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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Lehre betrifft einen Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung
JP 2017 - 181 963 , eingereicht am 22. September 2017, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In den letzten Jahren wurden Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyt, wie beispielsweise Lithiumionen-Sekundärbatterien, in geeigneter Weise als tragbare Energiequellen in Personalcomputern, mobilen Endgeräten und dergleichen und als Energiequellen für den Fahrzeugantrieb in Elektrofahrzeugen (EV), Hybridfahrzeuge (HV) und Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHV) verwendet.
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Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyt weisen typischerweise eine Konfiguration auf, bei der ein Elektrodenkörper, der eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Separator, der die positive Elektrode und die negative Elektrode isoliert, aufweist, und eine nichtwässrige Elektrolytlösung in einem Batteriegehäuse untergebracht sind. Als Separator wird üblicherweise eine poröse Folie verwendet.
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Das Steuern der Hydrophilie und Hydrophobie des Separators ist eine bekannte Technik, die darauf abzielt, die Batterieeigenschaften zu verbessern (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung
JP H06 - 076 807 A , die japanische Patentanmeldung
JP 2000 - 138 050 A , die japanische Patentanmeldung
JP 2011 - 159 434 A , die japanische Patentanmeldung
JP 2017 - 084 779 A , die japanische Patentanmeldung
JP 2009 - 146 756 A , die
WO 2016/ 002 637 A1 und die japanische Patentanmeldung
JP H08 - 050 890 A ). Unter den vorstehend genannten offenbaren die japanische Patentanmeldungen
JP H06 - 076 807 A ,
JP 2000 - 138 050 A und
JP 2011 - 159 434 A das Merkmal des Vermischens von hydrophilen und hydrophoben Abschnitten im Separator.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2017 - 084 779 A offenbart das Merkmal des Bereitstellens einer wärmebeständigen anorganischen Schicht zumindest auf einer Hauptoberfläche und der Innenoberfläche eines Separators und des Bildens einer hydrophoben Schicht auf der wärmebeständigen anorganischen Schicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die von den Erfindern durchgeführte intensive Forschung hat jedoch gezeigt, dass in einem Fall, bei dem in der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ein herkömmlicher Separator verwendet wird, hinsichtlich der Fähigkeit des Imprägnierens der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator, noch Raum für Verbesserungen bleibt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Lehre, einen Separator bereitzustellen, der in einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt verwendet wird und der in Bezug auf eine nichtwässrige Elektrolytlösung eine hohe Imprägnierfähigkeit zeigt.
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Der Separator für eine hierin offenbarte Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ist versehen mit: einem porösen Substrat; einer ersten Beschichtungsschicht, die auf einem Paar von Hauptoberflächen und auf einer inneren Oberfläche des porösen Substrats ausgebildet ist; und einer zweiten Beschichtungsschicht, die auf der ersten Beschichtungsschicht zumindest auf einer Hauptoberfläche des porösen Substrats ausgebildet ist. Die erste Beschichtungsschicht weist eine höhere Hydrophilie als das poröse Substrat auf. Die zweite Beschichtungsschicht weist eine höhere Hydrophobie als das poröse Substrat auf. In einem zentralen Bereich des Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt in dessen Dickenrichtung ist die Hydrophilie einer inneren Oberfläche des Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt höher als die Hydrophilie der zweiten Beschichtungsschicht.
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Aufgrund einer solchen Konfiguration wird die nichtwässrige Elektrolytlösung, die in einen inneren Bereich des Separators fließt, leicht durch die erste Beschichtungsschicht mit hoher Hydrophilie in dem inneren Bereich des Separators gehalten, während die einströmende nichtwässrige Elektrolytlösung ohne weiteres zu dem inneren Bereich des Separators geführt wird, und wird durch die zweite Beschichtungsschicht mit hoher Hydrophobie an dem Oberflächenabschnitt ein Ausströmen aus dem Separator erschwert. Dank einer solchen Konfiguration wird daher ein Separator bereitgestellt, der in Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyt verwendet wird und eine hohe Imprägnierfähigkeit in Bezug auf eine nichtwässrige Elektrolytlösung aufweist.
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In einer gewünschten Implementierung des hier offenbarten Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt enthält die erste Beschichtungsschicht mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al(OH)3, AlO2H und Al2O3.
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Eine solche Konfiguration ermöglicht es, der ersten Beschichtungsschicht eine besonders hohe Hydrophilie zu verleihen, und die Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ist sehr hoch.
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In einer gewünschten Implementierung des hier offenbarten Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt enthält die erste Beschichtungsschicht Al(OH)3.
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Eine derartige Konfiguration bietet eine sehr hohe Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt.
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In einer gewünschten Implementierung des hier offenbarten Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt wird auf beiden Hauptoberflächen des porösen Substrats die zweite Beschichtungsschicht auf der ersten Beschichtungsschicht ausgebildet.
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Die Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ist aufgrund einer derartigen Konfiguration noch höher.
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In einer gewünschten Implementierung des hier offenbarten Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt enthält die zweite Beschichtungsschicht mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nb2O5, Y2O3 und CeO2.
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Eine derartige Konfiguration ermöglicht es, der zweiten Beschichtungsschicht eine besonders hohe Hydrophobie zu verleihen, und die Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ist sehr hoch.
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In einer gewünschten Implementierung des hier offenbarten Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt enthält die zweite Beschichtungsschicht Nb2O5.
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Eine derartige Konfiguration bietet eine sehr hohe Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt.
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In einer gewünschten Implementierung des hier offenbarten Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt wird der Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt für Lithiumionen-Sekundärbatterien verwendet.
