JP2003059479A

JP2003059479A - 電解質成分担持セパレータとその利用とその製造

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Publication number: JP2003059479A
Application number: JP2001243850A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yoshii; 敬介喜井; Yoshihiro Uetani; 慶裕植谷; Shigeru Fujita; 茂藤田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】特性のすぐれた高分子ゲル電解質を兼ねるセパ
レータとすることができる電解質成分担持セパレータを
提供することを目的とし、更に、そのような電解質成分
担持セパレータの利用と製造方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、架橋性ポリマーか、又は
この架橋性ポリマーと電解質塩とからなる電解質成分と
重合開始剤とを相互に分離して多孔性支持体に担持させ
てなることを特徴とする電解質成分担持セパレータが提
供される。好ましい態様によれば、電解質成分を多孔性
支持体の一方の表面に担持させると共に、重合開始剤を
多孔性支持体の他方の表面に担持させる。別の好ましい
態様によれば、電解質成分を多孔性支持体に分散させて
部分的に担持させると共に、重合開始剤を上記電解質成
分から分離して、多孔性支持体に分散させて部分的に担
持させ、その際に、電解質成分と重合開始剤を全体にて
多孔性支持体にその表面積の１０〜９０％を占めるよう
に担持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特性のすぐれた高分子
ゲル電解質を兼ねるセパレータ、即ち、高分子ゲル電解
質複合化セパレータとすることができる電解質成分担持
セパレータとその利用とその製造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気化学素子に広く用いられてい
る固体電解質は、固体状態でイオン伝導性の高い物質で
あって、なかでも、高分子物質を固体として用いる高分
子固体電解質は、最近、次世代リチウムイオン二次電池
用電解質として、特に、注目されており、世界的に研究
が推進されている。このような高分子固体電解質は、従
来の電解質溶液に比べて、液漏れのおそれがなく、ま
た、薄膜にすることができる等、その形状も、自由度が
大きい。

【０００３】しかしながら、従来、知られている非水系
の高分子固体電解質は、電解質溶液に比べて、電導度が
著しく低いという問題がある。例えば、従来、ポリエチ
レングリコールやポリプロピレングリコール等の鎖状ポ
リマーやポリフォスファゼン等の櫛型ポリマー等のポリ
マーを電解質塩と複合化してなる非水系高分子固体電解
質が知られているが、従来、電導度が室温で１０^-3Ｓ／
ｃｍを上回るものは見出されていない。

【０００４】そこで、近年、種々の非水系高分子ゲル電
解質の実用化が研究されており、これによれば、室温に
おいて、１０^-3Ｓ／ｃｍ以上の電導度を有し、電解質溶
液に近いものが提案されている。このような高分子ゲル
電解質は、必ずしも電解質塩と相互作用のないポリマー
と非水系有機溶媒とによって形成されるゲル中に電解質
塩を溶解させたものであり、ポリマー又はその前駆体を
電解質塩と共に有機溶媒に溶解させた後、ゲル化するこ
とによって得ることができる。

【０００５】このように、高分子ゲル電解質は、高いイ
オン伝導性を有するが、それ自身の機械的強度が十分で
なく、実用上、種々の支障があるので、その高強度化が
求められている。

【０００６】そこで、本発明者らは、多孔性支持体に高
分子ゲル電解質を担持させることによって、強度を有す
る高分子ゲル電解質を兼ねるセパレータ、即ち、高分子
ゲル電解質複合化セパレータとすることができることに
着目して、従来、研究を重ねてきた。

【０００７】このような高分子ゲル電解質複合化セパレ
ータは、例えば、電池やキャパシタの製造工程におい
て、正負両極の間に組み込まれて、両極の直接接触によ
る短絡を防止するためのセパレータとしての機能と、両
極の電気化学反応を仲立ちする電解質としての機能とを
発揮するものであり、特に、電解質としてよく機能する
には、両極との界面での接触がよく、更に、両極間の抵
抗を低く維持する性能を有することが強く求められる。

【０００８】ここに、非水系電解質を用いる電気化学素
子においては、微量の水や酸素が素子の特性に有害な影
響を及ぼすことが知られており、この微量の水や酸素を
除去するために、従来、電解液を用いる電気化学素子で
は、両極とセパレータを捲回し、又は積層した後、減圧
乾燥等の手段によって、電気化学素子から微量の水や酸
素を十分に除去した後に、電解液を電気化学素子に注入
している。

