durchgeführt werden. Allgemein weist die Hitzeschutzschicht 80 mehr Poren auf als die Substratschicht 90. Daher kann das Lösungsmittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a effizient entfernt werden, indem das Trocknen mindestens von der Seite der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht 80a durchgeführt wird.
  • Hiernach wird eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, indem sie durch eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit Bezugnahme auf die entsprechenden Zeichnungen beispielhaft erläutert wird, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung durch die Ausführungsform eingeschränkt wird. Die Form (externe Form oder Größe) der nichtwässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterie ist nicht besonders eingeschränkt. In der folgenden Ausführungsform wird eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie (Lithium-Ionen-Sekundärbatterie), die eine Ausgestaltung aufweist, bei der ein gewickelter Elektrodenkörper und ein Elektrolyt in einem quadratischen Batteriegehäuse untergebracht sind, als Beispiel beschrieben. Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist ein Beispiel, und die technische Absicht der Erfindung wird ebenso auf andere nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterien angewendet (beispielsweise Magnesium-Sekundärbatterien), die mit unterschiedlichen Ladungsträgern (beispielsweise Magnesium-Ionen) ausgestattet sind.
  • Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie dieser Ausführungsform kann dieselbe Ausgestaltung aufweisen wie die des Standes der Technik, außer dass der Separator dieser Ausführungsform, der die Hitzeschutzschicht dieser Ausführungsform aufweist, bereitgestellt wird. Als Separator kann der oben beschriebene Separator verwendet werden.
  • Wie dies in 5 und 6 bildlich dargestellt wird, ist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie 100 dieser Ausführungsform eine Batterie, in der ein gewickelter Elektrodenkörper 20, der eine flache Form aufweist, und ein nichtwässriger Elektrolyt (nicht dargestellt) in einem Batteriegehäuse (das heißt, einem externen Behälter) 30 untergebracht sind. Das Batteriegehäuse 30 besteht aus einem Gehäusekörper 32, der eine Kastenform aufweist (das heißt, eine rechteckige Parallelepiped-Form mit einem Boden), die ein offenes Ende aufweist (entsprechend einem oberen Endteil in einer typischen Batterie des Standes der Technik), und eine Abdeckung 34 zum Versiegeln der Öffnung des Gehäusekörpers 32. Als Material des Batteriegehäuses 30 kann ein Metallmaterial (beispielsweise Aluminium) bevorzugt verwendet werden, das leicht ist und eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Wie dies in 5 und 6 bildlich dargestellt wird, wird die Abdeckung 34 mit einer positiven Elektrodenklemme 42 und einer negativen Elektrodenklemme 44 zum externen Anschluss bereitgestellt. Zusätzlich wird die Abdeckung 34 mit einem Sicherheitsventil 36 bereitgestellt, das eingestellt ist, um einen internen Druck in einem Fall abzulassen, in dem der interne Druck des Batteriegehäuses 30 sich auf ein vorbestimmtes Level oder höher erhöht, und mit einem Injektionsport (nicht bildlich dargestellt), durch den der nichtwässrige Elektrolyt (typischerweise eine nichtwässrige Elektrolytlösung) in das Batteriegehäuse 30 eingespritzt wird.
  • Wie dies in den 6 bis 8 bildlich dargestellt wird, werden in dem gewickelten Elektrodenkörper 20 ein positives Elektrodenplatte 50, bei der ein positives aktives Elektrodenmaterial 54 auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen (hier auf beiden Oberflächen) eines langen positiven Elektrodenstromkollektors 52 entlang einer Längsrichtung davon gebildet wird, und eine negative Elektrode 60 (ein negatives Elektrodenblech), bei der ein negatives aktives Elektrodenmaterial 64 auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen (hier auf beiden Oberflächen) eines langen negativen Elektrodenstromkollektors 62 entlang einer Längsrichtung davon gebildet wird, (überlappend) mit zwei Separatoren 70 (die Separatorplatten), die dazwischengesetzt werden, laminiert und werden in der Längsrichtung gewickelt. Der gewickelte Elektrodenkörper 20, der eine flache Form aufweist, kann beispielsweise durch Laminieren der positiven Elektrode 50, der negativen Elektrode 60 und der Separatoren 70 gebildet werden, indem das Laminat gewickelt wird und der gewickelte Körper in eine Richtung gepresst wird (typischerweise in eine Richtung von einer Seitenfläche aus), die senkrecht zu der Wickelachse liegt, so dass er zerbrochen wird.
  • Hier ist die Laminierungsrichtung (eine Richtung, die der Hitzeschutzschicht 80 des Separators 70 gegenüberliegt) des Separators 70 nicht besonders eingeschränkt. Die Hitzeschutzschicht 80, die auf einer Oberfläche des Separators 70 gebildet wurde, kann entweder dem negativen aktiven Elektrodenmaterial 64 oder dem positiven aktiven Elektrodenmaterial 54 gegenüberliegen. In dieser Ausführungsform, wie diese in 8 bildlich dargestellt ist, liegt die Hitzeschutzschicht 80 dem negativen aktiven Elektrodenmaterial 64 gegenüber. Indem die Separatoren 70 und die positive und negative Elektrode 50, 60 laminiert werden, so dass zugelassen wird, dass die Hitzeschutzschicht 80 dem negativen aktiven Elektrodenmaterial 64 gegenüberliegt, beispielsweise für den Fall, dass die Schicht des negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 (die negative Elektrode 60) durch eine Überladung oder dergleichen Hitze erzeugt, kann die Substratschicht 90 des Separators vor der generierten Hitze geschützt werden. Andererseits wird, indem die Separatoren 70 und die positive und negative Elektrode 50, 60 laminiert werden, so dass zugelassen wird, dass die Hitzeschutzschicht 80 dem positiven aktiven Elektrodenmaterial 54 gegenüberliegt, ein direkter Kontakt zwischen der positiven Elektrode 50 und der Substratschicht 90 des Separators 70 verhindert, und somit kann die Oxidation des Separatorsubstrats 90 durch die positive Elektrode 50 verhindert werden.