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Eine derartige Konfiguration bietet einen bemerkenswert hohen Effekt der Verbesserung der Imprägnierfähigkeit einer nichtwässrigen Elektrolytlösung.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch einen Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;
- 2 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch ein poröses Substrat darstellt, das in einem Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre verwendet wird;
- 3 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch die innere Struktur einer Lithiumionen-Sekundärbatterie darstellt, die einen Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre verwendet; und
- 4 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines gewickelten Elektrodenkörpers einer Lithiumionen-Sekundärbatterie darstellt, der einen Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre verwendet.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nachstehend eine Ausführungsform der vorliegenden Lehre erläutert. Jegliche Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung nicht speziell dargelegt sind und die zum Ausführen der vorliegenden Lehre notwendig sein können (zum Beispiel die übliche Konfiguration und der Herstellungsprozess des Separators für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, die zudem keine charakteristischen Merkmale der vorliegenden Lehre darstellen) können für einen Fachmann auf der Grundlage herkömmlicher Techniken auf dem relevanten technischen Gebiet als auf die Ausgestaltung bezogenen Aspekte angesehen werden. Die vorliegende Lehre kann auf der Grundlage der Offenbarung der vorliegenden Beschreibung und des allgemeinen technischen Wissens auf dem relevanten technischen Gebiet realisiert werden. In den folgenden Zeichnungen sind Elemente und Bestandteile, die identische Effekte hervorrufen, mit identischen Bezugssymbolen gekennzeichnet. Die Größenverhältnisse (Länge, Breite, Dicke usw.) in den Figuren spiegeln nicht notwendigerweise tatsächliche Größenverhältnisse wider.
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In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck „Sekundärbatterie“ eine elektrische Speichervorrichtung im Allgemeinen, die wiederholt geladen und entladen werden kann, und umfasst sogenannte Speicherbatterien wie Lithiumionen-Sekundärbatterien und elektrische Speicherelemente wie elektrische Doppelschichtkondensatoren.
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1 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch einen Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 2 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch ein poröses Substrat darstellt, das in einem Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre verwendet wird.
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Wie in der Figur dargestellt, wird ein Separator 70 für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt mit einem porösen Substrat 10 bereitgestellt.
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Das poröse Substrat 10 weist mehrere Durchgangslöcher 12 auf. Das poröse Substrat 10 weist ein Paar Hauptoberflächen 14A, 14B auf. Die Durchgangslöcher 12 kommunizieren mit der Hauptoberfläche 14A und der Hauptoberfläche 14B des porösen Substrats derart, dass ermöglicht wird, dass eine nichtwässrige Elektrolytlösung sich durch das poröse Substrat 10 hindurch bewegen kann. Das poröse Substrat 10 ist porös und weist die Durchgangslöcher 12 auf und weist dementsprechend eine innere Oberfläche 16 auf.
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In dem Beispiel der Figur sind die Durchgangslöcher 12 senkrecht zu dem Paar an Hauptoberflächen 14A, 14B ausgebildet, jedoch ist die Form der Durchgangslöcher 12 nicht darauf beschränkt, solange die Durchgangslöcher 12 die Hauptoberfläche 14A mit der Hauptoberfläche 14B des porösen Substrats verbinden. Beispielsweise können die Durchgangslöcher 12 miteinander verbunden sein, um dadurch ein Netzwerk auszubilden.
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Als das poröse Substrat 10 kann zum Beispiel ein poröses Blatt oder eine poröse Folie verwendet werden, das bzw. die aus einem Harz, wie einem Polyolefin, einem Polyester, Cellulose oder einem Polyamid hergestellt ist. Das poröse Substrat 10 ist wünschenswerterweise ein poröses Blatt oder eine poröse Folie, das bzw. die aus einem Polyolefin wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) hergestellt ist. Das poröse Blatt oder die poröse Folie kann eine einlagige Struktur aufweisen oder kann eine mehrlagige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen (beispielsweise eine dreilagige Struktur, in der eine PP-Schicht auf beiden Seiten einer PE-Schicht aufgebracht ist).
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Die Dicke des porösen Substrats 10 ist nicht besonders beschränkt, so lange die positive Elektrode und die negative Elektrode der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt voneinander isoliert werden können, beträgt jedoch beispielsweise nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 40 µm, wünschenswerterweise nicht weniger als 15 µm und nicht mehr als 30 µm.
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Wie in 1 dargestellt, ist der Separator 70 mit einer ersten Beschichtungsschicht 80 versehen, die auf dem Paar von Hauptoberflächen 14A, 14B und auf der inneren Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 ausgebildet ist.
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Die erste Beschichtungsschicht 80 weist eine höhere Hydrophilie als das poröse Substrat 10 auf.
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Das Verfahren zum Ausbilden der ersten Beschichtungsschicht 80 ist nicht besonders beschränkt, und die erste Beschichtungsschicht 80 kann gebildet werden, indem das poröse Substrat 10 einer Hydrophilie-verleihenden Behandlung unterzogen wird, beispielsweise durch Eintauchen. Insbesondere kann die erste Beschichtungsschicht 80 beispielsweise gebildet werden durch Eintauchen des porösen Substrats 10 in eine Beschichtungslösung, die eine Verbindung mit höherer Hydrophilie als das poröse Substrat 10 enthält, und anschließendes Herausziehen des porösen Substrats 10 aus der Beschichtungslösung, gefolgt von einem Trocknen. In einem Tauchverfahren wird die Beschichtungslösung an den Hauptoberflächen 14A, 14B und der inneren Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 anhaften, und wird es dementsprechend möglich, die erste Beschichtungsschicht 80 effizient auf dem Paar an Hauptoberflächen 14A, 14B und auf der inneren Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 auszubilden.
