JP2011119276A - リチウムポリマー電池用の電池セパレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 セパレータは、微孔性膜およびその上のコーティングを有する。コーティングは、ゲル形成ポリマー、第1の溶媒、および第2の溶媒の混合物から作成される。第1の溶媒は、第2の溶媒よりも揮発性である。第2の溶媒は、ゲル形成ポリマーの孔形成剤として作用する。
【選択図】なし
Description
したがって、リチウムポリマー電池での使用のためのより安価なコーティングセパレータに対する必要性がある。
また、本発明は、リチウムポリマー電池であって、負極と、正極と、前記負極と正極の間に挟まれたセパレータであって、前記セパレータが微孔性膜およびその上のコーティングを含み、前記コーティングがゲル形成ポリマー、第1の溶媒および第2の溶媒を含む混合物から作成され、第1の溶媒が第2の溶媒よりも揮発性であり、前記第2の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している、セパレータと、を含むリチウムポリマー電池を提供するものである。
さらに、本発明は、リチウムポリマー電池用の電池セパレータを作成するための方法であって、微孔性膜を供給するステップ(工程)と、ゲル形成ポリマー、第一の溶媒および第二の溶媒を含む混合物であって、第一の溶媒が第二の溶媒よりも揮発性であり、前記第二の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している混合物を供給するステップと、微孔性膜の少なくとも1つの面に混合物をコーティングするステップと、第一の溶媒を放散させるステップであって、それによりゲル形成ポリマーおよび孔を形成する第二の溶媒の非多孔性コーティングによってコーティングされた微孔性膜を形成するステップと、第二の溶媒を放散させるステップであって、それによりゲル形成ポリマーの多孔質コーティングによってコーティングされた微孔性膜を形成するステップと、を含む方法を提供するものである。
また、本発明は、リチウムポリマー電池を形成する方法であって、負極を供給するステップと、正極を供給するステップと、セパレータを供給するステップであって、前記セパレータが微孔性膜およびその上のコーティングを含み、前記コーティングがゲル形成ポリマー、第1の溶媒および第2の溶媒を含む混合物から作成され、第1の溶媒が第2の溶媒よりも揮発性であり、前記第2の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している、セパレータを供給するステップと、可塑剤用の溶媒中のゲル形成ポリマーのために、セパレータを可塑剤の溶液によって処理するステップと、可塑剤用の溶媒を除去するステップと、処理したセパレータを負極と正極の間に挟むステップと、負極および正極をセパレータに結合させるステップと、を含む方法を提供するものである。
一般に電池は、負極、正極、セパレータ、および電解質を含む。負極および正極はセパレータを間に挟む。電解質はセパレータ内に存し、負極および正極と電気化学的に連通している。次に、これらの構成要素はパッケージ内に密封される。本電池の構成要素については、例えば、非特許文献1および非特許文献2に記載されているものとして知られている。
上述のコーティングセパレータの製造では、混合物が調製される。混合物は、たとえばコーティング、浸漬、噴霧など、どの従来の方法で膜に塗布してもよい。好ましくは混合物は、両側ディップコーティング工程によって塗布される。第一の溶媒は好ましくは、熱の使用なしに蒸発させられる。その後、第二の溶媒は好ましくは、熱の印加により乾燥器内で蒸発させられる。コーティングセパレータの抵抗の均一性は、電池製造者にとって最も重要である。マクマリン数によって測定されるように、抵抗の均一性は、コーティング工程中の相対湿度(%RH)を制御することによって制御される。%RHが45%以下、好ましくは15〜45%、および最も好ましくは38〜44%である場合に、コーティング密度が約0.25mg/cm2で、マクマリン数(マクマリン数の議論については特許文献38を参照、参照により本明細書に組み入れられている)が5〜12、好ましくは5〜6の範囲内に制御されることが決定されている。
Claims (29)
- リチウム電池用の電池セパレータであって、
微孔性膜と、
その上のコーティングであって、前記コーティングがゲル形成ポリマー、第1の溶媒および第2の溶媒を含む混合物から調製され、第1の溶媒が第2の溶媒よりも揮発性であり、前記第2の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している、コーティングと、
を含む電池セパレータ。 - 前記第2の溶媒が水を含む、請求項1に記載の電池セパレータ。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、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、これらのポリマーのコポリマー、および、その混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の電池セパレータ。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマーである、請求項3に記載の電池セパレータ。
- 前記第1の溶媒が、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、アセトン、低分子量グリム、および、その混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の電池セパレータ。
- 前記第2の溶媒が、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール、および、その混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の電池セパレータ。
