JP2011060539A - Separator for secondary battery and lithium secondary battery using the same - Google Patents

Separator for secondary battery and lithium secondary battery using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011060539A
JP2011060539A JP2009208065A JP2009208065A JP2011060539A JP 2011060539 A JP2011060539 A JP 2011060539A JP 2009208065 A JP2009208065 A JP 2009208065A JP 2009208065 A JP2009208065 A JP 2009208065A JP 2011060539 A JP2011060539 A JP 2011060539A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
secondary battery
inorganic fine
fine particles
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009208065A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5331627B2 (en
Inventor
Kiyoshi Kanemura
聖志 金村
Keiji Sasajima
慶二 笹島
Yuichi Munakata
裕一 棟方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Metropolitan Public University Corp
Original Assignee
Tokyo Metropolitan Public University Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Metropolitan Public University Corp filed Critical Tokyo Metropolitan Public University Corp
Priority to JP2009208065A priority Critical patent/JP5331627B2/en
Publication of JP2011060539A publication Critical patent/JP2011060539A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5331627B2 publication Critical patent/JP5331627B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a short-circuit problem and a low cycle characteristic problem due to the formation of a dendrite in a lithium secondary battery that uses a lithium metal for a negative electrode. <P>SOLUTION: For a separator of the lithium secondary battery that uses the lithium metal for the negative electrode, a porous resin film is used; the porous resin film has a porosity of 60% or above, wherein each pore has a three-dimensional ordered-arrayed structure and is communicated with each other by a communication hole; the porous resin film is fabricated by the processes: monodispersed spherical inorganic fine particles are dispersed in a solvent, and then a dispersion liquid is filtered by a filter to integrate the monodispersed spherical inorganic fine particles on the filter and form a close-packed deposit of the monodispersed spherical inorganic fine particles; the deposit is baked, to form a sintered material of the inorganic fine particles; and after filling in the spaces between the inorganic fine particles of the sintered material with resin, the sintered material is dipped in a solution that dissolves the inorganic fine particles but does not dissolve the resin so as to remove the inorganic fine particles by dissolution. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、二次電池用セパレーターおよびそれを用いたリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a separator for a secondary battery and a lithium secondary battery using the same.

近年、CDプレーヤー、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラなどの携帯型コードレス製品は益々小型化、ポータブル化が進んでいる。また、大気汚染や二酸化炭素の増加などの環境問題の観点から、ハイブリッド自動車、電気自動車の開発がすすめられ、実用化の段階となっている。これら電子機器や電気自動車などには、高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量などの特徴を有する優れた二次電池が求められている。このような特性を有する二次電池として種々の二次電池の開発、研究が行われ、リチウム二次電池についても、このような特性を有するものを提供すべく種々研究が行われている。現在、リチウム二次電池の負極としては、主にグラファイトが用いられている。グラファイトは、リチウムと層間化合物LiC6を形成することで372mAh/gの理論容量を示すが、現在製品化されているリチウム二次電池ではこの理論容量の95%程度を利用しているため、電池の容量をさらに増大させるためには、新規負極材料の開発が必要とされる。 In recent years, portable cordless products such as a CD player, a mobile phone, a notebook personal computer, and a video camera are becoming smaller and more portable. In addition, from the viewpoint of environmental problems such as air pollution and an increase in carbon dioxide, development of hybrid vehicles and electric vehicles has been promoted and it is in the stage of practical use. These electronic devices and electric vehicles are required to have excellent secondary batteries having characteristics such as high efficiency, high output, high energy density, and light weight. Various secondary batteries have been developed and researched as secondary batteries having such characteristics, and various researches have been conducted on lithium secondary batteries to provide those having such characteristics. At present, graphite is mainly used as a negative electrode of a lithium secondary battery. Graphite shows a theoretical capacity of 372 mAh / g by forming an intercalation compound LiC 6 with lithium. However, since lithium secondary batteries currently commercialized use about 95% of this theoretical capacity, the battery In order to further increase the capacity of these, development of a new negative electrode material is required.

グラファイトに変わる負極材料として、リチウムと合金化する金属材料を用いる研究が鋭意行われており、これまでスズ、シリコン、及びこれらを含む材料がリチウムと合金を形成し、372mAh/gより大きい容量が得られることが報告されている。これらの中でも、スズはリチウムと合金化・脱合金化を繰り返すことにより充放電が可能で、993mAh/gという高い理論容量を示すことから、近時、負極材料として注目されている。しかし、スズは合金化の際にLi4.4Snとなるため、その体積が約4倍に膨張する。これが原因となってスズが微粉化し、集電性が低下するため良好なサイクル特性を示さないという問題を有している。これまで、リチウムと反応しない金属を予めスズと合金化させておくことで、充放電の際に起こる体積膨張が抑制され、サイクル特性が向上することが報告されている(非特許文献1参照)。しかし、単位面積あたりの活物質量を増大させると、容量およびサイクル特性が低下する問題がある。 As a negative electrode material that replaces graphite, research using a metal material that is alloyed with lithium has been conducted intensively. To date, tin, silicon, and materials containing these have formed an alloy with lithium, and have a capacity larger than 372 mAh / g. It has been reported that it can be obtained. Among these, tin can be charged and discharged by repeating alloying / dealloying with lithium, and shows a high theoretical capacity of 993 mAh / g. Therefore, tin has recently attracted attention as a negative electrode material. However, since tin becomes Li 4.4 Sn at the time of alloying, its volume expands about 4 times. This causes a problem that tin is pulverized and the current collecting property is lowered, so that good cycle characteristics are not exhibited. Until now, it has been reported that volume expansion that occurs during charging and discharging is suppressed and cycle characteristics are improved by previously alloying a metal that does not react with lithium with tin (see Non-Patent Document 1). . However, when the amount of the active material per unit area is increased, there is a problem that capacity and cycle characteristics are deteriorated.

一方、リチウムは、すべての物質の中で一番軽く、金属リチウムは非常に高い理論エネルギー密度(重量容量密度3861mAh/g)および低い充放電電位(−3.045Vvs.SHE)を有するため理想的な負極材料と考えられている。このため、次世代のリチウム二次電池用負極材料としてリチウム金属が注目され、その応用が検討されてきた。リチウム金属は電極電位が非常に卑であるため、ほとんどの電解液がリチウム金属と反応して界面SEI(Solid Electrolyte Interface)を形成し、このリチウムイオン伝導性のSEIを介して電極反応が進行するため、SEIの性質が電池性能に大きく影響することが知られている。そのため、SEIについての詳細な解析や良好なSEIを形成する新規電解液の開発といった研究が広くなされてきた。   On the other hand, lithium is the lightest of all materials, and metallic lithium is ideal because it has a very high theoretical energy density (weight capacity density 3861 mAh / g) and a low charge / discharge potential (−3.045 V vs. SHE). It is considered as a negative electrode material. For this reason, lithium metal has attracted attention as a negative electrode material for next-generation lithium secondary batteries, and its application has been studied. Since the electrode potential of lithium metal is very low, most electrolytes react with lithium metal to form an interface SEI (Solid Electrolyte Interface), and the electrode reaction proceeds through this lithium ion conductive SEI. Therefore, it is known that the properties of SEI greatly affect battery performance. For this reason, researches such as detailed analysis of SEI and development of new electrolytes that form good SEI have been extensively conducted.

充放電可能なリチウム電池は、通常、正極(カソード)および負極(アノード)間を、有機電解液を含む多孔性ポリマー膜によって隔てることにより、陽極、陰極間の電気的な直接的接触を防ぐ構造とされている。そして、例えばリチウム遷移金属酸化物が陽極とされ、金属リチウムが陰極とされる。電解液としては、例えば、非水性有機溶媒に溶解されたリチウム塩が用いられ、これは良好なイオン伝導性と無視できる電気伝導性を有している。充電中、リチウムイオンは、正極から負極(リチウム)へと移動する。放電中は、リチウムイオンは逆方向に移動して、正極へと戻される。   In a chargeable / dischargeable lithium battery, the positive electrode (cathode) and the negative electrode (anode) are usually separated by a porous polymer film containing an organic electrolyte, thereby preventing direct electrical contact between the anode and the cathode. It is said that. For example, lithium transition metal oxide is used as an anode, and metal lithium is used as a cathode. As the electrolyte, for example, a lithium salt dissolved in a non-aqueous organic solvent is used, which has good ionic conductivity and negligible electrical conductivity. During charging, lithium ions move from the positive electrode to the negative electrode (lithium). During discharge, lithium ions move in the opposite direction and are returned to the positive electrode.

リチウムの金属片若しくはシートを陰極に使用する電池は、リチウム金属電池とも呼ばれるが、このような電池は、充電/放電サイクルの繰り返しによって、金属表面に図1に示すようなデンドライト状のリチウム金属が析出することが知られている(例えば、特許文献1参照)。充放電を繰り返すとデンドライト状リチウムは成長していき、リチウム金属からの剥離などによりサイクル特性を低下させる。最悪の場合にはセパレーターを突き破る程に成長し、電池の短絡を引き起こし、電池の発火の原因になる。そのためリチウム金属を負極として用いるためにはリチウムデンドライトの問題を解決する必要がある。   A battery using a lithium metal piece or sheet as a cathode is also called a lithium metal battery. Such a battery has a dendritic lithium metal as shown in FIG. Precipitation is known (see, for example, Patent Document 1). When charging and discharging are repeated, dendritic lithium grows, and the cycle characteristics deteriorate due to peeling from the lithium metal. In the worst case, it grows to the extent that it breaks through the separator, causing a short circuit of the battery and causing the battery to ignite. Therefore, in order to use lithium metal as a negative electrode, it is necessary to solve the problem of lithium dendrite.

二次電池用セパレーターには、膜厚(薄さ)、機械的強度、イオン伝導度(電解液含有時)、電気的絶縁性、耐電解液性、シャットダウン効果、電解液に対する保液性、濡れ性など種々の特性が要求される。このような性質を有する二次電池用セパレーターとしては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系の微多孔膜系(1μm以下の微孔を有する高分子フィルム)セパレーターが一般的に用いられている。このようなセパレーターとして用いられる微多孔膜は、ランダムな細孔を有し、空孔率が35〜40%程度であり、アノードにカーボンを用いたリチウム二次電池用セパレーターとしても広く用いられている。これら微多孔膜は、その製法により、乾式1成分系、湿式2成分系、湿式3成分系の3種類に分類される。乾式1成分系微多孔膜は、ポリマー溶融押出しフィルム化での冷却過程で延伸により、球晶を起点とする微細孔を形成させて製造される。湿式2成分系微多孔膜は、可塑剤を予め混練したポリマーの溶融押出しフィルム化での高分子ミクロ相分離と可塑剤の抽出により微細孔を形成させて製造される。さらに、湿式3成分系微多孔膜は、可塑剤と無機フィラー微粒子を予め混練したポリマーの溶融押出しフィルム化での冷却過程での高分子ミクロ相分離と可塑剤、無機フィラーの抽出により微細孔を形成させて製造される。代表的なセパレーターとして、旭化成のハイポア(登録商標)が知られている。ハイポアは、約25〜数百μmの膜厚と0.05から0.5μmの微小孔を有する種々のグレードのものがある。しかし、これら従来知られたリチウム二次電池用セパレーターを用いることにより、デンドライト状のリチウム金属の形成によるサイクル特性の低下や、短絡の問題を解決することは現状ではできていない。   Secondary battery separators include film thickness (thinness), mechanical strength, ionic conductivity (when containing electrolyte), electrical insulation, electrolyte resistance, shutdown effect, liquid retention against electrolyte, wetting Various characteristics are required. As a separator for a secondary battery having such properties, a polyolefin microporous membrane system (polymer film having micropores of 1 μm or less) such as polyethylene or polypropylene is generally used. The microporous membrane used as such a separator has random pores and a porosity of about 35 to 40%, and is widely used as a separator for lithium secondary batteries using carbon as an anode. Yes. These microporous membranes are classified into three types, dry one-component system, wet two-component system, and wet three-component system, depending on the production method. A dry one-component microporous membrane is produced by forming micropores starting from spherulites by stretching in the cooling process in forming a polymer melt extruded film. The wet two-component microporous membrane is produced by forming micropores by polymer microphase separation and plasticizer extraction in melt extrusion film formation of a polymer in which a plasticizer is previously kneaded. Furthermore, the wet three-component microporous membrane has fine pores formed by polymer microphase separation and extraction of the plasticizer and inorganic filler during the cooling process in the melt extrusion film formation of a polymer in which a plasticizer and inorganic filler fine particles are previously kneaded. It is manufactured by forming. As a representative separator, Asahi Kasei's Hypore (registered trademark) is known. There are various grades of hypopores having a film thickness of about 25 to several hundred μm and micropores of 0.05 to 0.5 μm. However, at present, it has not been possible to solve the problem of deterioration of cycle characteristics due to the formation of dendritic lithium metal and the problem of short circuit by using these conventionally known separators for lithium secondary batteries.