  • Auch wenn er nicht besonders eingeschränkt ist, kann, wie dies in den 6 bis 8 gezeigt wird, der gewickelte Elektrodenkörper 20 überlappend und gewickelt sein, so dass ein nicht gebildeter Teil des positiven aktiven Elektrodenmaterials 52a (das heißt, ein Teil, in dem die Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials 54 nicht gebildet ist und der positive Elektrodenstromkollektor 52 freiliegt) und ein nicht gebildeter Teil des negativen aktiven Elektrodenmaterials 62a (das heißt, ein Teil, in dem die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 nicht gebildet ist und der negative Elektrodenstromkollektor 62 freiliegt) nach außen von beiden Enden in der Richtung der Wickelachse hervorstehen. Folglich wird in dem Mittelteil in der Richtung der Wickelachse des gewickelten Elektrodenkörpers 20 ein gewickelter Kern gebildet, in dem die positive Elektrode 50 (die positive Elektrodenplatte), die negative Elektrode 60 (die negative Elektrodenplatte), und der Separator 70 (der Separatorplatte) laminiert und gewickelt werden. Zusätzlich, wie dies in 6 dargestellt wird, können in der positiven Elektrode 50 und der negativen Elektrode 60 der nicht gebildete Teil des positiven aktiven Elektrodenmaterials 52a und die positive Elektrodenklemme 42 (beispielsweise aus Aluminium) elektrisch mit einer positiven Elektrodenstromkollektorplatte 42a verbunden sein, und der nicht gebildete Teil des negativen aktiven Elektrodenmaterials 62a und die positive Elektrodenklemme 44 (beispielsweise aus Nickel) können elektrisch mit einer negativen Elektrodenstromkollektorplatte 44a verbunden sein. Die positive und negative Elektrodenstromkollektorplatte 42a, 44a und der positive und negative nicht gebildete Teil des negativen aktiven Elektrodenmaterials 52a, 62a (typischerweise der positive und negative Elektrodenstromkollektor 52, 62) können beispielsweise durch Ultraschallschweißen oder Widerstandsschweißen zusammengefügt sein.
  • In dem Separator 70 ist die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht 80 enthalten ist (das heißt, dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82), die an dem Endteil 70a in der Breitenrichtung DW senkrecht zu der Längsrichtung DL des Separators 70 positioniert ist, höher als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht 80 enthalten ist (das heißt, dem Mittelteil der Hitzeschutzschicht 84), die an dem Mittelteil 70b in der Breitenrichtung DW des Separators 70 positioniert ist. Insbesondere in dem Endteil der Hitzeschutzschicht 82 ist die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Bereich enthalten ist (das heißt, dem Bereich in der Nähe der Substratschicht 86), der relativ nahe an der Substratschicht 90 liegt, hoch. Der Teil mit einer hohen Menge des Bindemittels neigt dazu, zuzulassen, dass sich Lithium-Ionen weniger wahrscheinlich bewegen (ausbreiten). Daher ist es vom Gesichtspunkt des Verminderns eines Anstiegs des Innenwiderstands der Batterie bevorzugt, dass ein Teil, in dem die Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials 54 und die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 laminiert sind (einander gegenüberliegen), den Endteil der Hitzeschutzschicht 82 (das heißt den Endteil 70a des Separators) so wenig wie möglich überlappt, und es ist weiter bevorzugt, dass der Teil, in dem die Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials 54 und die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 laminiert sind (einander gegenüberliegen) nicht den Endteil der Hitzeschutzschicht 82 (das heißt, den Endteil 70a des Separators) überlappt.
  • Hier können als die positive Elektrode 50 und die negative Elektrode 60 solche, die in einer nichtwässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterie (Lithium-Ionen-Sekundärbatterie) des Standes der Technik verwendet werden, ohne Einschränkungen verwendet werden. Ein typischer Typ wird nachfolgend beschrieben.
  • Die positive Elektrode 50 der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie umfasst den positiven Elektrodenstromkollektor 52 und die Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials 54, die auf dem positiven Elektrodenstromkollektor 52 gebildet wurde. Als positiver Elektrodenstromkollektor 52 kann ein leitfähiges Material aus einem Metall mit einer guten Leitfähigkeit (beispielsweise Aluminium, Nickel, Titan, Edelstahl oder dergleichen) auf angemessene Weise eingesetzt werden. Die Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials 54 enthält mindestens ein positives aktives Elektrodenmaterial. Als positives aktives Elektrodenmaterial können beispielsweise komplexe Lithium-Metalloxide, die eine mehrschichtige Struktur oder eine Spinellstruktur aufweisen (beispielsweise LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNiO2, LiCoO2, LiFeO2, LiMn2O4, LiNi0.5Mn1.5O4, und LiFePO4) auf angemessene Weise ausgewählt werden. Zusätzlich kann die Schicht aus positivem aktivem Elektrodenmaterial 54 andere Komponenten als das aktive Material enthalten, beispielsweise ein Leitermaterial und ein Bindemittel. Als Leitermaterial kann ein Kohlenstoffmaterial wie Ruß einschließlich Acetylenruß (AB) und andere Materialien (Graphit oder dergleichen) auf angemessene Weise verwendet werden. Als Bindemittel kann PVdF oder dergleichen verwendet werden.
  • Beispielsweise kann die positive Elektrode 50 wie folgt hergestellt werden. Die positive Elektrode 50 kann gebildet werden, indem zunächst Materialien, die nach Bedarf für das positive aktive Elektrodenmaterial verwendet werden, in einem geeigneten Lösungsmittel (beispielswiese N-Methyl-2-pyrrolidon) dispergiert werden, um eine pastenähnliche (schlickähnliche) Zusammensetzung herzustellen, danach wird eine geeignete Menge der Zusammensetzung auf die Oberfläche des positiven Elektrodenstromkollektors 52 aufgetragen, und dann wird das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt. Zusätzlich kann ein geeignetes Pressverfahren nach Bedarf durchgeführt werden, um die Eigenschaften der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials 54 anzupassen (beispielsweise die durchschnittliche Dicke, die Dichte des aktiven Materials, die Porosität und dergleichen).
