JP2008504650A - 選択的イオン輸送を有するLi/MnO2電池セパレータ - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
全てのサンプルは、アセトン中2.5%ポリマーの濃度のPVDFコポリマーを有する。
使用されるPVDFコポリマーはAtoFIna Chemicals,Inc.,Philadelphia,PAのKynar FLEX2800である。非溶媒中のIPAに対する水の割合は1:2である。露点は38Fである。Celgarad社の3層薄膜はそれぞれ次の条件でコーティングされた。
(2)PVDF/IPA+水、1:0.5の割合
(3)PVDF/IPA+水、1:1の割合
20 ポリオレフィン微細孔質膜
30 コーティング
40 微細孔
Claims (16)
- リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを選択的に遮断する方法であって、
リチウムイオンを供給するために適合されたリチウム電極を供給する工程、
マンガンイオンを供給するために適合された二酸化マンガン電極を供給する工程、及び
セパレータがリチウム電極から二酸化マンガン電極間のリチウムイオンの選択的輸送を許容するがマンガンイオンが二酸化マンガン電極からリチウム電極に移動するのを遮断する電池セパレータを二酸化マンガン電極とリチウム電極の間に供給することによって、
二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断するが、リチウムイオンがリチウム電極から二酸化マンガン電極間を自由に往復するのを許容する工程
を含む方法。 - リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項1に記載の方法において、前記電池セパレータは、
微細孔質膜がポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリメチルペンテンから構成される群から選択される微細孔質膜を供給し、
ゲル形成性ポリマーが、フッ化ポリビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー及びこれらの組み合わせから構成される群から選択されるゲル形成性ポリマー並びに80℃以下の沸点を有する第1有機溶媒を含むゲル形成性ポリマー溶液を供給し、
少なくとも60℃の沸点を有する第2溶媒を供給し、
前記第1溶媒は前記第2溶媒より揮発性であり、第2溶媒はゲル形成性ポリマー中で微細孔を形成するように順応させられ、
前記ゲル形成性ポリマーを前記第2溶媒と混合してゲル形成性ポリマーと溶液の混合物を得、
微細孔質膜にゲル形成性ポリマーと溶液の混合物をコーティングし、及び
前記微細孔質膜を乾燥させ、セパレータを得る工程を含む方法によって製造されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法において、
前記電池セパレータは、ASTM D−726(B)による測定によって、20ないし110秒/10ccの範囲のGurley値を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記第2溶媒が水と混合されることを特徴とする、リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法。
- 前記ゲル形成性ポリマー溶液は有機溶媒に対するポリマーの比が1%〜10%で供給されるリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法。
- 前記第2溶媒は溶媒に対する水の比が1:2〜3:5で供給されるリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項4に記載の方法。
- 前記第2溶媒に対する前記ゲル形成性ポリマーの比が3:1〜1:3であるリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項6に記載の方法。
- 前記ゲル形成性ポリマーは、ポリ(フッ化ビニリデン:へクサフルオロプロピレン)コポリマーであるリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法。
- 前記微細孔質ポリオレフィン膜は、ドライ−ストレッチ法、湿式法、相転移法から選ばれる方法によって、又は微粒子ストレッチ法によって製造されるリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法。
- 前記微細孔質ポリオレフィン膜は厚さ25μm又はそれ以下であるリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法。
- 前記電池セパレータは0.1〜5μmの範囲の直径を有するリチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法。
- リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項1に記載の方法において、前記電池セパレータは、
微細孔質膜がポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリメチルペンテンから構成される群から選択される微細孔質膜を供給し、