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Die Beschichtungslösung enthält ein Lösungsmittel oder ein Dispersionsmedium und kann ferner eine Bindemittelkomponente (zum Beispiel ein Fluorpolymer wie ein Polyvinylidenfluorid, ein Kautschukbindemittel, ein Bindemittel auf Acrylbasis oder Polyvinylalkohol), ein viskositätseinstellendes Mittel und dergleichen enthalten.
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Dementsprechend enthält die erste Beschichtungsschicht 80 wünschenswerterweise eine Verbindung mit einer höheren Hydrophilie als das poröse Substrat 10. Als Ergebnis wird es leichter, die Hydrophilie der ersten Beschichtungsschicht 80 höher als die des porösen Substrats 10 zu machen. Die oben genannte Verbindung ist vorzugsweise mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al(OH)3, AlO2H und Al2O3, da diese der ersten Beschichtungsschicht 80 eine besonders hohe Hydrophilie verleihen können, mit einer sehr deutlichen Erhöhung der Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator 70. Die obige Verbindung ist weiter bevorzugt Al(OH)3, da in diesem Fall die Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator 70 besonders hoch ist.
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Die erste Beschichtungsschicht 80 kann zum Beispiel die obige Bindemittelkomponente und ein viskositätseinstellendes Mittel enthalten.
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Die erste Beschichtungsschicht 80 kann auf der gesamten Oberfläche des porösen Substrats 10 ausgebildet sein. Dementsprechend kann die erste Beschichtungsschicht 80 auch auf den Seitenflächen des porösen Substrats 10 ausgebildet sein.
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Die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 80 ist nicht besonders beschränkt, solange die Durchgangslöcher 12 des porösen Substrats 10 nicht verstopft sind und die nichtwässrige Elektrolytlösung hindurchtreten kann. Die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 80 beträgt zum Beispiel nicht weniger als 1 nm und nicht mehr als 50 nm, wünschenswerterweise nicht weniger als 2 nm und nicht mehr als 20 nm.
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Wie in 1 dargestellt, ist der Separator 70 mit einer zweiten Beschichtungsschicht 90A versehen, die auf der ersten Beschichtungsschicht 80 auf der Hauptoberfläche 14A des porösen Substrats 10 ausgebildet ist, und ist mit einer zweiten Beschichtungsschicht 90B versehen, die auf der ersten Beschichtungsschicht 80 auf der Hauptoberfläche 14B des porösen Substrats 10 ausgebildet ist.
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Die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B weisen eine höhere Hydrophobie als das poröse Substrat 10 auf.
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In dem Beispiel der Figur sind die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B jeweils auf dem Paar der Hauptoberflächen 14A, 14B des porösen Substrats 10 ausgebildet. Jedoch kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der die zweite Beschichtungsschicht 90B nicht auf der Hauptoberfläche 14B des porösen Substrats ausgebildet ist und die zweite Beschichtungsschicht 90A nur auf der Hauptoberfläche 14A des porösen Substrats ausgebildet ist. Umgekehrt kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der die zweite Beschichtungsschicht 90A nicht auf der Hauptoberfläche 14A des porösen Substrats ausgebildet ist und die zweite Beschichtungsschicht 90B nur auf der Hauptoberfläche 14B des porösen Substrats ausgebildet ist.
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Die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B sind wünschenswerterweise jeweils auf der ersten Beschichtungsschicht 80 auf beiden Hauptoberflächen 14A, 14B des porösen Substrats 10 ausgebildet, da in diesem Fall die Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung noch höher ist.
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In dem Beispiel der Figur bezeichnen die Seite der Hauptoberfläche 14A und die Seite der zweiten Beschichtungsschicht 90A des porösen Substrats die Seite der positiven Elektrode und bezeichnen die Seite der Hauptoberfläche 14B und die Seite der zweiten Beschichtungsschicht 90B des porösen Substrats die Seite der negative Elektrode.
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Das Verfahren zum Ausbilden der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B ist nicht besonders beschränkt, und die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B können beispielsweise gebildet werden, indem eine Hydrophobie verleihende Behandlung auf der Oberfläche des porösen Substrats 10 mit der darauf ausgebildeten ersten Beschichtungsschicht 80 durchgeführt wird. Im Speziellen können beispielsweise die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B ausgebildet werden durch Auftragen einer Beschichtungslösung, die eine Verbindung mit höherer Hydrophobie als die des porösen Substrats 10 enthält, entsprechend einem bekannten Beschichtungsverfahren (zum Beispiel unter Verwendung einer Gravurstreichvorrichtung, einer Stabstreichvorrichtung oder einer Düsenbeschichtungsvorrichtung), auf die Oberfläche des porösen Substrats 10 mit der darauf ausgebildeten ersten Beschichtungsschicht 80, gefolgt von einem Trocknen.
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Bei der Hydrophobie verleihenden Behandlung wird ein Verfahren als geeignet ausgewählt, bei dem die Komponenten, die die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B bilden, wenig wahrscheinlich (und wünschenswerterweise nicht) in die Durchgangslöcher 12 des porösen Substrats 10 fließen. Dementsprechend ist ein Verfahren erwünscht, bei dem die Beschichtungslösung auf die auf der Hauptoberfläche des porösen Substrats 10 positionierten ersten Beschichtungsschicht 80 aufgebracht wird.
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Die Beschichtungslösung enthält ein Lösungsmittel oder ein Dispersionsmedium und kann ferner eine Bindemittelkomponente (zum Beispiel ein Fluorpolymer wie ein Polyvinylidenfluorid, ein Kautschukbindemittel, ein Bindemittel auf Acrylbasis oder Polyvinylalkohol), ein viskositätseinstellendes Mittel und dergleichen enthalten.
