JP2007188868A - 電池用電極およびその製造方法、ならびに二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電極と芳香族ポリアミドからなる多孔質層とを有してなる電池用電極であって、多孔質層が電極の少なくとも片面に形成されており、多孔質層は電極から剥離強度10N/cmで実質的に剥離できないように構成されている電池用電極であり、有機極性溶媒に溶解した芳香族ポリアミドの溶液を表面に塗布した電極を、温度10〜50℃、湿度75〜95%RHの雰囲気下で吸湿させた後、水浴中で溶媒を除去し、次いで乾燥させることにより好適に得られる。
【選択図】 なし
Description
式(1):
式(3):
実施例における物性の測定方法、効果の評価方法は次の方法に従って行った。
日立株式会社製超高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(SEM)S−900Hを用いて、以下の条件で電極の断面を多孔質層の全厚が見えるように観察した。5cm間隔で計5カ所観察し、各SEM像において幅方向に5等分してそれぞれの中央部分の厚みを測定し、全ての測定値の平均値を求め、厚みとした。
観察倍率:2,500倍
(2)多孔質膜の剥離性
多孔膜層を電極から剥離強度10N/cm2で実質的に剥離できないか以下の方法で確認した。具体的には、電池用電極を1cm角のサンプルに切り出し、測定面と逆の面を東亞合成(株)製接着剤“アロンアルファ”ゼリー状で、水平な台の上に固定した。次に、針金でバネばかりの先端につないだ1cm角のアクリル板を測定面に上記接着剤で固定した。この状態で、バネばかりを用いて10Nの力で垂直方向へ引っ張った際に、多孔質層が変形や破壊を伴うことなく、電極からはがすことができるかを確認した。はがすことができなかったものを、実質的に剥離できないものとして、剥離性「○」とした。
(1)と同じ装置を用いて、多孔質層の表面を倍率10,000倍で、任意の1点と、当該1点から上下左右に1cm離れた部分(SEM像において1cm離れた部分ではなく、多孔質層において1cm離れた部分を意味する。)の計5カ所観察した。それぞれのSEM像において、孔の長径と短径を測定し、平均径=(長径+短径)/2を求めた。それら全ての測定値の平均値を求め、孔径とした。ただし、孔径が大きくて、SEM像内に5個以上の孔が入らない場合は、倍率を適宜調節した。
協和界面科学株式会社製接触角計CA−D型を用いて以下の方法で測定した。23℃、65%RHの雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1で混合した溶媒の液滴を多孔質層の表面へ滴下し、滴下後10秒後の液滴表面と多孔質層が交わる点を通る液滴に対する接線を引き、その接線と多孔質層の表面とが形成する角度であって、液滴を含む方の角度を接触角とした。5回測定して平均値を求めた。
A.電池の作成
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体積比1:1で混合した溶媒に、電解質としてLiPF6を1モル/リットル溶解させた有機電解液を調製した。
作成した各二次電池について、25℃の雰囲気下、充電を1,600mAで4.2Vまで3.5時間、放電を1,600mAで2.7Vまで1.0時間とする充放電操作を繰り返し、1サイクル目から100サイクル目の放電容量を調べた。
1サイクル目の放電時の充電深度50%での出力密度(W/kg)を測定し、平均値を求めた。
1サイクル目の放電容量を基準とし、100サイクル目の放電容量を以下の基準で評価した。○または△が実用範囲である。
△:90%以上95%未満
×:90%未満。
上記100サイクルまでの充放電操作の途中で、電池の温度が150℃に到達した個数を調べ、以下の基準で評価した。○または△が実用範囲である。
△:2〜3個
×:4個以上。
