JP2003142159A - リチウムイオン二次電池の製造方法 - Google Patents
リチウムイオン二次電池の製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】セパレータを薄型化しても短絡が発生せず、高
容量で負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供
する。 【解決手段】１０〜２０μｍの厚さの不織布又はパルプ
紙をセパレータとして用いたリチウムイオン二次電池の
製造方法であって、化学架橋可能なポリマーゲル材を前
記セパレータに塗布又は含浸させて乾燥した後、前記セ
パレータを正極及び負極とともに積層又は捲回して電極
体を構成し、前記ポリマーゲル材の硬化剤を溶解させた
電解液と、前記電極体とを外装体内部に収納して密閉
し、前記ポリマーゲル材と前記硬化剤とを反応させてポ
リマーゲル電解質を形成するリチウムイオン二次電池の
製造方法とする。
容量で負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供
する。 【解決手段】１０〜２０μｍの厚さの不織布又はパルプ
紙をセパレータとして用いたリチウムイオン二次電池の
製造方法であって、化学架橋可能なポリマーゲル材を前
記セパレータに塗布又は含浸させて乾燥した後、前記セ
パレータを正極及び負極とともに積層又は捲回して電極
体を構成し、前記ポリマーゲル材の硬化剤を溶解させた
電解液と、前記電極体とを外装体内部に収納して密閉
し、前記ポリマーゲル材と前記硬化剤とを反応させてポ
リマーゲル電解質を形成するリチウムイオン二次電池の
製造方法とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、不織布又はパルプ
紙をセパレータとして用いたリチウムイオン二次電池の
製造方法に関する。
紙をセパレータとして用いたリチウムイオン二次電池の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の電源や電気
自動車の電源としてリチウムイオン二次電池が使用さ
れ、又はそれを使用するための研究がなされている。こ
のような状況の中でリチウムイオン二次電池は、より一
層の高容量化及び負荷特性の向上が要求されており、こ
のための研究が数多くなされている。
自動車の電源としてリチウムイオン二次電池が使用さ
れ、又はそれを使用するための研究がなされている。こ
のような状況の中でリチウムイオン二次電池は、より一
層の高容量化及び負荷特性の向上が要求されており、こ
のための研究が数多くなされている。
【０００３】その中で、セパレータを薄型化することが
検討されている。セパレータを薄型化すれば、同一電池
体積中に多くの活物質を充填できるため高容量化でき、
また、内部抵抗も減少するため負荷特性も向上する。
検討されている。セパレータを薄型化すれば、同一電池
体積中に多くの活物質を充填できるため高容量化でき、
また、内部抵抗も減少するため負荷特性も向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最近では、一部で、厚
さが２０μｍより薄い不織布又はパルプ紙をリチウムイ
オン二次電池用のセパレータとして用いることも検討さ
れている。しかし、このような薄いセパレータは高容量
化が可能で、負荷特性が向上する反面、短絡が発生しや
すいため、現実には２０μｍ以下へのセパレータの薄型
化は困難であり、高容量で、負荷特性に優れた電池を得
るのは難しいという問題がある。
さが２０μｍより薄い不織布又はパルプ紙をリチウムイ
オン二次電池用のセパレータとして用いることも検討さ
れている。しかし、このような薄いセパレータは高容量
化が可能で、負荷特性が向上する反面、短絡が発生しや
すいため、現実には２０μｍ以下へのセパレータの薄型
化は困難であり、高容量で、負荷特性に優れた電池を得
るのは難しいという問題がある。
【０００５】また、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）の高温溶液をセパレ
ータに含浸させた後に冷却してゲル化させる方法(特開
２０００−１１３８７２号）、ゲル状の電解液をセパレ
ータに含浸させる方法(特開平１１−６７２７３号）等
も提案されているが、セパレータに含有されるものがゲ
ル状であるために、セパレータを薄型化するとその強度
が大きく低下し、電池組立て工程で短絡が発生しやすい
という問題があった。
やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）の高温溶液をセパレ
ータに含浸させた後に冷却してゲル化させる方法(特開
２０００−１１３８７２号）、ゲル状の電解液をセパレ
ータに含浸させる方法(特開平１１−６７２７３号）等
も提案されているが、セパレータに含有されるものがゲ
ル状であるために、セパレータを薄型化するとその強度
が大きく低下し、電池組立て工程で短絡が発生しやすい
という問題があった。
【０００６】そこで、本発明は前記従来の問題を解決す
るためになされたものであり、セパレータを薄型化して
も短絡が発生せず、高容量で負荷特性に優れたリチウム
イオン二次電池を提供することを目的とする。
るためになされたものであり、セパレータを薄型化して
も短絡が発生せず、高容量で負荷特性に優れたリチウム
イオン二次電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、１
０〜２０μｍの厚さの不織布又はパルプ紙をセパレータ
として用いたリチウムイオン二次電池の製造方法であっ
て、化学架橋可能なポリマーゲル材を前記セパレータに