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Dementsprechend enthalten die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B wünschenswerterweise eine Verbindung mit höherer Hydrophobie als die des porösen Substrats 10. Als Folge davon wird es leichter, die Hydrophobie der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B höher zu machen als die des porösen Substrats 10. Die obige Verbindung ist vorzugsweise mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nb2O5, Y2O3 und CeO2, da diese den zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B eine besonders hohe Hydrophobie verleihen können, mit einer sehr deutlichen Zunahme der Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator 70. Die obige Verbindung ist besonders bevorzugt Nb2O5, da in diesem Fall die Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator 70 besonders hoch ist.
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Die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B können beispielsweise die obige Bindemittelkomponente und ein viskositätseinstellendes Mittel enthalten.
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Die Dicke der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B ist nicht besonders beschränkt. Die Dicke der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B beträgt zum Beispiel nicht weniger als 1 nm und nicht mehr als 50 nm und wünschenswerterweise nicht weniger als 2 nm und nicht mehr als 20 nm.
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Der Grad an hoher/niedriger Hydrophilie und der Grad an hoher/niedriger Hydrophobie in der vorliegenden Beschreibung kann gemäß bekannter Verfahren (zum Beispiel durch Kontaktwinkelmessung) beurteilt werden.
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In dem Separator 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B auf den Hauptoberflächen 14A, 14B des porösen Substrats 10 ausgebildet.
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Währenddessen ist die innere Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 mit der ersten Beschichtungsschicht 80 mit hoher Hydrophilie bedeckt, und ist im Wesentlichen keine zweite Beschichtungsschicht auf der ersten Beschichtungsschicht 80 auf der inneren Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 ausgebildet (es sei angemerkt, dass der Ausdruck „es ist im Wesentlichen keine zweite Beschichtungsschicht auf der ersten Beschichtungsschicht 80 auf der inneren Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 ausgebildet“ ein Konzept ist, das einen Fall zulässt, bei dem die zweite Beschichtungsschicht in der Nähe der Öffnungen der Durchgangslöcher 12 ausgebildet wird aufgrund eines geringfügigen Eindringens einer die zweite Beschichtungsschicht bildenden Komponente in die Durchgangslöcher 12 des porösen Substrats 10, und ein Fall, bei dem die zweite Beschichtungsschicht in einer sehr geringen Menge auf der inneren Oberfläche des porösen Substrats 10 bis zu einem Ausmaß ausgebildet ist, bei dem die Hydrophilie nicht beeinträchtigt wird, beispielsweise aus Gründen der Herstellbarkeit). Das heißt, die erste Beschichtungsschicht 80 liegt an der inneren Oberfläche des Separators 70 frei.
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Es ist demgemäß ein charakteristisches Merkmal des Separators 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, dass im zentralen Bereich des Separators 70 in dessen Dickenrichtung die Hydrophilie der inneren Oberfläche des Separators 70 höher ist als die Hydrophilie der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B.
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(Es sei angemerkt, dass für die Hydrophilie der inneren Oberfläche des Separators 70 und die Hydrophilie der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B jeweils die Hydrophilie der gesamten inneren Oberfläche des Separators 70 und die Hydrophilie der gesamten zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B verglichen werden.)
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In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der zentrale Bereich des Separators 70 in dessen Dickenrichtung einen Bereich, der in der Dickenrichtung des Separators 70 mittig zentriert ist, wobei der Bereich eine Abmessung von 50 %, vorzugsweise 75 % und weiter bevorzugt 90 % der Dicke des Separators 70 in dessen Dickenrichtung aufweist.
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Wie oben beschrieben, ist in dem Separator 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die innere Oberfläche 16 des porösen Substrats 10 mit der ersten Beschichtungsschicht 80 mit hoher Hydrophilie bedeckt und ist dementsprechend die Hydrophilie eines inneren Bereichs des Separators 70 höher als die des porösen Substrats 10, das den Separator 70 bildet. Währenddessen sind die zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B mit hoher Hydrophobie auf den Hauptoberflächen 14A, 14B des porösen Substrats ausgebildet und ist dementsprechend die Hydrophobie des Oberflächenschichtabschnitts des Separators 70 höher als die des porösen Substrats 10, das den Separator 70 bildet (die Hydrophilie des Oberflächenschichtabschnitts des Separators 70 ist geringer als die des porösen Substrats 10, das den Separator 70 bildet).
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Als Folge davon wird die in den inneren Bereich des Separators 70 strömende nichtwässrige Elektrolytlösung leicht durch die erste Beschichtungsschicht 80 mit hoher Hydrophilie gehalten, während die einströmende nichtwässrige Elektrolytlösung leicht in den inneren Bereich des Separators 70 getrieben wird und ermöglicht wird, dass sie schwerlich aus dem Separator 70 ausfließt wegen der zweiten Beschichtungsschichten 90A, 90B mit hoher Hydrophobie. Infolgedessen zeigt die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, die den Separator 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet, eine sehr hohe Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator 70, verglichen mit einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, die einen herkömmlichen Separator verwendet.
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Diese sehr hohe Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator ist bei der Herstellung vorteilhaft, da es möglich wird, die erforderliche Zeit für die Imprägnierung eines Elektrodenkörpers mit der nichtwässrigen Elektrolytlösung während der Herstellung der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt zu verkürzen. Ferner ist die sehr hohe Imprägnierfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung in den Separator in Bezug auf die Batterieeigenschaften gleichermaßen vorteilhaft, da es möglich wird, ein übermäßiges Ausströmen der nichtwässrigen Elektrolytlösung aus dem Elektrodenkörper während des Ladens und Entladens zu unterdrücken.
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Der Separator 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in Sekundärbatterien mit nichtwässrigem Elektrolyt verwendet und bietet einen bemerkenswert hohen Effekt der Verbesserung der Imprägnierfähigkeit einer nichtwässrigen Elektrolytlösung. Dementsprechend wird der Separator wünschenswerterweise in Lithiumionen-Sekundärbatterien verwendet.