また、デンドライト状リチウムの発生を抑制する方法として、リチウム金属表面に効果的に作用する添加剤によってリチウム電析形態を改質する方法や、セパレーターをリチウム金属負極に押付けることで、リチウムデンドライトの剥離を抑制する圧力効果の研究などが従来からなされてきた(非特許文献2参照)が、効果的な性能改善には結びついていない。また電解液との反応を問題としない、安定な界面を形成する方法として固体電解質の検討がなされているが、実用的な固体電解質の開発にはまだ至っていない。さらに、空隙率の高い、三次元規則配列多孔構造(3DOM構造)を有するとも考えられる多孔質シリカ膜を燃料電池のセパレーターとして用いることが提案されている(特許文献2参照)が、リチウム二次電池への使用については何も触れられていない。   In addition, as a method of suppressing the generation of dendritic lithium, a method of modifying the lithium electrodeposition with an additive that effectively acts on the surface of the lithium metal, or by pressing a separator against the lithium metal negative electrode, Research on the pressure effect that suppresses peeling has been made conventionally (see Non-Patent Document 2), but it has not led to effective performance improvement. Further, although a solid electrolyte has been studied as a method for forming a stable interface that does not cause a reaction with an electrolytic solution, a practical solid electrolyte has not yet been developed. Furthermore, it has been proposed to use a porous silica membrane that is considered to have a three-dimensionally ordered porous structure (3DOM structure) with a high porosity as a fuel cell separator (see Patent Document 2). No mention is made of the use for the next battery.

このように、次世代のリチウム二次電池用負極材料として、重量容量密度3861mAh/gを有するリチウム金属が注目され、その応用が検討されてきたが、負極にリチウム金属を用いたリチウム二次電池では、リチウム金属がデンドライト状に析出し、これがセパレーターを突き破って短絡することや、孤立リチウムを生成してサイクル特性の劣化の原因となるなど、安全性やサイクル特性に問題があり、現在まで実用化までには至っていない。   As described above, lithium metal having a weight capacity density of 3861 mAh / g has attracted attention as a negative electrode material for the next generation lithium secondary battery, and its application has been studied. A lithium secondary battery using lithium metal as a negative electrode has been studied. However, there is a problem in safety and cycle characteristics, such as lithium metal depositing in a dendrite form, which breaks through the separator and short-circuits, and causes isolated lithium to deteriorate cycle characteristics. It has not yet been realized.

特開2003−514355号公報JP 2003-514355 A 特開2007−35300号公報JP 2007-35300 A

H.Mukaibo,T.Momma,M.Mohamedi,T.Osaka,Journal of the Electrochemical Society,152(2005)pp.A560−A565H. Mukaibo, T .; Momma, M .; Mohamedi, T .; Osaka, Journal of the Electrochemical Society, 152 (2005) pp. A560-A565 T.Hirai,I.Yoshimatsu,J.Yamaki,Journal of the Electrochemical Society,141(1994)pp.611−614T.A. Hirai, I .; Yoshishima, J. et al. Yamaki, Journal of the Electronic Chemical Society, 141 (1994) pp. 611-614

上記のとおり、リチウムは元素中で最も卑な起電力を有する物質であり、電池の負極に使用することにより、高エネルギー密度電池が期待できるが、充電時に負極表面にデンドライト状に析出することがあり、充放電サイクル寿命の長い二次電池を構成することは困難であった。デンドライト状リチウムは正極と接触すると内部短絡の原因となり極めて危険なだけでなく、充放電を繰り返すと負極表面上から脱落してしまい、充放電に使用できない微粒子状のリチウムを発生させ、充放電容量が減少する。   As described above, lithium is a substance having the most basic electromotive force among the elements. By using it for the negative electrode of the battery, a high energy density battery can be expected, but it can be deposited in a dendrite form on the negative electrode surface during charging. In addition, it has been difficult to construct a secondary battery having a long charge / discharge cycle life. Dendritic lithium is not only extremely dangerous when it comes into contact with the positive electrode, causing internal short circuits, but it will fall off the negative electrode surface when repeated charging and discharging, generating particulate lithium that can not be used for charging and discharging, and charging and discharging capacity. Decrease.

したがって、本発明は、負極としてリチウム金属を用いるリチウム二次電池において従来問題となっていた電池の安全性、サイクル特性の良好なリチウム二次電池を提供することを目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having good battery safety and cycle characteristics, which has been a problem in the past in lithium secondary batteries using lithium metal as a negative electrode.

また、本発明は、上記特性の良好なリチウム二次電池を構成するために用いられるセパレーターおよびその製造法を提供することを目的とする。   Moreover, an object of this invention is to provide the separator used in order to comprise the lithium secondary battery with the said favorable characteristic, and its manufacturing method.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意研究、検討を行った結果、三次元規則配列多孔構造(3DOM構造)を有するセパレーターを用いることにより、リチウムの電析反応を制御することができ、これによりサイクル特性の向上したリチウム二次電池を得ることができることを見出すとともに、このような3DOM構造を有する多孔質膜がコロイド結晶鋳型法により容易に製造できることを見出し、これらの知見に基づいて本発明をなしたものである。   As a result of intensive studies and studies to achieve the above object, the present inventors can control the electrodeposition reaction of lithium by using a separator having a three-dimensional ordered array porous structure (3DOM structure). Thus, it was found that a lithium secondary battery with improved cycle characteristics can be obtained, and that a porous film having such a 3DOM structure can be easily produced by the colloidal crystal template method, and based on these findings The present invention has been made.

すなわち、本発明は、以下の二次電池用セパレーターおよびその製造方法、ならびにこの二次電池用セパレーターを用いたリチウム二次電池に関する。   That is, the present invention relates to the following secondary battery separator and method for producing the same, and a lithium secondary battery using the secondary battery separator.

(1)空孔率が60%以上で、空孔が三次元規則配列構造を有し、空孔が連通孔により互いに連通された多孔質樹脂膜からなることを特徴とする二次電池用セパレーター。 (1) A separator for a secondary battery, comprising a porous resin film having a porosity of 60% or more, having pores having a three-dimensional regular array structure, and pores communicating with each other through communication holes. .

(2)空孔サイズが50〜2500nmであり、連通孔サイズが空孔サイズの1/2〜1/100であることを特徴とする上記(1)に記載の二次電池用セパレーター。 (2) The separator for a secondary battery as described in (1) above, wherein the pore size is 50 to 2500 nm and the communication hole size is 1/2 to 1/100 of the pore size.

(3)空孔の形状が略球状であり、空孔が最密充填状態とされ、空孔と連通孔の形状がボトルネック形状とされていることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の二次電池用セパレーター。 (3) The above (1) or (2), wherein the shape of the hole is substantially spherical, the hole is in a close-packed state, and the shape of the hole and the communication hole is a bottleneck shape ) Secondary battery separator.

(4)前記樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の二次電池用セパレーター。 (4) The secondary battery separator according to any one of (1) to (3), wherein the resin is a polyimide resin.

(5)単分散球状無機微粒子を溶媒に分散させ、この分散液をフィルターで濾過することによって、フィルター上に単分散球状無機微粒子を集積して単分散球状無機微粒子の最密充填堆積体を形成し、該堆積体を焼成して無機微粒子の焼結体を形成し、前記焼結体の無機微粒子間隙に樹脂を充填した後、無機微粒子は溶解するが樹脂は溶解しない溶液に浸漬して、無機微粒子を溶解除去することを特徴とする二次電池用セパレーターの製造方法。 (5) Disperse monodispersed spherical inorganic fine particles in a solvent, and filter the dispersion with a filter to accumulate the monodispersed spherical inorganic fine particles on the filter to form a close-packed deposit of monodispersed spherical inorganic fine particles. Then, the deposited body is fired to form a sintered body of inorganic fine particles. After the resin is filled in the inorganic fine particle gaps of the sintered body, the sintered body is immersed in a solution in which the inorganic fine particles are dissolved but the resin is not dissolved. A method for producing a separator for a secondary battery, comprising dissolving and removing inorganic fine particles.

(6)前記単分散球状無機微粒子の焼結温度および焼結時間を制御することで、無機微粒子を溶解した後にセパレーターに形成される連通孔の大きさを制御することを特徴とする上記(5)に記載の二次電池用セパレーターの製造方法。 (6) The size of the communication hole formed in the separator after the inorganic fine particles are dissolved by controlling the sintering temperature and the sintering time of the monodispersed spherical inorganic fine particles (5) The manufacturing method of the separator for secondary batteries as described in).

(7)前記単分散球状無機微粒子が単分散球状シリカ粒子であり、該単分散球状シリカ粒子の焼結が1000〜1100℃で、30分〜12時間行われ、シリカを溶解する溶液がフッ化水素酸水溶液であることを特徴とする上記(5)または(6)に記載の二次電池用セパレーターの製造方法。 (7) The monodispersed spherical inorganic fine particles are monodispersed spherical silica particles, the monodispersed spherical silica particles are sintered at 1000 to 1100 ° C. for 30 minutes to 12 hours, and a solution for dissolving silica is fluorinated. The method for producing a separator for a secondary battery as described in (5) or (6) above, wherein the method is a hydrogen acid aqueous solution.

(8)前記樹脂の充填が、ポリアミック酸を無機微粒子間隙に充填した後、焼成されて形成されたポリイミド樹脂による充填であることを特徴とする上記(5)〜(7)のいずれかに記載の二次電池用セパレーターの製造方法。 (8) The filling of the resin is filling with a polyimide resin formed by firing after filling the gap between the inorganic fine particles with polyamic acid, and any of the above (5) to (7) Of manufacturing a secondary battery separator.

(9)前記単分散球状無機微粒子の粒径が50〜2500nmであることを特徴とする上記(5)〜(8)のいずれかに記載の二次電池用セパレーターの製造方法。 (9) The method for producing a separator for a secondary battery as described in any one of (5) to (8) above, wherein the monodispersed spherical inorganic fine particles have a particle size of 50 to 2500 nm.

(10)上記(1)〜(4)のいずれかに記載された二次電池用セパレーターおよびリチウム金属からなる負極を有することを特徴とするリチウム二次電池。 (10) A lithium secondary battery comprising the separator for secondary batteries described in any one of (1) to (4) above and a negative electrode made of lithium metal.

(11)上記(10)に記載のリチウム二次電池において、電解液が、LiPF6、LiClO4から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む、1,2−ジメトキシエタン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートから選ばれた少なくとも1種の非水溶媒溶液であることを特徴とするリチウム二次電池。 (11) In the lithium secondary battery according to (10), the electrolytic solution contains at least one compound selected from LiPF 6 and LiClO 4 , 1,2-dimethoxyethane, ethylene carbonate, propylene carbonate, A lithium secondary battery, which is at least one non-aqueous solvent solution selected from dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.

