JP2002134092A - 積層されたリチウムイオン蓄電池用の重合体メソ多孔性セパレーター要素 - Google Patents

積層されたリチウムイオン蓄電池用の重合体メソ多孔性セパレーター要素

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オーレリアン・デュパスキエ
Jean-Marie Tarascon
ジャン−マリー・タラスコン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間の蓄電池の貯蔵及び使用において高い
イオン伝導率と循環安定性を示すセパレーター要素を製
造する簡単で経済的な方法を提供する。 【解決手段】 蓄電池セルのイオン導電性電極間セパレ
ーターとして使用されるメソ多孔性重合体膜の製造方法
であって、ａ）重合体物質、前記重合体物質のための揮
発性流体溶媒、及び前記溶媒と混合可能であって、前記
溶媒よりも揮発性が低い第２の流体を含む被覆可能な組
成物を調製し、ｂ）前記組成物を流し込み成形して、層
を形成し、ｃ）前記溶媒が前記非溶媒よりも実質的に速
い速度で揮発する条件下で前記層から前記流体を揮発さ
せ、ｄ）前記重合体物質母体のゲル化が完了するまで前
記溶媒の揮発を継続させ、ｅ）前記液滴からの前記非溶
媒の揮発を次の完了まで継続させて、前記膜母体中にメ
ソ多孔質の空隙を等しく分散する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は典型的に加熱加圧下
で積層されて単一の電池セル構造を形成する、高分子フ
ィルム組成物電極及びセパレーター要素、及び金属フォ
イル又はメッシュ電流コレクターを含む再充電可能な電
解電池セルに関する。特に、本発明は極めて多孔質であ
り、従って高温の積層処理の後でもかなりの量の電解溶
液を吸収して保持でき、これにより広範囲の温度での長
時間の蓄電池の貯蔵及び使用において、高いイオン伝導
率と循環安定性を提供できるセパレーター要素フィルム
又は膜を製造する簡単で経済的な方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に特に好ましく使用される電解電
池セルは米国特許５，４６０，９０４に記述されている
形式のＬｉイオン挿入セルを含み、これは好ましくは米
国特許５，４１８，０９１に記述されているようなセパ
レーター要素を含み、これらの特許の開示は参考用とし
てここに挙げられる。このようなセルは高分子母体中に
分散したリチウム‐源ＬｉＭｎ2Ｏ4及び炭素のような細
かく分割された活性物質を含むそれぞれ正及び負の電極
要素から構成され、そして柔軟な層又は膜に形成され
る。これらの要素はこれらの間に電気的に絶縁性のセパ
レーター膜を張り合わされ、このセパレーター膜は通常
は類似の重合体物質を含み、このセパレーター膜は最終
的にはリチウム塩が均一に分散した有機溶液を含有し
て、前記電極間において電解質のイオン導電性の橋とし
て働き、また電池セルの充電及び放電のサイクルを通じ
てこれらの電極の活物質から活物質に可逆的に流れるＬ
ｉイオンの挿入を可能にする。最終的に、電池セル回路
の電子の付随する流れを促進するために、正極要素及び
負極要素のそれぞれは集電極要素を有し、これは使用時
に利用装置に導かれる導線の留め具のための端末ベース
として働く。
【０００３】これらの従来の電池セルの製作及び使用に
おいて、重合体に相溶性の可塑剤化合物を含むセパレー
ター膜要素組成物が採用され、この可塑剤は電解質溶液
の添加による活性化のための準備として、最終のセルセ
パレーター成分から部分的に除去された。これらの重合
体セパレーター組成物だけでなく類似の重合体電池電極
組成物も、一般に重合体に不活性の溶媒を用いた抽出に
より、添加された相溶性可塑剤を除去しても、重合体母
体中に多孔性を付与しないで、むしろ活性電解質の早期
の吸収のための母体を予め調整することにおいて、特に
ユニークであった。
【０００４】他方で、電解質吸収を促進するために母体