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Als nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel einer Lithiumionen-Sekundärbatterie als die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, die den Separator 70 verwendet, erläutert.
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3 ist ein Querschnittsdiagramm, das schematisch die innere Struktur einer Lithiumionen-Sekundärbatterie darstellt, die den Separator 70 verwendet. 4 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines gewickelten Elektrodenkörpers der Lithiumionen-Sekundärbatterie zeigt, die den Separator 70 verwendet.
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Eine Lithiumionen-Sekundärbatterie 100, die in 3 dargestellt ist, ist eine versiegelte Lithiumionen-Sekundärbatterie 100, die derart konstruiert ist, dass ein flacher gewickelter Elektrodenkörper 20 und eine nicht wässrige Elektrolytlösung (nicht gezeigt) in einem flachen quadratischen Batteriegehäuse (d.h. einem äußeren Behälter) 30 untergebracht sind. Das Batteriegehäuse 30 ist ausgestattet mit einem Positivelektrodenanschluss 42 und einem Negativelektrodenanschluss 44 für eine externe Verbindung und mit einem dünnwandigen Sicherheitsventil 36, das so konfiguriert ist, dass es einen Innendruck im Batteriegehäuse 30 freigibt, wenn der Innendruck auf oder über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt. Eine Einspritzöffnung (nicht gezeigt) zum Einspritzen der nichtwässrigen Elektrolytlösung ist ebenfalls in dem Batteriegehäuse 30 vorgesehen. Der Positivelektrodenanschluss 42 ist elektrisch mit einer Positivelektrodenkollektorplatte 42a verbunden. Der Negativelektrodenanschluss 44 ist elektrisch mit einer Negativelektrodenkollektorplatte 44a verbunden. Als das Material des Batteriegehäuses 30 wird beispielsweise ein leichtes Metallmaterial mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium, verwendet.
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Wie in 3 und 4 dargestellt, weist der gewickelte Elektrodenkörper 20 eine Form auf, die sich aus dem Laminieren eines Positivelektrodenblatts 50, in dem eine Aktivmaterialschicht 54 der positiven Elektrode entlang der Längsrichtung auf einer oder beiden Seiten (hier beiden Seiten) eines länglichen Positivelektrodenkollektors 52 ausgebildet ist, und eines Negativelektrodenblatts 60, in dem eine Aktivmaterialschicht 64 der negativen Elektrode entlang der Längsrichtung auf einer Seite oder beiden Seiten (hier beiden Seiten) eines länglichen Negativelektrodenkollektors 62 ausgebildet ist, mit zwei dazwischen angeordneten länglichen Separatorblättern 70, und dann Aufwickeln des resultierenden Stapels in der Längsrichtung, ergibt. Die Positivelektrodenkollektorplatte 42a und die Negativelektrodenkollektorplatte 44a sind jeweils mit einem Nichtbildungsabschnitt 52a der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrode (d.h. einem freiliegenden Abschnitt des Positivelektrodenkollektors 52, an dem die Aktivmaterialschicht 54 der positiven Elektrode nicht ausgebildet ist) und einem Nichtbildungsabschnitt 62a der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrode (d.h. einen freiliegenden Abschnitt des Negativelektrodenkollektors 62, an dem die Aktivmaterialschicht 64 der negativen Elektrode nicht ausgebildet ist) verbunden, die so ausgebildet sind, dass sie von beiden Rändern des gewickelten Elektrodenkörpers 20 in der Richtung seiner Wicklungsachse (Breitenrichtung des Blattes senkrecht zur Längsrichtung) nach außen vorstehen.
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Als das Positivelektrodenblatt 50 und das Negativelektrodenblatt 60 können ohne besondere Beschränkungen Blätter verwendet werden, die vergleichbar sind mit denen, die in herkömmlichen Lithiumionen-Sekundärbatterien verwendet werden. Eine typische Implementierung wird nachstehend beschrieben.
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Beispiele für den Positivelektrodenkollektor 52, der das Positivelektrodenblatt 50 bildet, umfassen beispielsweise Aluminiumfolie. Beispiele für das Aktivmaterial der positiven Elektrode, das in der Aktivmaterialschicht 54 der positiven Elektrode enthalten ist, umfassen beispielsweise Lithiumübergangsmetalloxide (zum Beispiel LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNiO2, LiCoO2, LiFeO2, LiMn204, LiNi0,5Mn1,5O4 und dergleichen) und Lithiumübergangsmetallphosphatverbindungen (zum Beispiel LiFePO4). Die Aktivmaterialschicht 54 der positiven Elektrode kann andere Komponenten als das Aktivmaterial enthalten, beispielsweise ein leitfähiges Material und ein Bindemittel. Als das leitfähige Material können geeigneterweise beispielsweise Ruß, wie Acetylenruß („acetylene black“ AB) oder andere Kohlenstoffmaterialien (zum Beispiel Graphit oder dergleichen) verwendet werden. Als Bindemittel kann beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder dergleichen verwendet werden.
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Beispielsweise kann eine Kupferfolie oder dergleichen als der Negativelektrodenkollektor 62 verwendet werden, der das Negativelektrodenblatt 60 bildet. Ein Kohlenstoffmaterial wie Graphit, Hartkohlenstoff oder Weichkohlenstoff kann als das in der Aktivmaterialschicht 64 der negativen Elektrode enthaltene Aktivmaterial der negativen Elektrode verwendet werden. Die Aktivmaterialschicht 64 der negativen Elektrode kann andere Komponenten als das Aktivmaterial enthalten, beispielsweise ein Bindemittel, ein Verdickungsmittel oder dergleichen. Als Bindemittel kann beispielsweise StyrolButadien-Kautschuk (SBR) oder dergleichen verwendet werden. Als Verdickungsmittel kann beispielsweise Carboxymethylcellulose (CMC) oder dergleichen verwendet werden.
