JP2002151037A - Separator for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

Separator for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery

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JP2002151037A
JP2002151037A JP2000338750A JP2000338750A JP2002151037A JP 2002151037 A JP2002151037 A JP 2002151037A JP 2000338750 A JP2000338750 A JP 2000338750A JP 2000338750 A JP2000338750 A JP 2000338750A JP 2002151037 A JP2002151037 A JP 2002151037A
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Japan
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lithium
electrode
secondary battery
ion secondary
lithium ion
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JP2000338750A
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Japanese (ja)
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Satoshi Nishikawa
聡 西川
Takahiro Omichi
高弘 大道
Hiromasa Minematsu
宏昌 峯松
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an extremely safe lithium ion secondary battery without having a rupture/inflammation of the battery in overcharge. SOLUTION: In an electrochemical cell in which a film having a thickness of 40 μm or less and 1.5×102 N/m or more of load-bearing point strength in a tensile test is used, a MacMillan number is 10 or less when an electrolytic solution is impregnated into the film, and in which the film is pinched between a metallic foil electrode (electrode A) electrochemically stable in an oxidation- reduction potential of lithium and an electrode (electrode B) capable of electrochemically discharging lithium, when a current is made to flow so as to make a metallic lithium deposited on the electrode A, this is a separator for a lithium ion secondary battery in which a rapid reduction of an absolute value of voltage of the electrochemical cell is observed within 2 mAh/cm2 of supply-current amount of electricity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウムイオン二次
電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池に関する
ものである。特に、リチウムイオン二次電池を過充電か
ら保護するためのリチウムイオン二次電池用セパレータ
及びリチウムイオン二次電池に関するものである。
The present invention relates to a separator for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery. In particular, the present invention relates to a lithium ion secondary battery separator for protecting a lithium ion secondary battery from overcharge and a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】正極
にコバルト酸リチウムに代表されるリチウム含有遷移金
属酸化物、負極にリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭
素材料を用いた4V級リチウムイオン二次電池は、高エ
ネルギー密度を有するという特徴から携帯電話に代表さ
れる携帯電子機器の電源として非常に重要なものであ
り、これら携帯電子機器の急速な普及に伴いその需要は
高まる一方である。
2. Description of the Related Art A 4V-class lithium ion secondary using a lithium-containing transition metal oxide represented by lithium cobalt oxide for the positive electrode and a carbon material capable of doping and undoping lithium for the negative electrode Batteries are very important as a power source for portable electronic devices typified by cellular phones because of their high energy density, and the demand for batteries is increasing with the rapid spread of these portable electronic devices.

【0003】リチウムイオン二次電池を有効に活用する
上で大きな問題となっているのは安全性、特に過充電時
の安全性の確保である。リチウムイオン二次電池が過充
電されると、正極から過剰にリチウムが引き抜かれ負極
表面に金属リチウムが析出する。このとき正極の結晶崩
壊や電解液の分解が起こる。これに伴い異常な電池温度
の上昇及び電池内部におけるガス発生が誘発され、電池
は破裂・発火を引き起こし極めて危険である。
A major problem in the effective use of a lithium ion secondary battery is safety, particularly, security during overcharge. When the lithium ion secondary battery is overcharged, excessive lithium is extracted from the positive electrode, and metallic lithium is deposited on the surface of the negative electrode. At this time, crystal collapse of the positive electrode and decomposition of the electrolytic solution occur. As a result, an abnormal rise in battery temperature and gas generation inside the battery are induced, and the battery is ruptured and ignited, which is extremely dangerous.

【0004】現在のリチウムイオン二次電池では、過充
電を起こさないようにするために、定電流・定電圧充電
を採用し保護回路を装着することで電圧を制御してい
る。これらの制御は電子回路によりなされているため壊
れることも想定される。そこで、このような場合を想定
して安全弁、PTC素子、熱ヒューズ機能をもつポリオ
レフィン微多孔膜セパレータを装着し二重、三重の保護
をしている。それでも、場合によっては過充電を引き起
こし発火等の危険に曝されるので、これらの保護回路な
どは、過充電を本質的に解決するものではないという問
題がある。また、これらの保護装置はリチウムイオン二
次電池単セルコストの3分の1を占めており、リチウム
イオン二次電池がコスト高になっている要因となってい
る。
In the current lithium ion secondary battery, in order to prevent overcharging, the voltage is controlled by adopting a constant current / constant voltage charging and mounting a protection circuit. Since these controls are performed by an electronic circuit, they may be broken. Therefore, assuming such a case, a safety valve, a PTC element, and a polyolefin microporous membrane separator having a thermal fuse function are mounted to provide double and triple protection. Nevertheless, in some cases, overcharging may be caused and the user may be exposed to dangers such as ignition. Therefore, there is a problem that these protection circuits and the like do not essentially solve overcharging. Further, these protection devices occupy one third of the cost of a single cell of the lithium ion secondary battery, which is a factor of increasing the cost of the lithium ion secondary battery.

【0005】このような問題に対するアプローチとし
て、電解液にレドックスシャトルと呼ばれる酸化還元試
薬を添加するという技術が特開平6−338347号公
報、特開平7−302614号公報に提案されている。
これは電解液に4.0〜4.5Vの酸化還元電位(リチ
ウムの酸化還元電位基準)を有する試薬を添加し、この
試薬の正負極間の酸化還元反応により過充電電流を消費
することで、電池が過充電に至るのを防ぐという技術で
ある。
As an approach to such a problem, a technique of adding a redox shuttle called a redox shuttle to an electrolytic solution has been proposed in JP-A-6-338347 and JP-A-7-302614.
This is achieved by adding a reagent having an oxidation-reduction potential of 4.0 to 4.5 V (based on the oxidation-reduction potential of lithium) to an electrolyte and consuming an overcharge current by an oxidation-reduction reaction between the positive and negative electrodes of the reagent. This is a technique for preventing the battery from being overcharged.

【0006】しかし、酸化還元試薬の電極反応速度及び
電解液中の拡散を踏まえ、1Cといった実用的な充電速
度においてこのような機能を十分引き出すための添加量
を考えたとき、溶解性や電池の特性劣化の観点からこの
方法による過充電保護は困難であり実用化には至ってい
ない。また、これらの酸化還元試薬は必ずしも低コスト
な試薬ではなくコスト的に見てもメリットはない。
[0006] However, considering the electrode reaction rate of the redox reagent and the diffusion in the electrolytic solution, when considering the amount of addition for sufficiently bringing out such a function at a practical charging rate such as 1C, the solubility and the battery performance are reduced. From the viewpoint of characteristic deterioration, overcharge protection by this method is difficult and has not been put to practical use. Further, these redox reagents are not necessarily low-cost reagents, and have no merit in terms of cost.

【0007】また、過充電時に負極表面で成長するリチ
ウムデンドライトを抑制することでポリマーリチウムイ
オン二次電池の過充電時の安全性を向上させる技術が特
開2000−67917号公報に記載されている。それ
によると、この技術においてはゲル電解質層を厚くする
ほど過充電特性が向上するとなっている。しかし、この
技術も過充電を完全に防止しているわけではなく、その
ため本質的に安全とは言い難い。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-67917 discloses a technique for improving the safety of a polymer lithium ion secondary battery at the time of overcharging by suppressing lithium dendrite which grows on the surface of the negative electrode at the time of overcharging. . According to this, in this technique, the thicker the gel electrolyte layer, the better the overcharge characteristics. However, this technology also does not completely prevent overcharging and is therefore not inherently safe.

【0008】一方、薄膜不織布をリチウムイオン二次電
池用セパレータとして用いる技術は、例えば特開200
0−123815号公報に提案されている。しかしなが
ら、これらの不織布を用いたセパレータの過充電防止機
能については何の記載もなされていない。
On the other hand, a technique using a thin film nonwoven fabric as a separator for a lithium ion secondary battery is disclosed in, for example,
No. 0-123815. However, there is no description about the overcharge prevention function of the separator using these nonwoven fabrics.