- リチウムポリマー電池であって、
負極と、
正極と、
前記負極と正極の間に挟まれたセパレータであって、前記セパレータが微孔性膜およびその上のコーティングを含み、前記コーティングがゲル形成ポリマー、第1の溶媒および第2の溶媒を含む混合物から作成され、第1の溶媒が第2の溶媒よりも揮発性であり、前記第2の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している、セパレータと、
を含むリチウムポリマー電池。 - 前記セパレータ内に含浸され、前記負極および前記正極と電気化学的に連通している電解質をさらに含む、請求項7のリチウムポリマー電池。
- 前記第2の溶媒が水を含む、請求項7のリチウムポリマー電池。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、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、これらのポリマーのコポリマー、およびその混合物からなる群より選択される、請求項7のリチウムポリマー電池。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマーである、請求項10のリチウムポリマー電池。
- 前記第一の溶媒が、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、アセトン、低分子量グリム、および、その混合物からなる群より選択される、請求項7のリチウムポリマー電池。
- 前記第2の溶媒が、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール、および、その混合物からなる群より選択される、請求項7のリチウムポリマー電池。
- リチウムポリマー電池用の電池セパレータを作成するための方法であって、
微孔性膜を供給するステップと、
ゲル形成ポリマー、第一の溶媒および第二の溶媒を含む混合物であって、第一の溶媒が第二の溶媒よりも揮発性であり、前記第二の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している混合物を供給するステップと、
微孔性膜の少なくとも1つの面に混合物をコーティングするステップと、
第一の溶媒を放散させるステップであって、それによりゲル形成ポリマーおよび孔を形成する第二の溶媒の非多孔性コーティングによってコーティングされた微孔性膜を形成するステップと、
第二の溶媒を放散させるステップであって、それによりゲル形成ポリマーの多孔質コーティングによってコーティングされた微孔性膜を形成するステップと、
を含む方法。 - 前記コーティングが浸漬コーティングを含む、請求項14の方法。
- 前記第2の溶媒を放散させる際に加熱工程を含む、請求項14の方法。
- 前記第2の溶媒が水を含む、請求項14の方法。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、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、これらのポリマーのコポリマー、および、その混合物からなる群より選択される、請求項14の方法。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマーである、請求項14の方法。
- 前記第1の溶媒が、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、アセトン、低分子量グリム、およびその混合物からなる群より選択される、請求項14の方法。
- 前記第2の溶媒が、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール、および、その混合物からなる群より選択される、請求項14の方法。
- リチウムポリマー電池を形成する方法であって、
負極を供給するステップと、
正極を供給するステップと、
セパレータを供給するステップであって、前記セパレータが微孔性膜およびその上のコーティングを含み、前記コーティングがゲル形成ポリマー、第1の溶媒および第2の溶媒を含む混合物から作成され、第1の溶媒が第2の溶媒よりも揮発性であり、前記第2の溶媒がゲル形成ポリマーに孔を形成するのに適している、セパレータを供給するステップと、
可塑剤用の溶媒中のゲル形成ポリマーのために、セパレータを可塑剤の溶液によって処理するステップと、
可塑剤用の溶媒を除去するステップと、
処理したセパレータを負極と正極の間に挟むステップと、
負極および正極をセパレータに結合させるステップと、
を含む方法。 - 前記セパレータを可塑剤の溶液によって処理するステップが、前記溶液中にセパレータを浸漬することを含む、請求項22の方法。
- 前記可塑剤用の溶媒を除去することが、溶媒を蒸発させることを含む、請求項22の方法。
- 前記セパレータに結合させるステップが、熱および圧力によって積層化することを含む、請求項22の方法。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、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、これらのポリマーのコポリマー、および、その混合物からなる群より選択される、請求項22の方法。
- 前記ゲル形成ポリマーが、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマーである、請求項26の方法。
- 前記第1の溶媒が、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、アセトン、低分子量グリム、および、その混合物からなる群より選択される、請求項22の方法。
- 前記第2の溶媒が、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール、および、その混合物からなる群より選択される、請求項22の方法。
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