JP2006351365A - 電子部品用セパレータおよび電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の電子部品用セパレータは、連通孔を有し、かつ、突き刺し強度が0.3N以上、透気度が0.1〜100秒/100mlの多孔質フィルムを有し、多孔質フィルムが、融点170℃以上の樹脂を含む。本発明の電子部品は、正極と負極とを有し、それらの間に上記電子部品用セパレータが配置され、かつ、電解液が含浸されている。
【選択図】 なし
Description
電気・電子機器は高容量化、高機能化が日進月歩で進行しており、上記電子部品においても高容量化、高機能化が要求されており、電子部品のセパレータの改良が検討されている。
薄膜化しつつ機械的強度を確保するためには、例えば、密度を高めて空隙率を低くすることが考えられる。しかしながら、空隙率を低くした場合には、内部抵抗が上昇し、イオン伝導性が低下するため、電子部品の機能を高くすることが困難になる。
また、電子部品の電極とセパレータとは密着性を高めるために高い圧力で圧着されるが、電極中には活物質として不定形の無機粒子を含有することが多く、突起状に突き出ている部分が多数存在するため、機械的強度の低いセパレータでは破れることがあった。その結果、電子部品内部の微小短絡を引き起していた。したがって、単にポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むセパレータを用いても機械的強度およびイオン伝導性を共に高めることはできなかった。
また、電子部品としては高温下での使用にも耐えるものが要求されるため、セパレータにおいても耐熱性が求められている。
本発明の目的は、電子部品用セパレータにおける上記のような問題を解決し、イオン伝導性、機械的強度、耐熱性のいずれもが優れる電子部品用セパレータを提供することにある。さらには、高容量・高機能の電子部品を提供することにある。
本発明の電子部品用セパレータにおいては、前記融点170℃以上の樹脂が、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明の電子部品用セパレータにおいては、前記多孔質フィルムが、内部に微粒子を含有していることが好ましい。
多孔質フィルムが微粒子を含有する場合には、前記微粒子の材質が、ポリテトラフルオロエチレンおよび/またはシリカであることが好ましい。
また、本発明の電子部品用セパレータにおいては、前記多孔質フィルムの空隙率が40〜75%であることが好ましい。
本発明の電子部品は、正極と負極とを有し、それらの間に上記電子部品用セパレータが配置され、かつ、電解液が含浸されていることを特徴とする。
本発明の電子部品用セパレータにおいて、前記樹脂が、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1種を含む場合には、セパレータの製造が簡便になる。
本発明の電子部品用セパレータにおいて、前記多孔質フィルムが、内部に微粒子を含有していれば、イオン伝導性および機械的強度を共により高くすることができる。
本発明の電子部品用セパレータにおいて、前記微粒子の材質が、ポリテトラフルオロエチレンおよび/またはシリカであれば、耐薬品性および分散性を高くできる上に、耐熱性をより高くできる。
本発明の電子部品用セパレータにおいて、前記多孔質フィルムの空隙率が40〜75%であれば、イオン伝導性および機械的強度を共により高くすることができる。
本発明の電子部品は、高容量・高機能のものである。
本発明の電子部品用セパレータ(以下、セパレータという。)は、連通孔を有する多孔質フィルムを有するものである。
多孔質フィルムは、融点170℃以上の樹脂(以下、高融点樹脂という。)を含むものである。ここで、高融点樹脂としては特に制限されず、例えば、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも、セパレータの製造が簡便になることから、熱可塑性樹脂が好ましく、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましい。さらには、熱可塑性樹脂の中でもポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデンは、加工性が高いため好ましい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデンは、電解液との親和性により優れるため特に好ましい。これに対し、熱硬化性樹脂は、硬化反応に要する熱量と時間が多くなり、経済性が低いため好ましくない。
なお、本発明における融点とは、JIS K 7121に記載の方法により測定された融点のことである。
ここでいう空隙率とは、坪量M(g/cm2)、厚さT(μm)、密度D(g/cm3)を用いて次式により求められた値である。この空隙率は多孔質の程度の指標となる。
空隙率(%)=[1−(M/T)/D]×100
ここでいう透気度は、JIS P 8117に記載のガーレー式透気度測定装置において測定された値である。透気度は連通性の指標であり、透気度が低いほど、空気の透過性が高く、連通性が高いことを示している。連通性が高いほど、セパレータ内のイオン伝導性は向上する。
ここでいう突き刺し強度とは、JIS Z 1707に記載されている突き刺し用の治具を用いて、万能試験機にて5mm/分の速度でセパレータ表面の上方より落下させ、セパレータを貫通するにまで至る最大点加重のことである。この突き刺し強度は、多孔質フィルムの強度の指標となる。
微粒子の形状には特に制限はなく、無定型、板状、針状、球形のいずれであってもよいが、多孔質フィルム内部に均一に分散させるためには球形粒子が最も適している。
微粒子の含有量は、セパレータ100質量%に対して25〜85質量%が好ましく、機械的強度と緻密層の形成防止を両立させる点では、40〜70質量%であることがより好ましい。