【0009】すなわち本発明は、上記のような現状を踏
まえ、過充電という行為をおこなっても過充電そのもの
が起こらないリチウムイオン二次電池用セパレータ及び
それを用いたリチウムイオン二次電池を提供することを
目的とする。
In other words, the present invention provides a separator for a lithium ion secondary battery in which overcharging itself does not occur even if an overcharging operation is performed, and a lithium ion secondary battery using the same, based on the above-described current situation. The purpose is to:

【0010】リチウムイオン二次電池は、正極活物質で
あるリチウム含有遷移金属酸化物に含まれているリチウ
ムすべてを通常の充放電に用いているわけではない。例
えば、現在主に用いられている正極活物質であるコバル
ト酸リチウムにおいては、含有されているリチウムの約
半分が通常の充放電に用いられている。
In a lithium ion secondary battery, not all lithium contained in a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode active material is used for ordinary charge and discharge. For example, in lithium cobalt oxide, which is currently mainly used as a positive electrode active material, about half of the contained lithium is used for ordinary charge and discharge.

【0011】前述のように、リチウムイオン二次電池が
過充電され正極からすべてのリチウムが引き抜かれる
と、結果として電池は破裂・発火に至る。逆に、正極か
らすべてのリチウムが引き抜かれる前は発火等の危険に
曝される可能性は少ない。例えば、正極活物質にコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン二次電池において
は通常採用されている1C充電で過充電を行うと、充電
率200%を超えたあたりで電池は破裂・発火する。
As described above, when the lithium ion secondary battery is overcharged and all the lithium is withdrawn from the positive electrode, the battery eventually explodes or ignites. Conversely, before all the lithium is extracted from the positive electrode, there is little possibility of exposure to danger such as ignition. For example, in a lithium ion secondary battery using lithium cobalt oxide as a positive electrode active material, when overcharging is performed by 1C charging which is usually adopted, the battery bursts and ignites when the charging rate exceeds 200%.

【0012】このようなことから、本発明者らは、過充
電時に負極表面に析出する金属リチウムを用いて、正極
活物質からすべてのリチウムが引き抜かれる前に、正負
極間に電子伝導パスのような充電電流を消費する経路を
形成させられれば、電池の充電は進行せず正極からのリ
チウムの引き抜きも見掛け上停止し平衡状態になり、充
電行為を続けても充電率200%以上の充電は起こらな
いので、破裂・発火という危険な状態に至らない本質的
に過充電に対して安全なリチウムイオン二次電池の提供
が可能となると考えた。
From the above, the present inventors use the metallic lithium deposited on the surface of the negative electrode during overcharging, and establish an electron conduction path between the positive and negative electrodes before all the lithium is extracted from the positive electrode active material. If such a path for consuming the charging current is formed, the charging of the battery does not proceed, the extraction of lithium from the positive electrode stops apparently, and the battery is in an equilibrium state. Even if the charging operation is continued, the charging rate is 200% or more. It is thought that it is possible to provide a lithium-ion secondary battery that is essentially safe from overcharging and does not lead to a dangerous state of explosion or ignition, since the battery does not occur.

【0013】このような過充電保護機能を引き出すため
には、セパレータによって強く負極表面を抑えることは
好ましいことではなく、正負極間は電解液のみという状
態に近い方が好ましい。しかし、正負極間の短絡を防止
するためにはセパレータは必要である。
In order to bring out such an overcharge protection function, it is not preferable to strongly suppress the surface of the negative electrode by a separator, but it is preferable that the state between the positive electrode and the negative electrode is close to the state of only the electrolytic solution. However, a separator is required to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes.

【0014】そこで、本発明者らは、不織布に注目し、
鋭意検討をおこない、上記のような過充電保護機能を実
現し、十分な耐短絡性・機械物性も有する不織布とし
て、膜厚が40μm以下、引張試験における耐力点強度
が1.5×105N/m以上のフィルムであり、電解液
を含浸した際、マクミラン数が10以下で、かつ、この
フィルムをリチウムの酸化還元電位において電気化学的
に安定な金属箔電極(電極A)と電気化学的にリチウム
を放出可能な電極(電極B)の間に挟んだ電気化学セル
において、電極Aに金属リチウムを析出させるように電
流を流したとき、該セル電圧の絶対値の急激な低下が通
電電気量2mAh/cm2以内に観察されるリチウムイ
オン二次電池のセパレータに用いることで過充電に対し
て極めて安全なリチウムイオン二次電池の提供が可能に
なることを知見して、本発明を完成するに至った。
Therefore, the present inventors have focused on nonwoven fabrics,
The non-woven fabric having the above-described overcharge protection function and having sufficient short-circuit resistance and mechanical properties has been intensively studied, and has a film thickness of 40 μm or less and a proof point strength of 1.5 × 10 5 N in a tensile test. / M or more, when impregnated with an electrolytic solution, has a Macmillan number of 10 or less, and forms the film with a metal foil electrode (electrode A) which is electrochemically stable at the oxidation-reduction potential of lithium. In an electrochemical cell sandwiched between electrodes capable of releasing lithium (electrode B), when a current is applied so as to deposit metallic lithium on electrode A, a sharp decrease in the absolute value of the cell voltage causes a decrease in the electric current. and we found that it is possible to amount 2 mAh / cm extremely safe provision of a lithium ion secondary battery against overcharge by 2 by using the separator of the lithium ion secondary battery to be observed within, Which resulted in the completion of the invention.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明には、下
記の各発明が包含される。 1. 負極がリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材
料から主としてなり、正極がリチウム含有遷移金属酸化
物から主としてなるリチウムイオン二次電池に用いるセ
パレータであって、該セパレータは膜厚が40μm以下
で引張試験における耐力点強度が1.5×102N/m
以上のフィルムを含み、該フィルムに電解液を含浸した
際のマクミラン数が10以下で、かつ、該フィルムをリ
チウムの酸化還元電位において電気化学的に安定な金属
箔電極(電極A)と電気化学的にリチウムを放出可能な
電極(電極B)の間に挟んだ電気化学セルにおいて、電
極Aに金属リチウムを析出させるように電流を流したと
き、該電気化学セルの電圧の絶対値の急激な低下が通電
電気量2mAh/cm2以内に観察されるリチウムイオ
ン二次電池用セパレータ。
That is, the present invention includes the following inventions. 1. A separator used for a lithium ion secondary battery in which a negative electrode is mainly made of a lithium-doped / dedopable carbon material and a positive electrode is mainly made of a lithium-containing transition metal oxide. The separator has a thickness of 40 μm or less and is subjected to a tensile test. Strength of 1.5 × 10 2 N / m
A metal foil electrode (electrode A) containing the above film, having a Macmillan number of 10 or less when the film is impregnated with an electrolytic solution, and electrochemically stable at a redox potential of lithium. In an electrochemical cell sandwiched between electrodes capable of releasing lithium (electrode B), when an electric current is applied so as to deposit metallic lithium on electrode A, the absolute value of the voltage of the electrochemical cell sharply increases. A separator for a lithium ion secondary battery in which a decrease is observed within an electric current of 2 mAh / cm 2 .

【0016】2. 該フィルムを正負極間に挟み、折り
曲げ部分の該フィルムのRが0.3〜1mmとなるよう
に180度折り曲げた場合に、その折り曲げ部分の抵抗
が1×109Ω以上である上記1記載のリチウムイオン
二次電池用セパレータ。
2. The above-mentioned item 1, wherein when the film is sandwiched between positive and negative electrodes and the film is bent 180 degrees so that the R of the bent portion is 0.3 to 1 mm, the resistance of the bent portion is 1 × 10 9 Ω or more. For lithium ion secondary batteries.