  • Die negative Elektrode 60 der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie umfasst den negativen Elektrodenstromkollektor 62 und die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64, die auf dem negativen Elektrodenstromkollektor 62 gebildet wurde. Als negativer Elektrodenstromkollektor 62 kann ein leitfähiges Material aus einem Material mit einer guten Leitfähigkeit (beispielsweise Kupfer, Nickel, Titan, Edelstahl oder dergleichen) auf angemessene Weise eingesetzt werden. Die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 enthält mindestens ein negatives aktives Elektrodenmaterial. Als negatives aktives Elektrodenmaterial kann beispielsweise ein Kohlenstoffmaterial, das eine Graphitstruktur (mehrschichtige Struktur) mindestens in einem Teil enthält, wie Graphit, nicht graphitierbarer Kohlenstoff (harter Kohlenstoff), graphitierbarer Kohlenstoff (weicher Kohlenstoff), Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder ein Material, das eine kombinierte Struktur daraus aufweist, auf geeignete Weise verwendet werden. Von diesen Materialien kann natürliches Graphit (Graphit) oder synthetisches Graphit bevorzugt verwendet werden, da eine hohe Energiedichte erhalten wird. Zusätzlich kann die Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 andere Komponenten als das aktive Material enthalten, beispielsweise ein Bindemittel und ein Verdickungsmittel. Als Bindemittel können verschiedene Polymermaterialien wie Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) verwendet werden. Als Verdickungsmittel können verschiedene Polymermaterialien wie Carboxymethylcellulose (CMC) verwendet werden.
  • Beispielsweise kann die negative Elektrode 60 wie in dem Fall der oben beschriebenen positiven Elektrode hergestellt werden. Das heißt, die negative Elektrode 60 kann gebildet werden, indem zunächst Materialien, die nach Bedarf für das negative aktive Elektrodenmaterial verwendet werden, in einem geeigneten Lösungsmittel (beispielswiese Ionenaustauschwasser) dispergiert werden, um eine pastenähnliche (schlickähnliche) Zusammensetzung herzustellen, danach wird eine geeignete Menge der Zusammensetzung auf die Oberfläche des negativen Elektrodenstromkollektors 62 aufgetragen und dann wird das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt. Zusätzlich kann ein geeignetes Pressverfahren nach Bedarf durchgeführt werden, um die Eigenschaften der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials 64 anzupassen (beispielsweise die durchschnittliche Dicke, die Dichte des aktiven Materials, die Porosität und dergleichen).
  • Als nichtwässriger Elektrolyt dieser Ausführungsform kann typischerweise ein geeignetes nichtwässriges Lösungsmittel (typischerweise organisches Lösungsmittel), das ein Trägersalz enthält, verwendet werden. Beispielsweise wird bevorzugt ein nichtwässriger Elektrolyt in einem flüssigen Zustand bei Raumtemperatur (das heißt, nichtwässrige Elektrolytlösung) verwendet.
  • Als nichtwässriges Lösungsmittel können verschiedene Arten organischer Lösungsmittel, die für eine allgemeine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie verwendet werden, ohne besondere Einschränkungen verwendet werden. Beispielsweise können aprotische Lösungsmittel wie Carbonate, Ether, Ester, Nitrile, Sulfone und Lactone ohne besondere Einschränkungen verwendet werden. Aus diesen Materialien können Carbonate wie Ethylencarbonat (EC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC) und Propylencarbonat (PC) können auf angemessene Weise verwendet werden.
  • Als Trägersalz können beispielsweise Lithiumsalze wie LiPF6, LiClO4, LiAsF6, Li(CF3SO2)2N, LiBF4 und LiCF3SO3 auf geeignete Weise verwendet werden. Es kann nur ein Typ des Trägersalzes oder auch eine Kombination aus zwei oder mehreren Typen davon verwendet werden. Insbesondere ist LiPF6 bevorzugt. Die Konzentration des Trägersalzes ist nicht besonders eingeschränkt und kann etwa 1,1 mol/L betragen.
  • Der Separator dieser Ausführungsform ist ein Separator mit unterdrückter thermischer Schrumpfung in einer Umgebung mit einer hohen Temperatur. Zusätzlich ist eine Batterie, die den Separator verwendet, eine Batterie, in der interne Kurzschlüsse, die durch die Schrumpfung des Separator verursachte werden, unterdrückt werden, und daher ist die Batterieleistung überragend (beispielsweise ist der Batteriewiderstand gering). Daher kann die nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie dieser Ausführungsform mit ihren Eigenschaften auf geeignete Weise als Antriebsstromquelle in einem Fahrzeug montiert werden, wie einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV), einem Hybridfahrzeug (HV) und einem Elektrofahrzeug (EV). Zusätzlich wird nach der Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, das über die nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie dieser Ausführungsform bevorzugt als Stromquelle verfügt (typischerweise eine montierte Batterie, in der eine Vielzahl Sekundärbatterien elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Hiernach werden Beispiele der Erfindung beschrieben, und die Erfindung soll durch die Beispiele nicht eingeschränkt werden.
  • Separatoren (das heißt, Separatoren nach den Beispielen 1 bis 12 ), die für die Ausgestaltung der Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterien) nach den Beispielen 1 bis 12, wie diese in Tabelle 1 gezeigt sind, ausgebildet sind, wurden in den folgenden Prozessen unter Verwendung der folgenden Materialien hergestellt.
  • Zunächst wurde als Separatorsubstrat (Substratschicht) eine längliche feine poröse Polyethylen (PE-) Folie (in der die Länge in einer Breitenrichtung DW senkrecht zu einer Längsrichtung 120 mm betrug), die eine durchschnittliche Dicke von 25 µm aufwies, hergestellt. Zusätzlich war Aluminiumoxid, das eine durchschnittliche Partikelgröße (D50) von 2 µm aufwies, das anorganisches Füllmittel, und Acrylharz, das eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 300 nm aufwies, wurde als Bindemittel hergestellt.