の多孔性を当てにする従来の重合体電池セルセパレータ
ー要素は米国特許３，３５１，４９５に記述されてい
る。しかしながら、このようなセパレーター要素の調製
は、類似の溶媒抽出操作を当てにしており、多孔性を得
るために、添加された不活性充填剤粒子と共に不相溶性
の、いわゆる“可塑剤”成分を凝固した組成物から物理
的に除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、電池
セパレーター膜要素が提供され、これは改良された電解
質溶液吸収を生じることができる程度のメソ多孔性を有
し、そして結果として生じる高いイオン伝導性を有し、
更に時間がかかり、高価な抽出操作に依存することなく
調製される。また本発明の電池セル要素の調製方法は簡
単な要素膜被覆方法又は流し込み成形方法を含み、この
方法は被覆組成物流体ビヒクル成分の差別的な蒸発によ
り好ましい多孔性を形成する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は積層されたＬｉ
イオン挿入電池セルのセパレーター及び電極要素として
均一に良好に作用するメソ多孔質重合体母体層又は膜を
調製する方法を提供する。このような膜は重合体溶媒成
分及び非溶媒被覆ビヒクル成分の組合せを含む重合体組
成物を利用した簡単な被覆又はフィルム形成方法により
調製され、この方法は、それぞれの前記成分の蒸発速度
により、初期の溶媒蒸発を通じて凝固する重合体母体層
中に揮発性の小さい非溶媒を細かく分散させる。前記重
合体母体が前記溶媒成分の蒸発の結果、ゲル化又は凝固
した後に、前記非溶媒成分が重合体母体から最終的に蒸
発して拡散すると、メソ多孔質母体構造物を生成し、こ
れは電解質溶液を容易に吸収して電池セル中に高レベル
のイオン伝導性を与える。
【０００７】前記母体重合体及び被覆ビヒクルの混合物
の他に、前記組成物は好ましくはシリカのように細かく
分割された不活性充填剤を含み、この粒子は最初は被覆
層中に均一に分散するが、部分的に移動し、前記母体膜
のゲル化を通じて前記分散した非溶媒ビヒクル液滴中に
塊として集結する。従って、不活性充填剤はその均一な
分散により最終層に構造強度を与えるばかりでなく、非
溶媒ビヒクルの拡散の後にメソ孔の開口構造を維持する
支持体を提供し、また更に後で前記セパレーターと電極
要素を接合して単一電池セル構造を形成する熱積層操作
の圧縮を通じて別の支持体を提供する。
【０００８】相補的電極被覆組成物は母体重合体及び溶
媒と非溶媒の混合物の他に、粉末炭素及び挿入化合物、
例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4スピネルのようなそれぞれ電解質
的に活性な成分を含む。これらの活性成分は細かく分割
された形で被膜組成物中に分散するが、これらはこれら
の粒子の大きさが通常はメソ孔よりも極めて大きい範囲
にあるため、メソ孔の形成を著しくは妨害しない。
【０００９】メソ多孔質セパレーター及び電極要素の形
成が完了した後に、それぞれの電極要素に金属グリッド
又はフォイルの集電極を熱で積層し、続いてこれらの電
極副集成体に介在のセパレーター要素を積層することは
上述の特許明細書に記述されている。電池セルの製作は
定法のように、活性化及び電解質溶液のメソ孔膜への吸
収、及び最終包装によって終了する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は費用及び時間のかかる溶
媒抽出工程に頼らずに、再充電可能な電解電池セルのメ
ソ多孔質重合体セパレーター及び電極要素を製造する方
法を本質的に含む。更に本発明は得られたセパレーター
及び電極要素を含み、これに加えて、これらのセパレー
ター及び電極要素及び伝導性集電極要素の熱積層集成体
により組立てられた蓄電池セルを含む。このような集成
体及び蓄電池セルの作製に用いる方法はその大部分が米
国特許の５，４７０，３５７及び５，５４０，７４１及
