JP2015536031A - 電気化学素子用分離膜及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記電気化学素子用分離膜は、有機バインダー高分子化合物を含まないものである。
前記無機物粒子は、直径0.05〜1μmの気孔及び30〜95%範囲の気孔度を有し得る。
前記無機物粒子は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、及びこれらの混合物からなる群より選択された一種または二種以上の混合物であり得る。
前記無機物粒子は、1〜4g/cc範囲の密度を有し、10〜50m2/g範囲の表面積を有し得る。
リチウム、ナトリウム、及びアンモニウムからなる群より選択された一種または二種以上の陽イオンが更に含まれ得る。
前記電気化学素子は、リチウム二次電池であり得る。
前記方法は、ゲル化した無機物前駆体をか焼する段階を更に含むことができる。
前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、及び陰イオン性界面活性剤からなる群より選択され得る。
前記無機物前駆体は、高内部相エマルション(HIPE)の連続相を基準に1〜100体積%の量で存在し得る。
リチウム、ナトリウム、及びアンモニウムからなる群より選択された一種または二種以上の陽イオンが前記無機物前駆体と共に水相に含まれ得る。
本明細書で使用される下記の用語は、次のような意味で使用されると理解せねばならない。
「HIPE」または「高内部相エマルション」は、内部相がエマルションの体積の70%以上を占めるエマルションを意味する。
本明細書で「界面活性剤」は、重合体の骨格の一部になるように重合反応する反応性を十分有する乳化剤として作用できる界面活性剤を意味する。
本発明の分離膜は、目的に合わせて厚さを調節することができ、例えば、厚さ1〜100μmを有するように製造することができる。
本発明で使用されるオイルの非制限的な例としては、スチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられるが、特にこれらに限定されることはない。
次いで、前記ゲル化した無機物粒子を乾燥、か焼し得る。
乾燥は、自然乾燥によって行われるか、または相(phase)が割れない温度範囲、例えば20〜100℃で行われ得る。
このように製造された本発明の分離膜は、電気化学素子、望ましくはリチウム二次電池の分離膜(セパレータ)として使用することができる。
また、本発明は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在された本発明の分離膜、及び電解液を含む電気化学素子を提供する。
本発明の分離膜と共に適用される負極、正極、電解液としては、特に制限されず、従来の電気化学素子に使用できる通常のものを使用することができる。
中性シリケートとリチウム塩LiPF6を水に分散させてシリケート分散液を得た。
スチレンに界面活性剤であるセチルトリメチルアンモニウムブロマイドを添加し、それに前記シリケート分散液を添加して高内部相エマルション(HIPE)を形成した。形成された高内部相エマルション(HIPE)を基板上にコーティングした後、自然乾燥させ、550℃でか焼してフィルム形態の分離膜を得た。
Claims (15)
- 電気化学素子用分離膜であって、
実質的に無機物粒子から構成されてなり、
前記無機物粒子同士の間のインタースティシャル・ボリュームによって直径0.01〜10μmの気孔が形成されてなり、
有機バインダー高分子化合物を含まないことを特徴とする、電気化学素子用分離膜。 - 前記分離膜が、30〜95%範囲の気孔度を有することを特徴とする、請求項1に記載の電気化学素子用分離膜。
- 前記無機物粒子が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、及びこれらの混合物からなる群より選択される一種または二種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の電気化学素子用分離膜。
- 前記無機物粒子が、1〜4g/cc範囲の密度を有してなり、
10〜50m2/g範囲のBET比表面積を有することを特徴とする、請求項1に記載の電気化学素子用分離膜。 - リチウム、ナトリウム、及びアンモニウムからなる群より選択された一種または二種以上の陽イオンが更に含まれていることを特徴とする、請求項1に記載の電気化学素子用分離膜。
- 電気化学素子であって、
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在される分離膜と、及び電解液とを備えてなるものであり、
前記分離膜が請求項1〜5の何れか一項に記載の電気化学素子用分離膜であることを特徴とする、電気化学素子。 - 前記電気化学素子が、リチウム二次電池であることを特徴とする、請求項6に記載の電気化学素子。
- 電気化学素子用分離膜を製造する方法であって、
界面活性剤の存在下で、無機物前駆体の分散液を外部相として含む高内部相エマルション(HIPE)を形成する段階と;
前記エマルションを基材上に塗布する段階と;
前記エマルションの外部相をゲル化する段階と;及び、
基材上に形成された実質的に無機物粒子から構成されたフィルムを分離する段階とを含むことを特徴とする、電気化学素子用分離膜の製造方法。 - 70%以上のオイル相を内部相として含んでなり、
前記無機物前駆体の分散液が水分散液であることを特徴とする、請求項8に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。 - ゲル化した無機物前駆体をか焼する段階を更に含むことを特徴とする、請求項8に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。
- 70%以上のオイル相を内部相として含んでなり、
前記無機物前駆体の分散液が水分散液であり、
前記内部相がポリマービーズを含むことを特徴とする、請求項10に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。 - 前記界面活性剤が、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、及び陰イオン性界面活性剤からなる群より選択されることを特徴とする、請求項8に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。
- 前記無機物前駆体が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、及びこれらの混合物からなる群より選択された無機物の酸化物、アルコキシドまたは水酸化物であることを特徴とする、請求項8に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。
- 前記無機物前駆体が、高内部相エマルション(HIPE)の連続相を基準にして、1〜100体積%の量で存在することを特徴とする、請求項8に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。
- リチウム、ナトリウム、及びアンモニウムからなる群より選択された一種または二種以上の陽イオンが前記無機物前駆体と共に水相に含まれることを特徴とする、請求項8に記載の電気化学素子用分離膜の製造方法。
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