塗布又は含浸させて乾燥して前記セパレータを補強した
後、前記セパレータを正極及び負極とともに積層又は捲
回して電極体を構成し、前記ポリマーゲル材の硬化剤を
溶解させた電解液と、前記電極体とを外装体内部に収納
して密閉し、加熱等を行うことにより前記ポリマーゲル
材と前記硬化剤とを反応させてポリマーゲル電解質を形
成することを特徴とする。
め、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、１
０〜２０μｍの厚さの不織布又はパルプ紙をセパレータ
として用いたリチウムイオン二次電池の製造方法であっ
て、化学架橋可能なポリマーゲル材を前記セパレータに
塗布又は含浸させて乾燥して前記セパレータを補強した
後、前記セパレータを正極及び負極とともに積層又は捲
回して電極体を構成し、前記ポリマーゲル材の硬化剤を
溶解させた電解液と、前記電極体とを外装体内部に収納
して密閉し、加熱等を行うことにより前記ポリマーゲル
材と前記硬化剤とを反応させてポリマーゲル電解質を形
成することを特徴とする。
【０００８】これにより、１０〜２０μｍと非常に薄い
不織布又はパルプ紙をセパレータとして用いた場合で
も、電池組立て時の短絡を防止することができ、且つ電
池の高容量化及び負荷特性の向上を図ることができる。
また、使用するポリマーゲル電解質が架橋構造タイプの
ため、従来の非架橋ポリマーゲル電解質よりもゲル材の
濃度を小さくできるためイオン伝導性を高くすることが
でき、高率放電特性や低温特性等の負荷特性がより一層
優れたリチウムイオン二次電池を提供することができ
る。
不織布又はパルプ紙をセパレータとして用いた場合で
も、電池組立て時の短絡を防止することができ、且つ電
池の高容量化及び負荷特性の向上を図ることができる。
また、使用するポリマーゲル電解質が架橋構造タイプの
ため、従来の非架橋ポリマーゲル電解質よりもゲル材の
濃度を小さくできるためイオン伝導性を高くすることが
でき、高率放電特性や低温特性等の負荷特性がより一層
優れたリチウムイオン二次電池を提供することができ
る。
【０００９】また、本発明のリチウムイオン二次電池の
製造方法は、前記ポリマーゲル材の重量平均分子量が１
万から２０万であることが好ましい。
製造方法は、前記ポリマーゲル材の重量平均分子量が１
万から２０万であることが好ましい。
【００１０】また、本発明のリチウムイオン二次電池の
製造方法は、前記セパレータに塗布又は含浸させる前記
ポリマーゲル材の割合が電池中の全電解液の質量に対し
て５〜１０質量％であることが好ましい。
製造方法は、前記セパレータに塗布又は含浸させる前記
ポリマーゲル材の割合が電池中の全電解液の質量に対し
て５〜１０質量％であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明で用いる化学架橋可能なポ
リマーゲル材としては、従来より公知の化学架橋可能な
官能基を３個以上有するものであればよく、例えばラジ
カル重合又はイオン重合可能な二重結合を有する樹脂
類、エポキシ又はオキセタンのように開環重合可能な多
員環を有する樹脂類、イソシアネート基とウレタン反応
可能なヒドロキシル基を有する樹脂類などが挙げられ
る。上記樹脂類には、電解液との親和性を大きくするた
めに、エーテル基、カーボネート基、エステル基などの
極性基を含有させてもよい。
リマーゲル材としては、従来より公知の化学架橋可能な
官能基を３個以上有するものであればよく、例えばラジ
カル重合又はイオン重合可能な二重結合を有する樹脂
類、エポキシ又はオキセタンのように開環重合可能な多
員環を有する樹脂類、イソシアネート基とウレタン反応
可能なヒドロキシル基を有する樹脂類などが挙げられ
る。上記樹脂類には、電解液との親和性を大きくするた
めに、エーテル基、カーボネート基、エステル基などの
極性基を含有させてもよい。
【００１２】また、上記樹脂類の分子量としては、重量
平均分子量が１万から２０万の範囲内であることが好ま
しい。この範囲内であれば、セパレータの補強効果が大
きく、また、硬化剤を溶解させた電解液を注液した時の
ポリマーゲル材の膨潤、再溶解が容易となり、ゲル化が
均一に行われるため電池性能が安定する。
平均分子量が１万から２０万の範囲内であることが好ま
しい。この範囲内であれば、セパレータの補強効果が大
きく、また、硬化剤を溶解させた電解液を注液した時の
ポリマーゲル材の膨潤、再溶解が容易となり、ゲル化が
均一に行われるため電池性能が安定する。
【００１３】ラジカル重合又はイオン重合可能な二重結
合を有する樹脂類としては、下記の化学式（１）〜
（３）で示される構造を含む樹脂類が挙げられる。
合を有する樹脂類としては、下記の化学式（１）〜
（３）で示される構造を含む樹脂類が挙げられる。
【００１４】
【化１】
【００１５】
【化２】
【００１６】
【化３】
【００１７】(式中、Ｒ1はＨ又はＣＨ3、Ｒ2はポリエー
テル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート
から選ばれる少なくとも一つ以上の構造からなる重量平
均分子量が１万から２０万の樹脂で二重結合を２個以上
含むものである。) 開環重合可能な多員環を有する樹脂類としては、下記の
化学式（４）〜（６）で示される構造を含む樹脂類が挙
げられる。
テル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート
から選ばれる少なくとも一つ以上の構造からなる重量平
均分子量が１万から２０万の樹脂で二重結合を２個以上
含むものである。) 開環重合可能な多員環を有する樹脂類としては、下記の
化学式（４）〜（６）で示される構造を含む樹脂類が挙