びこれらの関連特許に記述される。
【００１１】典型的な電池セル集成体１０は図１に示さ
れ、これは正極膜要素１３及び負極膜要素１７を含み、
これらの間に本発明に従って調製されるセパレーター要
素１５が配置され、この中にリチウム塩電解質溶液が最
終的に吸収される。前記電極１３，１７はそれぞれリチ
ウムを含む（lithiated）挿入化合物、例えば、ＬｉＭ
ｎ2Ｏ4、及びリチウムイオンを可逆的に挿入できる補充
物質、例えば、石油コークス又は黒鉛の形状の炭素を含
む。好ましくはアルミニウム及び銅、又はニッケルから
成る導電性集電極１１，１９はそれぞれの電極要素１
３，１７に付着し、好ましくは、予備的に張合わされて
副‐集成体を形成し、そしてこれらの副‐集成体は熱で
積層されて、中間に位置するセパレーター要素１５に接
着して、単一の電池セル１０を形成する。前記セルの後
の処理を促進するために、特に電解質溶液を取り込むた
めに、少なくとも１つの、好ましくは２つの集電要素
は、有孔箔又はエキスパンデッドメタルグリッドの形状
のように、透過性である。
【００１２】本発明のセパレーター及び同様の電極要素
の作製に利用される重合体物質は、例えば、塩化ビニ
ル、アクリロニトリル、酢酸ビニル、フッ化ビニル、塩
化ビニリデン、及びフッ化ビニリデンの重合体及び共重
合体；及びアクリロニトリルと塩化ビニル又は塩化ビニ
リデンとの重合体及び共重合体；フッ化ビニリデンとテ
トラフルオロエチレンとの重合体及び共重合体；トリフ
ルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、又はヘ
キサフルオロプロピレンの重合体及び共重合体から選択
できるが、約７５〜９７重量％のフッ化ビニリデン（Ｖ
ｄＦ）と３〜２５重量％のヘキサフルオロプロピレン
（ＨＦＰ）との共重合体が特に好ましく、ＶｄＦコモノ
マーの比率は一般にその分子量と共に変化する。
【００１３】本発明のセパレーター要素と電極要素の調
製と処理のためには必須ではないけれども、積層を通じ
て柔軟性と熱凝集を最適の状態にするために、重合体組
成物はフタル酸ジブチルのような相溶性の有機可塑剤の
適当量を更に含んでもよい。正極及び負極の組成物は普
通は細かく分割された分散形状において、更に電解質的
に活性な成分を含み、この活性成分は実質的に最終電池
の放電／充電のサイクルを通じてリチウムイオンを提供
し、そして挿入できる物質である。
【００１４】本発明の方法はセパレーター及び電極の膜
を流し込み成形するのに使用される被覆組成物を調製す
る従来の電池セルの製造技術と相違する独特の技術であ
る。従来の方法は母体重合体及び被覆ビヒクル溶媒、必
要ならば可塑剤を含む均一な被覆溶液の調製を必要とす
るが、本発明で採用される被覆組成物は、アセトン又は
テトラヒドロフランのような第１の重合体溶媒に加え
て、実質的に重合体に対し非溶媒であるが、前記第１溶
媒とかなりの程度混和できる低級アルコールのような揮
発性の低い液体被覆ビヒクル成分を含む。このような混
合された溶解力のある被覆ビヒクルは透明で均質な重合
体溶液層を最初に流し込み成形でき、また第１溶媒の大
部分を蒸発させることにより被覆層中の非溶媒が濃縮さ
れると、重合体のゲル化又は合体が前記層中に局部的に
生じて、非溶媒成分の多数の細かい液滴を包囲する。非
溶媒の揮発性が低いため、非溶媒成分の後の蒸発により
重合体膜が十分にゲル化してメソ多孔性構造を維持する
まで、均一な液滴の分散が保持される。
【００１５】本発明の好ましい態様において、被覆組成
物はシリカ又はアルミナのようなかなりの量の不活性な
粒状の充填剤を含み、これは流し込み成形された層中に
最初は均一に分散する。この充填剤成分は、これが従来
技術の組成物中においてそうであったように、最終膜の
物理的強度に実質的に寄与する。しかしながら、本発明
で利用される場合、この粒状充填剤は独特の機能を付加
する。即ち、第１溶媒ビヒクルの蒸発及びこれによる重
合体膜母体の合体を通じて、充填剤粒子はビヒクルの蒸
