JP2013254677A5

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Publication number: JP2013254677A5
Application number: JP2012130407A
Authority: JP
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2032-06-08

Description

このように、セパレータのシャットダウン機能では電池の発火を抑制することができ難くなっている。そのため、ポリオレフィン系樹脂の多孔質フィルムよりも熱収縮温度を上げることによって、内部短絡を起こり難くして電池の発火を抑制することを目的として、ポリエステル系繊維で構成した不織布セパレータ、ポリエステル系繊維に耐熱繊維であるアラミド繊維を配合した不織布セパレータが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしこれら不織布セパレータは熱収縮性には優れるものの孔径が大きく、両極活物質の接触による内部短絡、あるいは負極上に生成するデンドライトによる微小短絡が発生しやすく、実用的とは言い難かった。これら短絡を抑制し、また、耐熱性を更に向上させるため、不織布や織布に、顔料や樹脂を塗工することで担持させる例が開示されている（例えば、特許文献４〜５参照）。しかしながら、顔料や樹脂を塗工しても、基材の孔が大きいため、塗液の裏抜けや、ピンホールと呼ばれる塗工欠陥が生じやすく、微小短絡の防止効果は不十分であった。また、微小短絡を防止するために顔料や樹脂を厚く塗工することで、金属イオン通過性が低下し、ハイレート特性が損なわれるという課題があった。

例えば、二次形を有するベーマイトの合成法としては、水酸化アルミニウムを、反応促進剤及び水などと共に水熱処理する方法などにより得ることができる。水酸化アルミニウムは、平均粒子径が０．１〜１０．０μｍ程度のものが用いられる。ここで、粉砕により粒径が調整された水酸化アルミニウムを用いるのが、二次凝集体が形成されやすく好ましい。反応促進剤としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸などの無機化合物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酢酸塩、シュウ酸塩などの有機化合物を用いることができる。反応促進剤は、水酸化アルミニウム１モルに対し、０．０００１〜１モル程度添加すればよい。結晶成長促進のため、ポリアクリル酸エステルなどを添加してもよい。

上記水酸化アルミニウム、反応促進剤及び水などを、オートクレーブなどの耐圧容器に封入し、１４０〜３５０℃程度の温度で１〜５０時間程度反応させ、反応後の生成物を水洗、ろ過及び乾燥することにより、目的とするベーマイトを得ることができる。一次粒子又は二次粒子の粒径や形状などは、水酸化アルミニウムの粒径、反応促進剤の種類及びその量、反応温度、反応時間などを変えることにより、適宜調整することができる。また、得られたベーマイトはそのまま用いてもよいし、必要に応じて粒径を調整して用いてもよい。

本発明において、無機顔料及び接着剤を含有する塗層の塗工量としては、５〜３０ｇ／ｍ^２が好ましく、さらに好ましくは１０〜２０ｇ／ｍ^２である。塗工量を５ｇ／ｍ^２以上とすることで、不織布表面を十分に被覆しやすくなり、内部短絡を防止しやすくなる。また、塗工量３０ｇ／ｍ^２以下とすることで、セパレータの厚み上昇を抑えることができる。

本発明の金属イオン二次電池セパレータにおいて、セパレータの坪量は１０〜５０ｇ／ｍ^２が好ましく、より好ましくは、１７〜４０ｇ／ｍ^２である。また、セパレータの厚みは１０〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１５〜４０μｍである。セパレータの密度としては０．４〜１．２ｇ／ｃｍ^３が好ましく、より好ましくは０．５〜１．０ｇ／ｃｍ^３である。

不織布基材のフラジール通気度が１３．５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓｅｃを超えている比較例１と不織布基材の密度が０．５５ｇ／ｃｍ^３未満である比較例２では初回充放電時のクーロン効率が小さい。不織布基材のフラジール通気度が５．５ｃｃ／ｃｍ ^２・ｓｅｃ未満である比較例３と不織布基材の密度が０．７５ｇ／ｍ^３超である比較例４では、ハイレート特性が悪い。無機顔料として単粒子形状のベーマイトを使用した比較例５と無機顔料の粒子径が０．４μｍ未満で、二次粒子の平均粒子径が１．５μｍ未満である比較例７ではハイレート特性が悪く、無機顔料の二次粒子における平均粒子径が５．０μｍ超の比較例６では、初回充放電時のクーロン効率が小さい。