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Der Separator 70 ist wie oben beschrieben.
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Als nichtwässrige Elektrolytlösung kann eine Lösung verwendet werden, die ähnlich wie die der herkömmlichen Lithiumionen-Sekundärbatterien ist. Es kann typischerweise eine Lösung verwendet werden, die ein Leitsalz in einem organischen Lösungsmittel (nichtwässriges Lösungsmittel) enthält. Als nichtwässriges Lösungsmittel können ohne besondere Einschränkungen verschiedene Arten von organischen Lösungsmitteln verwendet werden, beispielsweise Carbonate, Ether, Ester, Nitrile, Sulfone, Lactone und dergleichen, die in Elektrolytlösungen gewöhnlicher Lithiumionen-Sekundärbatterien verwendet werden. Konkrete Beispiele umfassen beispielsweise Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Monofluorethylencarbonat (MFEC), Difluorethylencarbonat (DFEC), Monofluormethyldifluormethylcarbonat (F-DMC), Trifluorodimethylcarbonat (TFDMC) und dergleichen. Solche nichtwässrigen Lösungsmittel können einzeln oder in geeigneter Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden. Als Leitsalz können beispielsweise ein Lithiumsalz, wie LiPF6, LiBF4 oder LiClO4 (wünschenswerterweise LiPF6) verwendet werden. Die Konzentration des Leitsalzes beträgt wünschenswerterweise 0,7 mol/l bis 1,3 mol/l.
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Solange der Effekt der vorliegenden Lehre dadurch nicht signifikant beeinträchtigt wird, kann die obige nichtwässrige Elektrolytlösung verschiedene Additive enthalten, zum Beispiel gaserzeugende Mittel wie Biphenyl (BP) oder Cyclohexylbenzol (CHB), filmbildende Mittel wie Oxalatokomplexverbindungen, die Boratome und/oder Phosphoratome enthalten, oder Vinylencarbonat (VC), Dispergiermittel und Verdickungsmittel.
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Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 100, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann in verschiedenen Arten von Anwendungen verwendet werden. Beispiele für geeignete Anwendungen umfassen Antriebsenergiequellen, die in Fahrzeugen wie etwa Elektrofahrzeugen (EV), Hybridfahrzeugen (HV) und Plug-in-Hybridfahrzeugen (PHV) installiert sind. Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 100 kann auch in Form eines Batteriepacks verwendet werden, in dem eine Vielzahl von Lithiumionen-Sekundärbatterien 100 in Reihe und/oder parallel geschaltet ist.
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Als ein Beispiel wurde eine quadratische Lithiumionen-Sekundärbatterie 100 erläutert, die mit einem flachen gewickelten Elektrodenkörper 20 versehen ist. Die Lithiumionen-Sekundärbatterie kann jedoch auch in Form einer Lithiumionen-Sekundärbatterie konfiguriert sein, die mit einem gestapelten Elektrodenkörper versehen ist. Die Lithiumionen-Sekundärbatterie kann in Form einer zylindrischen Lithiumionen-Sekundärbatterie konfiguriert sein.
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Eine von einer Lithiumionen-Sekundärbatterie verschiedene Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt kann gemäß bekannter Verfahren ebenfalls unter Verwendung des Separators 70 konfiguriert werden.
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Als nächstes werden Beispiele erläutert, die sich auf die vorliegende Lehre beziehen, wobei die vorliegende Lehre jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt sein soll.
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Herstellung der Separatoren A1 bis A8 und B1 bis B8
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Als das poröse Substrat wurde eine poröse Schicht aus einer PE-Einzellage hergestellt.
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In dem Fall, in dem eine Beschichtungsschicht A ausgebildet wurde, wurde das poröse Blatt in eine Beschichtungslösung eingetaucht, die die entsprechende in Tabelle 1 angegebene Verbindung enthielt, herausgezogen und dann getrocknet. Als Beschichtungslösung wurden Lösungen verwendet, die die in Tabelle 1 angegebenen Verbindungen, Polyvinylidenfluorid und N-Methylpyrrolidon in einem Massenverhältnis von 15:20:65 enthielten. Als ein Ergebnis dieses Prozesses wurde eine entsprechende Beschichtungsschicht A auf der Gesamtheit des porösen Blattes (äußere Oberfläche und innere Oberfläche) ausgebildet. Die Dicke der Beschichtungsschicht A betrug 5 nm.
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In dem Fall, in dem die Beschichtungsschicht B1 und/oder die Beschichtungsschicht B2 ausgebildet wurde, wurden die entsprechenden Beschichtungslösungen, die die in Tabelle 1 angegebenen Verbindungen enthielten, unter Verwendung einer Gravurstreichvorrichtung auf die Oberfläche des porösen Blattes aufgebracht und anschließend getrocknet. Als Beschichtungslösung wurden Lösungen verwendet, die die in Tabelle 1 angegebenen Verbindungen, Polyvinylidenfluorid und N-Methylpyrrolidon in einem Massenverhältnis von 15:20:65 enthielten. Als Ergebnis dieses Prozesses wurde/wurden eine Beschichtungsschicht B1 und/oder B2 auf lediglich der Hauptoberfläche des Separators ausgebildet. Die Dicke jeder der auf diese Weise gebildeten Beschichtungsschichten B1 und B2 betrug 5 nm. Die Beschichtungsschicht B1 wurde so ausgebildet, dass sie auf der Positivelektrodenseite des Separators der hergestellten Lithiumionen-Sekundärbatterie lag, und die Beschichtungsschicht B2 wurde so ausgebildet, dass sie auf der Negativelektrodenseite des Separators der hergestellten Lithiumionen-Sekundärbatterie lag.