【0017】3. 該フィルムが、有機高分子からなる
平均繊維径5μm以下の繊維により形成され、目付量2
5g/m2以下、最大孔径20μm以下の不織布である
上記1または2記載のリチウムイオン二次電池用セパレ
ータ。
3. The film is formed of fibers composed of an organic polymer and having an average fiber diameter of 5 μm or less.
3. The separator for a lithium ion secondary battery according to the above 1 or 2, which is a nonwoven fabric having a maximum pore size of 20 μm or less and 5 g / m 2 or less.

【0018】4. 負極がリチウムをドープ・脱ドープ
可能な炭素材料から主としてなり、正極がリチウム含有
遷移金属酸化物から主としてなるリチウムイオン二次電
池であって、上記1〜3のいずれかに記載のリチウムイ
オン二次電池用セパレータを用いるリチウムイオン二次
電池。
4. A lithium ion secondary battery in which the negative electrode is mainly made of a lithium-doped / dedopable carbon material and the positive electrode is mainly made of a lithium-containing transition metal oxide, wherein the lithium ion secondary battery according to any one of the above 1 to 3 is provided. A lithium ion secondary battery using a battery separator.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明のリチウムイオン二
次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池につい
て詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a separator for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail.

【0020】<リチウムイオン二次電池用セパレータ>
本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは、負極
がリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料から主と
してなり、正極がリチウム含有遷移金属酸化物から主と
してなるリチウムイオン二次電池用であって、膜厚が4
0μm以下、引張試験における耐力点強度が1.5×1
2N/m以上のフィルムを含み、このフィルムを電解
液を含浸した際のマクミラン数が10以下で、かつ、こ
のフィルムをリチウムの酸化還元電位において電気化学
的に安定な金属箔電極(電極A)と電気化学的にリチウ
ムを放出可能な電極(電極B)の間に挟んだ電気化学セ
ルにおいて、電極Aに金属リチウムを析出させるように
電流を流したとき、この電気化学セルの電圧の絶対値の
急激な低下が通電電気量2mAh/cm2以内に観察さ
れることを特徴とする。
<Separator for lithium ion secondary battery>
The separator for a lithium ion secondary battery of the present invention is mainly for a lithium ion secondary battery in which the negative electrode is mainly made of a lithium-doped / undoped carbon material and the positive electrode is mainly made of a lithium-containing transition metal oxide, Thickness 4
0 μm or less, strength point strength in tensile test is 1.5 × 1
0 2 N / m or more, the film has a Macmillan number of 10 or less when the film is impregnated with an electrolytic solution, and the film is a metal foil electrode (electrode) which is electrochemically stable at the oxidation-reduction potential of lithium. In the electrochemical cell sandwiched between A) and an electrode capable of electrochemically releasing lithium (electrode B), when a current is applied so as to deposit metallic lithium on electrode A, the voltage of the electrochemical cell is reduced. It is characterized in that a sharp decrease in the absolute value is observed within an electric current of 2 mAh / cm 2 .

【0021】膜厚は電池の内部抵抗及びエネルギー密度
に関係してくる。膜厚が40μmを超えると内部抵抗が
大きくなり、エネルギー密度も低下するので好ましくな
い。このような観点から、膜厚は40μm以下が好適で
あるが、30μm以下がさらに好適であり、25μm以
下がさらに好適である。
The thickness depends on the internal resistance and energy density of the battery. When the film thickness exceeds 40 μm, the internal resistance increases and the energy density decreases, which is not preferable. From such a viewpoint, the film thickness is preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more preferably 25 μm or less.

【0022】耐力点は弾性限界における強度のことであ
り、この物性はこのフィルムをどの程度の力で引っ張れ
るかということを示すものである。すなわちこの値が高
いほどハンドリングが容易で生産性が高いことになる。
電池の生産性を考えると、引張試験における耐力点強度
が1.5×102N/m以上が好適であり、さらに好適
には3.0×102N/m以上である。
The proof stress point is the strength at the elastic limit, and the physical properties indicate how much force the film is pulled. That is, the higher the value, the easier the handling and the higher the productivity.
Considering the productivity of the battery, the yield strength in the tensile test is preferably 1.5 × 10 2 N / m or more, more preferably 3.0 × 10 2 N / m or more.

【0023】マクミラン数は電池の特性に反映される。
マクミラン数とは、フィルムに電解液を含浸させたとき
の抵抗を電解液のみのときの抵抗で除した値である。リ
チウムイオン二次電池の実用性を考えたとき、10以下
が好適であり、5以下がさらに好適である。
The Macmillan number is reflected in the characteristics of the battery.
The Macmillan number is a value obtained by dividing the resistance when the film is impregnated with the electrolyte by the resistance when only the electrolyte is used. Considering the practicality of the lithium ion secondary battery, 10 or less is preferable, and 5 or less is more preferable.

【0024】このフィルムをリチウムの酸化還元電位に
おいて電気化学的に安定な金属箔電極(電極A)と電気
化学的にリチウムを放出可能な電極(電極B)の間に挟
んだ電気化学セルにおいて、電極Aに金属リチウムを析
出させるように電流を流したとき、該セル電圧の絶対値
の急激な低下が通電電気量2mAh/cm2以内に観察
されるという特徴は、過充電保護機能に関するものであ
る。該セル電圧の絶対値の急激な低下は電極Aに析出し
た金属リチウムが電極B界面近傍に到達し、挿入するこ
とによって起こるので、この急激な低下が起こるまでの
電気量は本過充電保護機能が発現するのに必要な析出金
属リチウムの量ということになり、この値が低いほど本
過充電保護機能は発現しやすい。
In an electrochemical cell having this film sandwiched between a metal foil electrode (electrode A) electrochemically stable at the oxidation-reduction potential of lithium and an electrode capable of electrochemically releasing lithium (electrode B), The feature that when a current is applied so as to deposit metallic lithium on the electrode A, a sharp decrease in the absolute value of the cell voltage is observed within an electric current of 2 mAh / cm 2. is there. The sudden decrease in the absolute value of the cell voltage occurs when the metallic lithium deposited on the electrode A reaches the vicinity of the interface of the electrode B and is inserted, and the amount of electricity until the sudden decrease occurs is determined by the overcharge protection function. Is the amount of the deposited metal lithium required to develop the overcharge protection function. The lower this value is, the more easily the overcharge protection function is developed.

【0025】現状のリチウムイオン二次電池において
は、コバルト酸リチウムを正極活物質に用いており、単
位面積当たりの容量が2〜3mAh/cm2程度である
ので、2mA/cm2以下で過充電保護機能を発現させ
れば十分に過充電時の安全性を確保できる。より安全性
を考えると、1mA/cm2以下がより好適であり、
0.5mA/cm2以下がさらに好適である。
In the current lithium ion secondary battery, lithium cobalt oxide is used as the positive electrode active material, and the capacity per unit area is about 2 to 3 mAh / cm 2 , so that the overcharge is performed at 2 mA / cm 2 or less. If a protective function is developed, safety during overcharging can be sufficiently ensured. In consideration of safety, 1 mA / cm 2 or less is more preferable,
0.5 mA / cm 2 or less is more preferable.

【0026】以下、本測定法について説明する。電極A
はリチウムの酸化還元電位で電気化学的に安定な金属な
ら用いることが可能であり、銅箔・リチウム箔・ニッケ
ル箔・SUS箔等が挙げられる。電極Bは電気化学的に
リチウムを放出可能な電極であればよく、リチウム含有
遷移金属酸化物を活物質にしたリチウムイオン二次電池
に用いる正極が好ましい。
Hereinafter, the present measuring method will be described. Electrode A
Any metal that is electrochemically stable at the oxidation-reduction potential of lithium can be used, and examples thereof include copper foil, lithium foil, nickel foil, and SUS foil. The electrode B may be any electrode capable of electrochemically releasing lithium, and is preferably a positive electrode used for a lithium ion secondary battery using a lithium-containing transition metal oxide as an active material.

