JP2021174701A - Battery separator and electrochemical cell - Google Patents

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Abstract

To provide a battery separator that can reduce the possibility of breakage and an electrochemical cell that can improve reliability.SOLUTION: A battery separator 1 includes a plate-shaped base material 10 and a resin member 20. The base material 10 has a first surface 10a, and the first surface 10a has a first groove 11 having a bottom portion 11a. The resin member 20 is positioned so as to cover the bottom portion 11a of the first groove 11.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本開示は、電池用セパレータおよび電気化学セルに関する。 The present disclosure relates to battery separators and electrochemical cells.

リチウムイオン電池などの電池を構成する主な部材として、正極と負極とを隔離するとともに、リチウムイオンなどの物質を透過させるセパレータがある。 As a main member constituting a battery such as a lithium ion battery, there is a separator that separates a positive electrode and a negative electrode and allows a substance such as lithium ion to permeate.

特許文献1に記載のリチウムイオン電池は、セパレータとして、平均気孔率が9%以下の固体電解質層を備えている。特許文献1では、固体電解質層の厚さは、信頼性、クラックの抑制の観点から、例えば、1μm以上1000μm以下であり、10μm以上500μm以下が好ましいとされている。 The lithium ion battery described in Patent Document 1 includes a solid electrolyte layer having an average porosity of 9% or less as a separator. In Patent Document 1, the thickness of the solid electrolyte layer is, for example, 1 μm or more and 1000 μm or less, and preferably 10 μm or more and 500 μm or less from the viewpoint of reliability and crack suppression.

国際公開第2018/123479号International Publication No. 2018/12347

電池に対する要求性能は、高エネルギ密度であって、小型化、薄型化を実現するものとなっている。特許文献1に記載されるような固体電解質によるセパレータでは、厚さを薄くすることで、イオン伝導性を高め、小型化、薄型化も実現できるが、割れが生じ易く、製造工程中だけでなく、搬送中や使用中でも破損するおそれがある。 The required performance for the battery is high energy density, and it is possible to realize miniaturization and thinning. In a separator made of a solid electrolyte as described in Patent Document 1, by reducing the thickness, ionic conductivity can be increased, and miniaturization and thinning can be realized, but cracks are likely to occur, and not only during the manufacturing process. , May be damaged during transportation or use.

本開示の電池用セパレータは、第1面を有し、リチウムイオン伝導性セラミックスを含む板状の基材と、
樹脂部材と、を備え、
前記基材は、前記第1面に、底部を有する第1溝を有し、
前記樹脂部材は、前記底部を覆う。
The battery separator of the present disclosure has a first surface, and has a plate-shaped base material containing lithium ion conductive ceramics and a plate-shaped base material.
With a resin member,
The base material has a first groove having a bottom on the first surface.
The resin member covers the bottom portion.

本開示の電気化学セルは、上記の電池用セパレータと、
前記第1面側に位置する負極と、
前記基材から見て前記第1面と反対側に位置する正極と、
前記電池用セパレータ、前記正極および前記負極を収容する包装体と、を備える。
The electrochemical cell of the present disclosure includes the above-mentioned battery separator and
The negative electrode located on the first surface side and
A positive electrode located on the side opposite to the first surface when viewed from the base material,
The battery separator, the positive electrode, and the package containing the negative electrode are provided.

本開示の電池用セパレータによれば、破損する可能性を低減できる。本開示の電池用セパレータを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。 According to the battery separator of the present disclosure, the possibility of breakage can be reduced. The electrochemical cell provided with the battery separator of the present disclosure can improve reliability.