  • <Beispiel 1>
  • Der Separator nach Beispiel 1 wurde wie folgt hergestellt. Zunächst wurde Aluminiumoxid als anorganisches Füllmaterial und das Acrylharz als Bindemittel mit Ionenaustauschwasser bei einem Massenverhältnis von anorganischem Füllmaterial:Bindemittel=96:4, wodurch eine schlickähnliche (pastenähnliche) Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht hergestellt wurde. Die Konzentration (hinsichtlich des NV, das heißt, hinsichtlich des Feststoffgehalts) des Bindemittels in dem gesamten Feststoffgehalt der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht wird in der Spalte „Konzentration Bindemittel (Massen- %)“ in Tabelle 1 gezeigt. Danach wurde die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht lediglich auf eine Oberfläche des Separatorsubstrats aufgetragen. Hier wurde das Auftragen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht unter Verwendung eines Gravurbeschichters durchgeführt, so dass die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht auf die gesamte Oberfläche des Separatorsubstrats (eine Oberfläche) aufgetragen wurde. Als nächstes wurde die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf beide Endteile (ein Bereich mit einer Breite von 2 mm von dem Kantenteil jedes Endteils) in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separatorsubstrats aufgetragen wurde, von einer Seite der Substratschicht (das heißt, eine Oberfläche der Substratschicht, auf welche die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht nicht aufgetragen wurde) unter einer Temperaturbedingung von 90 °C für 1 Minute erhitzt. Ein Heizgerät wurde während dem Erhitzen verwendet. Zusätzlich wird in Bezug auf die Längen in der Breitenrichtung beider Endteile die Länge eines Endteils in der Breitenrichtung in der Spalte „Breite Endteil (mm)“ in Tabelle 1 gezeigt, und das Verhältnis der Länge eines Endteils in der Breitenrichtung zu der gesamten Länge in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators wird in der Zeile „Breite Endteil (%)“ gezeigt. Zusätzlich wird die Heiztemperatur der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht an beiden Endteilen in der Zeile „Heiztemperatur Endteil (°C)“ in Tabelle 1 gezeigt. Danach wurde die gesamte Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf die Substratschicht aufgetragen wurde, von der Seite der Hitzeschutzschicht (das heißt, der Oberflächenseite des Separators, auf welche die Hitzeschutzschicht aufgetragen wurde) unter einer Temperaturbedingung von 50 °C für 1 Minute erhitzt, um das Lösungsmittel (hier das Ionenaustauschwasser) in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht zu entfernen. Zum Erhitzen (Trocknen), wurde Heißlufttrocknen, bei dem heiße Luft bei 50 °C zu der Oberfläche der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht geblasen wird, durchgeführt. Nach dem oben genannten Prozess und den Materialien wurde der Separator nach Beispiel 1, in dem die Hitzeschutzschicht auf einer Oberfläche der Substratschicht bereitgestellt wurde, hergestellt.
  • <Beispiele 2, 3, 7, 8 und 9>
  • Separatoren nach den Beispielen 2, 3, 7, 8 und 9 wurden nach demselben Prozess und mit denselben Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass beide Endteile (beide Endteile in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators) Bereiche mit Breiten von 5 mm, 10 mm, 1 mm, 11 mm und 15 mm vom Kantenteil jedes Endteils aufwiesen.
  • <Beispiele 4, 5, 10 und 11>
  • Separatoren nach den Beispielen 4, 5, 10 und 11 wurden nach demselben Prozess und mit denselben Materialien wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass die Heiztemperaturen beim Erhitzen beider Endteile in der Breitenrichtung der Separatoren von der Seite der Substratschicht 80 °C, 110 °C, 50 °C und 70 °C betrugen.
  • <Beispiel 6>
  • Ein Separator nach Beispiel 6 wurde nach demselben Prozess und mit denselben Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf beiden Endteilen in der Breitenrichtung der Substratschicht aufgetragen wurde, nicht lokal erhitzt wird (das heißt, beide Endteile waren Bereiche mit einer Breite von 0 mm von den Kantenteilen).
  • <Beispiel 12>
  • Ein Separator nach Beispiel 12 wurde nach demselben Prozess und mit denselben Materialien wie in Beispiel 6 hergestellt, außer dass das Massenverhältnis zwischen dem anorganischen Füllmaterial und dem Bindemittel in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht anorganisches Füllmaterial:Bindemittel=90:10 betrug.
  • Die durchschnittliche Partikelgröße (D50) des anorganischen Füllmittels, das zur Herstellung der Separatoren nach den Beispielen 1 bis 12 wie oben beschrieben verwendet wird, wurde durch ein Laser-Streulichtspektrometer (Microtrac HRA, hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.) gemessen. Zusätzlich wurde während der Herstellung der Zusammensetzungen zum Bilden einer Hitzeschutzschicht nach den Beispielen 1 bis 12 das Vermischen und Kneten unter Verwendung eines Ultraschall-Dispergierers (CLEARMIX, hergestellt von M Technique Co., Ltd.) durchgeführt, unter der Bedingung, nach der das vorbereitende Dispergieren bei 15000 U/min für 5 Minuten durchgeführt wurde und das eigentliche Dispergieren bei 20000 U/min für 15 Minuten.
  • Die Verteilung des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht des Separators nach jedem der Beispiele wurde durch SEM-EDX-Analyse geprüft, nachdem das Acryl-Bindemittel in der Hitzeschutzschicht mit Brom (Br) gefärbt wurde. Folglich wurde bestätigt, dass in den Separatoren nach den Beispielen 1 bis 5, 7 bis 9 und 11 die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht an beiden Endteilen (das heißt, die Teile, die von der Seite der Substratschicht erhitzt werden) in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators enthalten ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht im Mittelteil (das heißt, den Teilen, die nicht von der Seite der Substratschicht erhitzt wurden) des Separators enthalten ist. Zusätzlich wurde bestätigt, dass in den Separatoren nach den Beispielen 1 bis 5, 7 bis 9 und 11 die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Bereich der Hitzeschutzschicht des Endteils enthalten ist, der nahe an der Substratschicht liegt, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Oberflächenbereich enthalten ist, der die Oberfläche einschließt. Es wird angenommen, dass dies auftritt, da ein Temperaturunterschied in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht aufgetreten ist, die auf der Substratschicht aufgetragen wurde, durch lokales Erhitzen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die an dem Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der Substratschicht positioniert ist, von der Seite der Substratschicht, und dass sich das Bindemittel hat durch den Temperaturunterschied bewegt hat (migriert ist). Andererseits wurde bei den Separatoren nach den Beispielen 6, 10 und 12 ein Anstieg der Menge des Bindemittels, das in der Hitzeschutzschicht, die am Endteil der Breitenrichtung des Separators positioniert ist, enthalten ist, und ein Anstieg der Menge des Bindemittels, das in dem Bereich der Hitzeschutzschicht des Endteils enthalten ist, der nahe der Substratschicht positioniert ist, nicht bestätigt. Es wird angenommen, dass dies auftritt, da der Endteil in der Breitenrichtung des Separators unzureichend von der Seite der Substratschicht erhitzt wurde oder das Erhitzen nicht durchgeführt wurde und sich das Bindemittel somit nicht in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht bewegt hat. [Tabelle 1]