【0027】セパレータを電極AとBの間に挟み接合さ
せ、電解液を注入することで電気化学的セルを作製す
る。ここでセパレータに電解液を含浸させてからセルを
組み立てても問題はない。電解液は通常のリチウムイオ
ン二次電池に用いるリチウム塩を電解質にした有機電解
液であれば測定に用いることができる。
A separator is sandwiched between the electrodes A and B and joined, and an electrolytic solution is injected to produce an electrochemical cell. Here, there is no problem if the cell is assembled after the separator is impregnated with the electrolytic solution. The electrolytic solution can be used for the measurement as long as it is an organic electrolytic solution in which a lithium salt used for an ordinary lithium ion secondary battery is used as an electrolyte.

【0028】セルを組み立てたら、電極Aに金属リチウ
ムを析出させるように電流を流す。通電電流密度はあま
り低すぎると急激な電圧の低下が観察し難くなり好まし
くない。概ね0.5〜5mA/cm2程度が好ましく、
2〜3mA/cm2がさらに好適である。
After the cell is assembled, an electric current is applied to the electrode A so as to deposit metallic lithium. If the current density is too low, it is difficult to observe a sharp drop in voltage, which is not preferable. It is preferably about 0.5 to 5 mA / cm 2 ,
2-3 mA / cm 2 is more preferred.

【0029】急激なセル電圧の絶対値の低下とは、瞬時
に起こる5mV以上の低下を指し、瞬時とは5秒以内の
時間を指す。電極やセルの作り方によっては通電直後に
急激な電圧の低下が観察されることがあるが、これは電
極Aで析出した金属リチウムが電極B界面近傍に到達し
挿入したためではないので、本測定における急激な電圧
の低下とは異なるものとする。
The rapid decrease in the absolute value of the cell voltage means an instantaneous decrease of 5 mV or more, and the instant refers to a time within 5 seconds. Depending on how the electrodes and cells are made, a sharp drop in voltage may be observed immediately after energization, but this is not because the metallic lithium deposited at the electrode A has reached and inserted near the interface of the electrode B. It shall be different from a sudden voltage drop.

【0030】該フィルムは、正負極間に挟み、その折り
曲げ部分のRが0.3〜1mmとなるように180度折
り曲げた場合に、その折り曲げ部分の抵抗が1×109
Ω以上であるのが好ましい。これは例えば該フィルムを
厚み75〜150μmの範囲の正極と負極の間に挟み、
これを図1のような凹凸の形状である冶具(1)、
(2)の凹凸面の間に挟み、1kgの荷重を冶具(1)
または(2)の平らな面からかけたとき、冶具(1)、
(2)間の抵抗が1×109Ω以上になるという耐短絡
性に関するものである。本測定法は、電池の生産におい
て最も短絡しやすい折れ曲げ部分をモデル化したもので
ある。本測定法で1×109Ω以上、より好ましくは1
×1010Ω以上の値が得られれば、角型電池等の折り曲
げ工程があっても短絡しないで電池の作製が可能であ
る。
When the film is sandwiched between positive and negative electrodes and bent 180 degrees so that the R of the bent portion is 0.3 to 1 mm, the resistance of the bent portion is 1 × 109.
It is preferably at least Ω. This is, for example, sandwiching the film between a positive electrode and a negative electrode having a thickness of 75 to 150 μm,
This is a jig (1) having an uneven shape as shown in FIG.
Jig (1) with a load of 1 kg sandwiched between the uneven surfaces of (2)
Or when it is applied from the flat surface of (2), the jig (1),
(2) This is related to short-circuit resistance in which the resistance between them becomes 1 × 10 9 Ω or more. This measurement method is a model of a bent portion where a short circuit is most likely to occur in battery production. 1 × 10 9 Ω or more, more preferably 1 × 10 9 Ω
If a value of × 10 10 Ω or more can be obtained, a battery can be manufactured without short-circuiting even in a bending process of a rectangular battery or the like.

【0031】以下、本測定法について説明する。冶具
(1)、(2)の材質は特に限定しないが、SUSのよ
うな硬い金属で作製することが好ましい。この測定に用
いる正極及び負極は、通常のリチウムイオン二次電池に
用いられているものであれば特に限定しない。本測定の
用いる電極で最も重要なことは活物質層の強度であり、
冶具(1)と(2)の間に挟んだとき電極活物質層に亀
裂等が生じ、活物質層が集電体から脱離するようなもの
であってはならないことである。
Hereinafter, the present measuring method will be described. The material of the jigs (1) and (2) is not particularly limited, but is preferably made of a hard metal such as SUS. The positive electrode and the negative electrode used for this measurement are not particularly limited as long as they are those used in a normal lithium ion secondary battery. The most important thing for the electrode used in this measurement is the strength of the active material layer,
When sandwiched between the jigs (1) and (2), a crack or the like is generated in the electrode active material layer, and the active material layer must not be detached from the current collector.

【0032】また、本測定に用いる正極及び負極の厚み
は冶具の構造を考えると75〜150μmの範囲が好ま
しい。ここで電極の厚みは活物質層と集電体を合わせた
厚みである。正極と負極の間にセパレータを挟み、これ
を冶具(1)、(2)の凹凸面間に挟んで冶具(1)ま
たは(2)の平らな面に1kgの荷重をかけることで測
定セルは作製される。このとき電解液は注入せず、セパ
レータ及び電極は乾いた状態で測定を行う。電極は直径
15mmの円で本測定は行う。冶具同士が接触すると測
定にならないので、セパレータは冶具からはみ出る程度
の面積で行うことが好ましい。
The thickness of the positive electrode and the negative electrode used in this measurement is preferably in the range of 75 to 150 μm in consideration of the structure of the jig. Here, the thickness of the electrode is the total thickness of the active material layer and the current collector. A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode. This is sandwiched between the uneven surfaces of the jigs (1) and (2), and a load of 1 kg is applied to the flat surface of the jig (1) or (2). It is made. At this time, the electrolyte is not injected, and the measurement is performed with the separator and the electrode in a dry state. The measurement is performed with a 15 mm diameter circle as the electrode. If the jigs do not come into contact with each other, the measurement will not be performed. Therefore, it is preferable that the separator be used with an area that protrudes from the jigs.

【0033】該セルの抵抗は、該セルに1Vの電圧を印
加したとき1分後に流れる電流を測定し、オームの法則
から計算して求める。上記の特徴をすべて満たすような
セパレータは、有機高分子からなる平均繊維径5μm以
下の繊維により形成され、目付量25g/m2以下、最
大孔径20μm以下の不織布によって実現することもで
きる。
The resistance of the cell is determined by measuring the current flowing after one minute when a voltage of 1 V is applied to the cell and calculating from Ohm's law. A separator that satisfies all of the above characteristics is formed of fibers of an organic polymer having an average fiber diameter of 5 μm or less, and can be realized by a nonwoven fabric having a basis weight of 25 g / m 2 or less and a maximum pore diameter of 20 μm or less.

【0034】短絡を防止する目的から、最大孔径は好ま
しくは20μm以下、更に好ましくは10μm以下が好
適である。このような最大孔径20μm以下の膜厚40
μm以下の不織布を得るためには、この不織布を形成す
る繊維の平均繊維径は5μm以下が好適であり、2μm
以下がさらに好適である。また、目付量は25g/m 2
以下が好適である。上記の最大孔径及び平均繊維径は電
子顕微鏡により測定可能である。
For the purpose of preventing a short circuit, the maximum pore size is preferable.
20 μm or less, more preferably 10 μm or less.
Suitable. Such a film thickness 40 having a maximum pore diameter of 20 μm or less.
In order to obtain a non-woven fabric of μm or less,
The average fiber diameter of the fibers is preferably 5 μm or less, and 2 μm
The following are further preferred. The basis weight is 25 g / m Two
The following are preferred. The above maximum pore diameter and average fiber diameter are
It can be measured with a scanning microscope.