【０００９】しかし、従来、電解質複合化セパレータに
おいては、電解質が予め、基材多孔質膜と一体化されて
おり、特に、電解質がゲル電解質の場合であれば、上述
したように、減圧乾燥等に付した場合、ゲル電解質から
有機溶媒が蒸発して、電気抵抗が増大するおそれがあ
る。例えば、特開２０００−３６２９７や特開平１１−
６７２７３号公報によれば、ゲル電解質を予め、支持体
上に形成した後、電気化学素子を組み立てるので、上述
したような問題が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高分子ゲル
電解質と電解質複合化セパレータにおける上述した問題
を解決するためになされたものであって、特性のすぐれ
た高分子ゲル電解質を兼ねるセパレータ、即ち、高分子
ゲル電解質複合化セパレータとすることができる電解質
成分担持セパレータを提供することを目的とし、更に、
そのような電解質成分担持セパレータの利用と製造方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、架橋性
ポリマーか、又はこの架橋性ポリマーと電解質塩とから
なる電解質成分と重合開始剤とを相互に分離して多孔性
支持体に担持させてなることを特徴とする電解質成分担
持セパレータが提供される。

【００１２】また、本発明によれば、上記電解質成分担
持セパレータを正極と負極との間に挟み、捲回し、又は
積層してなる電気化学素子が提供される。

【００１３】更に、本発明によれば、上記電気化学素子
を用いてなる電池が提供される。

【００１４】また、本発明によれば、架橋性ポリマー
か、又はこの架橋性ポリマーと電解質塩とからなる電解
質成分を含む塗工液と重合開始剤を含む塗工液とを相互
に分離して多孔性支持体に塗布した後、乾燥させ、この
ようにして、上記電解質成分と重合開始剤を多孔性支持
体に相互に分離して担持させることを特徴とする電解質
成分担持セパレータの製造方法が提供される。

【００１５】また、本発明によれば、架橋性ポリマー
か、又はこの架橋性ポリマーと電解質塩とからなる電解
質成分を含む塗工液と重合開始剤を含む塗工液とを相互
に分離して多孔性支持体に塗布した後、乾燥させ、この
ようにして、上記電解質成分と重合開始剤を多孔性支持
体に相互に分離して担持させて、電解質成分担持セパレ
ータとし、次いで、この電解質成分担持セパレータに電
解液を充填した後、上記架橋性ポリマーを上記重合開始
剤の存在下に架橋させて、高分子ゲル電解質を形成する
ことを特徴とする高分子ゲル電解質複合化セパレータの
製造方法が提供される。

【００１６】更に、本発明によれば、架橋性ポリマー
か、又はこの架橋性ポリマーと電解質塩とからなる電解
質成分を含む塗工液と重合開始剤を含む塗工液とを相互
に分離して多孔性支持体に塗布した後、乾燥させ、この
ようにして、上記電解質成分と重合開始剤を多孔性支持
体に相互に分離して担持させて、電解質成分担持セパレ
ータとし、次いで、これを正極と負極との間に挟み、捲
回し、又は積層して、電気化学素子を形成し、この電気
化学素子を電池容器に収容し、この電気化学素子に電解
液を充填した後、上記架橋性ポリマーを上記重合開始剤
の存在下に架橋させて、高分子ゲル電解質を形成するこ
とを特徴とする電池の製造方法が提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明による電解質成分担持セパ
レータは、架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリマー
と電解質塩とからなる電解質成分と重合開始剤とを相互
に分離して多孔性支持体に担持させてなるものである。

【００１８】このような電解質成分担持セパレータは、
好ましい第１の態様によれば、電解質成分を多孔性支持
体の一方の表面に担持させると共に、重合開始剤を多孔
性支持体の他方の表面に担持させてなるものである。

【００１９】また、好ましい第２の態様によれば、電解
質成分を多孔性支持体に分散させて部分的に担持させる
と共に、重合開始剤を上記電解質成分から分離して、多
孔性支持体に分散させて部分的に担持させ、その際に、
電解質成分と重合開始剤を全体にて多孔性支持体にその
表面積の１０〜９０％を占めるように担持させてなるも
のである。

【００２０】ここに、本発明において、多孔性支持体と
は、後述するように、シート状の多孔質膜や不織布等を
いい、電解質成分と重合開始剤を多孔性支持体に担持さ
せるとは、後述するように、その表面又は裏面又は表裏
面に担持させることをいい、多孔性支持体の表面積と
は、その表裏の表面積をいうものとする。

