JP2011187515A - 電気化学素子用セパレータ及びそれを用いてなる電気化学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度0〜250mlの溶剤紡糸セルロース繊維Aを30〜59質量%、合成繊維Bを41〜70質量%含有し、厚みが10〜50μm、ガーレー透気度が0.4〜20.0s/100mlの多孔質シートからなる電気化学素子用セパレータと、それを用いてなる電気化学素子。
【選択図】なし
Description
本発明における溶剤紡糸セルロース繊維Aとは、セルロースをアミンオキサイドに溶解させた紡糸原液を水中に乾湿式紡糸してセルロースを析出させた繊維を指す。
平均繊維径10μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース繊維を、リファイナーを用いて処理し、変法濾水度0mlの溶剤紡糸セルロース繊維を繊維A1とした。
平均繊維径10μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース繊維を、リファイナーを用いて処理し、変法濾水度120mlの溶剤紡糸セルロース繊維を繊維A2とした。
平均繊維径10μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース繊維を、リファイナーを用いて処理し、変法濾水度250mlの溶剤紡糸セルロース繊維を繊維A3とした。
平均繊維径10μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース繊維を、リファイナーを用いて処理し、変法濾水度260mlの溶剤紡糸セルロース繊維を繊維A4とした。
平均繊維径3μm、繊維長3mmのポリエチレンテレフタレート繊維を合成繊維B1とした。
平均繊維径5μm、繊維長3mmのアクリル繊維を合成繊維B2とした。
平均繊維径7μm、繊維長5mmのポリアミド繊維を合成繊維B3とした。
高圧ホモジナイザーを用いて、リンターを処理し、変法濾水度0mlのフィブリル化天然セルロース繊維C1を作製した。
高圧ホモジナイザーを用いて、リンターを処理し、変法濾水度270mlのフィブリル化天然セルロース繊維C2を作製した。
高圧ホモジナイザーを用いて、リンターを処理し、変法濾水度400mlのフィブリル化天然セルロース繊維C3を作製した。
高圧ホモジナイザーを用いて、リンターを処理し、変法濾水度500mlのフィブリル化天然セルロース繊維C4を作製した。
平均繊維径10μmの麻繊維を繊維D1とした。
平均繊維径10μm、繊維長3mmのポリビニルアルコール繊維を繊維PVAとした。
スラリー1〜12から円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、表2に示す実施例1〜16のセパレータを作製した。厚みは室温でカレンダー処理して調整した。
スラリー1、9、13〜21から円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、表2に示す比較例1〜12のセパレータを作製した。厚みは室温でカレンダー処理して調整した。
[電極0の作製]
ポリフッ化ビニリデン10質量部をN−メチル−2−ピロリドン90質量部に溶解し、これにフェノール樹脂を出発原料とする平均粒径5.0μm、比表面積2000m2/gの粉末状活性炭80質量部と、平均粒径200nmのアセチレンブラック10質量部と、N−メチル−2−ピロリドン300質量部を添加し、混合撹拌機にて十分混合して、電極スラリーを得た。塩酸により表面をエッチング処理した厚み30μmのアルミニウム箔集電体に、アプリケータを用いて上記の電極スラリーを塗布・乾燥した後に、ロールプレス装置を用いてプレス処理を行い、厚み150μmの電気二重層キャパシタ用電極を作製し、これを電極0とした。
電極0を30mm×50mm角に2枚カッティングし、実施例1〜16及び比較例1〜12のセパレータが電極間に介するようにそれぞれ積層した。これをアルミニウム製収納袋に収納し、150℃で10時間真空加熱を行った後、アルミニウム製収納袋内に電解液を注入し、注入口を密栓して実施例1〜16及び比較例1〜12の電気二重層キャパシタを作製した。電解液には、プロピレンカーボネートに1.5mol/lになるように(C2H5)3(CH3)NBF4を溶解させたものを用いた。