本発明においては、セパレーターとして3DOM構造を有する多孔質膜を用いることにより、イオン電流密度が均一化され、電流密度の高い充放電条件においても、リチウムの電析反応が均一に制御される。このためリチウム金属負極を用いた二次電池において、リチウムデンドライトの形成を防ぐことができ、結果として高いサイクル特性を有するとともにデンドライトによる正負極間の短絡のないリチウム二次電池が得られる。   In the present invention, by using a porous film having a 3DOM structure as a separator, the ion current density is made uniform, and the electrodeposition reaction of lithium is uniformly controlled even under charge / discharge conditions with a high current density. For this reason, in a secondary battery using a lithium metal negative electrode, formation of lithium dendrite can be prevented, and as a result, a lithium secondary battery having high cycle characteristics and no short-circuit between positive and negative electrodes due to dendrite is obtained.

また、本発明のセパレーターにおける3DOM構造は、球状の孔が規則的に隣り合う形で連続した孔(連通孔)を形成している多孔体であることから、これらの均一化された空間により、リチウムイオンの拡散が制御され、高いサイクル特性を有するとともにデンドライトによる正負極間の短絡のないリチウム二次電池が得られる。リチウムイオンの電流分布を均一化する効果は、球状の孔が三次元的に、規則的に連続した構造を有する、3DOM構造によるものと考えられる。   In addition, since the 3DOM structure in the separator of the present invention is a porous body in which spherical holes regularly form adjacent holes (communication holes), these uniformized spaces A lithium secondary battery in which diffusion of lithium ions is controlled, high cycle characteristics, and no short circuit between positive and negative electrodes due to dendrite is obtained. The effect of making the current distribution of lithium ions uniform is considered to be due to the 3DOM structure in which the spherical holes have a three-dimensional, regularly continuous structure.

本発明のセパレーターにおける3DOM構造は、六方最密充填構造の規則配列した空孔を持つ多孔体であり、非常に高い理論空孔率を有しており、空孔率の大きい多孔質膜がセパレーターとして用いられることから、3DOM構造中に電解液を多く充填できるため、従来のセパレーターと比較して、高いイオン導電性が得られる。   The 3DOM structure in the separator of the present invention is a porous body having regularly arranged pores of a hexagonal close-packed structure, has a very high theoretical porosity, and a porous film having a large porosity is a separator. Therefore, since a large amount of electrolyte can be filled in the 3DOM structure, high ionic conductivity is obtained as compared with a conventional separator.

本発明の3DOM構造を有する多孔質膜は、単分散球状無機微粒子を鋳型として用いる方法により、簡単に作製することができる。また、作製時に、鋳型となる単分散球状無機微粒子の粒径を選択することにより、多孔質膜の空孔サイズをマイクロオーダーからナノオーダーまで容易に制御することができる。また単分散球状無機微粒子集積体の焼成温度、焼成時間を制御することにより、連通孔の大きさの制御を簡単に行うことができ、所望の特性を有するセパレーター用多孔質膜を簡単に作製することができる。   The porous membrane having a 3DOM structure of the present invention can be easily produced by a method using monodispersed spherical inorganic fine particles as a template. In addition, by selecting the particle size of the monodispersed spherical inorganic fine particles serving as a template at the time of production, the pore size of the porous film can be easily controlled from the micro order to the nano order. In addition, by controlling the firing temperature and firing time of the monodispersed spherical inorganic fine particle aggregates, the size of the communication holes can be easily controlled, and a porous membrane for a separator having desired characteristics can be easily produced. be able to.

また、本発明の多孔質膜の製造方法によれば、絶縁性の材料であれば、コロイド結晶鋳型法により、3DOM構造体とし、3DOMセパレーターとして応用することができ、どのような樹脂に対しても対応することができる。   Further, according to the method for producing a porous film of the present invention, any insulating material can be applied as a 3DOM structure by a colloidal crystal template method and applied as a 3DOM separator. Can also respond.

また、本発明の多孔質膜の製造方法によれば、3DOM構造を有する多孔質膜セパレーターの膜厚は、鋳型となる粒子集積体の膜厚を変えることで、例えば30〜500μmの範囲で制御して作製することが可能である。   Moreover, according to the manufacturing method of the porous membrane of this invention, the film thickness of the porous membrane separator which has 3DOM structure is controlled in the range of 30-500 micrometers, for example by changing the film thickness of the particle | grain assembly used as a casting_mold | template. It is possible to make it.

図面代用写真であり、従来のリチウム金属を負極として用いた二次電池に形成されるリチウムデンドライトのSEM写真である。It is a drawing substitute photograph and is an SEM photograph of a lithium dendrite formed in a secondary battery using a conventional lithium metal as a negative electrode. 本発明の3DOM構造多孔質膜の一製造方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining one manufacturing method of the 3DOM structure porous membrane of this invention. 図面代用写真であり、単分散球状シリカの粒子径および熱処理条件を変えることにより製造された3DOM構造多孔質ポリイミド膜のSEM画像である。It is a drawing substitute photograph, and is an SEM image of a 3DOM structure porous polyimide film produced by changing the particle size of monodispersed spherical silica and heat treatment conditions. 図面代用写真であり、実施例1で得られた3DOM構造多孔質膜の断面SEM像である。FIG. 3 is a drawing-substituting photograph, which is a cross-sectional SEM image of the 3 DOM structure porous film obtained in Example 1. FIG. 充放電測定用セルに用いられる電極構造を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the electrode structure used for the cell for charging / discharging measurement. 図5の電極構造を有する充放電測定用セルの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the cell for charging / discharging measurement which has the electrode structure of FIG. 実施例1のセパレーターを用いたセルの充放電深度10%におけるサイクル特性(クーロン効率)を示す図である。It is a figure which shows the cycling characteristics (Coulomb efficiency) in the charge / discharge depth of 10% of the cell using the separator of Example 1. FIG. 図面代用写真であり、実施例3のサイクル特性評価後のセルの銅箔側の析出リチウム表面(a)とリチウム金属表面の析出リチウム表面(b)SEM像である。It is a drawing-substituting photograph, and shows the deposited lithium surface (a) on the copper foil side of the cell after the cycle characteristics evaluation of Example 3 and the deposited lithium surface (b) SEM image of the lithium metal surface. 実施例1のセパレーターを用いたセルの充放電深度25%におけるサイクル特性(クーロン効率)を示す図である。It is a figure which shows the cycling characteristics (Coulomb efficiency) in the charge / discharge depth of 25% of the cell using the separator of Example 1. FIG. サイクル特性に用いられたコインセルの模式図である。It is a schematic diagram of the coin cell used for cycle characteristics. 図10のコインセルを用いたサイクル特性(クーロン効率)を示す図である。It is a figure which shows the cycle characteristic (Coulomb efficiency) using the coin cell of FIG. 3DOM構造ポリイミド多孔質膜を用いたコインセルのサイクル特性(クーロン効率)を示す図である。It is a figure which shows the cycling characteristics (Coulomb efficiency) of the coin cell using 3DOM structure polyimide porous membrane. 図面代用写真であり、セパレーターとしてセルガード#2400、3DOM構造シリカ膜、3DOM構造ポリイミド多孔質膜を用いた際の電析リチウムの表面SEM像である。It is a drawing substitute photograph and is a surface SEM image of electrodeposited lithium when Celgard # 2400, 3DOM structure silica film, and 3DOM structure polyimide porous film are used as a separator.

負極としてリチウム金属を用いるリチウム二次電池は、セパレーターを挟んで負極であるリチウム金属(例えば、箔あるいは板)と正極が対峙され、セパレーターには電解液が含浸されたものが通常用いられる。本発明においては、前記セパレーターとして特定のセパレーターを用いることにより、本発明の目的、すなわちデンドライト状リチウムの形成を制御することができ、これによりデンドライトによる負極と正極の短絡が防止され、またサイクル特性の良好なリチウム二次電池が得られることから、以下、本発明のリチウム二次電池に用いられるセパレーターから説明する。   A lithium secondary battery using lithium metal as a negative electrode is generally used in which a lithium metal (for example, a foil or a plate) as a negative electrode and a positive electrode are opposed to each other with a separator interposed therebetween, and the separator is impregnated with an electrolytic solution. In the present invention, by using a specific separator as the separator, the purpose of the present invention, that is, the formation of dendritic lithium can be controlled, thereby preventing a short circuit between the negative electrode and the positive electrode due to dendrite, and cycle characteristics. In the following, the separator used in the lithium secondary battery of the present invention will be described.

リチウム二次電池用セパレーターの基本機能は、正極と負極を分離して短絡を防止することや、電池反応に必要な電解質を保持して高いイオン導電性を確保すること、電池反応阻害物質の通過防止、安全性確保のための電流遮断特性を有することなどが挙げられる。従来知られたセパレーターは、一般的には、空孔率が40%程度のランダムな空孔を有する微多孔性ポリマーフィルムからなっている。これにより本発明が限定されるものではないが、負極にリチウム金属を用いた場合、リチウム金属表面でSEI(Solid Electrolyte Interface)と呼ばれる表面皮膜が不均一に生成され、これにより不均一な電流分布が生じる。局所的なリチウムデンドライトの成長は、電流分布による不均一なリチウム反応層に対して、ランダムな空孔を持つセパレーターによる不均一なリチウムイオンの電流分布が反応することで生じると考えられる。すなわち、空孔がランダムであるため、リチウムの電析反応がイオン拡散律速反応となった場合、リチウムイオンの電流密度が局所的に集中してしまい、その結果としてリチウムデンドライトがセパレーターを突き破るように成長し、電極の短絡を引き起こしてしまうため、セパレーターとして機能しなくなると考えられる。   The basic functions of the lithium secondary battery separator are to prevent the short circuit by separating the positive and negative electrodes, to retain the electrolyte necessary for the battery reaction, to ensure high ionic conductivity, and to pass the battery reaction inhibitor For example, it has a current interruption characteristic for preventing and ensuring safety. Conventionally known separators are generally composed of a microporous polymer film having random pores with a porosity of about 40%. Thus, the present invention is not limited. However, when lithium metal is used for the negative electrode, a surface film called SEI (Solid Electrolyte Interface) is generated non-uniformly on the surface of the lithium metal, resulting in non-uniform current distribution. Occurs. The local lithium dendrite growth is considered to be caused by the reaction of the non-uniform lithium ion current distribution by the separator having random vacancies with the non-uniform lithium reaction layer due to the current distribution. That is, since the vacancies are random, when the lithium electrodeposition reaction becomes an ion diffusion-controlled reaction, the current density of lithium ions is locally concentrated, and as a result, the lithium dendrite breaks through the separator. Since it grows and causes a short circuit of the electrode, it is considered that it does not function as a separator.

本発明においては、セパレーターの空孔を、六方最密充填構造の規則配列した空孔を持つ三次元規則配列多孔構造(3DOM構造)とすることにより、リチウムイオンの電流分布を均一化し、リチウム金属の析出反応を均一かつ緩やかに行うことで、デンドライトを生成することなく、粒状のリチウム金属を析出させることに成功したものである。リチウムイオンの拡散が均一化され、これにより拡散律速反応の場合においても、イオン電流密度が均一化されるため、リチウムの電析反応が均一に制御され、また3DOM構造がイオン電流密度を均一化する効果によって、電流密度の高い充放電条件においても、リチウムの電析反応が均一に制御され、リチウム金属負極を用いた二次電池のサイクル特性を向上させることができたものであり、従来のセパレーターとはその構造を大きく異にするものである。また、本発明においては、多孔質膜の空孔率を従来のセパレーターの空孔率に比べ極めて大きくすることにより、3DOM構造中に電解液を多く充填できるため、従来のセパレーターと比較して、高いイオン伝導度を有することも可能となった。   In the present invention, the separator vacancies have a three-dimensional ordered array porous structure (3DOM structure) having regularly arranged vacancies in a hexagonal close-packed structure, so that the current distribution of lithium ions is made uniform, By carrying out the precipitation reaction in a uniform and gentle manner, it was possible to deposit granular lithium metal without generating dendrites. Lithium ion diffusion is made uniform, so that even in the case of diffusion-controlled reaction, the ion current density is made uniform, so that the lithium electrodeposition reaction is controlled uniformly, and the 3DOM structure makes the ion current density uniform. As a result, even under charge / discharge conditions with a high current density, the electrodeposition reaction of lithium was uniformly controlled, and the cycle characteristics of a secondary battery using a lithium metal negative electrode could be improved. A separator has a very different structure. In the present invention, since the porosity of the porous membrane is extremely large compared to the porosity of the conventional separator, a large amount of electrolyte can be filled in the 3DOM structure. It has also become possible to have high ionic conductivity.

