JP2006019082A - 電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムとこれを用いる電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フッ化ビニリデンとフッ化ビニリデンと共重合可能な含フッ素ラジカル重合性モノマーとオキセタニル基を有するラジカル重合性モノマー5〜50重量%とエポキシ基を有するラジカル重合性モノマー0.1〜10重量%とからなるモノマー混合物を共重合して得られる、50〜120℃の範囲の融点を有し、10000以上の重量平均分子量を有する架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋させてなる反応性ポリマーを基材多孔質フィルムに担持させてなる電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルム。
【選択図】なし
Description
内容量2Lのオートクレーブにイオン交換水1036g、メチルセルロース41.7g、酢酸エチル2.0g、イソプロピルパーオキシジカーボネート(IPP)3.2g、フッ化ビニリデン178g、テトラフルオロエチレン50g、ヘキサフルオロプロピレン100g、(3−メチル−3−オキセタニル) メチルメタクリレート60g及びグリシジルメタクリレート12gを仕込み、温度28℃で27時間懸濁重合を行った。
平均粒径15μmのコバルト酸リチウム(LiCoO2)と黒鉛粉末とフッ化ビニリデン樹脂を重量比85:10:5にて混合し、これをN−メチル−2−ピロリドンに加えて、固形分濃度15重量%のスラリーを調製した。このスラリーを厚み20μmのアルミニウム箔の表面に厚み200μmに塗布した後、80℃で1時間加熱乾燥した。次いで、このアルミニウム箔の裏面にも同様に上記スラリーを厚み200μmに塗布し、120℃で2時間加熱乾燥した後、ロールプレスを通して、厚み240μmの正極シートを得た。
前記反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムの表面に前記正極シートを沿わせると共に、裏面に前記負極シートを沿わせた後、温度80℃、圧力5kg/cm2 で5分間加熱、加圧して、正負の電極シートを上記反応性ポリマーを介して多孔質フィルムに圧着し、仮接着してなる負極/多孔質フィルム/正極積層体を得た。
アルゴン置換したグローブボックス中、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート混合溶媒(容量比1/2)に1.2モル/L濃度となるように電解質塩六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶解させて、電解液を調製した。
電極シート/多孔質フィルム積層体を10mm幅に切断し、電池の製造に用いた電解液中に温度23℃で24時間浸漬した後、湿った状態で多孔質フィルムを剥離したときに、抵抗があるときを○(接着性にすぐれる)、既に剥れていて、抵抗の殆どないときを×(接着性に劣る)とした。
得られた電池について、0.2CmAのレートにて5回充放電を行った後、0.2CmAのレートで充電し、更にその後、2.0CmAのレートで放電を行って、2.0CmAのレートでの放電容量/0.2CmAのレートでの放電容量の比にて放電負荷特性を評価した。
得られた電池を150℃で1時間加熱した後、その電池特性を調べた。短絡が認められた場合は×、短絡が認められなかった場合は○とした。
実施例1において、架橋性ポリマーの溶液に表1に示す量にてヘキサメチレンジアミンを加え、同様にして、架橋性ポリマー/架橋剤混合物の層を同じポリエチレン樹脂製多孔質フィルムの表裏両面に転写し、この後、この架橋性ポリマー/架橋剤混合物の層を担持させた多孔質フィルムを温度50℃の恒温室中に7日間投入し、架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋させて、表1に示すゲル分率と膨潤度と厚みを有する反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムを得た。
内容量2Lのオートクレーブにイオン交換水1036g、メチルセルロース41.7g、酢酸エチル2.0g、イソプロピルパーオキシジカーボネート(IPP)3.2g、フッ化ビニリデン222g、ヘキサフルオロプロピレン110g、(3−メチル−3−オキセタニル) メチルメタクリレート80g及びジメチルグリシジルメタクリレート8gを仕込み、温度28℃で27時間懸濁重合を行った。