脱水したN−メチル−2−ピロリドンに、ジアミン全量に対して80モル%に相当する2−クロルパラフェニレンジアミンと、ジアミン全量に対して20モル%に相当する4、4’−ジアミノジフェニルエーテルとを溶解させ、これにジアミン全量に対して98.5モル%に相当する2−クロルテレフタル酸クロリドを添加し、2時間撹拌により重合し、芳香族ポリアミドの溶液を得た。この溶液を水とともにミキサーに投入し、攪拌しながらポリマーを沈殿させて取り出した。
芳香族ポリアミド溶液の塗布厚み、調湿空気中での処理条件および熱処理条件を表1に示した値に変化させた以外は、実施例1と同様な方法で多孔質層を積層した電極を得た。
上記の正極を実施例1で作成した芳香族ポリアミド溶液の槽に浸積して両面に塗布し、スリットに通して余分な溶液を除去した後、体積比でNMP/水=1/1の浴に3分間導入した後、水洗工程以降は、実施例1と同様な方法で多孔質層を積層した電極を得た。ただし、一度に両面塗布できることから2回目の塗布は行っていない。
実施例1で作成した芳香族ポリアミド溶液をダイコーターで上記正極の片面に厚み約15μmの膜状に塗布し、−15℃の空気を風速1.5m/分で膜表面に15分間吹き付けた。次に、失透した多孔質層を電極とともに水槽に導入し、水洗工程以降は、実施例1と同様な方法で多孔質層を積層した電極を得た。
実施例1で作成した芳香族ポリアミド溶液を、口金に供給し、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に厚み約15μmの膜状に流延し、調湿空気中で10分間処理した。調湿空気は、温度が15℃、相対湿度が75%RHである。調湿空気は風速1.5m/分で膜表面に吹き付けた。次に、失透した膜をPETフィルムから剥離し、60℃の水浴にて3分間、溶媒や不純物の抽出を行った。その後、テンター中で最初に80℃で1分、続いて200℃にて2分間の熱処理を行い、独立したセパレータを得た。
芳香族ポリアミド溶液の塗布厚みおよび調湿空気中での処理条件を表1に示した値に変化させた以外は実施例1と同様な方法で多孔質層を積層した電極を得た。
上記の正極を実施例1で作成した芳香族ポリアミド溶液の槽に浸積して両面に塗布し、スリットに通して余分な溶液を除去した後、水浴に3分間導入した後、水洗工程以降は、実施例1と同様な方法で多孔質層を積層した電極を得た。ただし、一度に両面塗布できることから2回目の塗布は行っていない。
Claims (10)
- 電極と芳香族ポリアミドからなる多孔質層とを有してなる電池用電極であって、多孔質層が電極の少なくとも片面に形成されており、多孔質層は電極から剥離強度10N/cm2で実質的に剥離できないように構成されている電池用電極。
- 前記多孔質層が電極の両面に形成されている、請求項1に記載の電池用電極。
- 電極と芳香族ポリアミドからなる多孔質層とを有してなる電池用電極であって、多孔質層が電極の少なくとも片面に一体成形されている電池用電極。
- 前記多孔質層が電極の両面に一体成形されている請求項3に記載の電池用電極。
- 多孔質層の厚みが0.5〜12μmである請求項1から4のいずれかに記載の電池用電極。
- 多孔質層表面の孔径が50nm〜2μmである請求項1から5のいずれかに記載の電池用電極。
- エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1で混合した溶媒を多孔質層の表面へ滴下し、滴下後10秒後の接触角が30°以下である、請求項1から6のいずれかに記載の電池用電極。
(ここで、接触角とは、液滴表面と多孔質層が交わる点を通る液滴に対する接線を引き、その接線と多孔質層の表面とが形成する角度であって、液滴を含む方の角度を意味する。) - 二次電池に用いられる、請求項1から7のいずれかに記載の電池用電極。
- 有機極性溶媒に溶解した芳香族ポリアミドの溶液を表面に塗布した電極を、温度10〜50℃、湿度75〜95%RHの雰囲気下で吸湿させた後に、水浴中で該有機極性溶媒を除去し、次いで乾燥させることにより、電極表面に芳香族ポリアミドからなる多孔質層を形成する電池用電極の製造方法。
- 請求項1から8のいずれかに記載の電池用電極、または請求項9に記載の製造方法により得られた電池用電極が用いられてなる二次電池。
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