まず、高融点樹脂を良溶媒に溶解した後、貧溶媒を添加し、必要に応じて、微粒子を分散混合して塗布液を調製する。次いで、得られた塗布液を支持体上に塗布し、乾燥して多孔質フィルムを形成し、この多孔質フィルムを支持体から剥離してセパレータを得る。
ここで、良溶媒とは、高融点樹脂を実質的に溶解する溶媒のことであり、貧溶媒とは、高融点樹脂を溶解しない溶媒のことである。良溶媒と貧溶媒の選択おいて、共沸や、乾燥温度差および蒸気圧の差が大きくなる組み合わせは、ピンホールなどを発生するおそれがあり、しかも製造効率が低くなるため、好ましくない。良溶媒と貧溶媒の沸点差は、50℃以内であることが好ましく、30℃以内であることがより好ましい。良溶媒と貧溶媒の沸点差が50℃を超えると、製造のプロセス速度を上げることが難しくなる上に、乾燥エネルギーが大きくなる。
まず、ポリフッ化ビニリデンを、これを溶解可能な良溶媒に分散させ、溶解させて塗布液を調製する。良溶媒の例としては、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルスルホキシド等が挙げられる。分散、溶解方法としては、例えば、市販の攪拌機を使用する方法が挙げられる。
なお、ポリフッ化ビニリデンは、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルスルホキシドに室温で容易に溶解するので、特に加熱する必要はない。
その後、ポリフッ化ビニリデンが溶解しない貧溶媒を塗布液に添加する。貧溶媒としては、良溶媒より沸点の高いものを選択することが好ましい。貧溶媒の例としては、フタル酸ジブチル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。
塗布液中のポリフッ化ビニリデンの濃度としては、得られるセパレータの要求特性に応じて適宜変更すればよい。
塗布液の塗布方法としては、例えば、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等による塗布またはキャスティング法等が挙げられる。
なお、本発明のセパレータは、上記製造方法以外の方法でも製造可能であり、例えば、支持体を使用しなくてもよい。
高融点樹脂がポリアミドイミドの場合に多孔質フィルムの空隙率、突き刺し強度、透気度を前記範囲にするためには、塗布液の濃度は10〜25質量%であることが好ましく、良溶媒:貧溶媒=95:5〜70:30であることが好ましく、乾燥条件として乾燥温度80〜140℃かつ風量100〜150m3/分であることが好ましい。
また、多孔質フィルムが、連通孔を有し、特定の範囲の突き刺し強度および透気度であるため、セパレータの製造や電子部品の組み立ての際の破断や、圧力に対するピンホールの発生を防止できる。そのため、作業性、製造効率を高くできる上に、電極同士の微小短絡の発生が抑えることができる。さらに、電解液を充分に保持することができ、高いイオン伝導性を確保できる。
したがって、本発明のセパレータは、電解液の保持性が高い上に、イオン伝導性、機械的強度、耐熱性のいずれもが優れるものである。よって、電子部品に本発明のセパレータを用いた場合には、高温対応、長寿命を実現でき、かつ、信頼性を高くすることができる。
本発明の電子部品は、正極と負極とを有し、それらの間に上記セパレータが配置され、かつ、電解液が含浸されているものである。
電子部品の具体例としては、リチウムイオン電池、ポリマーリチウム電池、アルミニウム電解コンデンサまたは電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどが挙げられる。
電子部品は大型のものが好ましい。電子部品が大型である場合には、耐熱性が特に要求されるため、本発明の効果がとりわけ発揮される。
リチウムイオン二次電池およびポリマーリチウム二次電池は、正極と、負極と、これらの間に設けられたセパレータとを有し、これらが巻回もしくは積層された電極体を具備するものであって、その電極体に駆動用電解液が含浸され、アルミニウムケースにより封止された構造のものである。
正極としては、例えば、活物質とリチウム含有酸化物とポリフッ化ビニリデン等のバインダーを1−メチル−2−ピロリドン中で混合して得た混合液を、アルミニウム製集電体上に塗布して形成したものが挙げられる。
負極としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵放出し得る炭素質材料とポリフッ化ビニリデン等のバインダーを1−メチル−2−ピロリドン中で混合して得た混合液を、銅製集電体上に塗布して形成したものが挙げられる。
電解液としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒に六フッ化リン酸リチウムを添加したものなどが挙げられる。
正極箔としては、例えば、エッチングした後、化成処理を施して誘電体皮膜を形成したアルミニウム箔などが挙げられる。
負極箔としては、例えば、エッチングされたアルミニウム箔などが挙げられる。また、正極箔および負極箔からは、正極リードおよび負極リードが封口体を貫通して外部に引き出しされている。
電解液としては、γ−ブチロラクトンにフタル酸トリエチルアミン塩を添加したものやエチレングリコールにフタル酸イミダゾリニウム塩を添加したものなどが挙げられる。
正極および負極としては、アルミニウムシートからなる集電体の両面に活性炭と導電剤およびバインダーを混錬した混合物が貼り付けられたものが挙げられる。また、正極箔および負極箔からは、正極リードおよび負極リードが封口体を貫通して外部に引き出しされている。
電解液としては、プロピレンカーボネートに飽フッ化ホウ素のテトラエチルアンモニウム塩を添加したものなどが挙げられる。
フッ化ビニリデンモノマーの単独重合体である融点174℃のポリフッ化ビニリデン(以下、PVdFという。)を、良溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミドに溶解し、続いて、貧溶媒であるデカノールを添加、混合して塗布液を調製した。その際、塗布液の固形分濃度を15質量%とした。