本発明のセパレーターは、空孔率が50%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは65%以上であり、好ましくは球状の空孔が3DOM構造を有し、空孔は好ましくは球状であり、連通孔により互いに連通されたものである。空孔率の上限は膜の強度がセパレーターとして機能する限りどのようなものであってもよいが、通常90%程度である。空孔のサイズは、リチウムデンドライトのサイズが約1〜3μm程とされていることから、これ以下となるようにすることが必要とされる。空孔サイズは、通常50〜2500nm程度であることが好ましく、より好ましくは100〜2000nm、さらに好ましくは150〜1500nmである。また空孔率は、鋳型として用いる球状粒子のサイズによって決定される。連通孔は、空孔サイズ(空孔最大径)より小さくボトルネック形状をしていることが好ましい。連通孔サイズは、空孔サイズによっても異なり特に限定されるものではないが、通常空孔サイズの1/2〜1/100程度であることが好ましく、より好ましくは1/3〜1/10、具体的数値としては、例えば20nm〜1000nm程度であることが好ましく、より好ましくは30〜500nm程度である。連通孔サイズが大きすぎると、デンドライトの生成という問題が起こる場合があり、また小さすぎるとイオン伝導性の低下という問題が起こる場合がある。セパレーターは電解液を保持することから、保液性に優れた材料により形成されることが好ましい。また、多孔質膜の膜厚は、特に限定されるものでないが、30〜500μm程度とされる。   The separator of the present invention has a porosity of 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and preferably spherical pores have a 3DOM structure, and the pores are preferably spherical. The communication holes communicate with each other. The upper limit of the porosity may be any as long as the strength of the membrane functions as a separator, but is usually about 90%. Since the size of the pores is about 1 to 3 μm, the size of the lithium dendrite needs to be smaller than this. The pore size is usually preferably about 50 to 2500 nm, more preferably 100 to 2000 nm, and still more preferably 150 to 1500 nm. The porosity is determined by the size of the spherical particles used as a template. The communication hole is preferably smaller than the hole size (maximum hole diameter) and has a bottleneck shape. The communication hole size varies depending on the hole size and is not particularly limited, but is preferably about 1/2 to 1/100 of the normal hole size, more preferably 1/3 to 1/10, As a specific numerical value, it is preferable that it is about 20 nm-1000 nm, for example, More preferably, it is about 30-500 nm. If the communication hole size is too large, a problem of generation of dendrites may occur, and if it is too small, a problem of decrease in ionic conductivity may occur. Since the separator holds the electrolytic solution, the separator is preferably formed of a material excellent in liquid retention. The film thickness of the porous film is not particularly limited, but is about 30 to 500 μm.

本発明の3DOM構造を有する多孔質膜は、例えば、次のような方法によって製造することができる。すなわち、まず、単分散球状無機微粒子を溶媒に分散させ、この分散液をフィルターで濾過することによって、フィルター上に単分散球状無機微粒子を集積し、鋳型となる単分散球状無機微粒子の細密充填規則配列体を作製する。次いで、必要であれば堆積体をフィルターから剥離し、焼成、焼結する。こうして得られた焼結体の無機微粒子間隙を、セパレーターを構成する樹脂で充填した後、前記無機微粒子は溶解するが前記樹脂は溶解しない溶液に浸漬して、無機微粒子を溶解除去する。その後、必要に応じ、膜を洗浄、乾燥することにより、本発明のセパレーターを構成する膜が形成される。   The porous membrane having a 3DOM structure of the present invention can be manufactured by the following method, for example. That is, first, monodispersed spherical inorganic fine particles are dispersed in a solvent, and the dispersion is filtered through a filter, whereby the monodispersed spherical inorganic fine particles are accumulated on the filter, and the finely dispersed rule of the monodispersed spherical inorganic fine particles serving as a template is obtained. An array is produced. Next, if necessary, the deposit is peeled off from the filter, fired and sintered. After the inorganic fine particle gaps of the sintered body thus obtained are filled with a resin constituting the separator, the inorganic fine particles are dissolved and removed by dipping in a solution in which the inorganic fine particles are dissolved but the resin is not dissolved. Then, the film | membrane which comprises the separator of this invention is formed by wash | cleaning and drying a film | membrane as needed.

このとき、溶媒としては、無機微粒子およびフィルターを溶解しないものであればどのようなものでもよく、一般的には蒸留水が用いられる。また、濾過する無機微粒子のフィルター単位面積当たりの濾過量を変えることにより、堆積する粒子の厚み、すなわち多孔質膜の膜厚を制御することができるし、無機微粒子のサイズを変えることで3DOM構造を有するセパレーターの細孔径を制御することができる。本発明においては、セパレーターの空孔サイズは上記したように150〜1500nm程度とされることが好ましいが、鋳型である無機微粒子を溶出させた後の空孔径は、樹脂の収縮などにより無機微粒子の粒径より幾分小さくなることが一般的である。このため、最終的に要求される膜の空孔率、樹脂の収縮率、必要とされる空孔径を勘案して、使用する無機微粒子の径を選択すればよい。また、焼成処理は、無機微粒子集積体の強度を高めるために行われる。すなわち、焼成処理により、無機微粒子が焼結され、無機微粒子間の溶融接続がなされて、無機微粒子集積体の強度が高められる。また、これにより、連通孔の形成を確実にすることができる。さらに、このとき熱処理温度や時間を変えることで、無機微粒子の焼結度合を制御し、これにより3DOM構造を持つ微多孔樹脂膜の連通孔サイズを制御することができる。熱処理温度は、使用される無機微粒子の焼結を行うことができる温度以上の温度であればよく、また焼成時間も、要求される連通孔サイズに応じ適宜の時間とされればよい。さらに、樹脂の堆積体への含浸は、従来知られたどのような方法によってもよいが、真空含浸充填法により含浸させることが好ましい。このとき、含浸させる樹脂の量は、樹脂膜の膜厚が焼結体の膜厚以下となるような量とされることが好ましい。含浸させる樹脂の量を制御することにより、多孔質樹脂膜の膜厚を制御することができる。   At this time, any solvent may be used as long as it does not dissolve the inorganic fine particles and the filter, and distilled water is generally used. Moreover, the thickness of the deposited particles, that is, the thickness of the porous film can be controlled by changing the filtration amount per unit area of the inorganic fine particles to be filtered, and the 3DOM structure can be obtained by changing the size of the inorganic fine particles. It is possible to control the pore diameter of the separator having the above. In the present invention, the pore size of the separator is preferably about 150 to 1500 nm as described above. However, the pore size after elution of the inorganic fine particles as a template is caused by the shrinkage of the resin and the like. Generally it is somewhat smaller than the particle size. Therefore, the diameter of the inorganic fine particles to be used may be selected in consideration of the finally required membrane porosity, resin shrinkage, and required pore diameter. The firing treatment is performed to increase the strength of the inorganic fine particle aggregate. That is, the firing process sinters the inorganic fine particles, melts the inorganic fine particles, and increases the strength of the inorganic fine particle aggregate. This also ensures the formation of the communication hole. Furthermore, by changing the heat treatment temperature and time at this time, the degree of sintering of the inorganic fine particles can be controlled, thereby controlling the size of the pores of the microporous resin film having a 3DOM structure. The heat treatment temperature may be a temperature equal to or higher than the temperature at which the inorganic fine particles to be used can be sintered, and the firing time may be an appropriate time according to the required communication hole size. Further, impregnation of the resin deposits may be performed by any conventionally known method, but is preferably impregnated by a vacuum impregnation filling method. At this time, the amount of the resin to be impregnated is preferably set so that the thickness of the resin film is equal to or less than the thickness of the sintered body. By controlling the amount of the resin to be impregnated, the film thickness of the porous resin film can be controlled.

単分散球状無機微粒子として単分散球状シリカを用い、樹脂をポリイミド樹脂とした場合の3DOM構造微多孔膜の製造方法を、模式的に示された図2(平面図)を参照して説明する。   With reference to FIG. 2 (plan view) schematically shown, a method for producing a 3 DOM structure microporous membrane when monodispersed spherical silica is used as the monodispersed spherical inorganic fine particles and the resin is a polyimide resin will be described.

単分散球状シリカ粒子(シーホスター;日本触媒製)を、例えば蒸留水に分散させ(図2の左上図)、これをフィルターを用いて減圧濾過することによってシリカ粒子をフィルター上に集積する。このとき、シリカ粒子は最密充填された状態となっている。フィルターから堆積物を剥離し、例えば1000〜1100℃、30分〜12時間の熱処理を行い、シリカ微粒子堆積体を焼結する(図2の右上図)。次いで、この焼結体の粒子間隙に、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を、真空含浸充填法により含浸させる(図2の右下図)。その後焼成することでポリアミック酸を熱イミド化させ、鋳型とされたシリカを例えば低濃度のフッ化水素酸水溶液に例えば12時間含浸させることにより溶解除去して、セパレーターとして用いる3DOM構造多孔質ポリイミド膜が作製される(図2の左下図)。   Monodispersed spherical silica particles (Seahoster; manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) are dispersed in, for example, distilled water (the upper left diagram in FIG. 2), and this is filtered under reduced pressure using a filter to accumulate the silica particles on the filter. At this time, the silica particles are in a close packed state. The deposit is peeled off from the filter, and heat treatment is performed at 1000 to 1100 ° C. for 30 minutes to 12 hours, for example, to sinter the silica fine particle deposit (upper right diagram in FIG. 2). Next, the interstices of the sintered body are impregnated with a polyamic acid, which is a polyimide precursor, by a vacuum impregnation filling method (lower right diagram in FIG. 2). Thereafter, the polyamic acid is thermally imidized by firing, and the silica used as a template is dissolved and removed, for example, by impregnating it in a low-concentration hydrofluoric acid aqueous solution for 12 hours, for example, and used as a separator. Is produced (lower left diagram in FIG. 2).

このような方法により、表1に記載されるように使用する単分散球状シリカの粒子径および熱処理条件を変えることにより、製造された3DOM構造多孔質ポリイミド膜の空孔サイズ、連通孔サイズ、空孔率を制御することができる。図3に、下記表の条件で作製された3DOMポリイミド膜の連通孔のSEM画像を示す。図3において、(a)は空孔サイズ(細孔径)1300nm、(b)は空孔サイズ860nm、(c)は空孔サイズ400nm、(d)は空孔サイズ200nm、(e)は空孔サイズ150nmである。   By changing the particle diameter of monodispersed spherical silica and heat treatment conditions used as described in Table 1 by such a method, the pore size, communication pore size, pore size of the produced 3DOM structure porous polyimide membrane was changed. Porosity can be controlled. In FIG. 3, the SEM image of the communicating hole of 3DOM polyimide film produced on the conditions of the following table | surface is shown. 3, (a) is a pore size (pore diameter) 1300 nm, (b) is a pore size 860 nm, (c) is a pore size 400 nm, (d) is a pore size 200 nm, and (e) is a pore. The size is 150 nm.

図3より3DOMポリイミド膜は、テンプレートとして用いたシリカ粒子の粒径を反映した孔が3次元的に規則配列した多孔体となっていることが分かる。またそれぞれの連通孔サイズ(小さい黒い点)は空孔の約4分の1から5分の1程度のサイズとなっていることが分かる。   FIG. 3 shows that the 3DOM polyimide film is a porous body in which pores reflecting the particle diameter of the silica particles used as a template are regularly arranged in three dimensions. Also, it can be seen that the size of each communication hole (small black dot) is about one-fourth to one-fifth of the hole.