【0035】このような不織布を形成する繊維は成形性
の観点から有機高分子からなることが好ましい。ただ
し、本発明の過充電保護機能はセパレータの形状により
発現するものなので、これを構成する材質は特に限定し
ない。例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリフ
ェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスル
ホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド等の誘
導体またはこれらを混合したものが好適に用いられる。
The fibers forming such a nonwoven fabric are preferably made of an organic polymer from the viewpoint of moldability. However, since the overcharge protection function of the present invention is realized by the shape of the separator, the material constituting the separator is not particularly limited. For example, a derivative of polyolefin, polyester, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polytetrafluoroethylene, polyamide, or a mixture thereof is preferably used.

【0036】不織布の製造法としては、例えばカードと
ニードル加工を組みあわせたニードルパンンチ法や接着
剤で繊維を結合するケミカルボンド法、熱可塑性樹脂を
用いるサーマルボンド法、エアーを用いるエアーレイ
法、高圧ジェット水流で繊維を絡ませるスパーンレース
法、繊維を吹き出しながら直接不織布を作製するメルト
ブロー法、湿式抄造法等種々の方法が知られている。本
発明のような不織布を得るためには、メルトブロー法が
好適である。 <リチウムイオン二次電池>本発明のリチウムイオン二
次電池は上記で説明してきたような本発明のリチウムイ
オン二次電池用セパレータを用いることが特徴であり、
電解液及び電極は従来のリチウムイオン二次電池で用い
てきたものを使用できる。
Examples of the method for producing the nonwoven fabric include a needle punch method in which carding and needle processing are combined, a chemical bonding method in which fibers are bonded with an adhesive, a thermal bonding method using a thermoplastic resin, an air-lay method using air, Various methods are known, such as a spanning lace method in which fibers are entangled with a high-pressure jet stream, a melt blowing method in which a nonwoven fabric is directly produced while blowing fibers, and a wet papermaking method. In order to obtain a nonwoven fabric as in the present invention, a melt blow method is suitable. <Lithium ion secondary battery> The lithium ion secondary battery of the present invention is characterized by using the lithium ion secondary battery separator of the present invention as described above,
As the electrolyte and the electrode, those used in conventional lithium ion secondary batteries can be used.

【0037】本発明のリチウム二次電池に用いる電極
は、リチウムイオンをドープ・脱ドープする活物質、こ
の活物質を結着させ電解液に膨潤するバインダーポリマ
ー、電子電導性向上のための導電助剤、集電体で構成さ
れる。該電極はゲル化し電解液を保持できる構造になっ
ていても構わない。
The electrode used in the lithium secondary battery of the present invention includes an active material for doping and undoping lithium ions, a binder polymer for binding the active material and swelling in an electrolyte, and a conductive agent for improving electron conductivity. And a current collector. The electrode may be gelled to have a structure capable of holding the electrolytic solution.

【0038】正極活物質としては、種々のリチウム含有
遷移金属酸化物を挙げることができるが、特にこれに限
定されるものではなく、いわゆる4V級リチウム二次電
池に用いる活物質であれば構わない。リチウム含有遷移
金属酸化物の例としてLiCoO2などのリチウム含有
コバルト酸化物、LiNiO2などのリチウム含有ニッ
ケル酸化物、LiMn24などのリチウム含有マンガン
酸化物などを挙げることができる。
Examples of the positive electrode active material include various lithium-containing transition metal oxides, but are not particularly limited thereto, and may be any active material used in a so-called 4V class lithium secondary battery. . Lithium-containing cobalt oxide such as LiCoO 2 as an example of a lithium-containing transition metal oxide, lithium-containing nickel oxides such as LiNiO 2, and the like lithium-containing manganese oxides such as LiMn 2 O 4.

【0039】負極活物質にはリチウムイオンを吸蔵放出
する炭素材料が用いられる。炭素材料としては、ポリア
クリロニトリル、フェノール樹脂、フェノールノボラッ
ク樹脂、セルロースなどの有機高分子化合物を焼結した
もの、人造黒鉛や天然黒鉛を挙げることができる。
As the negative electrode active material, a carbon material that stores and releases lithium ions is used. Examples of the carbon material include polyacrylonitrile, a phenol resin, a phenol novolak resin, a material obtained by sintering an organic polymer compound such as cellulose, artificial graphite, and natural graphite.

【0040】活物質を結着させ電解液に膨潤するバイン
ダーポリマーとしてはポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、PVdFとヘキサフルオロプロピレン(HFP)
やパーフルオロメチルビニルエーテル(PFMV)及び
テトラフルオロエチレンとの共重合体などのPVdF共
重合体樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム
などのフッ素系樹脂や、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−アクリロニトリル共重合体などの炭化水
素ポリマーや、カルボキシメチルセルロース、ポリイミ
ド樹脂などを用いることができるが、これに限定される
ものではない。また、これらは単独でも2種類以上を混
合して用いても構わない。
The binder polymer that binds the active material and swells in the electrolyte is polyvinylidene fluoride (PVd).
F), PVdF and hexafluoropropylene (HFP)
Copolymer resins such as styrene and perfluoromethylvinylether (PFMV) and tetrafluoroethylene; fluororesins such as polytetrafluoroethylene and fluororubber; styrene-butadiene copolymer; styrene-acrylonitrile copolymer A hydrocarbon polymer such as a polymer, carboxymethylcellulose, a polyimide resin, or the like can be used, but is not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.

【0041】集電体としては、正極に用いるものは酸化
安定性の優れた材料、負極に用いるものは還元安定性に
優れた材料で作られた箔またはメッシュが好適に用いら
れる。具体的には正極にはアルミニウム、ステンレスス
チール、ニッケル、炭素などを、負極には金属銅、ステ
ンレススチール、ニッケル、炭素などを挙げることがで
きる。特に、正極にはアルミニウム箔またはメッシュ、
負極には銅箔またはメッシュが好適に用いられる。
As the current collector, a foil or mesh made of a material having excellent oxidation stability is suitably used for the positive electrode, and a foil or mesh made of a material having excellent reduction stability is preferably used for the negative electrode. Specifically, aluminum, stainless steel, nickel, carbon and the like can be used for the positive electrode, and metallic copper, stainless steel, nickel and carbon can be used for the negative electrode. In particular, for the positive electrode, aluminum foil or mesh,
Copper foil or mesh is suitably used for the negative electrode.

【0042】導電助剤としては人造黒鉛、カーボンブラ
ック(アセチレンブラック)、ニッケル粉末などが好適
に用いられる。負極においては、この導電助剤を含まな
くても構わない。
As the conductive aid, artificial graphite, carbon black (acetylene black), nickel powder and the like are preferably used. In the negative electrode, the conductive auxiliary may not be included.

【0043】本発明のリチウム二次電池には極性有機溶
媒に電解質としてリチウム塩を溶解した電解液が好適に
用いられる。
For the lithium secondary battery of the present invention, an electrolyte obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in a polar organic solvent is preferably used.