    Beispiel Breite Endteil (mm) Breite Endteil (%) Heiztemperatur. Endteil (°C) Konzentration. Bindemittel (wt %) Abschälkraft Endteil (N/m) Schrumpfung (%) Batteriewiderstand (mQ)
    1 2 1,7 90 4 30 4 3
    2 5 4,2 90 4 30 2 3,1
    3 10 8,3 90 4 30 1 3,2
    4 5 4,2 80 4 20 3 3,1
    5 5 4,2 110 4 50 1 3,1
    6 0 0 - 4 10 30 3
    7 1 0,8 90 4 30 13 3
    8 11 9,2 90 4 30 1 3,5
    9 15 12,5 90 4 30 1 5
    10 5 4,2 50 4 10 30 3,1
    11 5 4,2 70 4 15 19 3,1
    12 0 0 - 10 30 1 7
  • [Messung der 90°-Abschälkraft]
  • In Bezug auf den Separator nach jedem der Beispiele, der wie oben beschrieben hergestellt wurde, wurde die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht an dem Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators durch das Durchführen eines 90°-Schältests unter Verwendung eines Zugprüfgeräts bewertet. Der 90°-Schältest wurde nach JIS C 6481 (1996) durchgeführt. Als Zugprüfgerät wurde TG-2kN, hergestellt von Minebea Co., Ltd., verwendet. Insbesondere wurde die Bewertung wie folgt durchgeführt. Zunächst wurde ein rechteckiges Prüfstück von 120 mm×2 mm von einem Teil 2 mm von der Kante (hier das rechte Ende) in der Breitenrichtung jedes der Separatoren so abgeschnitten, dass die Längsrichtung des Separators mit der Längsrichtung des Prüfstücks übereinstimmte. Um das Separatorsubstrat (Substratschicht) eines Endteils in einer Richtung der Längsseite des Prüfstücks an einer Spannvorrichtung (beispielsweise Klemme) zu fixieren, wurde die Hitzeschutzschicht eines Endteils in der Richtung der Längsseite des Prüfstücks von dem Separatorsubstrat (Substratschicht) abgeschält. Zusätzlich wurde die Oberfläche der Hitzeschutzschicht des Prüfstücks an der Aufnahmevorrichtung des Zugprüfgeräts unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands befestigt, um das Prüfstück (Separator) auf der Aufnahmevorrichtung des Zugprüfgeräts zu befestigen. Der abgeschälte Teil (die Substratschicht) der Hitzeschutzschicht des Prüfstücks wurde an der Spannvorrichtung fixiert. Zusätzlich wurde die Spannvorrichtung gezogen (das heißt, die Substratschicht wurde gezogen), nach oben in der vertikalen Richtung (bei einem Schälwinkel von 90 ±5°) in Bezug auf die Oberfläche der Aufnahmevorrichtung (das heißt, die Hitzeschutzschicht, die an der Aufnahmevorrichtung befestigt ist), bei einer Geschwindigkeit von 0,5 mm pro Sekunde, um die Hitzeschutzschicht und die Substratschicht voneinander abzuschälen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die durchschnittliche Belastung beim Abschälen der Substratschicht von der Hitzeschutzschicht gemessen und die durchschnittliche Belastung pro Breiteneinheit (hier, eine Breite von 1 m) wurde als Abschälkraft (N/m) bezeichnet. Die Ergebnisse werden in der Spalte „Abschälkraft (N/m)“ in Tabelle 1 gezeigt.
  • [Messung des Verhältnisses der thermischen Schrumpfung]
  • In Bezug auf den Separator nach jedem der Beispiele, die wie oben beschrieben hergestellt wurde, wurde ein Verhältnis der thermischen Schrumpfung (%) in der Breitenrichtung in einer Umgebung bei einer Temperatur von 180 °C gemessen. Zunächst wurde ein rechteckiges auszuwertendes Prüfstück, das eine Größe aufweist, bei der die kurze Seite entlang der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der Separatorplatte gerichtet ist und die Breite des Separators dieselbe ist wie die Länge (La) in der Richtung der kurzen Seite, von dem Separator nach jedem der Beispiele abgeschnitten. Zusätzlich wurden beide Teile der kurzen Seite (das heißt, beide Enden in der Richtung der langen Seite) des Prüfstücks zur Auswertung auf einem plattenähnlichen Element (hier eine Glasplatte) fixiert, so dass in keiner Richtung Spannung auf das auszuwertende Prüfstück ausgeübt wurde. Hier erfolgte das Fixieren des auszuwertenden Prüfstücks unter Verwendung eines hitzebeständigen Klebebands (hier Kapton-Klebeband), so dass Teile, die nicht fixiert und zwischen beiden Teilen der kurzen Seite positioniert waren, die fixiert waren, eine quadratische Form bildeten. Nachdem das auszuwertende Prüfstück, das fixiert wurde, bei 180 °C für etwa 2 Stunden in einem thermostatischen Bad gehalten wurde, wurde das Prüfstück an der Luft belassen, damit es Raumtemperatur erreicht. In der Länge in der Richtung der kurzen Seite des auszuwertenden Prüfstücks (der Messteil der quadratischen Form), der an der Luft belassen wurde, das heißt, die Länge des Separators, die der Breitenrichtung entspricht, wurde die Länge (Lb) des kürzesten Teils gemessen, und das Verhältnis der thermischen Schrumpfung (%) wurde durch die folgende Gleichung berechnet. Verhältnis der thermischen Schrumpfung (%) = (La-Lb) ÷ La × 100 (%)
    Figure DE102016106550B4_0001
  • Die Ergebnisse werden in der Spalte „Verhältnis thermische Schrumpfung (%)“ in Tabelle 1 gezeigt.
  • Wie dies in Tabelle 1 gezeigt wird, wurde bei den Separatoren nach den Beispielen 1 bis 5, 7 bis 9, und 11, bei denen die Menge des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht am Endteil in der Breitenrichtung des Separators höher war als die Menge des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht am Mittelteil in der Breitenrichtung des Separators und die Menge des Bindemittels in dem Bereich der Hitzeschutzschicht an dem Endteil, der nahe an der Substratschicht liegt, höher war als die Menge des Bindemittels in dem Oberflächenbereich, der die Oberfläche einschließt, bestätigt, dass die Abschälkraft zwischen der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht an dem Endteil in der Breitenrichtung im Vergleich zu dem Separator nach Beispiel 6 hoch war. Insbesondere wurde durch den Vergleich der Beispiele 2, 4, 5, 10, und 11 bestätigt, dass die Abschälkraft des Endteils erhöht werden konnte, wenn die Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf dem Endteil aufgetragen wurde, bei einer höheren Temperatur erhitzt wurde. Zusätzlich war im Vergleich zu dem Separator nach Beispiel 6 bei dem Separator nach Beispiel 12 die Menge des Bindemittels, das in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht enthalten war, erhöht, und somit war die Abschälkraft der gesamten Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht hoch.