【００２１】本発明によれば、架橋性ポリマーとは、分
子中に重合性反応基を有する架橋性のポリマーをいい、
具体例としては、例えば、主鎖若しくは側鎖にポリアル
キレンオキシド等の鎖状ポリマー又はオリゴマー構造、
ポリフォスファゼン等の櫛型ポリマー又はオリゴマー構
造等を有し、分子中に複数の重合性反応基、例えば、ビ
ニル基や（メタ）アクリロイル基等を有するもの、例え
ば、ポリアルキレングリコールポリ（メタ）アクリレー
トを挙げることができる。ここに、（メタ）アクリレー
トは、アクリレート又はメタクリレートを意味するもの
とする。

【００２２】このようなポリアルキレングリコールポリ
（メタ）アクリレートの好ましい具体例として、例え
ば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
ポリエチレングリコールプロピレングリコールジ（メ
タ）アクリレート等を挙げることができる。

【００２３】また、上記電解質塩としては、本発明によ
る電解質成分担持セパレータの用途や要求特性にもよる
が、例えば、水素イオン、リチウム、ナトリウム、カリ
ウム等のアルカリ金属のイオン、カルシウム、ストロン
チウム等のアルカリ土類金属のイオン、第３級又は第４
級アンモニウムイオンをカチオン成分とし、例えば、塩
酸、硝酸、リン酸、硫酸、テトラフルオロホウ酸、フッ
化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、過塩素酸等の無機酸
や、有機カルボン酸、フッ素置換有機カルボン酸、有機
スルホン酸、フッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をア
ニオン成分とする塩を用いることができる。これらのな
かでは、特に、アルカリ金属イオンをカチオン成分とす
る電解質塩が好ましく用いられる。

【００２４】このようなアルカリ金属イオンをカチオン
成分とする電解質塩の具体例としては、例えば、過塩素
酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム等
の過塩素酸アルカリ金属、テトラフルオロホウ酸リチウ
ム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロ
ホウ酸カリウム等のテトラフルオロホウ酸アルカリ金
属、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ヘキサフルオロリ
ン酸カリウム等のヘキサフルオロリン酸アルカリ金属、
トリフルオロ酢酸リチウム等のトリフルオロ酢酸アルカ
リ金属、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等のト
リフルオロメタンスルホン酸アルカリ金属を挙げること
ができる。

【００２５】本発明によれば、架橋性ポリマーか、又は
この架橋性ポリマーと電解質塩とからなる電解質成分を
含む塗工液と重合開始剤を含む塗工液とを相互に分離し
て多孔性支持体に塗布した後、乾燥させ、このようにし
て、上記電解質成分と重合開始剤を多孔性支持体に相互
に分離して担持させることによって、電解質成分担持セ
パレータを得る。

【００２６】好ましい第１の態様によれば、上記電解質
成分を含む塗工液を多孔性支持体の一方の表面に塗布
し、重合開始剤を含む塗工液を多孔性支持体の他方の表
面に塗布した後、乾燥させ、このようにして、電解質成
分を多孔性支持体の一方の表面に担持させると共に、重
合開始剤を多孔性支持体の他方の表面に担持させること
によって、電解質成分担持セパレータを得る。

【００２７】また、好ましい第２の態様によれば、上記
電解質成分を含む塗工液を多孔性支持体に分散させて部
分的に塗布すると共に、重合開始剤を含む塗工液を上記
電解質成分から分離して、多孔性支持体に分散させて部
分的に塗布した後、乾燥させ、このようにして、上記電
解質成分と重合開始剤を多孔性支持体に相互に分離して
分散させて部分的に担持させ、その際に、電解質成分と
重合開始剤を全体にて多孔性支持体にその表面積の１０
〜９０％を占めるように担持させることによって、電解
質成分担持セパレータを得る。

【００２８】上記電解質成分を含む塗工液のための溶媒
は、好ましくは、有機溶媒であり、そのような有機溶媒
としては、上記架橋性ポリマーを溶解させ、また、架橋
性ポリマーと共に電解質塩を用いる場合であれば、その
電解質塩をも溶解するものであれば、特に限定されるも
のではないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロ
ラクトン等の環状エステル類、テトラヒドロフラン、ジ
メトキシエタン等のエーテル類、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーポネート
等の鎖状エステル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ア
クリロニトリル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、
ホルムアミド、ジメチルアセトアミドを挙げることがで
きる。また、必要に応じて、アルコール類や水も用いる
ことができる。これらは単独で、又は２種以上の混合物
として用いられる。

【００２９】上記重合開始剤を含む塗工液のための溶媒
も、好ましくは、有機溶媒であり、上述したと同様のも
のが用いられる。電解質成分を含む塗工液のための溶媒
と重合開始剤を含む塗工液のための溶媒は、同じでもよ
く、相違していてもよい。