げられる。
【００１８】
【化４】
【００１９】
【化５】
【００２０】
【化６】
【００２１】(式中、Ｒ3はポリ(メタ)アクリレート、ポ
リエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボ
ネートから選ばれる少なくとも一つ以上の構造からなる
重量平均分子量が１万から２０万の樹脂で多員環を２個
以上含むものである。) ウレタン反応可能なヒドロキシル基を有する樹脂類とし
ては、下記の化学式（７）で示される構造を含む樹脂類
が挙げられる。
リエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボ
ネートから選ばれる少なくとも一つ以上の構造からなる
重量平均分子量が１万から２０万の樹脂で多員環を２個
以上含むものである。) ウレタン反応可能なヒドロキシル基を有する樹脂類とし
ては、下記の化学式（７）で示される構造を含む樹脂類
が挙げられる。
【００２２】
【化７】
【００２３】(式中、Ｒ4はポリ(メタ)アクリレート、ポ
リエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボ
ネートから選ばれる少なくとも一つ以上の構造からなる
重量平均分子量が１万から２０万の樹脂でヒドロキシル
基を２個以上含むものである。) また、前記ポリマーゲル材の硬化剤としては、前記化学
式（１）で表されるラジカル重合性の樹脂類に対して
は、通常の熱重合開始剤、例えば、ラウロイルパーオキ
サイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等を挙げる
ことができる。前記化学式（２）、（４）、（５）、
（６）で表されるカチオン重合性の樹脂類に対しては、
各種のオニウム塩、例えば、アンモニウム、ホスホニウ
ム、スルホニウム、アルソニウム、スチボニウム、ヨー
ドニウム等のカチオンの、−ＢＦ4、−ＰＦ6、−ＳｂＦ
6、−ＣＦ3ＳＯ3、−ＣｌＯ4等のアニオン塩等を挙げる
ことができる。前記化学式（３）で表されるアニオン重
合性の樹脂類に対しては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ
金属、ブチルＬｉ、エチルＬｉ等のアルキルアルカリ、
アミン類、グリニャール試薬、チーグラー試薬等を挙げ
ることができる。前記化学式（７）で表されるウレタン
反応可能な樹脂類に対しては、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、イソホロンジイソシアネート及びこれらを多
官能ヒドロキシ化合物と反応させて多官能化したイソシ
アネート化合物等を挙げることができる。
リエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボ
ネートから選ばれる少なくとも一つ以上の構造からなる
重量平均分子量が１万から２０万の樹脂でヒドロキシル
基を２個以上含むものである。) また、前記ポリマーゲル材の硬化剤としては、前記化学
式（１）で表されるラジカル重合性の樹脂類に対して
は、通常の熱重合開始剤、例えば、ラウロイルパーオキ
サイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等を挙げる
ことができる。前記化学式（２）、（４）、（５）、
（６）で表されるカチオン重合性の樹脂類に対しては、
各種のオニウム塩、例えば、アンモニウム、ホスホニウ
ム、スルホニウム、アルソニウム、スチボニウム、ヨー
ドニウム等のカチオンの、−ＢＦ4、−ＰＦ6、−ＳｂＦ
6、−ＣＦ3ＳＯ3、−ＣｌＯ4等のアニオン塩等を挙げる
ことができる。前記化学式（３）で表されるアニオン重
合性の樹脂類に対しては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ
金属、ブチルＬｉ、エチルＬｉ等のアルキルアルカリ、
アミン類、グリニャール試薬、チーグラー試薬等を挙げ
ることができる。前記化学式（７）で表されるウレタン
反応可能な樹脂類に対しては、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、イソホロンジイソシアネート及びこれらを多
官能ヒドロキシ化合物と反応させて多官能化したイソシ
アネート化合物等を挙げることができる。
【００２４】本発明で用いるセパレータとしては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重
合体などのポリオレフィン、ポリエステル、四フッ化エ
チレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体など
のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリフェニレンサルファイドなどの繊維か
らなる不織布やセルロース繊維からなるパルプ紙を用い
ることができるが、これらに限定されるものではない。
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重
合体などのポリオレフィン、ポリエステル、四フッ化エ
チレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体など
のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリフェニレンサルファイドなどの繊維か
らなる不織布やセルロース繊維からなるパルプ紙を用い
ることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】また、上記不織布又はパルプ紙の厚みは、