発が進行するにつれて、流動が大きい非溶媒液滴中に蓄
積する傾向を示し、そして非溶媒によって最初に占めら
れた隙間の内部に大きな寸法で最終的に塊になり、その
結果、セパレーター膜の最終のメソ多孔性が維持され
る。
【００１６】被覆組成物の特殊な溶解力の不均衡さと組
合された粒状充填剤のこの優れた機能は図２及び図３に
示されるであろう。図２において、セパレーター膜被覆
層の部分１５は非溶媒の液滴２６を分離するのに十分な
程度まで第１溶媒を蒸発させることによりゲル化した重
合体溶液の連続する母体２２を含む。充填剤粒子２４，
２５は、均質組成物が最初に流し込み成形された時と同
様に、層全体に、即ち、重合体母体２２と非溶媒液滴２
６の両方に実質的に同じ均質な分散状態で分散される。
第１溶媒の蒸発によって更にゲル化されると、図３に示
すように、重合体母体２２の粘度が増大して充填剤粒子
２４の分散を固定し、その間に流動性の高い非溶媒液滴
３６内の粒子２５は非溶媒が蒸発するにつれて自由に塊
になる。重合体母体が凝固して隙間３６の寸法を十分に
維持できるまで更なる塊状化が行われてもよい。
【００１７】図２及び図３の描写は理解を容易にするた
めに極めて調和がとれていない状態で示されていること
に注目すべきである。重合体母体中の非溶媒の分散によ
り生じる隙間内部におけるヒュームドシリカのような粒
状充填剤の相対的な分配は前記シリカ粒子の実際の寸法
が約１０ｎｍであり、顕微鏡写真によれば隙間の直径が
約１μｍであることを考慮して、更に密接して描かれて
もよい。
【００１８】図４に見られる隙間と粒状充填剤の別の描
写は、膜の隙間を容易に崩壊させ、そして電解質の臨界
吸収を大きく制限する熱と圧力を用いた積層により電池
セルを作製する極限の状態でセパレーター膜の隙間構造
を支えるという最大の役割を達成するために、充填剤粒
子の塊を配置することを意図する。最大圧縮で示される
ように、塊の粒子はセパレーター１５の持続するメソ多
孔性を与える隙間の開いた網状組織を維持する。一方、
電極膜１３，１７中の完全な状態のメソ孔は大部分がこ
れらの組成物中の大きな寸法の粒子によって維持され
る。
【００１９】本発明は上述の特許明細書及び関連の公報
に述べられた電池電極及び電解質成分を利用できるが、
平易さのために、本発明を下記の実施例に含まれるいく
つかの代表的な組成物に関して記述する。
【００２０】
【実施例】実施例１ セパレーター膜１５の好ましい態様のための被膜組成物
を本発明に従って約３８０×１０3ＭＷ(Atochem Kynar
FLEX 2801)を有する３．０グラムの８８：１２ＶｄＦ：
ＨＦＰ共重合体を約２０ミリリットルのアセトンに溶解
することにより調製した。この溶液中に前記共重合体が
実質的に溶解しない約１０ミリリットルのエタノール及
び２．０グラムのヒュームドシリカ（ＳｉＯ2）を入れ
て撹拌して、透明で滑らかな粘性の組成物を形成した。
この組成物を付着防止剤のポリエチレンテレフタレート
フイルムの表面上に約２５０μｍの湿潤厚に成形し、そ
して約３０℃の適度に循環する空気中で被膜のビヒクル
成分を蒸発させることにより乾燥した。約５０μｍの厚
さの得られたセパレーター膜は前記成形用の基板から剥
離した時に自立しており、また均質な状態を示した。顕
微鏡写真の検査の結果、図２に示すように、前記膜中に
は前記重合体母体を通して円形の空隙とシリカ粒子が均
等に分配され、また前記空隙の範囲内の前記粒子の密度
は前記重合体母体中の前記粒子の密度より大きいことを
示した。
【００２１】実施例２ 本発明の上述の一般的な態様の比較例を実施した。即
ち、不活性充填剤が分散されていないメソ多孔質膜を、
被膜組成物のシリカ成分が付与されないことを除いては
実施例１の方法を用いて調製した。組成物の流動性が大
きくなることを補償し、また同じ膜厚を得るために被膜
組成物を約３５０μｍの厚さに成形した。得られたセパ
レーター膜は限界物理的強度を示し、また顕微鏡写真検
査の結果、実施例１と同じメソ多孔質構造を示したが、