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In dem Fall, in dem die Beschichtungsschicht A plus die Beschichtungsschicht B1 und/oder die Beschichtungsschicht B2 ausgebildet wurden, wurde zuerst die Beschichtungsschicht A ausgebildet, und als nächstes wurde/wurden die Beschichtungsschicht B1 und/oder die Beschichtungsschicht B2 ausgebildet.
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Hierbei sind Al(OH)3, AlO2H und Al2O3 Verbindungen mit einer höheren Hydrophilie als die des porösen Blattes, und sind Nb2O5, Y2O3 und CeO2 Verbindungen mit einer höheren Hydrophobie als die des porösen Blattes.
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Auf diese Weise wurden die Separatoren A1 bis A8 und B2 bis B8 erhalten, die eine Hydrophilie verleihende Behandlung und/oder eine Hydrophobie verleihende Behandlung erfahren hatten. Als Separator B1 wurde hierbei ein einlagiges poröses PE-Blatt so wie es war verwendet.
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Herstellung einer Lithiumionen-Sekundärbatterie
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Es wurde eine Paste zum Ausbilden einer Aktivmaterialschicht der positiven Elektrode hergestellt durch Vermischen von LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (LNCM) als ein Aktivmaterialpulver der positiven Elektrode, AB als ein leitfähiges Material und PVDF als ein Bindemittel mit N-Methylpyrrolidon (NMP) bei einem Massenverhältnis von LNCM:AB:PVDF = 94:3:3. Die Paste wurde in Form eines Bandes auf beide Seiten einer 15 µm dicken Aluminiumfolie aufgetragen und das Ganze getrocknet und gepresst, um dadurch eine positive Elektrode herzustellen.
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Es wurde eine Paste zum Ausbilden einer Aktivmaterialschicht der negativen Elektrode hergestellt durch Vermischen von kugelförmigem Graphit (C) als Aktivmaterial der negativen Elektrode, CMC als Verdickungsmittel und SBR als Bindemittel mit entionisiertem Wasser in einem Massenverhältnis von C:CMC:SBR = 98:1:1. Die Paste wurde in Form eines Bandes auf beide Seiten einer 10 µm dicken Kupferfolie aufgetragen und das Ganze getrocknet und gepresst, um dadurch eine negative Elektrode herzustellen.
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Die auf diese Weise hergestellte positive Elektrode, negative Elektrode und Separator wurden mit dem zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordneten Separator aufeinandergelegt und das Ganze gewickelt, um einen gewickelten Elektrodenkörper zu erhalten.
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Der hergestellte gewickelte Elektrodenkörper wurde in einem Batteriegehäuse untergebracht. Als nächstes wurde unter einer Temperaturumgebung bei 20 °C eine nichtwässrige Elektrolytlösung durch eine Öffnung des Batteriegehäuses eingespritzt, um eine quadratische Lithiumionen-Sekundärbatterie mit einer Kapazität von 5 Ah herzustellen. Als nichtwässrige Elektrolytlösung wurde ein Elektrolyt verwendet, der erhalten wurde durch Auflösen von LiPF6 als Leitsalz in einer Konzentration von 1,0 mol/l in einer Lösungsmittelmischung, die Ethylencarbonat (EC), Dimethylcarbonat (DMC) und Ethylmethylcarbonat (EMC) mit einem Volumenverhältnis von EC:DMC:EMC = 3:4:3 enthielt.
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Bewertung des Kontaktwinkels
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Die zur Herstellung der obigen Lithiumionen-Sekundärbatterien verwendete nichtwässrige Elektrolytlösung wurde auf den hergestellten Separator getropft und der Kontaktwinkel (°) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
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Messung der Imprägnierzeit
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Die Imprägnierzeit wurde für jede Lithiumionen-Sekundärbatterie als die Zeit bestimmt, die verging, bis der gewickelte Elektrodenkörper mit 60 Masse-% der injizierten nichtwässrigen Elektrolytlösung imprägniert war.
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Im Speziellen wurde bei jeder Lithiumionen-Sekundärbatterie das Gewicht des gewickelten Elektrodenkörpers vor dem Einspritzen der nichtwässrigen Elektrolytlösung in das Batteriegehäuse gemessen. Als nächstes wurde in einer Temperaturumgebung von 20 °C die nichtwässrige Elektrolytlösung in das Batteriegehäuse der Lithiumionen-Sekundärbatterie eingespritzt. Der gewickelte Elektrodenkörper wurde mit der nichtwässrigen Elektrolytlösung imprägniert, und danach der gewickelte Elektrodenkörper aus der nichtwässrigen Elektrolytlösung herausgenommen. Das Gewicht des gewickelten Elektrodenkörpers wurde erneut gemessen. Die Differenz zwischen den Gewichten des gewickelten Elektrodenkörpers vor und nach der Imprägnierung mit der nichtwässrigen Elektrolytlösung wurde berechnet, um dadurch das Gewicht (Imprägniermenge) der nichtwässrigen Elektrolytlösung zu bestimmen, die in den gewickelten Elektrodenkörper imprägniert wurde. Als Imprägnierungsanteil (%) wurde ein in Zahlen ausgedrückter Prozentsatz genommen, der sich aus der Division dieser Imprägniermenge durch die Einspritzmenge an nichtwässriger Elektrolytlösung ergab, und als Imprägnierzeit (h) wurde die abgelaufene Zeit bis zu einem Imprägnierungsanteil von 60 % genommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
[Tabelle 1]
| Separator | Beschichtungsschicht A | Beschichtungsschicht B1 | Beschichtungsschicht B2 | Kontaktwinkel (°) | Imprägnierzeit (h) |
| A1 | Al2O3 | Nb2O5 | - | 20 | 7 |
| A2 | Al2O3 | - | Nb2O5 | 20 | 7 |
| A3 | Al2O3 | Y203 | - | 30 | 10 |
| A4 | Al2O3 | CeO2 | - | 25 | 9 |
| A5 | AlO2H | Nb2O5 | - | 10 | 3 |
| A6 | Al(OH)3 | Nb2O5 | - | 5 | 2 |
| A7 | AlO2H - Al(OH)3 | Nb2O5 | - | 7 | 3 |
| A8 | Al2O3 | Nb2O5 | Nb2O5 | 20 | 5 |
| B1 | - | - | - | 60 | 24 |
| B2 | Al2O3 | - | - | 30 | 18 |
| B3 | Nb2O5 | - | - | 80 | 30 |
| B4 | - | Nb2O5 | - | 70 | 26 |
| B5 | - | - | Nb2O5 | 70 | 26 |
| B6 | - | Nb2O5 | Nb2O5 | 70 | 28 |
| B7 | Nb2O5 | Al2O3 | - | 60 | 24 |
| B8 | Al2O3 - Nb2O5 | - | - | 60 | 24 |
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Der Separator B1 ist ein Separator, auf dem keine Beschichtungsschicht vorgesehen ist (d.h. ein unbehandelter Separator).