第1実施形態の電池用セパレータの平面図である。It is a top view of the battery separator of 1st Embodiment. 図1Aの切断面線IB−IBにおける断面図である。It is sectional drawing in the cut plane line IB-IB of FIG. 1A. 第2実施形態の電池用セパレータの平面図である。It is a top view of the battery separator of the 2nd Embodiment. 図2Aの切断面線IIB−IIBにおける断面図である。It is sectional drawing in the cut plane line IIB-IIB of FIG. 2A. 第3実施形態の電池用セパレータの平面図である。It is a top view of the battery separator of the 3rd Embodiment. 図3Aの切断面線IIIB−IIIBにおける断面図である。It is sectional drawing in the cut plane line IIIB-IIIB of FIG. 3A. 第4実施形態の電池用セパレータの底面図である。It is a bottom view of the battery separator of the 4th embodiment. 図4Aの切断面線IVB−IVBにおける断面図である。It is sectional drawing in the cut plane line IVB-IVB of FIG. 4A. 基材の第1溝周辺の拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view around the 1st groove of a base material. 基材の第1溝周辺の拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view around the 1st groove of a base material. 電気化学セルの外観図である。It is an external view of an electrochemical cell. 図7の切断面線VIII−VIIIにおける断面図である。It is sectional drawing in the cut plane line VIII-VIII of FIG. 発電要素の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of a power generation element.

以下、本開示の実施形態である電池用セパレータについて詳細に説明する。なお、本開示の電池用セパレータは、例えば、二次電池であるリチウムイオン電池に用いられるが、これに限らず、一次電池に用いてもよく、電池の形態についても、電解液を液体のまま使用する液体形態、ポリマーなどを用いたゲル状またはスラリ状で使用する半固体形態のいずれの形態で使用することもできる。 Hereinafter, the battery separator according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail. The battery separator of the present disclosure is used, for example, in a lithium ion battery which is a secondary battery, but is not limited to this, and may be used in a primary battery. It can be used in either a liquid form to be used, a semi-solid form to be used in a gel form or a slurry form using a polymer or the like.

第1実施形態の電池用セパレータ1について説明する。図1Aは、第1実施形態の電池用セパレータの平面図である。図1Bは、図1Aの切断面線IB−IBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1は、板状の基材10と、樹脂部材20と、を備える。基材10は、第1面10aを有しており、第1面10aに、底部11aを有する第1溝11を有している。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うように位置している。 The battery separator 1 of the first embodiment will be described. FIG. 1A is a plan view of the battery separator of the first embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the cutting plane line IB-IB of FIG. 1A. The battery separator 1 of the present embodiment includes a plate-shaped base material 10 and a resin member 20. The base material 10 has a first surface 10a, and the first surface 10a has a first groove 11 having a bottom portion 11a. The resin member 20 is positioned so as to cover the bottom portion 11a of the first groove 11.

基材10は、リチウムイオン伝導性セラミックスを含む板状部材である。基材10を構成するリチウムイオン伝導性セラミックスは、例えば、緻密質材料であってよい。緻密質材料は、例えば、緻密度が90%以上である。緻密度は、JISR1634:1998準拠の真空法で求めた開気孔率に基づいて測定することができる。例えば、100%から開気孔率を引いた値を緻密度としてよい。本実施形態の基材10は、矩形板状である。基材10は、矩形板状に限らず、例えば、三角形状、五角形状などの多角形状であってよく、円板形状であってよく、用いられる電池に応じた不定形であってよい。基材10の寸法は、用いられる電池に応じて適宜設定される。基材10が、例えば、リチウムイオン電池のセパレータに用いられる場合、基材10の寸法は、一例としては、縦10cm×横10cm、厚さ20μmである。 The base material 10 is a plate-shaped member containing lithium ion conductive ceramics. The lithium ion conductive ceramics constituting the base material 10 may be, for example, a dense material. The dense material has, for example, a density of 90% or more. The density can be measured based on the open porosity determined by the vacuum method according to JIS R1634: 1998. For example, the value obtained by subtracting the open porosity from 100% may be used as the density. The base material 10 of this embodiment has a rectangular plate shape. The base material 10 is not limited to a rectangular plate shape, but may be a polygonal shape such as a triangular shape or a pentagonal shape, a disk shape, or an indeterminate shape depending on the battery used. The dimensions of the base material 10 are appropriately set according to the battery used. When the base material 10 is used, for example, as a separator for a lithium ion battery, the dimensions of the base material 10 are, for example, 10 cm in length × 10 cm in width and 20 μm in thickness.