次いで、この塗布液をポリエチレンテレフタレート(以下PETと記す)からなるフィルム状支持体の上に流延し、温度80℃、風量100m3/分、10分間送風し、溶媒を除去して多孔質フィルムを形成させた。そして、PETフィルムから多孔質フィルムを剥離することで、PVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。このセパレータの厚さは40μmであった。
なお、セパレータ製造に用いた樹脂の種類、微粒子の有無、得られたセパレータの厚さ、空隙率を表1にまとめて示す。
セパレータの厚さが30μmになるように塗布液の塗布量を少なくしたこと以外は実施例1と同様にしてPVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。
セパレータの厚さが20μmになるように塗布液の塗布量を少なくしたこと以外は実施例1と同様にしてPVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。
溶媒を除去する際の温度を70℃にしたこと以外は実施例1と同様にしてPVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。得られたセパレータの厚さは40μmであった。
溶媒を除去する際の温度を100℃にし、風量を150m3/分にしたこと以外は実施例1と同様にしてPVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。得られたセパレータの厚さは20μmであった。
貧溶媒添加後に、一次平均粒子径が3μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子を全固形分濃度の30質量%となる量を添加して塗布液(固形分濃度;20質量%)を調製したこと以外は実施例1と同様にしてセパレータを得た。このセパレータの厚さは30μmであった。
セパレータの厚さが15μmになるように塗布液の塗布量を少なくし、溶媒を除去する際の温度を100℃、風量を150m3/分にしたこと以外は実施例6と同様にしてPVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。
融点が300℃以上のポリアミドイミドを、良溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミドに溶解した。続いて、貧溶媒であるデカノールを添加、混合し、更に、一次平均粒子径が0.25μmのポリテトラフルオロエチレン粒子を全固形分濃度の50質量%となる量を添加し、攪拌して塗布液を得た。その際、塗布液の固形分濃度を20質量%とした。
次いで、この塗布液をPETからなるフィルム状支持体の上に流延し、温度80℃、風量100m3/分、10分間送風し、溶媒を除去して多孔質フィルムを形成させた。そして、PETフィルムから多孔質フィルムを剥離することで、ポリアミドイミド製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。このセパレータの厚さは20μmであった。
セパレータの厚さが15μmになるように塗布液の塗布量を少なくし、溶媒を除去する際の温度を100℃、風量を150m3/分にしたこと以外は実施例8と同様にしてポリアミドイミド製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。
セパレータの厚さが10μmになるように塗布液の塗布量を少なくしたこと以外は実施例9と同様にしてポリアミドイミド製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。
融点174℃のPVdFを、良溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミドに溶解し、続いて、貧溶媒であるデカノールを添加、混合して塗布液を調製した。その際、塗布液の固形分濃度を5質量%とした。
次いで、この塗布液をポリエチレンテレフタレート(以下PETと記す)からなるフィルム状支持体の上に流延し、温度80℃、風量100m3/分、10分間送風し、溶媒を除去して多孔質フィルムを形成させた。そして、PETフィルムから多孔質フィルムを剥離することで、PVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。このセパレータの厚さは50μmであった。
溶媒を除去する際の温度を50℃、風量を50m3/分としたこと以外は比較例1と同様にしてセパレータを得た。得られたセパレータの厚さは50μmであった。
溶媒を除去する際の温度を150℃、風量を200m3/分としたこと以外は比較例1と同様にしてセパレータを得た。得られたセパレータの厚さは10μmであった。
融点が174℃であるPVdFを、良溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミドに溶解して塗布液を調製した。その際、塗布液の固形分濃度を5質量%とした。
次いで、この塗布液をPETからなるフィルム状支持体上に流延し、蒸留水中に浸漬させることで溶媒を除去した。次いで、蒸留水中から引き上げた後、温度50℃、風量50m3/分で、10分間送風し、水分を除去して多孔質フィルムを形成させた。そして、PETフィルムから多孔質フィルムを剥離して、PVdF製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。このセパレータの厚さは30μmであった。
融点が300℃以上のポリアミドイミドを、良溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミドに溶解した。続いて、貧溶媒であるデカノールを添加、混合して塗布液を得た。その際、塗布液の固形分濃度を10質量%とした。
次いで、この塗布液をPETからなるフィルム状支持体の上に流延し、温度80℃、風量100m3/分、10分間送風し、溶媒を除去して多孔質フィルムを形成させた。そして、PETフィルムから多孔質フィルムを剥離することで、ポリアミドイミド製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。このセパレータの厚さは10μmであった。