１０〜２０μｍの範囲内にあることが必要である。厚み
が１０μｍを下回ると上記化学架橋可能なポリマーゲル
材による補強を行っても、電池の組立て工程でセパレー
タの破断などの問題が生じるため、本発明では１０μｍ
以上の厚みのセパレータを用いる必要がある。また、厚
みが２０μｍを超えると電池の高容量化や負荷特性が不
充分となるため、本発明では２０μ以下の厚みのセパレ
ータを用いる必要がある。
１０〜２０μｍの範囲内にあることが必要である。厚み
が１０μｍを下回ると上記化学架橋可能なポリマーゲル
材による補強を行っても、電池の組立て工程でセパレー
タの破断などの問題が生じるため、本発明では１０μｍ
以上の厚みのセパレータを用いる必要がある。また、厚
みが２０μｍを超えると電池の高容量化や負荷特性が不
充分となるため、本発明では２０μ以下の厚みのセパレ
ータを用いる必要がある。
【００２６】ポリマーゲル材と硬化剤との反応は、外装
体を密閉した後、例えば、これを４０〜８０℃程度の温
度で数時間加温することによって行うことができる。
体を密閉した後、例えば、これを４０〜８０℃程度の温
度で数時間加温することによって行うことができる。
【００２７】
【実施例】次に、代表的な例を挙げて本発明をより具体
的に説明する。なお、これらは本発明の一実施例であ
り、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
的に説明する。なお、これらは本発明の一実施例であ
り、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
【００２８】先ず、以下の製造例１〜３で化学架橋可能
なポリマーゲル材を製造した。
なポリマーゲル材を製造した。
【００２９】（製造例１）メチルメタクリレート９０ｇ
及び２−ヒドロキシエチルメタクリレート１０ｇに炭酸
ジエチルを５０ｇ加え、乾燥窒素ガス中で攪拌した。更
に、これにＮ，Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリルを
０．４ｇ加えて乾燥窒素ガス気流下にて、７０℃で攪拌
しながら８時間ラジカル重合を行った。次に、これを４
０℃まで冷却した後、炭酸ジエチルを加えて全量を２０
０ｇにした。得られた重合液をメタノール中で沈殿させ
て精製した後、乾燥して樹脂粉末を得た。
及び２−ヒドロキシエチルメタクリレート１０ｇに炭酸
ジエチルを５０ｇ加え、乾燥窒素ガス中で攪拌した。更
に、これにＮ，Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリルを
０．４ｇ加えて乾燥窒素ガス気流下にて、７０℃で攪拌
しながら８時間ラジカル重合を行った。次に、これを４
０℃まで冷却した後、炭酸ジエチルを加えて全量を２０
０ｇにした。得られた重合液をメタノール中で沈殿させ
て精製した後、乾燥して樹脂粉末を得た。
【００３０】得られた樹脂粉末を赤外分光分析（Ｉ
Ｒ）、及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させて
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により分析した
結果、水酸基を有する重量平均分子量２７０００のメタ
クリル樹脂であることが確認された。
Ｒ）、及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させて
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により分析した
結果、水酸基を有する重量平均分子量２７０００のメタ
クリル樹脂であることが確認された。
【００３１】この樹脂粉末５０ｇをＮ，Ｎ’−ジメチル
ホルムアミド５０ｇに溶解し、更にピリジン２０ｇを加
えて４０℃で攪拌しつつ、メタクリル酸クロリド２０ｇ
を１分間に２ｇの割合で滴下した。滴下終了後２時間静
置してエステル化反応を行った。得られた反応液をメタ
ノール中で沈殿させて精製した後に乾燥して樹脂粉末を
得た。得られたポリマーゲル材である樹脂粉末をＴＨＦ
に溶解させて、紫外可視分光分析、及びＧＰＣにより分
析した結果、二重結合が分子量約１２００当たりに１個
導入された重量平均分子量２７０００のメタクリル樹脂
であることが確認された。
ホルムアミド５０ｇに溶解し、更にピリジン２０ｇを加
えて４０℃で攪拌しつつ、メタクリル酸クロリド２０ｇ
を１分間に２ｇの割合で滴下した。滴下終了後２時間静
置してエステル化反応を行った。得られた反応液をメタ
ノール中で沈殿させて精製した後に乾燥して樹脂粉末を
得た。得られたポリマーゲル材である樹脂粉末をＴＨＦ
に溶解させて、紫外可視分光分析、及びＧＰＣにより分
析した結果、二重結合が分子量約１２００当たりに１個
導入された重量平均分子量２７０００のメタクリル樹脂
であることが確認された。
【００３２】（製造例２）Ｎ，Ｎ’−アゾビスイソブチ
ロニトリルを８ｇにして、重合温度を８０℃にしたこと
以外は製造例１と同様にしてポリマーゲル材を製造した
結果、二重結合が分子量約１１００当たりに１個導入さ
れた重量平均分子量９４００のメタクリル樹脂であるこ
とが確認された。
ロニトリルを８ｇにして、重合温度を８０℃にしたこと
以外は製造例１と同様にしてポリマーゲル材を製造した
結果、二重結合が分子量約１１００当たりに１個導入さ
れた重量平均分子量９４００のメタクリル樹脂であるこ
とが確認された。
【００３３】（製造例３）Ｎ，Ｎ’−アゾビスイソブチ
ロニトリルを０．１５ｇにしたこと以外は製造例１と同
様にしてポリマーゲル材を製造した結果、二重結合が分
子量約１４００当たりに１個導入された重量平均分子量