基材10の第1面10aには、第1溝11が設けられている。第1溝11は、1または複数設けられていてよい。複数の第1溝11は、互いに平行に設けられていてもよい。第1溝11は、溝が延びる方向に垂直な断面形状が、例えば、矩形状、台形状、三角形状などの多角形状であってよく、半円状、半楕円状などであってよい。本実施形態の第1溝11は、その断面形状が、例えば、図1Bに示すように、底部11aに幅(下底)より開口幅(上底)が大きい台形状である。第1溝11の寸法は、基材10の寸法に応じて適宜設定される。基材10が、例えば、上記のようにリチウムイオン電池のセパレータに用いられる場合、第1溝11の寸法は、一例としては、深さ5μm、底部幅15μm、開口幅20μmであり、溝ピッチは、一例としては、5mmである。 A first groove 11 is provided on the first surface 10a of the base material 10. The first groove 11 may be provided one or more. The plurality of first grooves 11 may be provided in parallel with each other. The cross-sectional shape of the first groove 11 that is perpendicular to the direction in which the groove extends may be a polygonal shape such as a rectangular shape, a trapezoidal shape, or a triangular shape, and may be a semicircular shape or a semi-elliptical shape. The cross-sectional shape of the first groove 11 of the present embodiment is, for example, as shown in FIG. 1B, a trapezoidal shape in which the opening width (upper bottom) is larger than the width (lower bottom) of the bottom portion 11a. The dimensions of the first groove 11 are appropriately set according to the dimensions of the base material 10. When the base material 10 is used, for example, as a separator for a lithium ion battery as described above, the dimensions of the first groove 11 are, for example, a depth of 5 μm, a bottom width of 15 μm, an opening width of 20 μm, and a groove pitch. As an example, it is 5 mm.

基材10を構成するリチウムイオン伝導性セラミックスは、公知のリチウムイオン電池などの各種電池に用いられるセラミックス材料であれば用いることができる。セラミックス材料としては、ガーネット系セラミックス材料、窒化物系セラミックス材料、ペロブスカイト系セラミックス材料、リン酸系セラミックス材料、及びゼオライト系材料の群から選択される少なくとも一種を用いることができる。ガーネット系セラミックス材料としては、Li−La−Zr−O材料(具体的には、LiLaZr12など)、Li−La−Nb−O材料(具体的には、LiLaNb12など)、Li−La−Zr−Ga−O材料(具体的には、Li6.25LaZrGa0.2512など)が挙げられる。窒化物系セラミックス材料としては、LiN、LiPON(具体的には、LixPOyNz(2≦x≦4、3≦y≦5、0.1≦z≦0.9))などが挙げられる。ペロブスカイト系セラミックス材料としては、Li−La−Ti−O材料(具体的には、LiLa1−xTi(0.04≦x≦0.14))などが挙げられる。リン酸系セラミックス材料としては、Li−Al−Ti−P−O材料(具体的には、Li(Al,Ti)(PO),Li−Al−Ge−P−O材料(具体的には、Li1.5Al0.5Ge1.5(POなど)、及びLi−Al−Ti−Si−P−O材料(具体的には、Li1+x+yAlTi2−xSi3―y12(0≦x≦0.4、0<y≦0.6)など)が挙げられる。その他、LiSiO−LiPO、LiSiO−LiVOなどの複合系材料を使用することもできる。これらの材料のうち、Li、La、ZrおよびOを含んで構成されるガーネット系セラミックス材料またはガーネット型類似のセラミックス材料は、焼結性に優れて緻密化しやすく、かつ、イオン伝導率も高く好ましい。 The lithium ion conductive ceramics constituting the base material 10 can be used as long as they are ceramic materials used for various batteries such as known lithium ion batteries. As the ceramic material, at least one selected from the group of garnet-based ceramic material, nitride-based ceramic material, perovskite-based ceramic material, phosphoric acid-based ceramic material, and zeolite-based material can be used. Examples of the garnet-based ceramic material include a Li-La-Zr-O material (specifically, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and the like) and a Li-La-Nb-O material (specifically, Li 5 La 3). Nb 2 O 12 and the like), Li-La-Zr-Ga-O materials (specifically, Li 6.25 La 3 Zr 2 Ga 0.25 O 12 and the like). As the nitride-based ceramic material, Li 3 N, (specifically, LixPOyNz (2 ≦ x ≦ 4,3 ≦ y ≦ 5,0.1 ≦ z ≦ 0.9)) LiPON , and the like. Examples of the perovskite-based ceramic material include a Li-La-Ti-O material (specifically, LiLa 1-x Ti x O 3 (0.04 ≦ x ≦ 0.14)). Examples of the phosphoric acid-based ceramic material include Li-Al-Ti-P-O material (specifically, Li (Al, Ti) 2 (PO 4 ) 3 ) and Li-Al-Ge-PO material (specifically). Specifically, Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3, etc.), and Li-Al-Ti-Si-PO material (specifically, Li 1 + x + y Al). Examples thereof include x Ti 2-x Si y P 3-y O 12 (0 ≦ x ≦ 0.4, 0 <y ≦ 0.6) and the like). Other, it is also possible to use a composite material such as Li 4 SiO 4 -Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4 -Li 3 VO 4. Of these materials, a garnet-based ceramic material or a garnet-type similar ceramic material containing Li, La, Zr, and O is preferable because it has excellent sinterability, is easily densified, and has high ionic conductivity. ..

樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うように位置している。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うので、第1溝11に沿って帯状または棒状に延びている。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aの幅方向全体を覆ってもよく、一部を覆ってもよい。樹脂部材20が、底部11aの一部を覆う場合は、幅方向中央部分のみを覆ってもよく、幅方向両端部のみを覆ってもよい。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うように位置していれば、厚さは幅方向にわたって一定であってよく、異なっていてもよい。例えば、樹脂部材20の幅方向中央部が薄く幅方向両端部が厚くてもよい。樹脂部材20の厚さ(厚さが一定でない場合は、平均厚さ)は、底部11aを基準としたとき、一例としては、20μmである。 The resin member 20 is positioned so as to cover the bottom portion 11a of the first groove 11. Since the resin member 20 covers the bottom portion 11a of the first groove 11, it extends in a band shape or a rod shape along the first groove 11. The resin member 20 may cover the entire bottom portion 11a of the first groove 11 in the width direction, or may cover a part of the bottom portion 11a. When the resin member 20 covers a part of the bottom portion 11a, it may cover only the central portion in the width direction or only both ends in the width direction. The thickness of the resin member 20 may be constant or different in the width direction as long as it is positioned so as to cover the bottom portion 11a of the first groove 11. For example, the central portion in the width direction of the resin member 20 may be thin and both ends in the width direction may be thick. The thickness of the resin member 20 (or the average thickness when the thickness is not constant) is 20 μm as an example when the bottom portion 11a is used as a reference.

樹脂部材20は、電池用セパレータで用いられる公知の樹脂材料で構成される。樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィンまたはその変性体、PVDF(ポリフッ化ビニリデン樹脂)、シリコンゴム、フッ素ゴム、耐熱性ゴム、芳香族ポリアミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリオキシアルキレンを含有する耐熱性樹脂、ナイロン、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリフェニレンエーテル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、耐熱性アクリル樹脂、架橋性ポリマーなどが挙げられる。これらの材料のうち、ポリオレフィンまたはその変性体、PVDF(ポリフッ化ビニリデン樹脂)は、安定性が高い点で好ましい。 The resin member 20 is made of a known resin material used in a battery separator. Examples of the resin material include polyolefin or a modified product thereof, PVDF (polyvinylidene fluoride resin), silicon rubber, fluororubber, heat-resistant rubber, aromatic polyamide resin, liquid crystal polyester resin, and heat-resistant resin containing polyoxyalkylene. Examples thereof include nylon, PTFE (polytetrafluoroethylene), polyphenylene ether resin, aromatic polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide resin, heat-resistant acrylic resin, and crosslinkable polymer. Among these materials, polyolefin, a modified product thereof, and PVDF (polyvinylidene fluoride resin) are preferable because of their high stability.