不活性分散粒子は存在しなかった。
【００２２】実施例３ 非溶剤のイソプロパノールがエタノールの代わりに使用
されたことを除いては、実施例１の方法により別の膜サ
ンプルを調製した。得られた膜は実施例１の膜と視覚的
に見分けがつかなかった。
【００２３】実施例４ 非溶剤のメタノールがエタノールの代わりに使用された
ことを除いては、実施例１の方法により異なる別の膜サ
ンプルを調製した。得られた膜は実施例１の膜と視覚的
に見分けがつかなかった。
【００２４】実施例５ 約８ミリリットルのアセトンがエタノールの代わりに使
用されたことを除いては、比較例の膜サンプルを実施例
１の成分から調製し、これにより重合体溶媒のみから成
る被膜ビヒクルを得た。この組成物を同様な方法で成形
し、乾燥して、実施例１と類似するマクロ外観の膜を形
成した。顕微鏡写真の検査の結果、この膜はメソ多孔質
構造が存在しない重合体母体を通して均等に分散したシ
リカ粒子のみから構成されること判明した。
【００２５】実施例６ 本発明の有効性を試験するために、比較の従来技術のセ
パレーター膜サンプルを実質的に上述の５，４１８，０
９１特許の実施例１３の方法により、溶媒に分散した約
２０％ＳｉＯ2及び２５％フタル酸ジブチル可塑剤を含
むＦＬＥＸ２８０１ＶｄＦ：ＨＦＰ共重合体組成物の成
形により調製した。上述の従来技術の方法に続いて、得
られた柔軟なセパレーター膜をジエチルエーテルで抽出
して、可塑剤成分を除去し、これにより電解質吸収のた
めの前記膜を調節した。抽出した膜を試験した結果、前
記参照した特許に記述されたように、シリカ粒子は重合
体母体中に分散していたが、空隙は認識できないことが
判明した。
【００２６】実施例７ 実施例１及び６のそれぞれに従って調製された本発明及
び従来例のセパレーター膜のそれぞれ４組のサンプルの
電解質吸収能力を比較した。この目的のために、これら
のサンプルを秤量し、次いで電池セル活性化電解質溶液
用のビヒクルとして典型的に使用されるリチウム塩溶媒
である炭酸プロピレン（ＰＣ）に数分間浸漬した。浸漬
後に、これらのサンプルの表面に蓄積したＰＣを清浄化
し、そしてＰＣ吸収量を測定するために再秤量した。こ
れらのサンプルの組による吸収を比較するグラフは図５
で表され、これは本発明のメソ多孔質膜の模擬の電解質
吸収性が一般に大きいことを示す。
【００２７】実施例８ 種々の温度状態に曝された後の模擬の電解質吸収を実施
例１〜５の本発明及び比較例のセパレーター膜のそれぞ
れのサンプルについて試験した。上記温度状態は電池セ
ルの作製におけるセパレーター要素及び電極要素の熱積
層を通じて遭遇し易いものである。このような積層温度
が増大すると多孔性及び電解質吸収能力が低下すること
が予想される。積層圧力及び１００℃及び１７０℃の積
層温度に曝した後に、前記サンプルを実施例７の方法の
ＰＣ吸収について試験した。それぞれの実施例の膜の比
較吸収の結果を図６のグラフに示す。これらの試験結果
において特に注目すべき点は本発明のメソ多孔性膜によ
り最初に示される電解質吸収が高水準であり、更に構造
体を支持する粒状充填剤を含む実施例１，３及び４の好
ましい態様の吸収性がかなり高く維持されていることで
ある。実施例２で示すような充填剤のない膜のメソ孔崩
壊に対する感受性は母体重合体の融点以上の温度におい
てこれらの結果から明らかである。非常に優れた初期吸
収を有するこれらの膜は、もちろん、低温又は非積層の
電池セルの用途に有用であろう。更に明らかなように、
実施例５の比較の膜の非孔質構造体はほとんど温度によ
り影響されないが、いかなる状態でも最小の電解質吸収
を示す。
【００２８】実施例９ 本発明に従って調製されたメソ多孔性セパレーター及び
電極膜の最高の有効性を上述の特許の５，４６０，９０
４の図４の方法で作製した比較の積層電池セルを用いて
試験した。可塑剤を抽出した従来技術のセルを前記特許
の実施例１５のように調製し、また本発明のセルを以下
のように調製した。前記特許の図１に示すように、２．