【００３０】架橋性ポリマーか、又は架橋性ポリマーと
このような電解質塩を含む塗工液において、上記架橋性
ポリマーの割合は、特に限定されるものではないが、溶
媒１００重量部に対して、０．１〜５０重量部の範囲で
あり、架橋性ポリマーと共に電解質塩を用いる場合、そ
の電解質成分の割合は、特に限定されるものではない
が、通常、溶媒１００重量部に対して、０．１〜５０重
量部の範囲である。

【００３１】他方、重合開始剤を含む塗工液において、
この重合開始剤の割合は、特に限定されるものではない
が、通常、用いる架橋性ポリマー１００重量部に対し
て、０．０１〜１０重量部の範囲である。

【００３２】本発明によれば、多孔性支持体としては、
セパレータとして用いるときに、正極と負極との間の短
絡を防止することができると共に、両極間で電気化学反
応を行なわせるために、連通孔を有するものであれば、
特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィ
ンやポリアミドを主成分とする不織布、ポリオレフィ
ン、ポリテトラフルオロエチレン等からなる多孔質膜、
マニラ麻やクラフト材等の天然又は合成素材を用いた電
解紙等を用いることができる。

【００３３】本発明による電解質成分担持セパレータに
おいては、このように、電解質成分と重合開始剤とを相
互に分離して多孔性支持体に担持させており、好ましい
第１の態様によれば、電解質成分が多孔性支持体の一方
の表面に担持されていると共に、重合開始剤が多孔性支
持体の他方の表面に担持されている。この態様におい
て、電解質成分は、多孔性支持体の一方の表面に全面に
わたって担持されていてもよく、また、一部のみにされ
ていてもよい。同様に、重合開始剤も、多孔性支持体の
他方の表面に全面にわたって担持されていてもよく、ま
た、一部のみにされていてもよい。電解質成分や重合開
始剤を多孔性支持体の表面の一部にのみ、担持させる場
合、例えば、その表面の表面積の１０〜９０％を占める
ように担持させればよい。

【００３４】また、好ましい第２の態様によれば、電解
液成分と重合開始剤が相互に分離され、且つ分散され
て、全体にて、多孔性支持体にその表面積の１０〜９０
％、好ましくは、１０〜７０％の範囲で担持されてい
る。換言すれば、多孔性支持体は、電解質成分と重合開
始剤が担持された後も、一部は、多孔性支持体がそのま
ま、露出している。従って、本発明の電解質成分担持セ
パレータによれば、これに電解液を充填し、又は注入し
たとき、電解液は、上記電解質成分と重合開始剤を溶解
し、これらと共に、多孔性支持体の全体に容易に速やか
に浸透、拡散する。

【００３５】従って、本発明によれば、このような電解
質成分担持セパレータに電解液を充填した後、重合開始
剤の存在下に上記架橋性ポリマーを加熱し、架橋させ
て、架橋体とすることによって、この架橋体が上記電解
液によって膨潤せしめられてなる高分子ゲル電解質を形
成することができる。

【００３６】ここに、本発明によれば、上記電解質成分
担持セパレータにおいては、これに電解液を充填したと
き、電解液は、上記電解質成分と重合開始剤を溶解し、
これらと共に、多孔性支持体の全体に容易に速やかに浸
透、拡散するので、この後、そのような多孔性支持体を
加熱することによって、多孔性支持体の全体に電解質塩
と高分子ゲル電解質が均一にゆきわたって、すぐれた特
性を有する高分子ゲル電解質を兼ねるセパレータ、即
ち、高分子ゲル電解質複合化セパレータを形成する。

【００３７】また、本発明による電解質成分担持セパレ
ータにおいては、電解質成分と重合開始剤とが相互に分
離して多孔性支持体に担持されているので、架橋性ポリ
マーの架橋が抑制され、かくして、本発明による電解質
成分担持セパレータは、保存性にすぐれている。即ち、
本発明による電解質成分担持セパレータは、これに電解
液を充填し、又は注入し、加熱することによってはじめ
て、架橋して、高分子ゲル電解質を与える。

【００３８】本発明による電解質成分担持セパレータ
は、これを正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積層
して、電気化学素子とし、これに電解液を充填した後、
重合開始剤の存在下にこの架橋性ポリマーを加熱し、架
橋性ポリマーを架橋させることによって、すぐれた特性
を有する高分子ゲル電解質複合化セパレータ−電極複合
体とすることができ、そして、このような高分子ゲル電
解質複合化セパレータ−電極複合体を用いることによっ
て、性能のすぐれた電池を得ることができる。