実施例3〜6において得られた反応性ポリマー担持多孔質フィルムを温度23℃でシクロヘキサノンに12時間浸漬した後、乾燥して、上記反応性ポリマー中の可溶性成分を溶解させて、反応性ポリマーから除去して、反応性ポリマーのゲル分率をほぼ100%とした。このような反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして、コイン型リチウムイオン二次電池を作製し、その電池特性を評価した。結果を表2に示す。ゲル分率をほぼ100%とした反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムを用いることによって、得られる電池において、特性の向上することが認められた。
実施例1で得た架橋剤を含む架橋性ポリマー溶液をワイヤーバーを用いて剥離紙上に塗布し、乾燥させて、架橋性ポリマー/架橋剤混合物の層を形成させた。この架橋性ポリマー/架橋剤混合物の層を実施例1と同じポリエチレン樹脂製多孔質フィルムの一表面にのみ転写した。次いで、この架橋性ポリマー/架橋剤混合物の層を担持させた多孔質フィルムを温度50℃の恒温室中に7日間投入し、架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋させて、厚み1μm、ゲル分率25%、膨潤度31倍の反応性ポリマーを一表面に担持させた多孔質フィルムを得た。このように、多孔質フィルムの片面にのみ、反応性ポリマーを担持させて、反応性ポリマー担持多孔質フィルムとした以外は、実施例1と同様にして、コイン型リチウムイオン二次電池を作製し、その電池特性を評価した。結果を表2に示す。
実施例1と同じポリエチレン樹脂製多孔質フィルムに何も担時させることなく、そのまま用いて、電池を組立てた。即ち、上記ポリエチレン樹脂製多孔質フィルムの表面に前記正極シートを沿わせると共に、裏面に負極シートを沿わせて、積層体とした。これ以外は、実施例1 と同様にして、コイン型リチウムイオン二次電池を組立てた。その電池特性を評価した。結果を表3に示す。
実施例1において得た架橋性ポリマーの溶液に架橋剤ヘキサメチレンジアミンを加えなかった以外は、同様にして、リチウムイオン二次電池を組立てた。その電池特性を表3に示す。
実施例1において得た架橋性ポリマーの溶液に架橋剤ヘキサメチレンジアミン10重量部添を加えた以外は、同様にして、リチウムイオン二次電池組立てた。この電池の特性を表3に示す。
Claims (4)
- フッ化ビニリデンとフッ化ビニリデンと共重合可能な含フッ素ラジカル重合性モノマーとオキセタニル基を有するラジカル重合性モノマー5〜50重量%とエポキシ基を有するラジカル重合性モノマー0.1〜10重量%とからなるモノマー混合物を共重合して得られる、50〜120℃の範囲の融点を有し、10000以上の重量平均分子量を有する架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋させてなる反応性ポリマーを基材多孔質フィルムに担持させてなることを特徴とする電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルム。
- 反応性ポリマーが10〜100%のゲル分率を有すると共に、5倍以上の膨潤度を有するものである請求項1に記載の電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルム。
- 請求項1又は2に記載の反応性ポリマー担持多孔質フィルムに正極シート及び/又は負極シートを貼り合わせてなる電極シート/多孔質フィルム積層体を電池容器内に仕込んだ後、カチオンを含む電解液を上記電池容器内に注入し、上記多孔質フィルムに担持させた反応性ポリマー中のオキセタニル基の開環反応によって反応性ポリマーを架橋させて、電極シートを多孔質フィルムに接着すると共に、この多孔質フィルムをセパレータとして有する電池を得ることを特徴とする電池の製造方法。
- フッ化ビニリデン樹脂をバインダーとして活物質を導電性基材上に固着させて電極シートとし、これを反応性ポリマー担持多孔質フィルムに貼り合わせて、電極シート/多孔質フィルム積層体とすると共に、電解液にカチオンとしてリチウムイオンを含ませる請求項3に記載の電池の製造方法。
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