【0044】使用する有機溶媒はリチウム二次電池に一
般に用いられている炭素数10以下の極性有機溶媒であ
れば特に限定はしない。例えば、プロピレンカーボネー
ト(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレン
カーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DM
C)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチル
カーボネート(MEC)、1,2−ジメトキシエタン
(DME)、1,2−ジエトキシエタン(DEE)、γ
−ブチロラクトン(γ−BL)、スルフォラン、アセト
ニトリル等を挙げることができる。これらの極性有機溶
媒は単独で用いても、2種類以上混合して用いてもよ
い。特に、PC、EC、γ−BL、DMC、DEC、M
EC及びDMEから選ばれる少なくとも1種類以上の有
機溶媒が好適に用いられる。
The organic solvent used is not particularly limited as long as it is a polar organic solvent having 10 or less carbon atoms generally used for lithium secondary batteries. For example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DM
C), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE), γ
-Butyrolactone (γ-BL), sulfolane, acetonitrile and the like. These polar organic solvents may be used alone or as a mixture of two or more. In particular, PC, EC, γ-BL, DMC, DEC, M
At least one or more organic solvents selected from EC and DME are preferably used.

【0045】前記の有機溶媒に溶解するリチウム塩とし
ては、例えば過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フ
ッ化リン酸リチウム(LiPF6)、ホウ四フッ化リチ
ウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAs
6)、トリフロロスルホン酸リチウム(LiCF3SO
3)、リチウムパーフロロメチルスルホニルイミド[L
iN(CF3SO22]及びリチウムパーフロロエチル
スルホニルイミド[LiN(C25SO22]等が挙げ
られる。また、これらは混合して用いても構わない。溶
解するリチウム塩の濃度としては、0.2〜2Mの範囲
が好適に用いられる。
Examples of the lithium salt dissolved in the organic solvent include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borotetrafluoride (LiBF 4 ), and arsenic hexafluoride. Lithium (LiAs
F 6 ), lithium trifluorosulfonate (LiCF 3 SO
3 ), lithium perfluoromethylsulfonylimide [L
iN (CF3SO 2) 2] and lithium perfluoro ethyl sulfonylimide [LiN (C 2 F 5 SO 2) 2] , and the like. These may be used as a mixture. The concentration of the lithium salt to be dissolved is preferably in the range of 0.2 to 2M.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものでは
ない。 <セパレータの評価法>以下、本実施例におけるセパレ
ータの評価法を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. However, the following examples do not limit the present invention. <Evaluation Method of Separator> Hereinafter, an evaluation method of the separator in this example will be described.

【0047】[過充電保護機能特性評価]本実施例にお
ける過充電保護機能評価は電極Aに銅箔(膜厚18μm
の圧延銅箔)、電極Bに正極を用いておこなった。本実
施例で用いた正極は、コバルト酸リチウム粉末89.5
重量部とカーボンブラック4.5重量部とポリフッ化ビ
ニリデンの乾燥重量が6重量部になるように5重量%の
ポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリドン溶
液を用い、正極材ペーストを作製し、得られたペースト
を厚さ20μmのアルミ箔上に塗布乾燥後プレスするこ
とで作製される。この正極の膜厚は100μmで、単位
面積当たりの活物質重量は23g/cm2であった。
[Evaluation of Overcharge Protection Function Characteristics] In this example, the overcharge protection function was evaluated by using a copper foil (18 μm thick) on the electrode A.
Rolled copper foil) and the positive electrode as the electrode B. The positive electrode used in this example was lithium cobalt oxide powder 89.5.
A positive electrode material paste was prepared using a 5% by weight solution of polyvinylidene fluoride in N-methyl-2-pyrrolidone so that the dry weight of carbon black, 4.5 parts by weight and polyvinylidene fluoride was 6 parts by weight. The obtained paste is applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed. The thickness of the positive electrode was 100 μm, and the weight of the active material per unit area was 23 g / cm 2 .

【0048】セパレータに電解液を含浸させ、電極Aと
Bの間に挟み電気化学的セルを作製した。このとき、電
極は直径15mmの円(電極面積1.77cm2)に打
ち抜いて用いた。電解液はエチレンカーボネートとジエ
チルカーボネートが重量比で1対1になっている混合溶
媒にLiBF4を1Mの濃度で溶解したものを用いた。
上記のような電気化学的セルに電流密度0.56mA/
cm2で電極Aに金属リチウムが析出するように電流を
流し、セル電圧の絶対値の急激な低下が起こるのに必要
な電気量を測定した。ここで測定された電気量を過充電
保護機能特性値と本明細書では定義する。
The separator was impregnated with an electrolytic solution, and sandwiched between electrodes A and B to produce an electrochemical cell. At this time, the electrode was punched out into a circle having a diameter of 15 mm (electrode area: 1.77 cm 2 ). The electrolyte used was a solution obtained by dissolving LiBF 4 at a concentration of 1 M in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a weight ratio of 1: 1.
A current density of 0.56 mA /
An electric current was applied so that metallic lithium was deposited on the electrode A in cm 2 , and the amount of electricity required for a sharp decrease in the absolute value of the cell voltage to occur was measured. The amount of electricity measured here is defined as an overcharge protection function characteristic value in this specification.

【0049】[耐短絡性評価]本実施例における耐短絡
性評価では以下のように作製した正極、負極を用いて評
価をおこなった。コバルト酸リチウム粉末85重量部と
カーボンブラック5重量部とポリフッ化ビニリデンの乾
燥重量が10重量部になるように5.5重量%のPVd
FのN−メチルピロリドン溶液を用い、正極材ペースト
を作製した。得られたペーストを厚さ20μmのアルミ
箔上に塗布乾燥後プレスし、厚さ120μmの正極を作
製した。活物質であるコバルト酸リチウムの平均粒径は
10μmである。
[Evaluation of short-circuit resistance] In the evaluation of short-circuit resistance in this example, evaluation was performed using a positive electrode and a negative electrode prepared as described below. 5.5% by weight of PVd so that the dry weight of lithium cobaltate powder 85 parts by weight, carbon black 5 parts by weight, and polyvinylidene fluoride becomes 10 parts by weight.
A cathode material paste was prepared using an N-methylpyrrolidone solution of F. The obtained paste was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed, and a positive electrode having a thickness of 120 μm was produced. The average particle size of lithium cobaltate as an active material is 10 μm.

【0050】負極は、炭素質負極材としてメゾフェーズ
カーボンマイクロビーズ粉末90重量部とポリフッ化ビ
ニリデンの乾燥重量が10重量部になるように、6重量
%のポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリド
ン溶液を用い、負極材ペーストを作製し、得られたペー
ストを厚さ18μmの銅箔上に塗布乾燥後プレスするこ
とで作製した。負極の厚さは100μmである。活物質
であるメゾフェーズカーボンマイクロビーズの平均粒径
は6μmである。
The negative electrode was used as a carbonaceous negative electrode material so that 90 parts by weight of mesophase carbon microbead powder and 10 parts by weight of the dry weight of polyvinylidene fluoride became 10 parts by weight of N-methyl-2-vinyl-2-fluorovinylidene fluoride. A negative electrode material paste was prepared using a pyrrolidone solution, and the obtained paste was applied on a copper foil having a thickness of 18 μm, dried, and then pressed. The thickness of the negative electrode is 100 μm. The average particle size of the mesophase carbon microbeads as an active material is 6 μm.

【0051】上記のような正負極をそれぞれ直径15m
mの円に打ち抜き、正負極の活物質層が対向するように
直径30mmの円に打ち抜いたセパレータを介して接合
させた。これを図1のようなSUS316で作製された
冶具(1)と(2)の凹凸面の間に挟み、冶具(2)の
平らな面から1kgの荷重をかけ、冶具(1)と(2)
の抵抗を測定した。抵抗は両冶具に1Vの電圧をかけた
とき、電圧をかけてから1分後に流れる電流を測定し、
オームの法則により計算した。上記のような方法で測定
された抵抗値を本明細書では耐短絡特性値と定義する。
Each of the positive and negative electrodes as described above was 15 m in diameter.
m, and joined via a separator punched into a circle having a diameter of 30 mm such that the positive and negative electrode active material layers face each other. This is sandwiched between the uneven surfaces of the jigs (1) and (2) made of SUS316 as shown in FIG. 1 and a load of 1 kg is applied from the flat surface of the jig (2) to the jigs (1) and (2). )
Was measured for resistance. The resistance was measured by applying a voltage of 1V to both jigs and measuring the current flowing one minute after applying the voltage.
Calculated according to Ohm's law. In this specification, the resistance value measured by the above method is defined as a short-circuit resistance characteristic value.