【００３９】本発明において、電解質成分を含む塗工液
と重合開始剤を含む塗工液とを相互に分離して多孔性支
持体に塗布するための手段及び方法は、特に限定される
ものではない。

【００４０】例えば、本発明に従って、電解質成分を含
む塗工液を多孔性支持体の一方の表面に塗布し、重合開
始剤を含む塗工液を多孔性支持体の他方の表面に塗布す
るには、通常の塗布手段と方法によればよい。

【００４１】また、上記電解質成分を含む塗工液と重合
開始剤を含む塗工液を相互に分離し、それぞれ分散させ
て、多孔性支持体上に部分的に塗布するには、例えば、
スクリーン印刷、凸版印刷、グラビア印刷、点状塗布等
によることができる。より具体的には、例えば、スクリ
ーン印刷によって、それぞれ分離された点状に塗工液を
塗布してもよく、また、それぞれ分離された平行な線状
に塗布してもよい。また、多孔性支持体の表面に電解質
成分を含む塗工液を分散させて部分的に塗布し、多孔性
支持体の裏面に重合開始剤を含む塗工液を分散させて部
分的に塗布してもよい。

【００４２】このように、それぞれの塗工液を多孔性支
持体に相互に分離し、分散させて、部分的に塗布した
後、溶媒を除去するには、例えば、加熱や減圧乾燥等、
適宜の手段によればよい。用いる溶媒にもよるが、例え
ば、加熱して溶媒を除去する場合には、通常、常圧下、
４０〜２００℃、好ましくは、４０〜８０℃の温度に５
秒から１時間、加熱すればよい。

【００４３】本発明による電解質成分担持セパレータ
は、電池やキャパシタの製造に好適に用いることができ
る。例えば、前述したように、本発明による電解質成分
担持セパレータを正極と負極との間に挟み、捲回し、又
は積層して、電気化学素子とし、好ましくは、これを減
圧乾燥して、微量の水分や酸素を除去した後、電池容器
に仕込み、この電気化学素子に電解液を充填し、加熱し
て、重合開始剤の存在下に架橋性ポリマーを架橋させ、
架橋体とすることによって、この架橋体が上記電解液に
よって膨潤せしめられてなる高分子ゲル電解質を形成さ
せ、電池容器を密封すれば、電池を得ることができる。

【００４４】このように、本発明による電解質成分担持
セパレータは、一次電池、二次電池、電解コンデンサ、
電気二重層コンデンサ等の製造に好適に用いることがで
きる。

【００４５】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００４６】実施例１（電解質複合化セパレータの作製）ポリエチレングリコ
ールプロピレングリコールジアクリレート（エチレンオ
キシド／プロピレンオキシド共重合体にアクリル酸を反
応させて得られるもので、分子の両末端にアクリロイル
基を有する。）５．００ｇをエチルメチルカーボネート
１５ｇに溶解させて、架橋性ポリマー溶液Ａを調製し
た。別に、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル０．０５
ｇをエチルメチルカーボネート５ｇに溶解させて、重合
開始剤溶液Ｂを調製した。

【００４７】上記溶液ＡとＢとを別のディスペンサに分
けて仕込み、先端径０．１ｍｍのノズルから吐出量１．
８ｇ／秒、速度６０ｍｍ／秒にて、その間に間隔２ｍｍ
をおいて、ポリエチレン樹脂製多孔質膜（厚さ２５μ
ｍ、空孔率４１％、平均孔径０．１μｍ）の一方の表面
にそれぞれ直線状に塗布した。このような処理を上記多
孔質膜の両表面に施し、室温で放置した後、更に、８０
℃の熱風循環式乾燥機にて３０秒間、加熱して、上記溶
剤（溶液ＡとＢに用いられたエチルメチルカーボネー
ト）を除去して、本発明による電解質成分担持セパレー
タを作製した。

【００４８】（正極シートの作製）コバルト酸リチウ
ム、黒鉛粉末及びポリフッ化ビニリデン樹脂を重量比８
５：１０：５にて混合し、これをＮ−メチル−２−ピロ
リドンに投入し、攪拌して、スラリーを調製した。この
スラリーをアルミニウム箔（集電体）の表面に塗布し、
加熱、乾燥させて、上記溶媒を除去した後、ロールプレ
スでプレスして、厚さ２００μｍの正極シートを製作し
た。

【００４９】（負極シートの作製）黒鉛粉末とポリフッ
化ビニリデン樹脂とを重量比９５：５にて混合し、これ
をＮ−メチル−２−ピロリドンに投入し、攪拌して、ス
ラリーを調製した。このスラリーを銅箔（集電体）の表
面に塗布し、加熱し、乾燥させて、上記溶媒を除去した
後、ロールプレスでプレスして、厚さ２００μｍの負極
シートを製作した。