  • Des Weiteren war, wie dies in Tabelle 1 gezeigt wurde, bei den Separatoren nach den Beispielen 1 bis 5, 7 bis 9 und 11 im Vergleich zu dem Separator von Beispiel 6 das Verhältnis der thermischen Schrumpfung gering. Dadurch wurde bestätigt, dass die thermische Schrumpfung des Separators durch Erhöhen der Abschälkraft des Endteils in der Breitenrichtung des Separators auf der Substratschicht unterdrückt werden konnte. In dem Separator nach Beispiel 12 war die Abschälkraft der gesamten Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht hoch, und somit war die thermische Schrumpfung des Separators vermindert. Durch den Vergleich des Separators nach Beispiel 1 und dem Separator nach Beispiel 7 wurde bestätigt, dass die thermische Schrumpfung des Separators auf geeignete Weise unterdrückt werden konnte, indem zugelassen wurde, dass die Länge in der Breitenrichtung des Endteils in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators (der Substratschicht und der Hitzeschutzschicht) 2 mm oder größer ist. Zusätzlich wurde durch den Vergleich zwischen dem Separator nach Beispiel 4 und dem Separator nach Beispiel 11 bestätigt, dass die thermische Schrumpfung des Separators auf angemessene Weise unterdrückt werden konnte, indem zugelassen wurde, dass die Abschälkraft der Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht an dem Endteil in der Breitenrichtung des Separators 20 N/m oder höher ist.
  • [Herstellung der nichtwässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterie]
  • Als nächstes wurden Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterien) nach den Beispielen 1 bis 12 mit den folgenden Materialien und Prozessen hergestellt.
  • Eine positive Elektrode wurde mit dem folgenden Verfahren hergestellt. LiNi0,33Co0,33Mn0,33O2 (LNCM) als Pulver positiven aktiven Elektrodenmaterials, AB als ein leitfähiges Material und PVdF als ein Bindemittel wurden mit NMP bei einem Massenverhältnis von LNCM:AB:PVdF=90:8:2 vermischt, wodurch eine schlickähnliche Zusammensetzung zum Bilden eines positiven aktiven Elektrodenmaterials hergestellt wurde. Die Zusammensetzung wurde auf beide Oberflächen einer langen Aluminiumfolie (positiver Elektrodenstromkollektor) aufgetragen, die eine durchschnittliche Dicke von 20 µm aufwies. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Zusammensetzung gleichmäßig aufgetragen, so dass eine Oberfläche, auf welche die Zusammensetzung zum Bilden der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials aufgetragen wurde, eine Bandform aufwies, bei der die Länge in der Breitenrichtung, die der Längsrichtung gegenüberlag, 110 mm betrug, während zugelassen wurde, dass ein bandförmiger Teil, auf dem eine Schicht aus positivem aktivem Elektrodenmaterial nicht gebildet wurde, an einem Ende in der Breitenrichtung des positiven Elektrodenstromkollektors verblieb. Das Beschichtungsgewicht (aufgetragene Menge) der Zusammensetzung zum Bilden der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials wurde so festgelegt, dass zugelassen wurde, dass die Masse (Beschichtungsmasse) der Schicht aus positivem aktivem Elektrodenmaterial, die pro Flächeneinheit in dem positiven Elektrodenstromkollektor gebildet wurde, 15 mg/cm2 als Summe der Masse (die Masse der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials in einem trockenen Zustand) der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials betrug, die auf beiden Oberflächen des positiven Elektrodenstromkollektors gebildet wurde. Zusätzlich wurde der positive Elektrodenstromkollektor, auf dem die Zusammensetzung zum Bilden der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials wie oben beschrieben aufgetragen wurde, getrocknet und gepresst, wodurch die positive Elektrode hergestellt wurde, die eine Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials auf dem positiven Elektrodenstromkollektor aufweist.
  • Eine negative Elektrode wurde mit dem folgenden Verfahren hergestellt. Graphit (C) als negatives aktives Elektrodenmaterial, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) als ein Bindemittel und CMC als ein Verdickungsmittel wurden mit Ionenaustauschwasser bei einem Massenverhältnis von C:SBR:CMC=98:1:1 vermischt, wodurch eine schlickähnliche Zusammensetzung zum Bilden eines negativen aktiven Elektrodenmaterials hergestellt wurde. Die Zusammensetzung wurde auf beide Oberflächen einer langen Kupferfolie (negativer Elektrodenstromkollektor) aufgetragen, die eine durchschnittliche Dicke von 10 µm aufwies. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Zusammensetzung gleichmäßig aufgetragen, so dass eine Oberfläche, auf welche die Zusammensetzung zum Bilden der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials aufgetragen wurde, eine Bandform aufwies, bei der die Länge in der Breitenrichtung, die der Längsrichtung gegenüberlag, 115 mm betrug, während zugelassen wurde, dass ein bandförmiger Teil, auf dem eine Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials nicht gebildet wurde, an einem Ende in der Breitenrichtung des negativen Elektrodenstromkollektor verblieb. Das Beschichtungsgewicht (aufgetragene Menge) der Zusammensetzung zum Bilden der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials wurde so festgelegt, dass zugelassen wurde, dass die Masse (Beschichtungsmasse) der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials, die pro Flächeneinheit in dem negativen Elektrodenstromkollektor gebildet wurde, 15 mg/cm2 als Summe der Masse (die Masse der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials in einem trockenen Zustand) der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials betrug, die auf beiden Oberflächen des positiven Elektrodenstromkollektors gebildet wurde. Zusätzlich wurde der negative Elektrodenstromkollektor, auf dem die Zusammensetzung zum Bilden der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials wie oben beschrieben aufgetragen wurde, getrocknet und gepresst, wodurch die negativen Elektrode hergestellt wurde, die eine Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials auf dem positiven Elektrodenstromkollektor aufweist.
