JP2008123996A - 非水電解質電池用セパレータおよび非水電解質電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱可塑性樹脂を主成分とし、かつ150℃における熱収縮率が10%以上の樹脂多孔質膜と、前記樹脂多孔質膜表面に形成されてなり、耐熱性微粒子を70体積%以上含有する耐熱多孔質層とを有することを特徴とする非水電解質電池用セパレータ、および該セパレータを有する非水電解質電池により、前記課題を解決する。前記非水電解質電池用セパレータにおいては、樹脂多孔質膜の厚みA(μm)と耐熱多孔質層の厚みB(μm)との比A/Bが、1〜5であることが好ましい。
【選択図】 なし
Description
P = 100−(Σai/ρi)×(m/t) (1)
ここで、前記式中、ai:質量%で表した成分iの比率、ρi:成分iの密度(g/cm3)、m:セパレータの単位面積あたりの質量(g/cm2)、t:セパレータの厚み(cm)である。
b=(P/100)・a・σ・R/1 (2)
ここで、P:セパレータの空孔率(%)、a:セパレータの面積(cm2)、σ:電解液の導電率(S/cm)、R:セパレータ1枚あたりの抵抗(Ω)、l:セパレータの厚み(μm)である。
有機バインダであるPVDFのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液(固形分比率15質量%):600gと、NMP:1000gとを容器に入れ、均一に溶解するまで室温で攪拌した。この溶液に耐熱性微粒子であるアルミナ粉末(平均粒径0.4μm):3000gを4回に分けて加え、ディスパーにより2800rpmで1時間攪拌して均一なスラリーを調製した。ポリエチレン製多孔質膜(厚み12μm、空孔率40%、平均孔径0.4μm、150℃での熱収縮率68%)上に、前記のスラリーをナイフコーターによって塗布し、乾燥して耐熱多孔質層を形成することで、厚みが20μmのセパレータを得た。このセパレータの耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の体積比率は88体積%、耐熱多孔質層の空孔率は51%であった。
有機バインダであるSBRのエマルジョン(固形分比率40質量%):100gと、水:4000gとを容器に入れ、均一に分散するまで室温で攪拌した。この分散液に耐熱性微粒子であるベーマイト粉末(板状、平均粒径1μm、アスペクト比10):4000gを4回に分けて加え、ディスパーにより2800rpmで5時間攪拌して均一なスラリーを調製した。ポリエチレン製多孔質膜(厚み16μm、空孔率40%、平均孔径0.4μm)上に、前記のスラリーをマイクログラビアコーターによって塗布し、乾燥して耐熱多孔質層を形成することで、厚みが20μmのセパレータを得た。このセパレータの耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の体積比率は91体積%、耐熱多孔質層の空孔率は48%であった。
有機バインダである自己架橋型アクリル樹脂のエマルジョン(固形分比率40質量%):200gと、水:4000gとを容器に入れ、均一に分散するまで室温で攪拌した。この分散液に耐熱性微粒子であるベーマイト粉末(二次粒子状、二次粒子の平均粒径0.6μm、):4000gを4回に分けて加え、ディスパーにより2800rpmで5時間攪拌して均一なスラリーを調製した。ポリエチレン製多孔質膜(厚み16μm、空孔率40%、平均孔径0.4μm)上に、前記のスラリーをマイクログラビアコーターによって塗布し、乾燥して耐熱多孔質層を形成することで、厚みが20μmのセパレータを得た。このセパレータの耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の体積比率は82体積%、耐熱多孔質層の空孔率は46%であった。
耐熱性微粒子を、ベーマイト粉末に代えて架橋アクリル樹脂微粒子(平均粒径0.4μm):4000gとした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを作製した。このセパレータの耐熱多孔質層における耐熱性微粒子の体積比率は94体積%、耐熱多孔質層の空孔率は49%であった。
実施例2〜4のセパレータに用いたポリエチレン製多孔質膜のみを比較例1として用いた。
<正極の作製>
正極活物質であるLiCoO2:90質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:7質量部、およびバインダであるPVDF:3質量部を、NMPを溶剤として均一になるように混合し、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを集電体となる厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、活物質塗布長が表280mm、裏面210mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が150μmになるように正極活物質含有層の厚みを調整し、幅43mmになるように切断して正極を作製した。その後、正極におけるアルミニウム箔の露出部にタブ付けを行った。
負極活物質である黒鉛:95質量部とPVDF:5質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを銅箔からなる厚さ10μmの集電体の両面に、活物質塗布長が表290mm、裏面230mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が142μmになるように負極活物質含有層の厚みを調整し、幅45mmになるように切断して負極を作製した。その後、負極における銅箔の露出部にタブ付けを行った。
前記のようにして得た正極と負極とを、実施例1のセパレータを樹脂多孔質膜が負極側に向くように介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回体電極群を作製した。得られた巻回体電極群を押しつぶして扁平状にし、厚み4mm、高さ50mm、幅34mmのアルミニウム製外装缶に入れ、電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比で1対2に混合した溶媒にLiPF6を濃度1.2mol/lで溶解したもの)を注入した後に封止を行って、非水電解質電池を作製した。
セパレータを実施例2〜4または比較例1のものに変更した以外は、実施例5と同様にして非水電解質電池を作製した。
Claims (11)
- 熱可塑性樹脂を主成分とし、かつ150℃における熱収縮率が10%以上の樹脂多孔質膜と、前記樹脂多孔質膜表面に形成されてなり、耐熱性微粒子を70体積%以上含有する耐熱多孔質層とを有することを特徴とする非水電解質電池用セパレータ。
- 樹脂多孔質膜の厚みA(μm)と耐熱多孔質層の厚みB(μm)との比A/Bが、1〜5である請求項1に記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 耐熱性微粒子が、電気絶縁性の無機微粒子である請求項1または2に記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 電気絶縁性の無機微粒子が、アルミナ、シリカおよびベーマイトよりなる群から選択される少なくとも1種の微粒子である請求項3に記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 電気絶縁性の無機微粒子が、板状粒子である請求項3または4に記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 電気絶縁性の無機微粒子が、一次粒子が凝集した二次粒子構造を有している請求項3または4に記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 耐熱多孔質層が、有機バインダを更に含有している請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 樹脂多孔質膜の主成分である熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンである請求項1〜7のいずれかに記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 100〜140℃において、樹脂多孔質膜の孔が閉塞する性質を有している請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 150℃における熱収縮率が5%以下である請求項9に記載の非水電解質電池用セパレータ。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の非水電解質電池用セパレータを有することを特徴とする非水電解質電池。
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