【００５０】（電解液の調製）エチレンカーボネート／
ジエチルカーボネート重量比１／１の混合物からなる溶
媒に、電解質塩として過塩素酸リチウムを１ｍｏｌ／Ｌ
濃度となるように溶解させて、電解液を調製した。

【００５１】（電池の製作）上記電解質成分担持セパレ
ータを上記正極シートと負極シートの間に挟んで、電気
化学素子とし、これを電池容器に収容し、上記素子に上
記電解液を充填し、かしめ機を用いて電池容器を密封し
た後、９０℃で２時間加熱し、前記架橋性ポリマーを架
橋させて、その場合で高分子ゲル電解質を調製して、コ
イン型電池を３個作製した。

【００５２】これらの３個のコイン電池について、電池
充放電装置（東洋システム（株）製ＴＯＳＣＡＴ）にて
その容量を測定したところ、平均で５．４ｍＡｈであっ
た。このように、容量を測定した後、コイン型電池を分
解したところ、電解液は高分子ゲル電解質として固定さ
れていて、素子の間やコイン型電池の自由空間に電解液
の漏出はみられなかった。

【００５３】実施例２実施例１と同じポリエチレン樹脂製多孔質膜の表面に、
実施例１と同じ架橋性ポリマー溶液Ａと重合開始剤溶液
Ｂを2.５ｍｍ×2.５ｍｍの正方形内に半径１ｍｍ（±２
０％）の塗布点１つの割合で格子点を形成するようにそ
れぞれ交互に塗布した。このような処理を上記多孔質膜
の両表面に施した後、８０℃で２分間、加熱して、溶媒
（溶液ＡとＢに用いられたエチルメチルカーボネート）
を蒸発させて、本発明による電解質成分担持セパレータ
を作製した。

【００５４】この電解質成分担持化セパレータと実施例
１と同じ正極シートと負極シートを用いて、実施例１と
同様にしてコイン型電池を３個作製した。これらの３個
のコイン電池の容量は、平均で５．５ｍＡｈであった。
容量測定の後、コイン型電池を分解したところ、電解液
は高分子ゲル電解質として固定されていて、素子の間や
コイン型電池の自由空間に電解液の漏出はみられなかっ
た。

【００５５】実施例３実施例１と同じ架橋性ポリマー溶液Ａを厚さ５０μｍ、
直径０．５ｍｍの孔をピッチ２ｍｍで有するステンレス
製の型を用いて実施例１と同じポリエチレン樹脂製多孔
質膜の表面にスクリーン印刷にて塗布した。次に、実施
例１と同じ重合開始剤溶液Ｂを上記多孔質膜の裏面に同
様にスクリーン印刷にけ塗布した。この後、８０℃で２
分間、加熱して、溶媒（溶液ＡとＢに用いられたエチル
メチルカーボネート）を蒸発させて、本発明による電解
質成分担持セパレータを作製した。

【００５６】この電解質成分担持化セパレータと実施例
１と同じ正極シートと負極シートを用いて、実施例１と
同様にしてコイン型電池を３個作製した。これらの３個
のコイン電池の容量は、平均で５．４ｍＡｈであった。
容量測定の後、コイン型電池を分解したところ、電解液
は高分子ゲル電解質として固定されていて、素子の間や
コイン型電池の自由空間に電解液の漏出はみられなかっ
た。

【００５７】比較例１実施例１と同じ架橋性ポリマー溶液Ａと重合開始剤溶液
Ｂを混合して、単一の溶液Ｃとした。この溶液を実施例
１と同じ多孔質膜の表面の全面にドクターブレード（厚
み設定５０μｍ）を用いて塗布し、８０℃で２０分間乾
燥して、溶媒を蒸発させた。同様に、多孔質膜の裏面に
も、上記溶液Ｃを全面に塗布し、乾燥して、溶媒を蒸発
させ、かくして、電解質成分担持セパレータを作製し
た。

【００５８】この電解質成分担持セパレータと実施例１
と同じ正極シートと負極シートを用いて、実施例１と同
様にしてコイン型電池を３個作製した。これらの３個の
コイン型電池の容量は、平均で３．３ｍＡｈであった。
容量測定の後、コイン型電池を分解したところ、電解液
は高分子ゲル電解質として固定されていて、素子の間や
コイン型電池の自由空間に電解液の漏出はみられなかっ
た。しかし、容量が低い理由は、電解液が素子に十分に
ゆきわたらなかったためと推定される。