前記例では、単分散球状無機微粒子として単分散球状シリカ粒子が用いられ、樹脂はポリイミド樹脂とされたが、単分散球状無機微粒子および樹脂がこれらに限定されるものではない。単分散球状無機微粒子は、空孔形成の際の鋳型として用いられるものであるから、単分散球状形体を有し、多孔質樹脂膜を形成する樹脂と反応せず、また溶解、溶出可能なものであれば無機微粒子に限らずどのようなものであってもよい。例えば、単分散球状無機微粒子としては、前記単分散球状シリカの他、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどが挙げられる。   In the above example, monodispersed spherical silica particles are used as the monodispersed spherical inorganic fine particles, and the resin is a polyimide resin. However, the monodispersed spherical inorganic fine particles and the resin are not limited to these. Monodispersed spherical inorganic fine particles are used as a template when forming pores, and therefore have monodispersed spherical shapes that do not react with the resin that forms the porous resin film, and that can be dissolved and eluted. As long as it is not limited to inorganic fine particles, any type may be used. For example, examples of the monodispersed spherical inorganic fine particles include polystyrene, polymethyl methacrylate and the like in addition to the monodispersed spherical silica.

さらに、3DOM構造多孔質膜を形成する樹脂としては、保液性に優れたことが知られた、従来二次電池のセパレーターとして用いられている樹脂のいずれをも用いることができる。使用することのできる樹脂としては、上記に示したポリイミド樹脂の他、例えばナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、ポリパラフェニレンベンズビスチアゾール樹脂などが挙げられる。樹脂が低融点あるいは低軟化点である場合、二次電池の温度が上昇するとセパレーターが熱溶融しシュリンクしやすい。セパレーターの熱シュリンクが起こると電極間での短絡を起こすという問題が生じることから、樹脂としては、融点あるいは軟化点が高いもの、例えば140℃以上の融点あるいは軟化点を有するものが好ましい。   Furthermore, as the resin for forming the 3DOM structure porous film, any of the resins that have been known to be excellent in liquid retention and have been conventionally used as separators for secondary batteries can be used. Resins that can be used include, for example, polyamide resins such as nylon, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyolefin resins such as acrylic resin, polyethylene and polypropylene, and polyvinyl chloride. Examples thereof include resins, polyvinylidene chloride resins, polyurethane resins, polyoxymethylene resins, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, and polyparaphenylenebenzbisthiazole resins. When the resin has a low melting point or a low softening point, when the temperature of the secondary battery rises, the separator is easily melted and shrinks easily. Since the problem that a short circuit occurs between the electrodes when the thermal shrinkage of the separator occurs, a resin having a high melting point or softening point, for example, a resin having a melting point or softening point of 140 ° C. or higher is preferable.

なお、上記にセパレーターの好ましい製造法を挙げたが、本発明のセパレーターの製造方法が、上記のものに限定されるものではない。   In addition, although the preferable manufacturing method of the separator was mentioned above, the manufacturing method of the separator of this invention is not limited to said thing.

次に、本発明のリチウム二次電池について説明する。リチウム二次電池は、リチウムからなる負極板、本発明のセパレーター、非プロトン性有機溶媒とリチウム塩からなる非水電解液、および正極板、さらにはその他の電池構成要素であるガスケット、集電体、封口板、セルケースなどから構成される。本発明の二次電池は、負極としてリチウム金属を用い、またセパレーターとして発明の3DOM構造多孔質膜が用いられるが、電池の他の構成要素については従来公知あるいは周知のものがいずれも利用可能である。また、電池の形状も、筒型、角型、コイン型など従来知られた形状を含むどのような形状であってもよく、特に限定されるものではない。リチウム二次電池が、例えばコイン型などの電池である場合、通常、セル床板上に負極板を乗せ、その上に電解液とセパレーターを、さらに負極と対向するように正極を乗せ、ガスケット、封口板と共にかしめて二次電池とされるが、本発明のリチウムイオン電池の構造あるいは作製方法がこれに限定されるものではない。   Next, the lithium secondary battery of the present invention will be described. A lithium secondary battery includes a negative electrode plate made of lithium, a separator according to the present invention, a nonaqueous electrolyte solution made of an aprotic organic solvent and a lithium salt, a positive electrode plate, and a gasket, a current collector as other battery components , Sealing plate, cell case and the like. In the secondary battery of the present invention, lithium metal is used as the negative electrode and the 3 DOM structure porous membrane of the invention is used as the separator. Any other known or well-known battery components can be used. is there. Further, the shape of the battery may be any shape including a conventionally known shape such as a cylindrical shape, a square shape, and a coin shape, and is not particularly limited. When the lithium secondary battery is, for example, a coin-type battery, usually, a negative electrode plate is placed on the cell floor plate, an electrolyte and a separator are placed thereon, and a positive electrode is placed so as to face the negative electrode. The secondary battery is caulked together with the plate, but the structure or manufacturing method of the lithium ion battery of the present invention is not limited to this.

上記のとおり、本発明のリチウム二次電池においては、電池を構成する正極、非プロトン性有機溶媒とリチウム塩からなる非水電解液などは、従来リチウム二次電池の正極、非水電解液などとして公知あるいは周知の材料のいずれをも用いることができる。   As described above, in the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode constituting the battery, the non-aqueous electrolyte composed of an aprotic organic solvent and a lithium salt, the conventional positive electrode of the lithium secondary battery, the non-aqueous electrolyte, etc. Any known or well-known material can be used.

本発明のリチウム二次電池において正極として用いられる材料としては、特に限定されないが、リチウムイオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが好ましい。このような金属カルコゲン化合物としては、バナジウムの酸化物、バナジウムの硫化物、モリブデンの酸化物、モリブデンの硫化物、マンガンの酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、チタンの硫化物及びこれらの複合酸化物、複合硫化物が挙げられる。このような化合物としては、例えばCr38、V25、V518、VO2、Cr25、MnO2、TiO2、MoV28、TiS225MoS2、MoS3VS2、Cr0.250.752、Cr0.50.52などが挙げられる。また、LiMY2(Mは、Co、Niなどの遷移金属、YはO、Sなどのカルコゲン化合物)、LiM24(MはMn、YはO)、WO3などの酸化物、CuS、Fe0.250.752、Na0.1CrS2などの硫化物、NiPS8,FePS8などのリン、硫黄化合物、VSe2,NbSe3などのセレン化合物、鉄酸化物などの鉄化合物などを用いることもできる。また、マンガン酸化物、スピネル構造を有するリチウム・マンガン複合酸化物も好ましいものである。 Although it does not specifically limit as a material used as a positive electrode in the lithium secondary battery of this invention, The metal chalcogen compound etc. which can occlude and discharge | release lithium ion at the time of charging / discharging are preferable. Examples of such metal chalcogen compounds include vanadium oxide, vanadium sulfide, molybdenum oxide, molybdenum sulfide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, titanium sulfide, and the like. And composite oxides and sulfides. Examples of such compounds include Cr 3 O 8 , V 2 O 5 , V 5 O 18 , VO 2 , Cr 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , TiS 2 V 2 S 5 MoS 2. MoS 3 VS 2 , Cr 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2 and the like. Further, LiMY 2 (M is a transition metal such as Co and Ni, Y is a chalcogen compound such as O and S), LiM 2 Y 4 (M is Mn and Y is O), an oxide such as WO 3 , CuS, It is also possible to use sulfides such as Fe 0.25 V 0.75 S 2 and Na 0.1 CrS 2 , phosphorus such as NiPS 8 and FePS 8 , sulfur compounds, selenium compounds such as VSe 2 and NbSe 3 , and iron compounds such as iron oxide. it can. Further, manganese oxide and lithium / manganese composite oxide having a spinel structure are also preferable.

さらに具体的材料を挙げると、LiCoO2、LiCo1-xAlx2、LiCo1-xMgx2、LiCo1-xZrx2、LiMn24、Li1-xMn2-x4、LiCrxMn2-x4、LiFexMn2-x、LiCoxMn2-x4、LiCuxMn2-x4、LiAlxMn2-x4、LiNiO2、LiNixMn2-x4、Li6FeO4、NaNi1-xFex2、NaNi1-xTix2、FeMoO4Cl、LiFe58、FePS3、FeOCl、FeS2、Fe23、Fe34、β−FeOOH、α−FeOOH、γ−FeOOH、α−LiFeO2、α−NaFeO2、LiFe2(MoO43、LiFe2(WO43、LiFe2(SO43、Li3Fe2(PO43、Li3Fe2(AsO43、Li32(AsO43、Li3FeV(AsO43、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO43、LiFePO4、Li2FeSiO4、FeBO3、FeF3などが挙げられる。 More specific materials include LiCoO 2 , LiCo 1-x Al x O 2 , LiCo 1-x Mg x O 2 , LiCo 1-x Zr x O 2 , LiMn 2 O 4 , Li 1-x Mn 2− x O 4, LiCr x Mn 2 -x O 4, LiFe x Mn 2-x O 4, LiCo x Mn 2-x O 4, LiCu x Mn 2-x O 4, LiAl x Mn 2-x O 4, LiNiO 2, LiNi x Mn 2-x O 4, Li 6 FeO 4, NaNi 1-x Fe x O 2, NaNi 1-x Ti x O 2, FeMoO 4 Cl, LiFe 5 O 8, FePS 3, FeOCl, FeS 2 , Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, β-FeOOH, α-FeOOH, γ-FeOOH, α-LiFeO 2, α-NaFeO 2, LiFe 2 (MoO 4) 3, LiFe 2 (WO 4) 3, LiFe 2 (SO 4) 3, Li 3 Fe 2 (PO 4) 3, Li 3 Fe 2 (AsO 4) 3 Like Li 3 V 2 (AsO 4) 3, Li 3 FeV (AsO 4) 3, Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4) 3, LiFePO 4, Li 2 FeSiO 4, FeBO 3, FeF 3 .

本発明のリチウム二次電池の電解液に使用できる非水溶媒としては、アセトニトリル(AN)、γ−ブチロラクトン(BL)、γ−バレロラクトン(VL)、γ−オクタノイックラクトン(OL)、ジエチルエーテル(DEE)、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエトキシエタン(DEE)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1,3−ジオキソラン(DOL)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ギ酸メチル(MF)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン(MTHF)、3−メチル−1,3−オキサジリジン−2−オン(MOX)、スルホラン(S)などが挙げられ、これらは単独でまたは二種類以上の混合物として用いることができる。   Nonaqueous solvents that can be used in the electrolyte of the lithium secondary battery of the present invention include acetonitrile (AN), γ-butyrolactone (BL), γ-valerolactone (VL), γ-octanoic lactone (OL), diethyl Ether (DEE), 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE), dimethyl sulfoxide (DMSO), 1,3-dioxolane (DOL), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate ( PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl formate (MF), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (MTHF), 3-methyl-1,3-oxaziridine -2-one (MOX), sulfolane (S And the like, which may be used alone or as a mixture of two or more.

また、リチウム二次電池の電解液に使用されるリチウム塩としては、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3などのリチウム塩が挙げられ、これらの1種または2種以上が0.5〜2.0M程度の濃度で前記非水溶媒に溶解され、非水電解液とされる。 As the lithium salt used in the electrolyte of a lithium secondary battery, LiPF 6, LiAsF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, Li (CF 3 SO 2) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 or the like, and one or more of these may be dissolved in the non-aqueous solvent at a concentration of about 0.5 to 2.0 M to form a non-aqueous electrolyte.

本発明においては、用いられるセパレーターおよび電解液の種類によってサイクル特性に差があり、例えば3DOM構造多孔質イミド膜がセパレーターとして用いられる場合には、1moldm-3LiClO4/EC(エチルカーボネート):DEC(ジエチルカーボネート)=1:1が特に高い性能を示した。 In the present invention, there are differences in cycle characteristics depending on the type of separator and electrolyte used. For example, when a 3 DOM structure porous imide membrane is used as the separator, 1 moldm −3 LiClO 4 / EC (ethyl carbonate): DEC (Diethyl carbonate) = 1: 1 showed particularly high performance.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited at all by this.