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Die Imprägnierzeit in den mit der hydrophilen Beschichtungsschicht A versehenen Separator B2 war kürzer als die in den unbehandelten Separator B1. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die Hydrophilie des gesamten Separators B2 (Hauptoberfläche und innere Oberfläche) hoch ist und das Rückhaltevermögen der nichtwässrigen Elektrolytlösung somit hoch ist. Die verringerte Imprägnierzeit war jedoch kurz.
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Die Imprägnierzeit in den Separator B3, der mit der hydrophoben Beschichtungsschicht A versehen war, war etwas länger. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die Hydrophobie in dem gesamten Separator B3 (Hauptoberfläche und innere Oberfläche) hoch ist und das Rückhaltevermögen der nichtwässrigen Elektrolytlösung somit gering ist.
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Die Imprägnierzeiten in die Separatoren B4 bis B6, die mit der hydrophoben Beschichtungsschicht B1 und/oder der hydrophoben Beschichtungsschicht B2 versehen waren, waren etwas länger. Dies ergibt sich aus der hohen Hydrophobie der Oberfläche der Separatoren B4 bis B6.
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Die Imprägnierzeit in den Separator B7, der mit der hydrophoben Beschichtungsschicht A und der hydrophilen Beschichtungsschicht B1 versehen war, zeigte keine Veränderung. Dies liegt daran, dass, obwohl die Hauptoberfläche des Separators B7 hydrophil ist, die innere Oberfläche des Separators B7 hydrophob ist und demzufolge das Rückhaltevermögen der nichtwässrigen Elektrolytlösung nicht zunimmt.
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Die Imprägnierzeit änderte sich nicht beim Separator B8, der mit der Beschichtungsschicht A versehen war, die sowohl eine hydrophobe Verbindung als auch eine hydrophile Verbindung enthielt. Dies liegt daran, dass der hydrophobe Abschnitt und der hydrophile Abschnitt in dem gesamten Separator B8 (Hauptoberfläche und innere Oberfläche) vermischt sind, und dementsprechend das Rückhaltevermögen der nichtwässrigen Elektrolytlösung nicht zunimmt.
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Im Gegensatz dazu waren die Imprägnierzeiten in die Separatoren A1 bis A8, die mit der hydrophilen Beschichtungsschicht A und der hydrophoben Beschichtungsschicht B1 und/oder B2 versehen waren, signifikant verkürzt. Dies liegt daran, dass die Hydrophilie im Inneren des Separators hoch ist und die Hydrophobie der Separatoroberfläche hoch ist und daher die nichtwässrige Elektrolytlösung bereitwillig in den Separator getrieben wird, bereitwillig im Separator gehalten wird und nicht leicht aus dem Separator herausfließt.
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Ein Vergleich der Separatoren A1 bis A8 zeigt, dass die Imprägnierzeit weiter verkürzt werden kann, indem beide hydrophobe Beschichtungsschichten B1 und B2 bereitgestellt werden. Der die Imprägnierfähigkeit verstärkende Effekt der in der Beschichtungsschicht A enthaltenen hydrophilen Verbindungen war hoch, mit der Reihenfolge Al(OH)3 > AlO2H > Al2O3. Dies stimmt überein mit der Reihenfolge der Hydrophilie der Verbindungen. Der die Imprägnierfähigkeit verstärkende Effekt der in den Beschichtungsschichten B1 und B2 enthaltenen hydrophoben Verbindungen war hoch, mit der Reihenfolge Nb2O5 > CeO2 > Y2O3. Dies stimmt überein mit der Reihenfolge der Hydrophobie der Verbindungen.
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Anhand des oben dargelegten wird verständlich, dass der Separator für eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Imprägnierfähigkeit in Bezug auf eine nichtwässrige Elektrolytlösung aufweist.
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Es wurden oben ausführlich konkrete Beispiele der vorliegenden Lehre erläutert, wobei jedoch die konkreten Beispiele illustrativer Natur sind und den Umfang der Ansprüche in keiner Weise beschränken sollen. Die in den Ansprüchen dargelegte Technologie umfasst Variationen und Modifikationen der oben veranschaulichten konkreten Beispiele.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017181963 [0001]
- JP H06076807 A [0004]
- JP 2000138050 A [0004]
- JP 2011159434 A [0004]
- JP 2017084779 A [0004, 0005]
- JP 2009146756 A [0004]
- WO 2016/002637 A1 [0004]
- JP H08050890 A [0004]