融点が120℃であるポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロエチレン共重合体(以下PVdF−HFPと記す)を、良溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミドに溶解して塗布液を調製した。その際、塗布液の固形分濃度を10質量%とした。
次いで、この塗布液をPETからなるフィルム状支持体上に流延し、蒸留水中に浸漬させることで溶媒を除去した。次いで、蒸留水中から引き上げた後、温度50℃、風量50m3/分で、10分間送風し、水分を除去して多孔質フィルムを形成させた。そして、PETフィルムから多孔質フィルムを剥離して、PVdF−HFP製多孔質フィルムからなるセパレータを得た。このセパレータの厚さは30μmであった。
<透気度>
JIS P 8117に準拠した安田精機社製ガーレー式デンソメーターB型により測定した。その結果を表2に示す。
<突き刺し強度>
テンシロン万能試験機を用いて、JIS Z 1707に準拠した突き刺し治具をセパレータの表面上方より5mm/分の速度で落下させたときの最大点加重を測定した。5回測定した平均値を突き刺し強度とした。結果を表2に示す。
また、実施例1〜10および比較例5のセパレータは突き刺し強度が0.3N以上であったが、比較例1〜4および6では、突き刺し強度が0.3N未満であった。
<加熱後の面積維持率>
実施例および比較例のセパレータを裁断して5×5cmの正方形の試験片を得た。次いで、その試験片を、縦10cm×横10cm×厚さ5mmの2枚のガラス板の間に挟んだ後に、それらを水平にしてアルミニウム製のバットに静置した。そして、120℃、150℃のオーブン中に各々1時間放置して熱による面積を測定した。面積維持率=(試験後の面積/試験前の面積:25cm2)×100(%)として評価し、耐熱寸法安定性の指標とした。その結果を表3に示す。なお、面積維持率が大きいほど耐熱寸法安定性に優れる。
これに対し、低融点樹脂からなる比較例6のセパレータは、耐熱寸法安定性が低かった。
実施例および比較例のセパレータについてテープ状にし、そのテープ状のセパレータをテープ状の下記の正極および負極に積層しながら巻き回して積層体を得た。そして、巻き回した積層体に電解液を含浸させて円筒状の電池を組み立てた。
[使用電極](宝泉株式会社製)
正極:アルミニウム箔(20μm)、正極材:コバルト酸リチウム
負極:銅箔(10μm)、負極材:天然グラファイト
電解液:1M LiPF6含有 エチレンカーボネート:ジエチレンカーボネート=1:2(容積比)
上記電池の20℃におけるイオン伝導度をACインピーダンス測定法により測定した。また、上記電池を4.2Vまで充電し、初期電圧と10日間放置後の保持電圧を20℃の条件で測定して、10日間放置による電圧低下を評価した。その結果を表4に示す。なお、電気化学測定には、ソーラトロン社製 SI 1287−1255B を用いた。
また、実施例1〜10のセパレータを用いた電池では、10日間放置後、初期の電圧をほぼ維持していた。これは、実施例のセパレータでは、突き刺し強度が0.3N以上であり、機械的強度を有しており、微小短絡が生じていないためと考えられる。
一方、比較例1〜4,6のセパレータを用いた電池における10日後の電圧は初期の電圧から大幅に低下していた。これは、比較例のセパレータでは電極間の圧力に耐えられず、微小短絡を生じていた結果であると思われる。
以上のことから、実施例のセパレータは、耐熱寸法安定性、機械的強度に優れるため、電子部品の高容量化、高機能化の要求に充分対応できる。
これに対し、比較例のセパレータでは、電子部品の高容量化、高機能化の要求に充分に対応することは困難である。
Claims (6)
- 連通孔を有し、かつ、突き刺し強度が0.3N以上、透気度が0.1〜100秒/100mlの多孔質フィルムを有する電子部品用セパレータであって、
多孔質フィルムが、融点170℃以上の樹脂を含むことを特徴とする電子部品用セパレータ。 - 前記融点170℃以上の樹脂が、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子部品用セパレータ。
- 前記多孔質フィルムが、内部に微粒子を含有していることを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品用セパレータ。
- 前記微粒子の材質が、ポリテトラフルオロエチレンおよび/またはシリカであることを特徴とする請求項3に記載の電子部品用セパレータ。
- 前記多孔質フィルムの空隙率が40〜75%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品用セパレータ。
- 正極と負極とを有し、それらの間に請求項1〜5のいずれかに記載の電子部品用セパレータが配置され、かつ、電解液が含浸されていることを特徴とする電子部品。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011165998A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Daihatsu Motor Co Ltd | 電気化学キャパシタ用セパレータおよび電気化学キャパシタ |
WO2011108235A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | パナソニック株式会社 | 電池用セパレータ、それを用いた電池および電池の製造方法 |
WO2012172783A1 (ja) * | 2011-06-13 | 2012-12-20 | 日東電工株式会社 | 非水電解質蓄電デバイス用セパレータの製造方法、及び非水電解質蓄電デバイスの製造方法 |