なお、以下の例では、充放電試験は、正極を銅箔、負極にリチウム金属、セパレーターに3DOMポリイミド、電解液に1moldm-3LiPF6/EC:DEC=1:2と1moldm-3LiClO4/EC:DEC=1:1を用い、ビーカーセルとコインセルにて試験を行った。 In the following examples, the charge / discharge test was performed using a copper foil as the positive electrode, lithium metal as the negative electrode, 3DOM polyimide as the separator, 1 moldm −3 LiPF 6 / EC: DEC = 1: 2 and 1 moldm −3 LiClO 4 / The test was conducted in a beaker cell and a coin cell using EC: DEC = 1: 1.

[実施例1]
<ポリイミド多孔膜の作製>
日本触媒製の直径550nmシリカ単分散球状粒子0.3gを蒸留水10ccに分散させ懸濁液とした。この懸濁液を100μmメンブランフィルターを用いて減圧濾過し、フィルター上に200μmの厚みで最密充填堆積させた。次いでシリカを乾燥し、フィルターから取り外した後、高強度化のために1100℃で3時間焼成した。
[Example 1]
<Production of polyimide porous membrane>
0.3 g silica monodispersed spherical particles with a diameter of 550 nm manufactured by Nippon Shokubai were dispersed in 10 cc of distilled water to prepare a suspension. This suspension was filtrated under reduced pressure using a 100 μm membrane filter, and was closely packed and deposited in a thickness of 200 μm on the filter. Next, the silica was dried, removed from the filter, and calcined at 1100 ° C. for 3 hours to increase the strength.

一方、充填するポリイミドの前駆体としてピロメリット酸0.5モルと4,4’−ジアミノジフェニルエーテル0.5モルをジメチルアセトアミド中で反応させ、10重量%濃度のポリアミック酸を合成した。合成したポリアミック酸を鋳型である前記焼成したシリカ膜に充填し、加熱イミド化によりイミド硬化させた。ポリイミド−シリカコンポジット膜を10%フッ化水素水溶液に12時間浸漬し、シリカを溶解、溶出させ、連続細孔を有する3DOM構造ポリイミド膜を得た。得られた3DOM構造のポリイミド多孔質膜の膜厚は150μmであり、空孔サイズは400nm、空孔率は80%、連通孔サイズは100nmであった。得られた3DOM構造のポリイミド膜の断面SEM(走査型電子顕微鏡)像を図4(右図)に示す。なお、図4の左図は表面SEM像である。   On the other hand, as a polyimide precursor to be filled, 0.5 mol of pyromellitic acid and 0.5 mol of 4,4'-diaminodiphenyl ether were reacted in dimethylacetamide to synthesize a 10% by weight polyamic acid. The synthesized polyamic acid was filled in the baked silica film as a template and imide cured by heating imidization. The polyimide-silica composite film was immersed in a 10% hydrogen fluoride aqueous solution for 12 hours to dissolve and elute the silica to obtain a 3DOM structure polyimide film having continuous pores. The film thickness of the obtained 3 DOM structure polyimide porous membrane was 150 μm, the pore size was 400 nm, the porosity was 80%, and the communication pore size was 100 nm. A cross-sectional SEM (scanning electron microscope) image of the obtained 3 DOM structure polyimide film is shown in FIG. 4 (right). In addition, the left figure of FIG. 4 is a surface SEM image.

[実施例2]
<充放電測定用ビーカーセルの作製>
Permacell製カプトン(登録商標)テープ(幅1.9cm、厚さ100μm)を5cmの長さで2枚切り取り、一枚はカッティングマットに貼付け、直径8mmのポンチを用いてカプトンテープ中央に穴を開けた。銅箔を短冊状(縦7cm、横1.2cm)に切り、銅箔の片面に対して上半分以上を覆うようにカプトンテープを貼り、反対側の面には穴を開けたカプトンテープを貼り付けることで図5に示すような銅箔側電極を作製した。これ以降の操作はすべてAr雰囲気下のグローブボックス内で行った。4cm2角のPP板を置きその上に銅箔側電極を置き、1cm2以上の大きさの3DOMポリイミド膜を電解液に浸し、銅箔側電極上にカプトンテープの穴が完全に隠れるよう設置した。本城金属製リチウムフォイル(膜厚600mm)を9mmのポンチで打ち抜き、先のポリイミド膜上に孔の中央を合わせて設置し、リードとなる短冊状銅箔を載せ、さらに4cm2角のPP板を置き、クリップでPP板の両面を互い違いに挟むことで図6に示すセルを作製した。蓋つきスナップカップ(50mL)にPPのスペーサー2枚と電解液を注ぎ、スペーサーの間にセルを設置し、リードとするため銅箔をスナップカップから出るように蓋をし、測定端子を取り付けたタイトボックス(1.3L)に入れ、リードの銅箔を正極・負極それぞれの端子に接続し、タイトボックスの蓋を閉めることで充放電測定用セルとした。
[Example 2]
<Preparation of beaker cell for charge / discharge measurement>
Cut two pieces of Permacell Kapton (registered trademark) tape (width: 1.9 cm, thickness: 100 μm) to a length of 5 cm, paste one on the cutting mat, and use a punch with a diameter of 8 mm to make a hole in the center of the Kapton tape. It was. Cut the copper foil into strips (length 7cm, width 1.2cm), apply Kapton tape to cover more than the upper half of one side of the copper foil, and paste Kapton tape with holes on the opposite side. By attaching, the copper foil side electrode as shown in FIG. 5 was produced. All subsequent operations were performed in a glove box under an Ar atmosphere. Place a 4 cm 2 square PP plate, place a copper foil side electrode on it, immerse a 3 DOM polyimide film with a size of 1 cm 2 or more in the electrolyte, and install it so that the hole of the Kapton tape is completely hidden on the copper foil side electrode. did. Punching Honjo Metal lithium foil (thickness 600 mm) in the punch of 9 mm, it was placed together center hole on previous polyimide film, placing a strip-shaped copper foil as a lead, further PP plate 2 square 4cm The cell shown in FIG. 6 was produced by placing both sides of the PP plate alternately with clips. Two PP spacers and electrolyte were poured into a snap cup with a lid (50 mL), a cell was placed between the spacers, a copper foil was put out from the snap cup to make a lead, and a measurement terminal was attached. The cell was placed in a tight box (1.3 L), the lead copper foil was connected to the terminals of the positive electrode and the negative electrode, and the lid of the tight box was closed to obtain a charge / discharge measurement cell.

[実施例3]
<充放電測定:充放電深度10%>
北斗電工製電池充放電装置(HJ1001SM8A)を用いて充放電測定を行った。電解液には1moldm-3LiPF6/EC:DEC=1:2を用い、電流密度1mAhcm-2で50時間電析を行うことでリチウム金属を銅箔側電極に電析した。電流密度2mAcm-2で15分間充電放電試験を行い、サイクル特性を評価した。図7に充放電深度10%におけるサイクル特性(クーロン効率)を示す。図7に示されるように、実施例1の3DOM構造ポリイミド多孔質膜(空孔サイズ550nm)を用いたビーカーセルは、Depth of Discharge(DOD;放電深度)10%の充放電試験において、クーロン効率100%で800サイクル以上のサイクル安定性を示した。
[Example 3]
<Charge / discharge measurement: 10% depth of charge / discharge>
Charging / discharging measurement was performed using a battery charging / discharging device (HJ1001SM8A) manufactured by Hokuto Denko. As the electrolytic solution, 1 moldm −3 LiPF 6 / EC: DEC = 1: 2 was used, and lithium metal was electrodeposited on the copper foil side electrode by performing electrodeposition at a current density of 1 mAhcm −2 for 50 hours. A charge / discharge test was conducted for 15 minutes at a current density of 2 mAcm −2 to evaluate cycle characteristics. FIG. 7 shows cycle characteristics (Coulomb efficiency) at a charge / discharge depth of 10%. As shown in FIG. 7, the beaker cell using the 3DOM structure polyimide porous membrane (pore size 550 nm) of Example 1 was subjected to Coulomb efficiency in a charge / discharge test of 10% depth of discharge (DOD; depth of discharge). At 100%, a cycle stability of 800 cycles or more was exhibited.

また、図8にサイクル特性評価後のセルの銅箔側の析出リチウム表面SEM像(a)および負極リチウム金属表面の析出リチウム表面SEM像(b)を示す。図8より、リチウムがデンドライトを形成することなく電析されている様子を確認できる。またリチウムが3DOM構造ポリイミド多孔質膜の空孔内に電析されている様子も確認できる。   FIG. 8 shows a deposited lithium surface SEM image (a) on the copper foil side of the cell after the cycle characteristics evaluation and a precipitated lithium surface SEM image (b) of the negative electrode lithium metal surface. From FIG. 8, it can be confirmed that lithium is electrodeposited without forming dendrite. It can also be seen that lithium is electrodeposited in the pores of the 3DOM polyimide porous film.

[実施例4]
<充放電測定:充放電深度25%>
実施例3と同様のセルを作成し、北斗電工製電池充放電装置(HJ1001SM8A)を用いて充放電測定を行った。電解液には1moldm-3LiClO4/EC:DEC=1:1を用い、電流密度1mAcm-2で50時間電析を行うことで9C相当のリチウム(1.29mg膜厚50mm)を銅箔側電極に電析した。電流密度2mAcm-2で38分間の充放電試験を行い(充放電深度25%)、サイクル特性を評価した。図9に充放電深度25%におけるクーロン効率を示す。図9に示すように、実施例1の3DOM構造ポリイミド多孔質膜(空孔サイズ550nm)を用いたビーカーセルは、DOD(充放電深度)25%の充放電試験において、クーロン効率100%で400サイクル以上のサイクル安定性を示した。
[Example 4]
<Charge / discharge measurement: charge / discharge depth 25%>
A cell similar to that of Example 3 was prepared, and charge / discharge measurement was performed using a battery charge / discharge device (HJ1001SM8A) manufactured by Hokuto Denko. The electrolyte used was 1 moldm −3 LiClO 4 / EC: DEC = 1: 1, and was subjected to 50 hours of electrodeposition at a current density of 1 mAcm −2 to deposit 9C equivalent lithium (1.29 mg film thickness 50 mm) on the copper foil side. Electrodeposited on the electrode. A charge / discharge test for 38 minutes was conducted at a current density of 2 mAcm −2 (charge / discharge depth of 25%), and the cycle characteristics were evaluated. FIG. 9 shows the Coulomb efficiency at a charge / discharge depth of 25%. As shown in FIG. 9, the beaker cell using the 3DOM structure polyimide porous membrane (pore size 550 nm) of Example 1 is 400 at a Coulomb efficiency of 100% in a charge / discharge test with a DOD (charge / discharge depth) of 25%. It showed cycle stability over the cycle.

[比較例1]
<充放電測定用コインセルの作製>
本城金属製リチウムフォイル(膜厚300μm)を1.4mmのポンチで2枚打ち抜き、PP(ポリプロピレン)多孔質膜セパレーター(膜厚25μm)を1.7mmのポンチで打ち抜き、電解液には1moldm-3LiClO4/EC:DEC=1:1を用い、これら具材をグローブボックス中で、宝泉製2032コインセルに組み込むことで、図10のコインセルを作製した。
[Comparative Example 1]
<Production of coin cell for charge / discharge measurement>
Honjo Metal Lithium Foil (thickness 300 μm) is punched with 1.4 mm punches, PP (polypropylene) porous membrane separator (thickness 25 μm) is punched with 1.7 mm punch, 1 moldm − for electrolyte Using 3 LiClO 4 / EC: DEC = 1: 1 and incorporating these ingredients into a 2032 coin cell made by Hosen in a glove box, the coin cell of FIG. 10 was produced.