【0052】[膜厚の測定]膜厚は通常の厚み計により
測定した。 [イオン伝導度の測定]セパレータを直径20mmの円
に切り出し電解液を含浸させた後、2枚のSUS電極に
挟み、10kHzでの交流インピーダンスから抵抗を算
出した。また伝導度計により電解液のみの抵抗を算出し
た。このセパレータに電解液を含浸させたときの抵抗を
電解液のみの抵抗で除することでマクミラン数を求め
た。このとき本実施例においては電解液として、プロピ
レンカーボネートとエチレンカーボネートが重量比で1
対1となっている混合溶媒にLiBF4を濃度にして1
M溶解した電解液を用いた。
[Measurement of Film Thickness] The film thickness was measured by an ordinary thickness gauge. [Measurement of Ion Conductivity] The separator was cut into a circle having a diameter of 20 mm, impregnated with an electrolytic solution, sandwiched between two SUS electrodes, and the resistance was calculated from the AC impedance at 10 kHz. In addition, the resistance of only the electrolyte was calculated using a conductivity meter. The Macmillan number was determined by dividing the resistance of the separator impregnated with the electrolyte by the resistance of the electrolyte alone. At this time, in the present embodiment, propylene carbonate and ethylene carbonate were used as electrolytes in a weight ratio of 1%.
The concentration of LiBF 4 in the mixed solvent of 1 is 1
An electrolytic solution in which M was dissolved was used.

【0053】[耐力点強度の測定]セパレータを1cm
×3cmの短冊に切り出し、テンシロンを用い引張試験
を行う。引張速度は20mm/分でおこなった。得られ
ら荷重−伸度曲線から耐力点強度を算出した。
[Measurement of proof stress] Separator 1 cm
A 3 cm strip is cut out and a tensile test is performed using Tensilon. The tensile speed was 20 mm / min. The yield strength was calculated from the obtained load-elongation curve.

【0054】<セパレータの作製及び評価>[実施例
1]ポリエチレンテレフタレートを原料として、目付1
0g/m2、平均繊維径1.5μmの不織布をメルトブ
ロー法で作製した。この不織布状のフィルムを膜厚16
μmになるように加熱カレンダー処理し、リチウムイオ
ン二次電池用セパレータを得た。得られたリチウムイオ
ン二次電池用セパレータを電子顕微鏡で観察した結果、
最大孔径は9μmであった。このセパレータを評価した
結果、過充電保護機能特性値は0.05mA/cm2
あり、耐短絡特性値は3.5×109Ωであった。ま
た、マクミラン数は3.0で、耐力点強度は2.5×1
2N/mであった。
<Preparation and Evaluation of Separator> [Example 1] Using polyethylene terephthalate as a raw material, a basis weight of 1
A nonwoven fabric having 0 g / m 2 and an average fiber diameter of 1.5 μm was produced by a melt blow method. This non-woven film is applied to a
Heat calendering was performed to a thickness of μm to obtain a separator for a lithium ion secondary battery. As a result of observing the obtained lithium ion secondary battery separator with an electron microscope,
The maximum pore size was 9 μm. As a result of evaluating this separator, the overcharge protection function characteristic value was 0.05 mA / cm 2 , and the short-circuit resistance characteristic value was 3.5 × 10 9 Ω. The Macmillan number is 3.0 and the proof stress is 2.5 × 1.
It was 0 2 N / m.

【0055】[実施例2]ポリエチレンテレフタレート
からなる平均繊維径3.2μmの繊維を主繊維に、平均
繊維径4.5μmの繊維をバインダーにして、主繊維と
バインダー繊維を重量比で1対1に混合し、ポリエチレ
ンテレフタレート繊維からなる不織布を湿式法により作
製した。この不織布状のフィルムを膜厚18μmになる
ように加熱カレンダー処理し、リチウムイオン二次電池
用セパレータを得た。このリチウムイオン二次電池用セ
パレータを電子顕微鏡で観察した結果、最大孔径は10
μmであった。このセパレータを評価した結果、過充電
保護機能特性値は0.04mAh/cm2であり、耐短
絡特性値は2.1×109Ωであった。また、マクミラ
ン数は3.2で耐力点強度は3.3×102N/m2であ
った。
Example 2 Using a fiber composed of polyethylene terephthalate having an average fiber diameter of 3.2 μm as a main fiber and a fiber having an average fiber diameter of 4.5 μm as a binder, the main fiber and the binder fiber are in a weight ratio of 1: 1. To prepare a nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate fiber by a wet method. This nonwoven fabric film was subjected to a heat calendering treatment so as to have a thickness of 18 μm to obtain a separator for a lithium ion secondary battery. As a result of observing this lithium ion secondary battery separator with an electron microscope, the maximum pore size was 10
μm. As a result of evaluating this separator, the overcharge protection function characteristic value was 0.04 mAh / cm 2 and the short-circuit resistance characteristic value was 2.1 × 10 9 Ω. The Macmillan number was 3.2 and the proof stress was 3.3 × 10 2 N / m 2 .

【0056】<ボタン電池における評価>以下、本発明
のリチウムイオン二次電池についてボタン電池による実
施例を用いて説明する。
<Evaluation in Button Battery> Hereinafter, the lithium ion secondary battery of the present invention will be described with reference to examples using a button battery.

【0057】[ボタン電池の作製]コバルト酸リチウム
粉末85重量部とカーボンブラック5重量部とポリフッ
化ビニリデンの乾燥重量が10重量部になるように5.
5重量%のPVdFのN−メチルピロリドン溶液を用
い、正極材ペーストを作製した。得られたペーストを厚
さ20μmのアルミ箔上に塗布乾燥後プレスし、正極を
作製した。
[Preparation of Button Battery] The weight of lithium cobaltate powder was 85 parts by weight, carbon black was 5 parts by weight, and polyvinylidene fluoride was dried so that the dry weight was 10 parts by weight.
A cathode material paste was prepared using a 5% by weight solution of PVdF in N-methylpyrrolidone. The obtained paste was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then pressed to produce a positive electrode.

【0058】負極は、炭素質負極材としてメゾフェーズ
カーボンマイクロビーズ粉末90重量部とポリフッ化ビ
ニリデンの乾燥重量が10重量部になるように、6重量
%のポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリド
ン溶液を用い、負極材ペーストを作製し、得られたペー
ストを厚さ18μmの銅箔上に塗布乾燥後プレスするこ
とで作製した。
The negative electrode was made of N-methyl-2-polyvinylidene fluoride of 6% by weight so that 90 parts by weight of mesophase carbon microbead powder and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride were dried as a carbonaceous negative electrode material. A negative electrode material paste was prepared using a pyrrolidone solution, and the obtained paste was applied on a copper foil having a thickness of 18 μm, dried, and then pressed.

【0059】上記の正負を直径15mmの円に打ち抜き
ボタン電池作製に用いた。電解液として、エチレンカー
ボネートとジエチルカーボネートを重量比で1対1に混
合した混合溶媒に1Mの濃度でLiBF4を溶解した電
解液を用いた。電池のサイズはCR2032とした。
0.17C、4.2Vの定電流定電圧充電、0.17
C、2.5Vまでの定電流放電における本電池の容量は
3mAhである。
The above positive and negative were punched into a circle having a diameter of 15 mm and used for producing a button battery. As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which LiBF 4 was dissolved at a concentration of 1 M in a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a weight ratio of 1: 1 was used. The size of the battery was CR2032.
0.17C, 4.2V constant current constant voltage charging, 0.17
C, the capacity of the battery in constant current discharge up to 2.5 V is 3 mAh.