２５００００のメタクリル樹脂であることが確認され
た。
ロニトリルを０．１５ｇにしたこと以外は製造例１と同
様にしてポリマーゲル材を製造した結果、二重結合が分
子量約１４００当たりに１個導入された重量平均分子量
２５００００のメタクリル樹脂であることが確認され
た。
【００３４】次に、上記製造例１〜３で製造した化学架
橋可能なポリマーゲル材を含浸させた本発明の実施例の
セパレータと、従来の比較例のセパレータを製造した。
橋可能なポリマーゲル材を含浸させた本発明の実施例の
セパレータと、従来の比較例のセパレータを製造した。
【００３５】（実施例１）製造例１で得られたメタクリ
ル樹脂を炭酸ジエチルに溶解して固形分濃度８質量％の
樹脂溶液を作製した。次に、厚さ１８μｍ、空孔率７０
％のポリブチレンテレフタレート製の不織布をこの樹脂
溶液に含浸し、引き上げて乾燥させ、化学架橋可能なポ
リマーゲル材を含浸させたセパレータを得た。
ル樹脂を炭酸ジエチルに溶解して固形分濃度８質量％の
樹脂溶液を作製した。次に、厚さ１８μｍ、空孔率７０
％のポリブチレンテレフタレート製の不織布をこの樹脂
溶液に含浸し、引き上げて乾燥させ、化学架橋可能なポ
リマーゲル材を含浸させたセパレータを得た。
【００３６】（実施例２）メタクリル樹脂の固形分濃度
を１０質量％にしたこと以外は、実施例１と同様にし
て、化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレ
ータを得た。
を１０質量％にしたこと以外は、実施例１と同様にし
て、化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレ
ータを得た。
【００３７】（実施例３）メタクリル樹脂の固形分濃度
を５質量％にしたこと以外は、実施例１と同様にして、
化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレータ
を得た。
を５質量％にしたこと以外は、実施例１と同様にして、
化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレータ
を得た。
【００３８】（実施例４）メタクリル樹脂の固形分濃度
を１２質量％にしたこと以外は、実施例１と同様にし
て、化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレ
ータを得た。
を１２質量％にしたこと以外は、実施例１と同様にし
て、化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレ
ータを得た。
【００３９】（実施例５）製造例２で得られたメタクリ
ル樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、
化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレータ
を得た。
ル樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、
化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレータ
を得た。
【００４０】（実施例６）製造例３で得られたメタクリ
ル樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、
化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレータ
を得た。
ル樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、
化学架橋可能なポリマーゲル材を含浸させたセパレータ
を得た。
【００４１】（比較例１）ポリマーゲル材をまったく含
浸させずに、厚さ１８μｍ、空孔率７０％のポリブチレ
ンテレフタレート不織布製のセパレータを準備した。
浸させずに、厚さ１８μｍ、空孔率７０％のポリブチレ
ンテレフタレート不織布製のセパレータを準備した。
【００４２】次に、上記実施例１〜６及び比較例１のセ
パレータ中のポリマーゲル材の含浸量と耐短絡性を測定
した。
パレータ中のポリマーゲル材の含浸量と耐短絡性を測定
した。
【００４３】ポリマーゲル材の含浸量は、含浸前のセパ
レータの質量と含浸・乾燥後のセパレータの質量との差
から求めた。また、セパレータに含浸させるポリマーゲ
ル材の割合であるゲル濃度を下記式から求めた。 ゲル濃度（質量％）＝電池内のセパレータの面積
（ｍ2）× ポリマーゲル材の含浸量（ｇ／ｍ2）／電解
液の質量（ｇ）×１００ また、耐短絡性は、試料セパレータを挟み込んだ正極、
負極を更に厚さ９５μｍの三層構造のアルミラミネート
フィルム（外層：ナイロンフィルム、中層：アルミニウ
ム箔、内層：ポリプロピレンフィルム）で両側から挟み
込み、ガラス板上に置いて上から高さ５ｍｍ、先端球面
直径０．７ｍｍ、底面直径６ｍｍの金属円錐で押し付け
て電極間に１００Ｖの電圧をかけ、抵抗値が１ＭΩ以下
になったときの荷重を測定した。
レータの質量と含浸・乾燥後のセパレータの質量との差
から求めた。また、セパレータに含浸させるポリマーゲ
ル材の割合であるゲル濃度を下記式から求めた。 ゲル濃度（質量％）＝電池内のセパレータの面積
（ｍ2）× ポリマーゲル材の含浸量（ｇ／ｍ2）／電解
液の質量（ｇ）×１００ また、耐短絡性は、試料セパレータを挟み込んだ正極、
負極を更に厚さ９５μｍの三層構造のアルミラミネート
フィルム（外層：ナイロンフィルム、中層：アルミニウ
ム箔、内層：ポリプロピレンフィルム）で両側から挟み
込み、ガラス板上に置いて上から高さ５ｍｍ、先端球面