充放電試験は、北斗電工製電池充放電装置(HJ1001SM8A)を用いて充放電測定を行った。電解液には1moldm-3LiClO4/EC:DEC=1:1を用い、電流密度25mAhm-2で15分間充放電試験を行い、サイクル特性を評価した。その結果セルは123サイクル目で短絡した。図11に充放電試験のクーロン効率を示す。 In the charge / discharge test, charge / discharge measurement was performed using a battery charge / discharge device (HJ1001SM8A) manufactured by Hokuto Denko. As the electrolytic solution, 1 moldm −3 LiClO 4 / EC: DEC = 1: 1 was used, and a charge / discharge test was performed for 15 minutes at a current density of 25 mAhm −2 to evaluate cycle characteristics. As a result, the cell was short-circuited at the 123rd cycle. FIG. 11 shows the Coulomb efficiency of the charge / discharge test.

[実施例5]
本城金属製リチウムフォイル(膜厚300μm)を1.4mmのポンチで2枚打ち抜き、実施例1で作製された3DOMポリイミド多孔質膜(空孔径550nm、膜厚100μm)を1.7mmのポンチで打ち抜き、セパレーターにはセルガード#2400を用い、電解液には1moldm-3LiClO4/EC:DEC=1:1を用い、これら具材をグローブボックス中で、宝泉製2032コインセルに組み込むことで図10のコインセルを作製した。
[Example 5]
Two castle metal lithium foils (thickness 300 μm) were punched out with 1.4 mm punches, and the 3DOM polyimide porous membrane (pore diameter 550 nm, thickness 100 μm) prepared in Example 1 was 1.7 mm punched. By punching out, using Celgard # 2400 as the separator and 1 moldm −3 LiClO 4 / EC: DEC = 1: 1 as the electrolyte solution, these materials are incorporated into a 2032 coin cell made by Hosen in a glove box. Ten coin cells were produced.

充放電試験は、北斗電工製電池充放電装置(HJ1001SM8A)を用いて充放電測定を行った。電流密度16.2mAcm-2で15分間充放電試験を行い、サイクル特性の評価を行った。図12に充放電試験におけるサイクル特性(クーロン効率)を示す。3DOM構造ポリイミド多孔質膜(550nm)を用いたコインセルは、クーロン効率100%で200サイクル以上のサイクル安定性を示した。 In the charge / discharge test, charge / discharge measurement was performed using a battery charge / discharge device (HJ1001SM8A) manufactured by Hokuto Denko. A charge / discharge test was performed at a current density of 16.2 mAcm −2 for 15 minutes to evaluate cycle characteristics. FIG. 12 shows cycle characteristics (Coulomb efficiency) in the charge / discharge test. The coin cell using the 3DOM structure polyimide porous film (550 nm) showed cycle stability of 200 cycles or more with a Coulomb efficiency of 100%.

[実施例6、比較例2、比較例3]
三次元規則配列多孔体を用いた時のリチウム金属の析出形態を確認するため、セパレーターとしてセルガード(登録商標)#2400(比較例2)と実施例1の3DOM構造ポリイミド多孔質膜(実施例6)と特開2007−35300号公報の実施例1に記載された手順に沿って作成された3DOM構造シリカ膜(比較例3)を用い、実施例2と同様にして測定試験用ビーカーセルを作製し、リチウムの電析試験を行った。電析は北斗電工製電池充放電装置(HJ1001SM8A)を用いた。電解液には1moldm-3LiClO4/EC:DEC=1:1を用い、電流密度20mAcm-2で15分間電析を行うことでリチウム金属を銅箔側電極に電析した。
[Example 6, Comparative Example 2, Comparative Example 3]
In order to confirm the precipitation form of lithium metal when a three-dimensional ordered porous body was used, Celgard (registered trademark) # 2400 (Comparative Example 2) and the 3DOM structure polyimide porous film of Example 1 (Example 6) were used as separators. ) And a 3DOM structure silica film (Comparative Example 3) prepared according to the procedure described in Example 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-35300, and a beaker cell for measurement test is produced in the same manner as Example 2. Then, an electrodeposition test for lithium was conducted. For the electrodeposition, a battery charging / discharging device (HJ1001SM8A) manufactured by Hokuto Denko was used. As the electrolytic solution, 1 moldm −3 LiClO 4 / EC: DEC = 1: 1 was used, and lithium metal was electrodeposited on the copper foil side electrode by performing electrodeposition at a current density of 20 mAcm −2 for 15 minutes.

電析後の各セパレーターを目視観察したところ、ランダムな空孔を有するセルガード#2400は透明であったことから、電析リチウムがセパレーター内部には入っていないと考えられた。また、3DOMシリカではリチウムイオンの透過部位が灰色になっていることから、電析リチウムが多孔体内部に入っていることが確認された。本発明の3DOM構造ポリイミド多孔質膜では、リチウムイオンの透過部位が緑色になっていることから、電析リチウムが多孔体内部に入り、リチウムとポリイミドの間で何らかの反応が生じていることが確認された。   When each separator after electrodeposition was visually observed, Celguard # 2400 having random pores was transparent, and thus it was considered that no electrodeposited lithium was contained inside the separator. Moreover, in 3DOM silica, since the lithium ion permeation site is gray, it was confirmed that electrodeposited lithium was inside the porous body. In the 3DOM structure polyimide porous membrane of the present invention, the lithium ion permeation site is green, so it is confirmed that electrodeposited lithium enters the porous body and some reaction occurs between lithium and polyimide. It was done.

一方、銅箔上の電析リチウムについて目視により確認したところ、セルガード#2400では、電析リチウムが白色となっていた。また3次元規則配列構造のセパレーターではいずれの電析リチウムも灰色となっていた。図13(a)にセルガード#2400を用いた際の電析リチウムの表面SEM像を、図13(b)に3DOM構造シリカ膜を用いた際の電析リチウムの表面SEM像を、図13(c)に3DOM構造ポリイミド多孔質膜を用いた際の電析リチウムの表面SEM像を示す。図13(a)よりセルガード#2400では、電析リチウムがデンドライト状になっていた。また図13(b)および(c)より、3次元規則配列構造のセパレーターではいずれの電析リチウムも短い粒状であり、デンドライトができていなかった。電析リチウムにおける色の違いは、電析リチウムの析出形態の差から生じたものと考えられる。また、電析後の3DOM構造シリカ膜と3DOM構造ポリイミド多孔質膜の電析面のSEM像を確認したところ、いずれも多孔体内にリチウムが入っている様子を確認することができた。3DOM構造シリカ膜と3DOM構造ポリイミド多孔質膜ではいずれも多孔体内部に電析リチウムが入っているが、3DOM構造シリカ膜では電析リチウムの色と同じであるのに対し、3DOM構造ポリイミド多孔質膜では緑色と見た目の変化が表れた。このことから、ポリイミドとリチウム金属の間に何らかの反応が生じていることが考えられる。しかし、3DOM構造シリカ膜は、膜がリジッドであり変形することが難しいことから、リチウム二次電池の形状に合わせてセパレーターの変形を自由に行うことはできないので、取り扱いが難しいとともに、シリカとリチウムが反応してしまう問題もある。   On the other hand, when the electrodeposited lithium on the copper foil was visually confirmed, in Cellguard # 2400, the electrodeposited lithium was white. Moreover, in the separator of the three-dimensional regular arrangement structure, all electrodeposited lithiums were gray. FIG. 13A shows a surface SEM image of electrodeposited lithium when using Celgard # 2400, and FIG. 13B shows a surface SEM image of electrodeposited lithium when using a 3DOM structure silica film. The surface SEM image of electrodeposited lithium at the time of using a 3DOM structure polyimide porous membrane for c) is shown. As shown in FIG. 13A, in the cell guard # 2400, the electrodeposited lithium was in a dendrite shape. Further, from FIGS. 13B and 13C, in the separator having the three-dimensional regular arrangement structure, any electrodeposited lithium was in a short granular form, and dendrite was not formed. The difference in color in electrodeposited lithium is considered to have arisen from the difference in the deposited form of electrodeposited lithium. Moreover, when the SEM image of the electrodeposition surface of the 3DOM structure silica film | membrane and 3DOM structure polyimide porous film | membrane after electrodeposition was confirmed, the mode that lithium had entered in the porous body was able to be confirmed. In both the 3DOM structure silica film and the 3DOM structure polyimide porous film, electrodeposited lithium is contained inside the porous body, whereas in the 3DOM structure silica film, the color of the electrodeposited lithium is the same, whereas in the 3DOM structure polyimide porous film The film appeared green and changed in appearance. From this, it is considered that some kind of reaction occurs between the polyimide and the lithium metal. However, since the 3DOM structure silica film is rigid and difficult to deform, the separator cannot be freely deformed according to the shape of the lithium secondary battery. There is also a problem that reacts.

以上詳しく説明したように、本発明の3DOM構造多孔質膜を用いることにより、負極にリチウム金属を用いたリチウム二次電池において従来問題とされていたリチウムデンドライトの析出を防止することができ、安全性、サイクル特性の優れたリチウム二次電池を提供することができる。   As described above in detail, by using the 3DOM structure porous membrane of the present invention, it is possible to prevent the precipitation of lithium dendrite, which has been a problem in the past in lithium secondary batteries using lithium metal for the negative electrode, and safety. A lithium secondary battery having excellent properties and cycle characteristics can be provided.

Claims (11)

空孔率が60%以上で、空孔が三次元規則配列構造を有し、空孔が連通孔により互いに連通された多孔質樹脂膜からなることを特徴とする二次電池用セパレーター。   A separator for a secondary battery, comprising a porous resin film having a porosity of 60% or more, the pores having a three-dimensional regular array structure, and the pores communicating with each other through the communication holes. 空孔サイズが50〜2500nmであり、連通孔サイズが空孔サイズの1/2〜1/100であることを特徴とする請求項1記載の二次電池用セパレーター。   The separator for a secondary battery according to claim 1, wherein the pore size is 50 to 2500 nm, and the communication hole size is 1/2 to 1/100 of the pore size. 空孔の形状が略球状であり、空孔が最密充填状態とされ、空孔と連通孔の形状がボトルネック形状とされていることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池用セパレーター。   3. The secondary according to claim 1, wherein the shape of the hole is substantially spherical, the hole is in a close-packed state, and the shape of the hole and the communication hole is a bottleneck shape. Battery separator. 前記樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池用セパレーター。   The separator for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin is a polyimide resin. 単分散球状無機微粒子を溶媒に分散させ、この分散液をフィルターで濾過することによって、フィルター上に単分散球状無機微粒子を集積して単分散球状無機微粒子の最密充填堆積体を形成し、該堆積体を焼成して無機微粒子の焼結体を形成し、前記焼結体の無機微粒子間隙に樹脂を充填した後、無機微粒子は溶解するが樹脂は溶解しない溶液に浸漬して、無機微粒子を溶解除去することを特徴とする二次電池用セパレーターの製造方法。   By dispersing the monodispersed spherical inorganic fine particles in a solvent and filtering the dispersion with a filter, the monodispersed spherical inorganic fine particles are accumulated on the filter to form a close-packed deposit of monodispersed spherical inorganic fine particles, The deposited body is fired to form a sintered body of inorganic fine particles, and after filling the gap between the inorganic fine particles of the sintered body with a resin, the inorganic fine particles are dissolved but the resin is not dissolved. A method for producing a separator for a secondary battery, comprising dissolving and removing the battery. 前記単分散球状無機微粒子の焼結温度および焼結時間を制御することで、無機微粒子を溶解した後にセパレーターに形成される連通孔の大きさを制御することを特徴とする請求項5に記載の二次電池用セパレーターの製造方法。   The size of the communication holes formed in the separator after the inorganic fine particles are dissolved is controlled by controlling the sintering temperature and the sintering time of the monodispersed spherical inorganic fine particles. A method for producing a separator for a secondary battery. 前記単分散球状無機微粒子が単分散球状シリカ粒子であり、該単分散球状シリカ粒子の焼結が1000〜1100℃で、30分〜12時間行われ、シリカを溶解する溶液がフッ化水素酸水溶液であることを特徴とする請求項5または6に記載の二次電池用セパレーターの製造方法。   The monodispersed spherical inorganic fine particles are monodispersed spherical silica particles, and the monodispersed spherical silica particles are sintered at 1000 to 1100 ° C. for 30 minutes to 12 hours, and a solution for dissolving silica is a hydrofluoric acid aqueous solution. The method for producing a separator for a secondary battery according to claim 5 or 6, wherein: 前記樹脂の充填が、ポリアミック酸を無機微粒子間隙に充填した後、焼成されて形成されたポリイミド樹脂による充填であることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の二次電池用セパレーターの製造方法。   The separator for a secondary battery according to any one of claims 5 to 7, wherein the filling of the resin is filling with a polyimide resin formed by firing after filling the gap between the inorganic fine particles with polyamic acid. Manufacturing method. 前記単分散球状無機微粒子の粒径が50〜2500nmであることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の二次電池用セパレーターの製造方法。   The method for producing a separator for a secondary battery according to any one of claims 5 to 8, wherein the monodispersed spherical inorganic fine particles have a particle size of 50 to 2500 nm. 請求項1〜4のいずれかに記載された二次電池用セパレーターおよびリチウム金属からなる負極を有することを特徴とするリチウム二次電池。   A lithium secondary battery comprising the secondary battery separator according to claim 1 and a negative electrode made of lithium metal. 請求項10に記載のリチウム二次電池において、電解液が、LiPF6、LiClO4から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む、1,2−ジメトキシエタン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートから選ばれた少なくとも1種の非水溶媒溶液であることを特徴とするリチウム二次電池。 The lithium secondary battery according to claim 10, wherein the electrolytic solution contains at least one compound selected from LiPF 6 and LiClO 4 , 1,2-dimethoxyethane, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl A lithium secondary battery comprising at least one non-aqueous solvent solution selected from carbonate and ethyl methyl carbonate.
JP2009208065A 2009-09-09 2009-09-09 Lithium secondary battery separator and lithium secondary battery using the same Active JP5331627B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009208065A JP5331627B2 (en) 2009-09-09 2009-09-09 Lithium secondary battery separator and lithium secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009208065A JP5331627B2 (en) 2009-09-09 2009-09-09 Lithium secondary battery separator and lithium secondary battery using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011060539A true JP2011060539A (en) 2011-03-24
JP5331627B2 JP5331627B2 (en) 2013-10-30

