JP2011518404A5

JP2011518404A5 -

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Publication number: JP2011518404A5
Application number: JP2010527240A
Authority: JP
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2028-09-29

Claims

（ａ）正電極、（ｂ）負電極、（ｃ）正電極と負電極との間に挿入された多孔質の無機および有機の複合体膜、および（ｄ）リチウム塩と非水溶媒とを含む電解質とを含むＬｉイオン電気化学セルであって、
複合体膜は、無機ナノ粒子とバインダとを含み、
更に、Ｌｉイオン電気化学セルは、（３）複合体膜に隣接する多孔質または無孔質のセパレータを含み、
複合体膜と多孔質または無孔質のセパレータとを合わせた膜厚は２５μｍより大きく無いＬｉイオン電気化学セル。
複合体膜は、電気化学的に安定なポリママトリックス中に１μｍより小さい粒子サイズを有する電気化学的に安定な無機粒子を含む複合体層であり、更に複合体膜は、少なくとも二峰性の孔の分布を有し、
第１の、より小さいサイズの孔は、層の中に実質的に均一に分布し、１またはそれ以上のより大きいサイズの孔は、層の中に不規則に分布し、孔の大きさはナノスケールである請求項１に記載の電気化学セル。
バインダは、無機および有機の複合体膜の５％と６０％の間である請求項１に記載の電気化学セル。
多孔質セパレータは、直径が５０〜１００Åより大きい孔を含むマイクロ細孔のポリオレフィンセパレータであり、ポリプロピレンとポリエチレンの少なくとも１つの膜を含む請求項１に記載の電気化学セル。
多孔質または無孔質のセパレータは、繊維からなる不織布材料であり、好適には、繊維は、摩擦、結合、および接着の少なくとも１つで結合させた請求項１に記載の電気化学セル。
多孔質または無孔質のセパレータは、約９μｍから１５μｍの範囲の膜厚を有し、および／または、複合体膜は、約２μｍから１６μｍの範囲の膜厚を有する請求項１に記載の電気化学セル。
セパレータは、ポリエチレンオキシドの層を含み、および／または、
粒子は、ポリママトリックス中に１μｍより小さい粒子サイズを有し、層は、少なくとも二峰性の孔の分布を有し、第１のより小さいサイズの孔は層中に実質的に均一に分布し、１またはそれ以上のより大きいサイズの孔は層中に不規則に分布し、孔の大きさはナノスケールである請求項１に記載の電気化学セル。
第１のより小さい孔のサイズは、約５〜１００ｎｍの範囲であり、および／または、より大きい孔のサイズは、約１００〜５００ｎｍの範囲である請求項２に記載の電気化学セル。
粒子は、実質的に単分散であり、約１０〜５０ｎｍの範囲の粒子サイズを有する請求項２に記載の電気化学セル。
複合体層は、２５％より大きい孔体積率を有し、および／または、複合体層は、約９５：５から約４０：６０の無機粒子：ポリマの重量比で、無機粒子とポリマバインダとを含み、および／または、膜の無機部分は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、天然および合成のゼオライト、および他の電気化学的に安定な適当な粒子サイズの無機粒子からなる組から選択される請求項１に記載の電気化学セル。
電気化学セル用の電極／セパレータアセンブリを準備する方法であって、
少なくとも電気活性な粒子とバインダとを含む電極層を準備する工程と、
被覆溶媒を提供する工程であって、被覆溶媒は、ポリマ、ポリマのための溶媒系、および溶媒中に分散する無機粒子を含み、溶媒系は電極層のバインダに対して少なくともいくらかの溶解度を有するように選択される工程と、
電極層の表面を、被覆溶媒の層を用いて被覆する工程であって、被覆溶媒は、電極層の膜厚の一部を突き抜けてバインダの一部を溶かす工程と、
被覆溶媒層から溶媒を除去して、ポリマ中に実質的に均一に分布した無機粒子を含む多孔質の複合体層を堆積させ、多孔質電極層と多孔質セパレータ層との間の界面に溶媒接着を形成する工程と、
多孔質の複合体層に隣接するように多孔質または無孔質のセパレータを形成する工程であって、複合体膜と多孔質セパレータは、それらを合わせた膜厚が２５μｍより大きくならず、そして被覆溶媒中の無機粒子とポリマとの重量比が約９５：５から４０：６０になるように形成される工程と、を含む方法。
多孔質の複合体層は、少なくとも２５％の孔体積率を有し、および／または、被覆溶媒中の無機粒子とポリマとの重量比は、約６５：３５から約４５：５５であり、および／または、被覆溶媒は、電極層の膜厚の９０％までの範囲で突き抜ける請求項１１に記載の方法。
被覆工程は、スプレーコーティング、ドクターブレーディング、スロットダイコーティング、グラビアコーティング、インクジェットプリンティング、スピンコーティング、ディップコーティングおよびスクリーンプリンティングからなる組から選択される技術で行われ、好適には、電極の表面のスプレーコーティングは、電極の表面に、複数の層の被覆溶媒をスプレーコーティングする工程を含み、好適には、更に、それぞれのスプレーコーティング工程の間に、塗布された層を乾燥させる工程を含む請求項１１に記載の方法。
溶媒を除去する工程は、溶媒を蒸発させる工程、または、ポリマに対して非溶媒となる材料を用いて溶媒を引き出す工程を含む請求項１３に記載の方法。