ゲル形成性ポリマーが、フッ化ポリビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー及びこれらの組み合わせから構成される群から選択されるゲル形成性ポリマー並びに80℃以下の沸点を有する第1有機溶媒を含むゲル形成性ポリマー溶液を供給し、
前記ゲル形成性ポリマーを前記第2溶媒と混合してゲル形成性ポリマーと溶液の混合物を得、
微細孔質膜にゲル形成性ポリマーと溶液の混合物をコーティングし、及び
前記微細孔質膜を乾燥させ、電池セパレータを得る工程を含む方法によって製造されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項1に記載の方法において、前記電池セパレータは、
微細孔質膜がポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリメチルペンテンから構成される群から選択される微細孔質膜を供給し、
ゲル形成性ポリマーが、フッ化ポリビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー及びこれらの組み合わせから構成される群から選択されるゲル形成性ポリマー並びに80℃以下の沸点を有する第1有機溶媒を含むゲル形成性ポリマー溶液を供給し、
少なくとも60℃の沸点を有する第2溶媒を供給し、前記第1溶媒は前記第2溶媒より揮発性であり、第2溶媒はゲル形成性ポリマー中で微細孔を形成するように順応させられ、
前記ゲル形成性ポリマーを前記第2溶媒と混合してゲル形成性ポリマーと溶液の混合物を得、
微細孔質膜にゲル形成性ポリマーと溶液の混合物をコーティングし、及び
前記微細孔質膜を乾燥させ、前記電池セパレータがASTM D−726(B)による測定によって、20ないし110秒/10ccの範囲のGurley値を有する電池セパレータを得る工程を含む方法によって製造されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項1に記載の方法において、前記電池セパレータは、
微細孔質膜がポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリメチルペンテンから構成される群から選択される微細孔質膜を供給し、
ゲル形成性ポリマーが、フッ化ポリビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー及びこれらの組み合わせから構成される群から選択されるゲル形成性ポリマー並びに80℃以下の沸点を有する第1有機溶媒を含むゲル形成性ポリマー溶液を供給し、
少なくとも60℃の沸点を有する第2溶媒を供給し、前記第1溶媒は前記第2溶媒より揮発性であり、第2溶媒はゲル形成性ポリマー中で微細孔を形成するように順応させられ、
前記ゲル形成性ポリマーを前記第2溶媒と混合してゲル形成性ポリマーと溶液の混合物を得、
微細孔質膜にゲル形成性ポリマーと溶液の混合物をコーティングし、及び
前記微細孔質膜を乾燥させることによって、0.1〜5μmの範囲の直径の微細孔を有する電池セパレータを得る方法によって製造されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する請求項2に記載の方法において、
前記電池セパレータは、ASTM D−726(B)による測定によって、22ないし95秒/10ccの範囲のGurley値を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。 - リチウム−二酸化マンガン電池セル中の二酸化マンガン電極からリチウム電極へのマンガンイオンの流れを遮断する方法において、
リチウムイオンを供給するために適合されたリチウム電極を供給する工程、
マンガンイオンを供給するために適合された二酸化マンガン電極を供給する工程、
前記二酸化マンガン電極と前記リチウム電極の間の電池セパレータによって、マンガンイオンが二酸化マンガン電極からリチウム電極に移動するのを遮断し、リチウムイオンがリチウム電極から二酸化マンガン電極間を自由に移動し、前記電池セパレータがリチウム電極から二酸化マンガン電極間のリチウムイオンの輸送を選択的に許容するがマンガンイオンが二酸化マンガン電極からリチウム電極に移動するのを遮断し、
前記電池セパレータは、
微細孔質膜がポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリメチルペンテンから構成される群から選択される微細孔質膜を供給し、
ゲル形成性ポリマーが、フッ化ポリビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー及びこれらの組み合わせから構成される群から選択されるゲル形成性ポリマー並びに80℃以下の沸点を有する第1有機溶媒を含むゲル形成性ポリマー溶液を供給し、
少なくとも60℃の沸点を有する第2溶媒を供給し、前記第1溶媒は前記第2溶媒より揮発性であり、第2溶媒はゲル形成性ポリマー中で微細孔を形成するように順応させられ、
前記ゲル形成性ポリマーを前記第2溶媒と混合してゲル形成性ポリマーと溶液の混合物を得、
微細孔質膜にゲル形成性ポリマーと溶液の混合物をコーティングし、及び
前記微細孔質膜を乾燥させることによって、ASTM D−726(B)による測定によって、20ないし110秒/10ccの範囲のGurley値を有する電池セパレータを得る方法によって製造されることを特徴とする方法。
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