Family

ID=43947955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009208065A Active JP5331627B2 (en) 2009-09-09 2009-09-09 Lithium secondary battery separator and lithium secondary battery using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5331627B2 (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013084368A1 (en) 2011-12-09 2013-06-13 公立大学法人首都大学東京 Lithium secondary battery separator and method of manufacturing same
JP2014022150A (en) * 2012-07-17 2014-02-03 Furukawa Battery Co Ltd:The Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2014175011A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-30 東京応化工業株式会社 Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
WO2015023868A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Robert Bosch Gmbh Li/metal cell with structured surface separator
WO2015194548A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 東京応化工業株式会社 Imide resin film production system and imide resin film production method
US20160111695A1 (en) * 2013-06-07 2016-04-21 Tokyo Metropolitan University Method for manufacturing secondary battery separator and method for manufacturing lithium secondary battery
JP2016056298A (en) * 2014-09-10 2016-04-21 東京応化工業株式会社 Etching apparatus and manufacturing system
JP2016536750A (en) * 2013-10-31 2016-11-24 エルジー・ケム・リミテッド Porous separation membrane for electrochemical device comprising porous substrate with inverted opal structure and method for producing the same
WO2017002444A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 古河電池株式会社 Lithium secondary battery
JPWO2015194546A1 (en) * 2014-06-20 2017-04-20 東京応化工業株式会社 Porous imide resin film manufacturing system, separator, and porous imide resin film manufacturing method
JPWO2016039299A1 (en) * 2014-09-10 2017-06-22 東京応化工業株式会社 Method for producing porous polyimide membrane
CN107078256A (en) * 2014-09-22 2017-08-18 东京应化工业株式会社 Metal secondary batteries barrier film
JP2021515965A (en) * 2018-07-25 2021-06-24 エルジー・ケム・リミテッド Lithium metal pretreatment method for lithium secondary batteries
US11495863B2 (en) 2019-12-27 2022-11-08 Fujifilm Business Innovation Corp. Porous polyimide film, secondary battery separator, and secondary battery
JP7376409B2 (en) 2020-03-27 2023-11-08 古河電池株式会社 Lithium ion batteries and lithium ion battery manufacturing methods

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9707722B2 (en) 2015-03-26 2017-07-18 Fuji Xerox Co., Ltd. Method for producing porous polyimide film, and porous polyimide film
JP6747091B2 (en) 2016-06-23 2020-08-26 富士ゼロックス株式会社 Porous film and method for producing the same
JP6897150B2 (en) 2017-02-24 2021-06-30 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Method for Producing Polyimide Precursor Solution, Method for Producing Polyimide Precursor Solution, and Porous Polyimide Film
JP7024225B2 (en) 2017-06-29 2022-02-24 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Polyimide laminated film and method for manufacturing polyimide laminated film

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080538A (en) * 2001-09-10 2003-03-19 Nissan Chem Ind Ltd Polyimide porous film and method for manufacturing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080538A (en) * 2001-09-10 2003-03-19 Nissan Chem Ind Ltd Polyimide porous film and method for manufacturing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013019417; 日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集 Vol.17th, 2004, Page.9 *

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013084368A1 (en) 2011-12-09 2013-06-13 公立大学法人首都大学東京 Lithium secondary battery separator and method of manufacturing same
KR20140102734A (en) 2011-12-09 2014-08-22 도쿄 메트로폴리탄 유니버시티 Lithium secondary battery separator and method of manufacturing same
US11139534B2 (en) 2011-12-09 2021-10-05 Tokyo Metropolitan University Lithium secondary battery separator and method of manufacturing same
JPWO2013084368A1 (en) * 2011-12-09 2015-04-27 公立大学法人首都大学東京 Separator for lithium secondary battery and manufacturing method thereof
TWI603522B (en) * 2011-12-09 2017-10-21 Univ Tokyo Metropolitan Lithium battery separator and its manufacturing method
JP2014022150A (en) * 2012-07-17 2014-02-03 Furukawa Battery Co Ltd:The Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2014175011A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-30 東京応化工業株式会社 Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
KR20150020712A (en) * 2013-04-22 2015-02-26 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
US9911955B2 (en) 2013-04-22 2018-03-06 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
US20160072110A1 (en) * 2013-04-22 2016-03-10 Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd. Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
US9601739B2 (en) 2013-04-22 2017-03-21 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
KR101670617B1 (en) 2013-04-22 2016-10-28 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
US20170187021A1 (en) * 2013-04-22 2017-06-29 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for producing porous polyimide film, porous polyimide film and separator using same
US20160111695A1 (en) * 2013-06-07 2016-04-21 Tokyo Metropolitan University Method for manufacturing secondary battery separator and method for manufacturing lithium secondary battery
US10096809B2 (en) 2013-06-07 2018-10-09 Tokyo Metropolitan University Method for manufacturing secondary battery separator and method for manufacturing lithium secondary battery
US9935331B2 (en) 2013-08-15 2018-04-03 Robert Bosch Gmbh Li/metal cell with structured surface separator
KR101966055B1 (en) 2013-08-15 2019-04-05 로베르트 보쉬 게엠베하 Li/metal cell with structured surface separator
WO2015023868A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Robert Bosch Gmbh Li/metal cell with structured surface separator
KR20180076981A (en) * 2013-08-15 2018-07-06 로베르트 보쉬 게엠베하 Li/metal cell with structured surface separator
JP2016536750A (en) * 2013-10-31 2016-11-24 エルジー・ケム・リミテッド Porous separation membrane for electrochemical device comprising porous substrate with inverted opal structure and method for producing the same
US10115952B2 (en) 2013-10-31 2018-10-30 Lg Chem, Ltd. Porous separator having inverse opal structure for secondary battery and method for manufacturing the same
JPWO2015194546A1 (en) * 2014-06-20 2017-04-20 東京応化工業株式会社 Porous imide resin film manufacturing system, separator, and porous imide resin film manufacturing method
JPWO2015194548A1 (en) * 2014-06-20 2017-04-20 東京応化工業株式会社 Imide resin film manufacturing system and imide resin film manufacturing method
WO2015194548A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 東京応化工業株式会社 Imide resin film production system and imide resin film production method
JPWO2016039299A1 (en) * 2014-09-10 2017-06-22 東京応化工業株式会社 Method for producing porous polyimide membrane
JP2016056298A (en) * 2014-09-10 2016-04-21 東京応化工業株式会社 Etching apparatus and manufacturing system
US10930911B2 (en) 2014-09-22 2021-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Separator for metal secondary batteries
US20170279101A1 (en) * 2014-09-22 2017-09-28 Tokyo Ohko Kogyo Co., Ltd. Separator for metal secondary batteries
CN107078256A (en) * 2014-09-22 2017-08-18 东京应化工业株式会社 Metal secondary batteries barrier film
JPWO2017002444A1 (en) * 2015-07-01 2017-07-06 古河電池株式会社 Lithium secondary battery
CN107851834A (en) * 2015-07-01 2018-03-27 公立大学法人首都大学东京 Lithium secondary battery
WO2017002444A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 古河電池株式会社 Lithium secondary battery
JP2021515965A (en) * 2018-07-25 2021-06-24 エルジー・ケム・リミテッド Lithium metal pretreatment method for lithium secondary batteries
JP7062194B2 (en) 2018-07-25 2022-05-06 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Lithium metal pretreatment method for lithium secondary batteries
US11495863B2 (en) 2019-12-27 2022-11-08 Fujifilm Business Innovation Corp. Porous polyimide film, secondary battery separator, and secondary battery
JP7376409B2 (en) 2020-03-27 2023-11-08 古河電池株式会社 Lithium ion batteries and lithium ion battery manufacturing methods

Also Published As

Publication number Publication date
JP5331627B2 (en) 2013-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5331627B2 (en) Lithium secondary battery separator and lithium secondary battery using the same
KR102140129B1 (en) Anode with mesh type insulating layer, lithium secondary battery containing the same
CN110476279B (en) Lithium secondary battery
KR102119801B1 (en) Flexible current collector and secondary battery using the same
JP5072110B2 (en) Positive electrode material used for lithium battery
CN110785886B (en) Lithium secondary battery
KR102183997B1 (en) Positive active material, positive electrode and lithium battery including the same and method of manufacture thereof
JP4961654B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20170003604A (en) Bifunctional separators for lithium-sulfur batteries
CN111837259B (en) Lithium secondary battery
JP6609644B2 (en) Lithium secondary battery containing positive electrode active material for synthesizing lithium cobaltate, and method for producing the same
JP2009099495A (en) Lithium secondary battery
JP2008166156A (en) Storage element
CN111837257B (en) Lithium secondary battery
EP3151328A1 (en) Rechargeable battery and separator used therein
KR101198672B1 (en) Method for synthesizing electrode for secondary cell, electrode synthesized by the method, and secondary cell comprising the electrode
CN113994512A (en) Lithium secondary battery and method for manufacturing the same
CN110419137A (en) Electrode assembly and lithium battery including it
KR101720445B1 (en) Secondary battery and separator used therein
JP2018006331A (en) Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
JP4534266B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101771087B1 (en) Anode, lithium battery comprising the anode and/or cathode, binder composition and electrode preparation method
CN112216876B (en) Lithium ion battery repeating unit, lithium ion battery, using method of lithium ion battery, battery module and automobile
KR20210032637A (en) Carbon-sulfurized polymer composite and lithium secondary battery comprising the same
JP2014096356A (en) Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120706

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130723

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130729

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5331627

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250