【００５９】比較例２実施例１と同じ多孔質膜に電解質成分を担持させること
なく、そのまま、これをセパレータとし、実施例１と同
じ正極シートと負極シートを用いて、実施例１と同様に
してコイン型電池を３個作製した。これらの３個のコイ
ン型電池の容量は、平均で5.４ｍＡｈであった。容量測
定の後、コイン型電池を分解したところ、素子の間やコ
イン型電池の自由空間に電解液の漏出がみられた。

【００６０】

【発明の効果】本発明による電解質成分担持セバレータ
は、多孔性支持体の表面に架橋性ポリマーか、又はこの
架橋性ポリマーと電解質塩とからなる電解質成分と重合
開始剤成分とが相互に分離されて担持されてなり、これ
に電解液を充填した後、上記架橋性ポリマーを上記重合
開始剤の存在下に架橋させることによって、この架橋し
たポリマーを高分子成分とする特性のすぐれた高分子ゲ
ル電解質を兼ねるセパレータとすることができる。しか
も、本発明の電解質成分担持セバレータによれば、これ
を正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積層して、電
気化学素子とし、この後に電解液を充填して、セパレー
タに高分子ゲル電解質の機能を付与するので、所望の形
状の電極−高分子ゲル電解質複合化セパレータを形成す
ることができる。電極と高分子ゲル電解質との密着性に
もすぐれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 9/02 ３０１Ｈ０１Ｍ 6/18 ＥＨ０１Ｍ 6/18 6/22 Ｃ 6/22 10/40 Ｂ 10/40 Ｃ０８Ｌ 101:00 // Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｃ (72)発明者藤田茂大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 4F074 AA02 AA16 AA39 AA48 AA71 AA76 AC11 AC25 AC26 AC28 AC29 AC30 AC31 AD09 AF02 AG20 5H021 BB01 BB09 BB12 BB13 BB15 CC02 CC04 CC08 EE04 EE06 EE07 EE10 EE11 EE27 HH01 HH04 5H024 AA12 DD09 EE09 FF11 GG08 HH01 5H029 AJ06 AJ11 AJ15 AK03 AL07 AM00 AM03 AM05 AM07 AM16 BJ03 BJ12 CJ02 CJ12 CJ22 DJ04 DJ11 DJ15 EJ12 HJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリマ
ーと電解質塩とからなる電解質成分と重合開始剤とを相
互に分離して多孔性支持体に担持させてなることを特徴
とする電解質成分担持セパレータ。
【請求項２】電解質成分を多孔性支持体の一方の表面に
担持させると共に、重合開始剤を多孔性支持体の他方の
表面に担持させてなる請求項１に記載の電解質成分担持
セパレータ。
【請求項３】電解質成分を多孔性支持体に分散させて部
分的に担持させると共に、重合開始剤を上記電解質成分
から分離して、多孔性支持体に分散させて部分的に担持
させ、その際に、電解質成分と重合開始剤を全体にて多
孔性支持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように
担持させてなる請求項１に記載の電解質成分担持セパレ
ータ。
【請求項４】電解質成分と重合開始剤とを多孔性支持体
にそれぞれ分離して点状に又は線状に部分的に担持させ
てなる請求項３に記載の電解質成分担持セパレータ。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の電解質
成分担持セパレータを正極と負極との間に挟み、捲回
し、又は積層してなる電気化学素子。
【請求項６】請求項５に記載の電気化学素子を用いてな
る電池。
【請求項７】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリマ
ーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液と重合
開始剤を含む塗工液とを相互に分離して多孔性支持体に
塗布した後、乾燥させ、このようにして、上記電解質成
分と重合開始剤を多孔性支持体に相互に分離して担持さ
せることを特徴とする電解質成分担持セパレータの製造
方法。
【請求項８】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリマ
ーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液を多孔
性支持体の一方の表面に塗布し、重合開始剤を含む塗工
液を多孔性支持体の他方の表面に塗布した後、乾燥さ
せ、このようにして、電解質成分を多孔性支持体の一方
の表面に担持させると共に、重合開始剤を多孔性支持体
の他方の表面に担持させる請求項７に記載の電解質成分
担持セパレータの製造方法。
【請求項９】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリマ
ーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液を多孔
性支持体に分散させて部分的に塗布すると共に、重合開
始剤を含む塗工液を上記電解質成分から分離して、多孔
性支持体に分散させて部分的に塗布した後、乾燥させ、
このようにして、上記電解質成分と重合開始剤を多孔性