５グラムのＦＬＥＸ２８０１ＶｄＦ：ＨＦＰ共重合体、
１グラムのＳＰ導電性炭素、５グラムのＬｉＭｎ2Ｏ4、
４０ミリリットルのアセトン、及び１５ミリリットルの
エタノールから成る組成物から正極膜１３を約３７５μ
ｍ厚に流し込み成形した。得られたメソ多孔性膜を加熱
ローラー装置内において約１５０℃でエキスパンデッド
アルミニウムフォイル集電極要素１１に積層した。２．
５グラムのＦＬＥＸ２８０１ＶｄＦ：ＨＦＰ共重合体、
１グラムのＳＰ導電性炭素、５グラムのマイクロビーズ
炭素、４０ミリリットルのアセトン、及び１５ミリリッ
トルのエタノールから成る組成物から負極膜１７を約４
５０μｍ厚に流し込み成形した。得られたメソ多孔性膜
を加熱ローラー装置内において約１５０℃でエキスパン
デッド銅フォイル集電極要素１９に積層した。前記実施
例１に従って作製されたメソ多孔性セパレーター要素１
５を前記副集成体の電極要素１３，１７の間にこれらに
接触させて配置し、そしてこの集成体を装置内において
約１２０℃で積層して単一の電池セル１０を形成し、次
いでこの電池セルを上述の参照特許に記述したようにＥ
Ｃ：ＰＣ：ＬｉＰＦ6電解質溶液に浸漬することにより
活性化した。
【００２９】従来技術の電池セル及び本発明に従い作製
された要素で組立てられた電池セルを前記参照特許の
５，４６０，９０４の実施例１３に記述された方法によ
りＣ／５サイクル速度において３．０Ｖ〜４．５Ｖのカ
ットオフ電圧間の定数１０ｍＡで循環させた。両方のセ
ルは前記参照特許の図２に示した方法で同じように作動
し、そして約２０〜２５ｍＡｈの範囲の放電性能を示し
た。
【００３０】上述の実施例は例示のみを意図するもので
あって本発明を限定するものではない。同じ結果を生じ
るその他の重合体及び溶媒／非溶媒の組合せが添付の特
許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱すること
なく一定の実験の実施に基づく上述の記述を考慮して当
業者により達成されるであろう。
【００３１】メソ多孔質セパレーター及び電極要素の形
成が完了した後に、それぞれの電極要素に金属グリッド
又はフォイルの集電極を熱で積層し、続いてこれらの電
極副集成体に介在のセパレーター要素を積層することは
上述の特許明細書に記述されている。電池セルの製作は
定法のように、活性化及び電解質溶液のメソ孔膜への吸
収、及び最終包装によって終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセパレーター要素及び電極要素を含む
複合Ｌｉイオン電池セルの概略図。
【図２】膜重合体の早い段階のゲル化の間の非溶媒ビヒ
クル液滴及び不活性充填剤粒子の相対的分散を示す本発
明のセパレーター膜の部分の断面図。
【図３】膜重合体の最終段階のゲル化の間の非溶媒ビヒ
クル液滴及び不活性充填剤粒子の相対的分散を示す本発
明のセパレーター膜の部分の断面図。
【図４】膜重合体を積層する温度と圧力に曝した後の非
溶媒と置換するメソ多孔質空隙及び不活性充填剤粒子の
相対的分散を示す本発明のセパレーター膜の部分の断面
図。
【図５】本発明及び従来技術に従って作製された類似の
重合体のセパレーター膜サンプルにおける電解質吸収を
比較するグラフ。
【図６】種々の組成物から調製され、そして中くらいの
及び高い積層温度に曝されたメソ多孔性セパレーター膜
における電解質吸収を比較するグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA38A CB31 CB32 CB37 CB47 CC07Y CC22X DA24 DA49 4J002 BD031 BD101 BD121 BD131 BD141 BD161 BF021 BG101 DE146 DJ016 FD016 GQ00 5H021 BB04 BB12 CC04 EE10 EE15 EE23 EE31 HH01 HH05 5H029 AJ06 AJ14 AK03 AL06 AL07 AM03 AM05 AM07 BJ04 BJ12 CJ06 HJ01 HJ08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蓄電池セルのイオン導電性電極間セパレ