  • Gewickelte Elektrodenkörper nach den Beispielen 1 bis 12 wurden unter Verwendung einer Platte der positiven Elektrode und einer Platte der negativen Elektrode, die wie oben aufgeführt hergestellt wurden, und zwei Platten der Separatoren (der Separatoren nach den Beispielen 1 bis 12), die wie oben aufgeführt hergestellt wurden, hergestellt. Zunächst wurden die positive und negative Elektrode übereinandergelegt, so dass sie sich in der Längsrichtung gegenüberlagen, wobei die Separatoren nach jedem der Beispiele dazwischengesetzt wurden. Zu diesem Zeitpunkt wurden die beiden Platten der Separatoren in einer Richtung laminiert, in der die Hitzeschutzschicht der negativen Elektrode (der Schicht negativen aktiven Elektrodenmaterials) gegenüberlag. Zusätzlich wurden die positive Elektrode und die negative Elektrode übereinandergelegt, so dass sie sich gegenüberlagen, während sie voneinander verschoben wurden, so dass ein nicht gebildeter Teil der Schicht positiven aktiven Elektrodenmaterials, der in der positiven Elektrode bereitgestellt wurde, und ein nicht gebildeter Teil der Schicht negativen aktives Elektrodenmaterials, der in der negative Elektrode bereitgestellt wurde, in unterschiedlichen Richtungen in der Breitenrichtung hervorstanden (eine Wickelachsenrichtung des gewickelten Elektrodenkörpers). Die positive Elektrode, die negative Elektrode und die Separatoren, die laminiert wurden, wurden in der Längsrichtung gerollt (gewickelt) und wurden danach gepresst und zerdrückt, wodurch der gewickelte Elektrodenkörper hergestellt wurde, der eine flache Form aufweist. Die Elektrodenkörper wurden unter Verwendung einer Kombination der Separatoren nach den Beispielen hergestellt (das heißt, zwei Platten der Separatoren nach Beispiel 1 zur Herstellung des Elektrodenkörpers nach Beispiel 1).
  • Als nichtwässriger Elektrolyt wurde ein Elektrolyt (das heißt, eine nichtwässrige Elektrolytlösung) , in dem LiPF6 als Trägersalz bei einer Konzentration von 1 mol/L in einem Lösungsgemisch aufgelöst wurde, das EC, EMC und DMC bei einem Volumenverhältnis von EC:EMC:DMC=3:5:2 enthielt, hergestellt. Zusätzlich wurde als ein externer Körper (Batteriegehäuse), in dem der Elektrodenkörper und die nichtwässrige Elektrolytlösung enthalten sind, ein Körper hergestellt, der einen dünnen quadratischen Batteriegehäusekörper umfasst, der aus Aluminium mit einer Wandstärke von 1 mm hergestellt wurde und ein offenes Ende aufweist (in einem typischen Nutzungszustand das obere Ende), und eine Abdeckung, welche die Öffnung des Batteriegehäusekörpers abdichtet. Die Größe des Batteriegehäusekörpers betrug 75 mm in der Höhe× 150 mm in der Breite×15 mm in der Tiefe, wenn die Öffnung auf der oberen Seite positioniert war.
  • Als nächstes wurde der gewickelte Elektrodenkörper nach jedem der Beispiele in dem quadratischen Batteriebehälter (quadratischen Batteriegehäuse) aus Aluminium untergebracht, die nichtwässrige Elektrolytlösung wurde durch die Öffnung der Batterieöffnung eingespritzt, die Öffnung wurde luftdicht versiegelt, wodurch eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie) nach jedem der Beispiele (Beispiele 1 bis 12) hergestellt wurde, die eine theoretische Kapazität von 5 Ah aufwies.
  • [Ladeprozess (Konditionierungsprozess)]
  • Ein Ladeprozess (Anfangsladung) wurde mit der Batterie nach jedem der Beispiele durchgeführt, die wie oben beschrieben hergestellt wurde. Insbesondere wurde unter einer Temperaturbedingung von 25 °C eine Konstantstromladung (CC-Ladung) durchgeführt, bis die Spannung zwischen der positiven und negativen Elektrodenklemme 4,2 V erreichte, Ladegeschwindigkeit (Stromwert) 1 C (5 A), die Batterie wurde für 5 Minuten getrennt, eine Konstantstromentladung (CC-Entladung) wurde durchgeführt, bis die Spannung zwischen der positiven und negative Elektrodenklemme 3,0 V bei einer Entladegeschwindigkeit (Stromwert) von 1 C (5 A) erreichte, und die Batterie wurde für 5 Minuten getrennt. Hier bezeichnet „1 C“ einen Stromwert, der zulässt, dass die Batteriekapazität (Ah), die basierend auf der theoretischen Kapazität geschätzt wurde, für die Dauer 1 Stunde aufgeladen wird. Beispielsweise ist 1C=3,8 A in einem Fall erfüllt, in dem die Batteriekapazität 3,8 Ah beträgt.
  • [Messung der Nennkapazität (Anfangskapazität)]
  • Hinsichtlich der Batterie jedes der Beispiele nach dem ersten Aufladen wurde eine Nennleistung (Anfangskapazität) in einem Spannungsbereich von 3,0 V bis 4,1 V bei einer Temperatur von 25 °C gemessen. Insbesondere wurde zunächst unter einer Temperaturbedingung von 25 °C eine Konstantstrom- (CC)-Ladung durchgeführt, bis die Batteriespannung 4,1 V bei einer Ladegeschwindigkeit (Stromwert) von 1 C erreichte, und danach wurde eine Konstantstrom- (CC)-Ladung durchgeführt, bis der Stromwert 0,01 C erreichte. Danach wurde eine Konstantstrom- (CC)-Entladung durchgeführt, bis die Batteriespannung 3,0 V erreichte, bei einer Entladegeschwindigkeit (Stromwert) von 1 C, und danach wurde eine Konstantstrom- (CC)-Entladung durchgeführt, bis der Stromwert 0,01 C erreichte. Die Entladekapazität (CCCV-Entladekapazität) zu diesem Zeitpunkt wurde als Anfangskapazität (Ah) verwendet. Es wurde bestätigt, dass alle Batterien der Beispiele 1 bis 12 die theoretische Kapazität (5 Ah) erreichten.