直径０．７ｍｍ、底面直径６ｍｍの金属円錐で押し付け
て電極間に１００Ｖの電圧をかけ、抵抗値が１ＭΩ以下
になったときの荷重を測定した。
【００４４】
【表１】
【００４５】表１から明らかなように、ポリマーゲル材
を含浸しなかった比較例１では耐短絡性が極端に悪いこ
とが分かる。一方、ポリマーゲル材を含浸した実施例１
〜６では比較例１に比べて耐短絡性が向上していること
が分かる。特に、ゲル濃度が５質量％以上であり、ポリ
マーゲル材の重量平均分子量が１万以上の実施例１、実
施例２、実施例４及び実施例６では耐短絡性の向上が大
きい。
を含浸しなかった比較例１では耐短絡性が極端に悪いこ
とが分かる。一方、ポリマーゲル材を含浸した実施例１
〜６では比較例１に比べて耐短絡性が向上していること
が分かる。特に、ゲル濃度が５質量％以上であり、ポリ
マーゲル材の重量平均分子量が１万以上の実施例１、実
施例２、実施例４及び実施例６では耐短絡性の向上が大
きい。
【００４６】次に、上記実施例１〜６のセパレータと、
従来の比較例１のセパレータとを用いてリチウムイオン
二次電池を製造した。
従来の比較例１のセパレータとを用いてリチウムイオン
二次電池を製造した。
【００４７】（実施例７）下記組成のリチウムイオン二
次電池用の正極、負極（対向面積１２０ｃｍ2）を準備
し、これらに実施例１で得られたポリマーゲル材を含浸
させたセパレータを挟み込んで巻回し、電極タブを出し
た後、アルミラミネートフィルムで包み、１方を残して
３方を熱封止した。次に、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との１：２の混
合溶媒に１．２ｍｏｌ／ｄｍ3のＬｉＰＦ6を溶解させた
電解液に、熱ラジカル重合開始剤であるビス(４−ブチ
ルシクロヘキシル)パーオキシカーボネートを２０００
ｐｐｍ加えた電解液を準備した。この電解液を上記アル
ミラミネート封止体に１．０ｃｍ3注液し、最終的に残
りの１方を真空封止して電池を組立てた。 〔正極組成〕 コバルト酸リチウム：９０質量部 アセチレンブラック：５質量部 ポリフッ化ビニリデン：５質量部 〔負極組成〕 黒鉛：９０質量部 アセチレンブラック：５質量部 ポリフッ化ビニリデン：５質量部 組立てた後の上記電池は８０℃で３時間加温し、セパレ
ータに含浸させたポリマーゲル材を膨潤、溶解後、架橋
硬化させてリチウムイオン二次電池を完成した。
次電池用の正極、負極（対向面積１２０ｃｍ2）を準備
し、これらに実施例１で得られたポリマーゲル材を含浸
させたセパレータを挟み込んで巻回し、電極タブを出し
た後、アルミラミネートフィルムで包み、１方を残して
３方を熱封止した。次に、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との１：２の混
合溶媒に１．２ｍｏｌ／ｄｍ3のＬｉＰＦ6を溶解させた
電解液に、熱ラジカル重合開始剤であるビス(４−ブチ
ルシクロヘキシル)パーオキシカーボネートを２０００
ｐｐｍ加えた電解液を準備した。この電解液を上記アル
ミラミネート封止体に１．０ｃｍ3注液し、最終的に残
りの１方を真空封止して電池を組立てた。 〔正極組成〕 コバルト酸リチウム：９０質量部 アセチレンブラック：５質量部 ポリフッ化ビニリデン：５質量部 〔負極組成〕 黒鉛：９０質量部 アセチレンブラック：５質量部 ポリフッ化ビニリデン：５質量部 組立てた後の上記電池は８０℃で３時間加温し、セパレ
ータに含浸させたポリマーゲル材を膨潤、溶解後、架橋
硬化させてリチウムイオン二次電池を完成した。
【００４８】（実施例８）実施例２で得られたポリマー
ゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は実
施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
ゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は実
施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
【００４９】（実施例９）実施例３で得られたポリマー
ゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は実
施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
ゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は実
施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
【００５０】（実施例１０）実施例４で得られたポリマ
ーゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は
実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
ーゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は
実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
【００５１】（実施例１１）実施例５で得られたポリマ
ーゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は
実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
ーゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は
