JP2019149259A - 蓄電デバイス用セパレータ及びその製造方法、蓄電デバイス用一体構造物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1において、本発明を実施した一体構造物10は、蓄電デバイス、例えば、リチウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、ナトリウムイオン電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどの電気化学キャパシタに使用される。本実施形態では、一体構造物10を、蓄電デバイスとしてのリチウムイオン電池(以下、二次電池と称する)に用いる例について説明する。二次電池は、図示しないセル容器の内部に、一体構造物10の他、正極リードと負極リードと電解液(いずれも図示なし)を収容した状態で密閉して製造される。正極リードは、セル容器の外部に設けられた正極端子と後述する正極16とを接続する。負極リードは、セル容器の外部に設けられた負極端子と後述する負極14とを接続する。電解液は、電解質を含む液体であり、電解質を溶媒に溶解させた溶液や、溶媒和電解質からなる高濃度電解液、および電解質自体が液体となっているイオン液体などがある。電解質は特に限定されず、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等のリチウム塩を用いることができる。溶媒も特に限定されず、環状カーボネート、鎖状カーボネート等のうちの一種以上を用いることができる。環状カーボネートとしては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、等が挙げられる。鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)等が挙げられる。電解液として、例えば、ECとDECを体積比1:1で混合した溶液に、1.0モル/リットルのLiPF6を溶解させたものが用いられる。
絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータと正極と負極とを別々に製造し、正極と負極の間にセパレータを挟んで作製した電極構造体を用いた電気化学セルを実施例1とした。絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータと正極とを一体に形成した一体構造物と、絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータと負極とを一体に形成した一体構造物とを製造し、各一体構造物のセパレータ同士を向い合せて重ねることにより作製した電極構造体を用いた電気化学セルを実施例2とした。絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータと正極と負極とを、セパレータが正極と負極を隔てるように一体に形成した一体構造物を製造し、この一体構造物を電極構造体として用いた電気化学セルを実施例3とした。正極と負極とを別々に製造して、正極と負極の間に市販のポリプロピレン製セパレータを挟んで作製した電極構造体を用いた電気化学セルを比較例1とした。正極は、導電性繊維としてCNTを用い、正極活物質としてLiCoO2を用いて製造した。負極は、導電性繊維としてCNTを用い、負極活物質としてグラファイトを用いて製造した。実施例1〜3、比較例1の各電気化学セルは、上記実施形態と同様の手法で作った電解液を用いて作製した。
12 セパレータ
14 負極
16 正極
22 絶縁性繊維
24 導電性繊維
25 負極活物質
26 導電性繊維
27 正極活物質
30 第1分散液
32 第2分散液
34 第3分散液
40 連続成膜装置
42,62 フィルタ
44 第1のダイ
46 第2のダイ
48 第3のダイ
50 正極リード
52 負極リード
60 ろ過装置
61 漏斗
63 フィルタベース
63a 多孔性部
64 吸引容器
65 吸引口
Claims (9)
- 絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなることを特徴とする蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記絶縁性繊維は、窒化ホウ素ナノチューブであることを特徴とする請求項1記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 請求項1記載の蓄電デバイス用セパレータと、
前記蓄電デバイス用セパレータの表面に設けられ、導電性繊維のスポンジ状構造体の内部に正極活物質または負極活物質が保持された電極と、
を備え、
前記蓄電デバイス用セパレータと前記電極とが一体に形成されていることを特徴とする蓄電デバイス用一体構造物。 - 前記絶縁性繊維は、窒化ホウ素ナノチューブまたは有機系ナノファイバーであり、
前記導電性繊維は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項3記載の蓄電デバイス用一体構造物。 - 絶縁性繊維が溶媒に分散した分散液を調製する分散液調製工程と、
前記分散液から前記溶媒を除去して前記絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータを形成するセパレータ形成工程と
を有することを特徴とする蓄電デバイス用セパレータの製造方法。 - 前記絶縁性繊維は、窒化ホウ素ナノチューブであることを特徴とする請求項5記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
- 絶縁性繊維が溶媒に分散した分散液を支持体に供給し、前記絶縁性繊維を前記支持体の表面で集積させることにより、前記絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータを形成するセパレータ形成工程と、
正極活物質または負極活物質と導電性繊維とが溶媒に分散した分散液を前記支持体上の前記セパレータの上に供給し、前記導電性繊維を前記セパレータの表面で集積させることにより、前記導電性繊維のスポンジ状構造体に前記正極活物質または前記負極活物質が保持された電極を形成する電極形成工程と
を有することを特徴とする蓄電デバイス用一体構造物の製造方法。 - 正極活物質または負極活物質と導電性繊維とが溶媒に分散した分散液を支持体に供給し、前記導電性繊維を前記支持体の表面で集積させることにより、前記導電性繊維のスポンジ状構造体に前記正極活物質または前記負極活物質が保持された電極を形成する電極形成工程と、
絶縁性繊維が溶媒に分散した分散液を前記支持体上の前記電極の上に供給し、前記絶縁性繊維を前記電極の表面で集積させることにより、前記絶縁性繊維のスポンジ状構造体からなるセパレータを形成するセパレータ形成工程と
を有することを特徴とする蓄電デバイス用一体構造物の製造方法。 - 前記絶縁性繊維は、窒化ホウ素ナノチューブまたは有機系ナノファイバーであり、
前記導電性繊維は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項7または8記載の蓄電デバイス用一体構造物の製造方法。
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