基材10を薄型化することで、電池用セパレータ1の小型化、薄型化ができ、イオン伝導性を高めることで、高エネルギ密度の電池を実現できる。一方で、薄い基材10は割れやすいという問題がある。本開示の電池用セパレータ1では、基材10に第1溝11を設けることで、基材10に力が加わった場合に、第1溝11の底部11aに応力を集中させ、基材10の第1溝11以外の不確定な領域での亀裂の発生、伸展を低減させる。応力が集中する底部11aを樹脂部材20で覆うことで、第1溝11の底部11aを起点とする亀裂の発生を抑制できる。第1溝11の底部11aを起点として亀裂が発生した場合でも、樹脂部材20によって、亀裂の伸展が抑制され、亀裂を介しての物質の移動なども抑制される。これにより、電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。また、本開示の電池用セパレータを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。 By making the base material 10 thinner, the battery separator 1 can be made smaller and thinner, and by increasing the ionic conductivity, a battery having a high energy density can be realized. On the other hand, the thin base material 10 has a problem that it is easily broken. In the battery separator 1 of the present disclosure, by providing the first groove 11 in the base material 10, when a force is applied to the base material 10, stress is concentrated on the bottom portion 11a of the first groove 11, and the base material 10 It reduces the occurrence and extension of cracks in uncertain regions other than the first groove 11. By covering the bottom portion 11a where stress is concentrated with the resin member 20, it is possible to suppress the occurrence of cracks starting from the bottom portion 11a of the first groove 11. Even when a crack occurs starting from the bottom portion 11a of the first groove 11, the resin member 20 suppresses the extension of the crack and also suppresses the movement of substances through the crack. As a result, the possibility of damage to the battery separator 1 can be reduced. In addition, the electrochemical cell provided with the battery separator of the present disclosure can improve reliability.

また、基材10は、第1面10aに、第1溝11に交差する第3溝13を有していてもよい。第3溝13は、1または複数設けられていてよい。複数の第3溝13は、互いに平行に設けられていてもよい。第1溝11と第3溝13とが交差する角度は、基材10の寸法などに応じて適宜設定される。第1溝11と第3溝13とが交差する角度は、例えば、15°、30°、45°、60°または90°などであってよい。本実施形態では、第1溝11と第3溝13とが交差する角度は、90°としている。第3溝13の断面形状および寸法は、第1溝11と同様の範囲内であれば、第1溝11と同一であってもよく、異なっていてもよい。樹脂部材20は、第3溝13にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。基材10に複数の方向から力が加わった場合に、第1溝11とこれに交差する第3溝13とに応力を集中させ、基材10の第1溝11および第3溝13以外の不確定な領域での亀裂の発生、伸展を低減させる。 Further, the base material 10 may have a third groove 13 intersecting the first groove 11 on the first surface 10a. The third groove 13 may be provided one or more. The plurality of third grooves 13 may be provided in parallel with each other. The angle at which the first groove 11 and the third groove 13 intersect is appropriately set according to the dimensions of the base material 10 and the like. The angle at which the first groove 11 and the third groove 13 intersect may be, for example, 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 90 °, or the like. In the present embodiment, the angle at which the first groove 11 and the third groove 13 intersect is 90 °. The cross-sectional shape and dimensions of the third groove 13 may be the same as or different from that of the first groove 11 as long as they are within the same range as the first groove 11. The resin member 20 is also provided in the third groove 13, and has the same effect as that of the first groove 11. When a force is applied to the base material 10 from a plurality of directions, stress is concentrated on the first groove 11 and the third groove 13 intersecting the first groove 11, except for the first groove 11 and the third groove 13 of the base material 10. Reduces cracking and extension in uncertain areas.

本実施形態では、基材10の第1面10aは、矩形状であり、第1溝11および第3溝13の少なくともいずれか一方は、第1面10aの辺のうちいずれか1辺に平行に延びている。本実施形態では、第1溝11が、第1面10aの長辺に平行に延びており、第3溝13が、第1面10aの短辺に平行に延びている。 In the present embodiment, the first surface 10a of the base material 10 has a rectangular shape, and at least one of the first groove 11 and the third groove 13 is parallel to any one of the sides of the first surface 10a. Extends to. In the present embodiment, the first groove 11 extends parallel to the long side of the first surface 10a, and the third groove 13 extends parallel to the short side of the first surface 10a.