実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
【００５２】（実施例１２）実施例６で得られたポリマ
ーゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は
実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
ーゲル材を含浸させたセパレータを使用したこと以外は
実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を得た。
【００５３】（比較例２）比較例１で準備したセパレー
タを使用したこと以外は実施例７と同様にしてリチウム
イオン二次電池を得た。
タを使用したこと以外は実施例７と同様にしてリチウム
イオン二次電池を得た。
【００５４】上記実施例７〜１２及び比較例２で得られ
た電池を用いて、０．２Ｃの電流値で定電流・定電圧
（ＣＣ−ＣＶ）の条件で４．２Ｖまで８時間充電した。
その後、０．２Ｃの電流値で定電流（ＣＣ）の条件で
３．０Ｖまで放電した。次に、０．２Ｃで初期放電容量
を測定し、２Ｃで高率放電容量を測定した。また、この
２Ｃ容量の０．２Ｃ容量に対する割合（％）を２Ｃ容量
／０．２Ｃ容量×１００で計算した。最後に、４．２Ｖ
まで充電した後、７日間放置して電圧保持率を測定し
た。電圧保持率は、７日放置後の電圧の充電直後の電圧
に対する割合（％）で示した。その結果を表２に示す。
た電池を用いて、０．２Ｃの電流値で定電流・定電圧
（ＣＣ−ＣＶ）の条件で４．２Ｖまで８時間充電した。
その後、０．２Ｃの電流値で定電流（ＣＣ）の条件で
３．０Ｖまで放電した。次に、０．２Ｃで初期放電容量
を測定し、２Ｃで高率放電容量を測定した。また、この
２Ｃ容量の０．２Ｃ容量に対する割合（％）を２Ｃ容量
／０．２Ｃ容量×１００で計算した。最後に、４．２Ｖ
まで充電した後、７日間放置して電圧保持率を測定し
た。電圧保持率は、７日放置後の電圧の充電直後の電圧
に対する割合（％）で示した。その結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】表２から明らかなように、ポリマーゲル材
を含浸しなかったセパレータを用いた比較例２では電池
組立て直後に短絡が確認されたためその後の評価を中止
した。一方、ポリマーゲル材を含浸したセパレータを用
いた実施例７〜１２では大きな短絡は発生していないこ
とが分かる。更に、ゲル濃度が１０質量％以下であり、
ポリマーゲル材の重量平均分子量が２０万以下の実施例
７、実施例８、実施例９及び実施例１１では負荷特性も
優れている。なお、初期放電容量は、実施例７〜１２及
び比較例２ともに高容量を示した。
を含浸しなかったセパレータを用いた比較例２では電池
組立て直後に短絡が確認されたためその後の評価を中止
した。一方、ポリマーゲル材を含浸したセパレータを用
いた実施例７〜１２では大きな短絡は発生していないこ
とが分かる。更に、ゲル濃度が１０質量％以下であり、
ポリマーゲル材の重量平均分子量が２０万以下の実施例
７、実施例８、実施例９及び実施例１１では負荷特性も
優れている。なお、初期放電容量は、実施例７〜１２及
び比較例２ともに高容量を示した。
【００５７】表１及び表２の結果より、前記ポリマーゲ
ル材の重量平均分子量がは１万から２０万であることが
好ましく、また、前記セパレータに塗布又は含浸させる
前記ポリマーゲル材の割合は電池中の全電解液の質量に
対して５〜１０質量％であることが好ましい。
ル材の重量平均分子量がは１万から２０万であることが
好ましく、また、前記セパレータに塗布又は含浸させる
前記ポリマーゲル材の割合は電池中の全電解液の質量に
対して５〜１０質量％であることが好ましい。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H021 CC02 CC04 CC15 EE02 EE11
HH01 HH03 HH07
5H029 AJ02 AJ03 AK03 AL07 AM03
AM05 AM07 AM16 BJ12 BJ14
CJ11 EJ04 EJ12 HJ01 HJ04
HJ11
Claims (3)
- 【請求項１】 １０〜２０μｍの厚さの不織布又はパル
プ紙をセパレータとして用いたリチウムイオン二次電池
の製造方法であって、化学架橋可能なポリマーゲル材を
前記セパレータに塗布又は含浸させて乾燥した後、前記
セパレータを正極及び負極とともに積層又は捲回して電
極体を構成し、前記ポリマーゲル材の硬化剤を溶解させ
た電解液と、前記電極体とを外装体内部に収納して密閉
し、前記ポリマーゲル材と前記硬化剤とを反応させてポ
リマーゲル電解質を形成することを特徴とするリチウム
イオン二次電池の製造方法。 - 【請求項２】 前記ポリマーゲル材の重量平均分子量
が、１万から２０万である請求項１に記載のリチウムイ
オン二次電池の製造方法。 - 【請求項３】 前記セパレータに塗布又は含浸させる前
記ポリマーゲル材の割合が、電池中の全電解液の質量に
対して５〜１０質量％である請求項１又は２に記載のリ