支持体に相互に分離して分散させて部分的に担持させ、
その際に、電解質成分と重合開始剤を全体にて多孔性支
持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように担持さ
せる請求項７に記載の電解質成分担持セパレータの製造
方法。
【請求項１０】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリ
マーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液と重
合開始剤を含む塗工液とを相互に分離して多孔性支持体
に塗布した後、乾燥させ、このようにして、上記電解質
成分と重合開始剤を多孔性支持体に相互に分離して担持
させて、電解質成分担持セパレータとし、次いで、この
電解質成分担持セパレータに電解液を充填した後、上記
架橋性ポリマーを上記重合開始剤の存在下に架橋させ
て、高分子ゲル電解質を形成することを特徴とする高分
子ゲル電解質複合化セパレータの製造方法。
【請求項１１】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリ
マーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液を多
孔性支持体の一方の表面に塗布し、重合開始剤を含む塗
工液を多孔性支持体の他方の表面に塗布した後、乾燥さ
せ、このようにして、電解質成分を多孔性支持体の一方
の表面に担持させると共に、重合開始剤を多孔性支持体
の他方の表面に担持させて、電解質成分担持セパレータ
とし、次いで、この電解質成分担持セパレータに電解液
を充填した後、上記架橋性ポリマーを上記重合開始剤の
存在下に架橋させて、高分子ゲル電解質を形成する請求
項１０に記載の高分子ゲル電解質複合化セパレータの製
造方法。
【請求項１２】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリ
マーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液を多
孔性支持体に分散させて部分的に塗布すると共に、重合
開始剤を含む塗工液を上記電解質成分から分離して、多
孔性支持体に分散させて部分的に塗布した後、乾燥さ
せ、このようにして、上記電解質成分と重合開始剤を多
孔性支持体に相互に分離して分散させて部分的に担持さ
せ、その際に、電解質成分と重合開始剤を全体にて多孔
性支持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように担
持させて、電解質成分担持セパレータとし、次いで、こ
の電解質成分担持セパレータに電解液を充填した後、上
記架橋性ポリマーを上記重合開始剤の存在下に架橋させ
て、高分子ゲル電解質を形成する請求項１０に記載の高
分子ゲル電解質複合化セパレータの製造方法。
【請求項１３】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリ
マーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液と重
合開始剤を含む塗工液とを相互に分離して多孔性支持体
に塗布した後、乾燥させ、このようにして、上記電解質
成分と重合開始剤を多孔性支持体に相互に分離して担持
させて、電解質成分担持セパレータとし、次いで、これ
を正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積層して、電
気化学素子を形成し、この電気化学素子を電池容器に収
容し、この電気化学素子に電解液を充填した後、上記架
橋性ポリマーを上記重合開始剤の存在下に架橋させて、
高分子ゲル電解質を形成することを特徴とする電池の製
造方法。
【請求項１４】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリ
マーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液を多
孔性支持体の一方の表面に塗布し、重合開始剤を含む塗
工液を多孔性支持体の他方の表面に塗布した後、乾燥さ
せ、このようにして、電解質成分を多孔性支持体の一方
の表面に担持させると共に、重合開始剤を多孔性支持体
の他方の表面に担持させて、電解質成分担持セパレータ
とし、次いで、これを正極と負極との間に挟み、捲回
し、又は積層して、電気化学素子を形成し、この電気化
学素子を電池容器に収容し、この電気化学素子に電解液
を充填した後、上記架橋性ポリマーを上記重合開始剤の
存在下に架橋させて、高分子ゲル電解質を形成する請求
項１３に記載の電池の製造方法。
【請求項１５】架橋性ポリマーか、又はこの架橋性ポリ
マーと電解質塩とからなる電解質成分を含む塗工液を多
孔性支持体に分散させて部分的に塗布すると共に、重合
開始剤を含む塗工液を上記電解質成分から分離して、多
孔性支持体に分散させて部分的に塗布した後、乾燥さ
せ、このようにして、上記電解質成分と重合開始剤を多
孔性支持体に相互に分離して分散させて部分的に担持さ
せ、その際に、電解質成分と重合開始剤を全体にて多孔
性支持体にその表面積の１０〜９０％を占めるように担
持させて、電解質成分担持セパレータとし、次いで、こ
れを正極と負極との間に挟み、捲回し、又は積層して、
電気化学素子を形成し、この電気化学素子を電池容器に
収容し、この電気化学素子に電解液を充填した後、上記
架橋性ポリマーを上記重合開始剤の存在下に架橋させ
て、高分子ゲル電解質を形成する請求項１３に記載の電
池の製造方法。