  • [Messung des Anfangswiderstands (IV-Widerstands)]
  • Als nächstes wurde in Bezug auf die Batterie nach jedem der Beispiele, nachdem die Anfangskapazität gemessen wurde, der Anfangswiderstand (IV-Widerstand) gemessen. Insbesondere wurde zunächst jede der Batterien nach dem Messen der Anfangskapazität auf einen SOC60 %-Ladezustand unter einer Temperaturbedingung von 25 °C angepasst. Zusätzlich wurde bei derselben Temperatur das Entladen und Laden abwechselnd bei jeder der Batterien für 10 Sekunden jeweils bei einem Stromwert von 5 C, 10 C, und 20 C durchgeführt, und eine Spannung wurde 10 Sekunden nach dem Beginn des Entladens gemessen. Die Stromwerte (X-Achse) und die Spannungswerte (Y-Achse) zu diesem Zeitpunkt wurden unter Verwendung einer linearen Regressionsgraden eingetragen, und der Batteriewiderstand (IV-Widerstand) (mΩ) jeder der Batterien wurde von der Kurve erhalten. Die Ergebnisse werden in der Spalte „Batteriewiderstand“ in Tabelle 1 gezeigt. Hier bezeichnet „SOC“ (state of charge, Ladezustand) einen geladenen Zustand, wenn die Anfangskapazität SOC 100 % betrug.
  • Wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist, war bei der Batterie, die unter Verwendung des Separators nach Beispiel 12 (das heißt, die Batterie nach Beispiel 12) hergestellt wurde, bei der die Abschälkraft der Hitzeschutzschicht auf der Substratschicht erhöht wurde, indem die Menge des Bindemittels erhöht wurde, das in der gesamten Hitzeschutzschicht enthalten war, der Batteriewiderstand hoch. Es wird angenommen, dass dies dadurch verursacht wird, dass die Penetration der Ladungsträger (Lithiumionen) durch die erhöhte Menge des Bindemittels in der Hitzeschutzschicht des Separators verschlechtert wurde. Durch den Vergleich der Separatoren nach den Beispielen 6 und 12 (der Batterien, die diese Separatoren verwenden) und der der Separatoren nach den Beispielen 1 bis 5, 7 bis 9 und 11 (der Batterien, die diese Separatoren verwenden) wurde bestätigt, dass in dem Separator, in dem die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht enthalten ist, die am Endteil in der Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Separators positioniert ist, höher als die Menge des Bindemittels war, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht, die an dem Mittelteil einschließlich mindestens der Mitte in der Breitenrichtung des Separators positioniert ist, und die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Bereich der Hitzeschutzschicht des Endteils enthalten ist, der relativ nahe an der Substratschicht liegt, war höher als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in dem Oberflächenbereich enthalten ist, der die Oberfläche der Hitzeschutzschicht einschließt und relativ nahe an der Oberfläche liegt, die thermische Schrumpfung war reduziert und der Batteriewiderstand der Batterie, die den Separator verwendet, konnte vermindert werden.
  • Zusätzlich wurde durch den Vergleich der Batteriewiderstände der Batterien, die unter Verwendung der Separatoren nach den Beispielen 1 bis 3, 8 und 9 hergestellt wurden, bestätigt, dass der Batteriewiderstand der Batterie, die unter Verwendung des Separators hergestellt wurde, angemessen reduziert werden konnte, indem zugelassen wurde, dass die Länge in der Breitenrichtung des Endteils in der Breitenrichtung des Separators 2 mm oder größer und 11 mm oder kleiner ist (beispielsweise 1,5 oder mehr und 10 % oder weniger der gesamten Länge in der Breitenrichtung des Separators für jeden Endteil in der Breitenrichtung).

Claims (7)

  1. Herstellungsverfahren für einen Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, wobei der Separator eine Substratschicht (90), die aus einem Harz hergestellt ist, und eine Hitzeschutzschicht (80), die auf einer Oberfläche einer Substratschicht (90) gebildet ist, umfasst und die Form einer langen Platte aufweist, wobei das Herstellungsverfahren die folgenden Prozesse umfasst: Auftragen einer Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die hitzebeständige Feinpartikel, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält, auf der Substratschicht (90); und Erhitzen der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf ein Endteil in einer Breitenrichtung aufgetragen wurde, senkrecht zu einer Längsrichtung der Substratschicht (90) in der Zusammensetzung zum Bilden einer Hitzeschutzschicht, die auf der Substratschicht (90) aufgetragen wurde, von einer Seite der Substratschicht, wodurch die Hitzeschutzschicht (80) gebildet wird, in der eine Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Substratschicht enthalten ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Oberfläche enthalten ist, der die Oberfläche der Hitzeschutzschicht (80) einschließt, an dem Endteil in der Breitenrichtung der Hitzeschutzschicht (80).
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Endteil in der Breitenrichtung der Hitzeschutzschicht (80) bei einer Temperatur von 80 °C oder mehr erhitzt wird.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Länge in der Breitenrichtung des Endteils 1,5 % oder mehr und 10 % oder weniger einer Länge in der Breitenrichtung der Substratschicht (90) für jeden Endteil in der Breitenrichtung ist.
  4. Separator für eine nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, umfassend: eine Substratschicht (90), hergestellt aus einem Harz; und eine Hitzeschutzschicht (80), die auf einer Oberfläche der Substratschicht (90) bereitgestellt wird, wobei der Separator eine lange Plattenform aufweist, wobei die Hitzeschutzschicht (80) hitzebeständige Feinpartikel und ein Bindemittel enthält, eine Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht (80) enthalten ist, die an einem Endteil in einer Breitenrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Separators positioniert ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in der Hitzeschutzschicht (80) enthalten ist, die an einem Mittelteil positioniert ist, der die Mitte in der Breitenrichtung des Separators einschließt, und in der Hitzeschutzschicht (80) an dem Endteil die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Substratschicht enthalten ist, höher ist als die Menge des Bindemittels, das pro Volumeneinheit in einem Seitenbereich der Oberfläche enthalten ist, die eine Oberfläche der Hitzeschutzschicht einschließt (80).
  5. Separator nach Anspruch 4, wobei eine Abschälkraft zwischen der Substratschicht (90) und der Hitzeschutzschicht (80) an dem Endteil 20 N/m oder mehr und 50 N/m oder weniger beträgt.
  6. Separator nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Länge in der Breitenrichtung des Endteils 1,5 % oder mehr und 10 % oder weniger in der Breitenrichtung des Separators für jeden Endteil in der Breitenrichtung beträgt.
  7. Nichtwässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, umfassend: einen Elektrodenkörper, der eine positive Elektrode und eine negative Elektrode umfasst, die zusammen mit dem dazwischengesetzten Separator nach einem der Ansprüche 4 bis 6 laminiert sind; und einen nichtwässrigen Elektrolyten.
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