実施例及び比較例の電気二重層キャパシタを用い、充放電電圧範囲0〜2.7V、充放電電流200mAで、定電流充放電を10サイクル繰り返し、10サイクル目の放電開始直後の電圧低下より内部抵抗を算出し、100個の平均値をDC抵抗評価として表3に示した。
実施例及び比較例の電気二重層キャパシタを用い、充放電電圧範囲0〜2.7V、充放電電流200mAで、定電流充放電を500サイクル繰り返した際の内部短絡不良率を算出し、表3に示した。
[電極10の作製]
ポリフッ化ビニリデン10質量部をN−メチル−2−ピロリドン80質量部に溶解し、これに難黒鉛化炭素粉末(クレハ製、商品名:カーボトロンP)100質量部を添加して混合撹拌機にて十分混合して、負極用スラリーを作製した。該負極用スラリーを、厚さ32μm(気孔率57%)の銅製エキスパンドメタルからなる負極集電体に、アプリケータを用いて上記の負極用スラリーを塗布・乾燥した後に、ロールプレス装置を用いてプレス処理を行い、厚み80μmのリチウムイオンキャパシタ用負極を作製し、これを電極10とした。
ポリフッ化ビニリデン10質量部をN−メチル−2−ピロリドン90質量部に溶解し、これにフェノール樹脂を出発原料とする平均粒径5.0μm、比表面積2000m2/gの粉末状活性炭80質量部と、平均粒径200nmのアセチレンブラック10質量部と、N−メチル−2−ピロリドン300質量部を添加し、混合撹拌機にて十分混合して、正極用電極スラリーを得た。該正極用スラリーを厚さ38μm(気孔率47%)のアルミニウム製エキスパンド集電体に、アプリケータを用いて上記の電極スラリーを塗布・乾燥した後に、ロールプレス装置を用いてプレス処理を行い、厚み90μmのリチウムイオンキャパシタ用正極を作製し、これを電極11とした。
電極10と電極11をそれぞれ30mm×50mm角にカッティングし、負極に電極10、正極に電極11を用い、実施例2、3、7、9、11、12、14〜16及び比較例比較例1〜12のセパレータが電極間に介するようにそれぞれ積層した。これをアルミニウム製収納袋に収納し、150℃で10時間真空加熱を行った。このアルミニウム製収納袋にリチウム金属を収納し、プロピレンカーボネートに1.0mol/lになるようにLiPF6を溶解した電解液を注入後、注入口を密栓した。その後、リチウム金属と負極の間で2mAの定電流充電を12時間行うことにより、負極へのリチウムイオンの吸蔵を行い、それぞれ実施例2、3、7、9、11、12、14〜16及び比較例1〜12のリチウムイオンキャパシタを作製した。
実施例及び比較例のリチウムイオンキャパシタを用い、充放電電圧範囲2.0〜4.0V、充放電電流30mAで、定電流充放電を10サイクル繰り返し、10サイクル目の放電開始直後の電圧低下より内部抵抗を算出し、100個の平均値をDC抵抗評価として表4に示した。
実施例及び比較例のリチウムイオンキャパシタを用い、充放電電圧範囲2.0〜4.0V、充放電電流30mAで、定電流充放電を500サイクル繰り返した際の内部短絡不良率を算出し、表4に示した。
実施例及び比較例のリチウムイオンキャパシタを用い、充放電電圧範囲2.0〜4.0V、充放電電流30mAで、定電流充放電を10サイクル繰り返し、10サイクル目の放電容量を初期放電容量とした。その後、充放電電圧範囲2.0〜4.0V、充放電電流300mAで、定電流充放電を10サイクル繰り返し、10サイクル目の放電容量を測定し、初期放電容量に対する割合、即ち容量維持率を求め、100個の平均値を表4に示した。
Claims (3)
- ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度が0〜250mlの溶剤紡糸セルロース繊維Aを30〜59質量%、合成繊維Bを41〜70質量%含有し、厚みが10〜50μm、ガーレー透気度が0.4〜20.0s/100mlの多孔質シートからなる電気化学素子用セパレータ。
- さらに、多孔質シートが変法濾水度0〜400mlのフィブリル化天然セルロース繊維Cを10質量%以下含有してなる請求項1記載の電気化学素子用セパレータ。
- 請求項1記載の電気化学素子用セパレータを用いてなる電気化学素子。
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