第2実施形態の電池用セパレータ1Aについて説明する。図2Aは、第2実施形態の電池用セパレータの平面図である。図2Bは、図2Aの切断面線IIB−IIBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1Aは、基材10と樹脂部材20Aとを備える。本実施形態は、樹脂部材20Aが第1実施形態の樹脂部材20と異なっており、それ以外の構成は同じであるので、第1実施形態と同じ参照符号を付して説明は省略する。本実施形態の樹脂部材20Aは、第1溝11の底部11aに加えて、内側面11bも覆うように位置している。 The battery separator 1A of the second embodiment will be described. FIG. 2A is a plan view of the battery separator of the second embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the cutting plane line IIB-IIB of FIG. 2A. The battery separator 1A of the present embodiment includes a base material 10 and a resin member 20A. In the present embodiment, the resin member 20A is different from the resin member 20 of the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, the same reference numerals as those of the first embodiment are added and the description thereof will be omitted. The resin member 20A of the present embodiment is positioned so as to cover the inner side surface 11b in addition to the bottom portion 11a of the first groove 11.

樹脂部材20Aは、例えば、第1溝11の底部11aと内側面11bとに沿うように設けられていてもよい。この場合、樹脂部材20Aは、第1溝11の開口に窪みを有している。また、図2Bに示すように、樹脂部材20Aは、例えば、第1溝11全体に充填されていてもよい。この場合、樹脂部材20Aの表面は、基材10の第1面10aと面一となっている。樹脂部材20Aが、第1溝11の内側面11bを覆うことで、内側面11bを起点とする亀裂の発生を抑制できる。第1溝11の内側面11bを起点として亀裂が発生した場合でも、樹脂部材20Aによって、亀裂の伸展が抑制され、亀裂を介しての物質の移動なども抑制される。これにより、電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。また、本開示の電池用セパレータを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。樹脂部材20Aは、第3溝13にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。 The resin member 20A may be provided, for example, along the bottom portion 11a and the inner side surface 11b of the first groove 11. In this case, the resin member 20A has a recess in the opening of the first groove 11. Further, as shown in FIG. 2B, the resin member 20A may be filled in the entire first groove 11, for example. In this case, the surface of the resin member 20A is flush with the first surface 10a of the base material 10. By covering the inner side surface 11b of the first groove 11 with the resin member 20A, it is possible to suppress the occurrence of cracks starting from the inner side surface 11b. Even when a crack occurs starting from the inner side surface 11b of the first groove 11, the resin member 20A suppresses the extension of the crack and also suppresses the movement of substances through the crack. As a result, the possibility of damage to the battery separator 1 can be reduced. In addition, the electrochemical cell provided with the battery separator of the present disclosure can improve reliability. The resin member 20A is also provided in the third groove 13, and has the same effect as that of the first groove 11.

第3実施形態の電池用セパレータ1Bについて説明する。図3Aは、第3実施形態の電池用セパレータの平面図である。図3Bは、図3Aの切断面線IIIB−IIIBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1Bは、基材10と樹脂部材20Bとを備える。本実施形態は、樹脂部材20Bが第1実施形態の樹脂部材20と異なっており、それ以外の構成は同じであるので、第1実施形態と同じ参照符号を付して説明は省略する。本実施形態の樹脂部材20Bは、第1溝11内に充填された第1部分21と、第1部分21に連なり、第1溝11の縁部11cを覆う第2部分22と、を有する。第1溝11の縁部11cは、内側面11bと第1面10aとが交わる部分である。第1溝11の縁部11cは、底部11aとともに応力が集中しやすい箇所である。樹脂部材20Bの第1部分21は、第2実施形態の樹脂部材20Aと同様に、第1溝11の底部11aおよび内側面11bを覆うことで、底部11aおよび内側面11bを起点とする亀裂の発生を抑制できる。樹脂部材20Bの第2部分22が、第1溝11の縁部11cを覆うので、縁部11cを起点とする亀裂の発生を抑制できる。樹脂部材20Bは、第3溝13にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。 The battery separator 1B of the third embodiment will be described. FIG. 3A is a plan view of the battery separator of the third embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the cutting plane line IIIB-IIIB of FIG. 3A. The battery separator 1B of the present embodiment includes a base material 10 and a resin member 20B. In the present embodiment, the resin member 20B is different from the resin member 20 of the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, the same reference numerals as those of the first embodiment are added and the description thereof will be omitted. The resin member 20B of the present embodiment has a first portion 21 filled in the first groove 11 and a second portion 22 connected to the first portion 21 and covering the edge portion 11c of the first groove 11. The edge portion 11c of the first groove 11 is a portion where the inner side surface 11b and the first surface 10a intersect. The edge portion 11c of the first groove 11 is a portion where stress is likely to be concentrated together with the bottom portion 11a. Similar to the resin member 20A of the second embodiment, the first portion 21 of the resin member 20B covers the bottom portion 11a and the inner side surface 11b of the first groove 11, so that the cracks originating from the bottom portion 11a and the inner side surface 11b can be formed. Occurrence can be suppressed. Since the second portion 22 of the resin member 20B covers the edge portion 11c of the first groove 11, the occurrence of cracks starting from the edge portion 11c can be suppressed. The resin member 20B is also provided in the third groove 13, and has the same effect as that of the first groove 11.