【0060】[ボタン電池における過充電評価]ボタン
電池における過充電評価では、充電率100%の電池を
充電率2100%まで充電するという条件で過充電をお
こなった。その後電池を開回路状態で24時間放置し、
その時測定された電圧を過充電後の開回路電圧とした。
この開回路電圧が4.2〜4.5Vの範囲にあるとき充
電が進行していないとし、過充電保護機能が十分に働い
たと判断した。また、過充電後0.17C、2.5Vま
での定電流放電を行い、放電容量を測定した。この放電
容量が電池容量の1〜1.5倍の範囲にあるとき過充電
保護機能が十分に働いたと判断した。
[Evaluation of Overcharge in Button Battery] In the evaluation of overcharge in the button battery, overcharge was performed under the condition that a battery having a charge rate of 100% was charged to a charge rate of 2100%. The battery is then left open for 24 hours,
The voltage measured at that time was defined as the open circuit voltage after overcharge.
When the open circuit voltage was in the range of 4.2 to 4.5 V, charging was not proceeding, and it was determined that the overcharge protection function was sufficiently operated. Further, after overcharging, constant current discharge was performed to 0.17C and 2.5V, and the discharge capacity was measured. When this discharge capacity was in the range of 1 to 1.5 times the battery capacity, it was determined that the overcharge protection function worked sufficiently.

【0061】[実施例3]実施例1で作製したセパレー
タを用いてボタン電池を作製した。この電池の過充電評
価を充電電流1Cにておこなった結果、最高電池電圧は
4.65Vで、過充電中電池電圧が4.5V付近で細か
く振動し定常になった。過充電後の開回路電圧は4.2
5Vであり、過充電後電池容量の1.05倍の放電容量
が得られた。
Example 3 A button battery was manufactured using the separator manufactured in Example 1. The overcharge evaluation of this battery was performed at a charging current of 1 C. As a result, the maximum battery voltage was 4.65 V, and the battery voltage vibrated finely around 4.5 V during overcharge and became steady. Open circuit voltage after overcharge is 4.2
It was 5 V, and a discharge capacity 1.05 times the battery capacity after overcharge was obtained.

【0062】[実施例4]実施例2で作製したセパレー
タを用いてボタン電池を作製した。この電池の過充電評
価を充電電流1Cにておこなった結果、最高電池電圧は
4.62Vで、過充電中電池電圧が4.5V付近で細か
く振動し定常になった。過充電後の開回路電圧は4.2
4Vであり、過充電後の放電容量は1.04倍であっ
た。
Example 4 A button battery was produced using the separator produced in Example 2. The overcharge evaluation of this battery was performed at a charging current of 1 C. As a result, the maximum battery voltage was 4.62 V, and the battery voltage vibrated finely around 4.5 V during overcharge and became steady. Open circuit voltage after overcharge is 4.2
It was 4 V, and the discharge capacity after overcharge was 1.04 times.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明により
過充電の起こり難いリチウムイオン二次電池の提供が可
能となる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery in which overcharging hardly occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明において、耐短絡性評価に用いる二つの
冶具の代表例の断面図を示す。(1)図は凸形状の冶具
の断面図をあらわし、(2)図は凹形状の冶具をあらわ
す。下図中の数値の単位はmmである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a representative example of two jigs used for short-circuit resistance evaluation in the present invention. FIG. 1A is a sectional view of a convex jig, and FIG. 2B is a concave jig. The unit of the numerical value in the following figure is mm.

フロントページの続き (72)発明者 峯松 宏昌 山口県岩国市日の出町2番1号 帝人株式 会社岩国研究センター内 Fターム(参考) 5H021 AA06 CC01 CC02 EE02 HH00 HH03 HH06 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ04 DJ15 EJ12 HJ00 HJ04 HJ05 HJ06 HJ16 HJ20 5H050 AA03 BA17 CA08 CA09 CB07 CB08 CB12 DA19 HA04 HA05 HA06 HA17 HA19 Continuing from the front page (72) Inventor Hiromasa Minematsu 2-1 Hinodecho, Iwakuni-shi, Yamaguchi Prefecture F-term in the Iwakuni Research Center, Teijin Limited 5H021 AA06 CC01 CC02 EE02 HH00 HH03 HH06 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ04 DJ15 EJ12 HJ00 HJ04 HJ05 HJ06 HJ16 HJ20 5H050 AA03 BA17 CA08 CA09 CB07 CB08 CB12 DA19 HA04 HA05 HA06 HA17 HA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負極がリチウムをドープ・脱ドープ可能
な炭素材料から主としてなり、正極がリチウム含有遷移
金属酸化物から主としてなるリチウムイオン二次電池に
用いるセパレータであって、該セパレータは膜厚が40
μm以下で引張試験における耐力点強度が1.5×10
2N/m以上のフィルムを含み、該フィルムに電解液を
含浸した際のマクミラン数が10以下で、かつ、該フィ
ルムをリチウムの酸化還元電位において電気化学的に安
定な金属箔電極(電極A)と電気化学的にリチウムを放
出可能な電極(電極B)の間に挟んだ電気化学セルにお
いて、電極Aに金属リチウムを析出させるように電流を
流したとき、該電気化学セルの電圧の絶対値の急激な低
下が通電電気量2mAh/cm2以内に観察されるリチ
ウムイオン二次電池用セパレータ。
1. A separator for use in a lithium ion secondary battery in which a negative electrode is mainly made of a lithium-doped / dedopable carbon material and a positive electrode is mainly made of a lithium-containing transition metal oxide. 40
The strength point strength in the tensile test is 1.5 × 10
2 N / m or more, and the film has a Macmillan number of 10 or less when impregnated with the electrolytic solution, and the film is a metal foil electrode (electrode A) which is electrochemically stable at the oxidation-reduction potential of lithium. ) And an electrode capable of electrochemically releasing lithium (electrode B), when a current is applied to electrode A to deposit metallic lithium, the absolute voltage of the electrochemical cell is A separator for a lithium ion secondary battery in which a sharp decrease in the value is observed within an electric current of 2 mAh / cm 2 .
【請求項2】 該フィルムを正負極間に挟み、折り曲げ
部分の該フィルムのRが0.3〜1mmとなるように1
80度折り曲げた場合に、その折り曲げ部分の抵抗が1
×109Ω以上である請求項1記載のリチウムイオン二
次電池用セパレータ。
2. The film is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode, and the film is bent so that the R of the bent portion is 0.3 to 1 mm.
When bent at 80 degrees, the resistance of the bent portion is 1
The separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1, which has a resistance of 10 9 Ω or more.
【請求項3】 該フィルムが、有機高分子からなる平均
繊維径5μm以下の繊維により形成され、目付量25g
/m2以下、最大孔径20μm以下の不織布である請求
項1または2記載のリチウムイオン二次電池用セパレー
タ。
3. The film is formed of fibers of an organic polymer having an average fiber diameter of 5 μm or less, and has a basis weight of 25 g.
/ M 2 or less, according to claim 1 or 2 for a lithium ion secondary battery separator, wherein the maximum pore size 20μm or less of the nonwoven fabric.
【請求項4】 負極がリチウムをドープ・脱ドープ可能
な炭素材料から主としてなり、正極がリチウム含有遷移
金属酸化物から主としてなるリチウムイオン二次電池で
あって、請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオ
ン二次電池用セパレータを用いるリチウムイオン二次電
池。
4. A lithium ion secondary battery in which the negative electrode is mainly composed of a carbon material capable of doping and undoping lithium and the positive electrode is mainly composed of a lithium-containing transition metal oxide. A lithium ion secondary battery using the separator for a lithium ion secondary battery described in the above.
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