WO2018070423A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | リチウムイオン二次電池及びこれを用いた電気機器 |
CN110256717A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-20 | 西安交通大学 | 一种多孔聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1116561A (ja) * | 1997-06-23 | 1999-01-22 | Elf Atochem Japan Kk | バッテリーセパレータ、その製造方法、および非水系二次電池 |
JP2000149903A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-05-30 | Japan Energy Corp | リチウム2次電池用セパレータ材料 |
JP2004296760A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Tomoegawa Paper Co Ltd | 電子部品用セパレータ |
JP2004327183A (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電池及びその製造方法 |
JP2005123115A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Tomoegawa Paper Co Ltd | 電子部品用セパレータ |
-
2005
- 2005-06-16 JP JP2005176233A patent/JP2006351365A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1116561A (ja) * | 1997-06-23 | 1999-01-22 | Elf Atochem Japan Kk | バッテリーセパレータ、その製造方法、および非水系二次電池 |
JP2000149903A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-05-30 | Japan Energy Corp | リチウム2次電池用セパレータ材料 |
JP2004296760A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Tomoegawa Paper Co Ltd | 電子部品用セパレータ |
JP2004327183A (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電池及びその製造方法 |
JP2005123115A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Tomoegawa Paper Co Ltd | 電子部品用セパレータ |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011165998A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Daihatsu Motor Co Ltd | 電気化学キャパシタ用セパレータおよび電気化学キャパシタ |
WO2011108235A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | パナソニック株式会社 | 電池用セパレータ、それを用いた電池および電池の製造方法 |
JP5340408B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2013-11-13 | パナソニック株式会社 | 電池用セパレータ、それを用いた電池および電池の製造方法 |
US8652671B2 (en) | 2010-03-04 | 2014-02-18 | Panasonic Corporation | Separator for battery, and battery and method for producing battery including the same |
WO2012172783A1 (ja) * | 2011-06-13 | 2012-12-20 | 日東電工株式会社 | 非水電解質蓄電デバイス用セパレータの製造方法、及び非水電解質蓄電デバイスの製造方法 |
CN103597632A (zh) * | 2011-06-13 | 2014-02-19 | 日东电工株式会社 | 非水电解质蓄电装置用隔膜的制造方法及非水电解质蓄电装置的制造方法 |
WO2018070423A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | リチウムイオン二次電池及びこれを用いた電気機器 |
JPWO2018070423A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2019-08-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | リチウムイオン二次電池及びこれを用いた電気機器 |
US11289706B2 (en) | 2016-10-13 | 2022-03-29 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Lithium ion secondary battery and electric device using same |
CN110256717A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-20 | 西安交通大学 | 一种多孔聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用 |
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