    ーターとして使用されるメソ多孔性重合体膜の製造方法
    であって、 ａ）重合体物質、前記重合体物質のための揮発性流体溶
    媒、及び前記溶媒と混合可能であって、前記溶媒よりも
    揮発性が低い第２の流体を含む被覆可能な組成物を調製
    し、前記第２の流体は前記重合体物質に対して著しい溶
    解力を示さない非溶媒であり、 ｂ）前記組成物を流し込み成形して、層を形成し、 ｃ）前記溶媒が前記非溶媒よりも実質的に速い速度で揮
    発する条件下で前記層から前記流体を揮発させ、これに
    より前記層の非溶媒が優勢な領域中の前記重合体物質の
    ゲル化が生じ、また重合体物質の母体中に実質的に均等
    に分散した液滴として前記非溶媒が単離し、 ｄ）前記重合体物質母体のゲル化が完了するまで前記溶
    媒の揮発を継続させ、これにより前記膜が自立し、 ｅ）前記液滴からの前記非溶媒の揮発を次の完了まで継
    続させて、前記膜母体中にメソ多孔質の空隙を等しく分
    散することを含むことを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項２】 前記被覆可能な組成物中に前記組成物の
    残存成分に対して実質的に不活性な充填剤の粒子を均一
    に分配し、これにより前記粒子が前記隙間内部並びに前
    記膜母体中に分配されることを更に含む、請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 前記隙間の少なくとも一部中への吸収に
    より前記電解質を前記隙間中に分配するのに十分な時
    間、前記メソ多孔質セパレーター膜を流体電解質に接触
    させ、これにより前記膜をイオン伝導性にすることを更
    に含む、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 蓄電池セルのイオン導電性電極間セパレ
    ーターとして使用されるメソ多孔質重合体膜であって、 前記膜は内部に分配された多数の隙間と多数の不活性充
    填剤粒子を有する重合体母体を含み、前記粒子の少なく
    とも一部は前記隙間内部に位置することを特徴とする前
    記重合体膜。
  5. 【請求項５】 前記粒子は前記母体内部よりも大きい空
    間密度で前記隙間内部に分配される、請求項４記載の
    膜。
  6. 【請求項６】 前記重合体母体は３〜２５重量％のヘキ
    サフルオロプロピレンを有するフッ化ビニリデンの共重
    合体を含む、請求項４記載の膜。
  7. 【請求項７】 正極要素、負極要素、及びこれらの間に
    設けられたセパレーター膜要素を含む蓄電池セル構造物
    であって、 前記セパレーター膜は内部に分配された多数の隙間と多
    数の不活性充填剤粒子を有する重合体母体を含み、前記
    粒子の少なくとも一部は前記隙間内部に位置することを
    特徴とする前記蓄電池セル構造物。
  8. 【請求項８】 前記粒子は前記母体内部よりも大きい空
    間密度で前記隙間内部に分配される、請求項７記載の蓄
    電池構造物。
  9. 【請求項９】 前記重合体母体は３〜２５重量％のヘキ
    サフルオロプロピレンを有するフッ化ビニリデンの共重
    合体を含む、請求項７記載の蓄電池構造物。
  10. 【請求項１０】 前記電極要素のそれぞれは重合体母体
    を含み、また前記電極要素及びセパレーター要素のそれ
    ぞれはそれぞれの境界面において隣接する要素に結合し
    て単一の柔軟な積層構造物を形成する、請求項７記載の
    蓄電池構造物。
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