チウムイオン二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001336810A JP2003142159A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001336810A JP2003142159A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142159A true JP2003142159A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19151572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001336810A Withdrawn JP2003142159A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003142159A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004107479A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Lg Chem, Ltd. | Rechargeable lithium battery using separator partially coated with gel polymer |
| JP2005327663A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Nitto Denko Corp | 大型リチウムイオン二次電池用の電極素子とその製造方法 |
| WO2006038362A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Nitto Denko Corporation | 反応性ポリマー担持多孔質フィルムとその製法 |
| US8354188B2 (en) | 2005-03-30 | 2013-01-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using same |
| JP2021504914A (ja) * | 2018-01-18 | 2021-02-15 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用分離膜及びこれを含むリチウム二次電池 |
-
2001
- 2001-11-01 JP JP2001336810A patent/JP2003142159A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004107479A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Lg Chem, Ltd. | Rechargeable lithium battery using separator partially coated with gel polymer |
| JP2006525624A (ja) * | 2003-05-30 | 2006-11-09 | エルジー・ケム・リミテッド | ゲル状ポリマーで部分コートされたセパレータ膜を用いたリチウム二次電池 |
| US8003263B2 (en) | 2003-05-30 | 2011-08-23 | Lg Chem, Ltd. | Rechargeable lithium battery using separator partially coated with gel polymer |
| JP2005327663A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Nitto Denko Corp | 大型リチウムイオン二次電池用の電極素子とその製造方法 |
| JP4601323B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2010-12-22 | 日東電工株式会社 | 大型リチウムイオン二次電池用の電極素子とその製造方法 |
| WO2006038362A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Nitto Denko Corporation | 反応性ポリマー担持多孔質フィルムとその製法 |
| JP2006128069A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-05-18 | Nitto Denko Corp | 反応性ポリマー担持多孔質フィルムとその製法 |
| US8092935B2 (en) | 2004-09-30 | 2012-01-10 | Nitto Denko Corporation | Reactive polymer-carrying porous film and process for producing the same |
| US8354188B2 (en) | 2005-03-30 | 2013-01-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Polymer for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using same |
| JP2021504914A (ja) * | 2018-01-18 | 2021-02-15 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用分離膜及びこれを含むリチウム二次電池 |
| JP7045561B2 (ja) | 2018-01-18 | 2022-04-01 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 二次電池用分離膜及びこれを含むリチウム二次電池 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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