樹脂部材20Bの第2部分22が、第1溝11の縁部11cを覆う幅は、覆うことによるイオン伝導性の低下が実用上問題とならない幅であれば限定されないが、一例としては、内側面11bと第1面10aとが交差する稜線から幅方向に30μmである。 The width of the second portion 22 of the resin member 20B covering the edge portion 11c of the first groove 11 is not limited as long as the width at which the decrease in ionic conductivity due to the covering does not pose a practical problem. It is 30 μm in the width direction from the ridgeline where the side surface 11b and the first surface 10a intersect.

第4実施形態の電池用セパレータ1Cについて説明する。図4Aは、第4実施形態の電池用セパレータの底面図である。図4Bは、図4Aの切断面線IVB−IVBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1Cは、基材10Aと樹脂部材20とを備える。本実施形態は、基材10Aが第1実施形態の基材10と異なっており、それ以外の構成は同じであるので、第1実施形態と同じ参照符号を付して説明は省略する。基材10Aは、第1面10aと反対側の第2面10bに第2溝12を有する。第2溝12は、1または複数設けられていてよい。複数の第2溝12は、互いに平行に設けられていてもよい。第2溝12の断面形状および寸法は、第1溝11と同様の範囲内であれば、第1溝11と同一であってもよく、異なっていてもよい。樹脂部材20は、第2溝12にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。また、第1面10aおよび第2面10bの両面に溝を有することで、電池用セパレータ1Cが曲がりやすくなり、外力による電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。例えば、第1溝11のみの場合には、第1面10a側が圧縮される曲げ応力が加わった場合に、第1溝11以外の部分に亀裂が発生し易いが、第2溝12も設けることで、亀裂の発生を抑制できる。 The battery separator 1C of the fourth embodiment will be described. FIG. 4A is a bottom view of the battery separator of the fourth embodiment. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB of FIG. 4A. The battery separator 1C of the present embodiment includes a base material 10A and a resin member 20. In this embodiment, the base material 10A is different from the base material 10 of the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, the same reference numerals as those of the first embodiment are added and the description thereof will be omitted. The base material 10A has a second groove 12 on the second surface 10b opposite to the first surface 10a. The second groove 12 may be provided one or more. The plurality of second grooves 12 may be provided in parallel with each other. The cross-sectional shape and dimensions of the second groove 12 may be the same as or different from that of the first groove 11 as long as they are within the same range as the first groove 11. The resin member 20 is also provided in the second groove 12, and has the same effect as that of the first groove 11. Further, by having grooves on both the first surface 10a and the second surface 10b, the battery separator 1C can be easily bent, and the possibility of damage to the battery separator 1 due to an external force can be reduced. For example, in the case of only the first groove 11, cracks are likely to occur in a portion other than the first groove 11 when a bending stress that compresses the first surface 10a side is applied, but the second groove 12 is also provided. Therefore, the occurrence of cracks can be suppressed.

第1溝11と、第2溝12との、第1面10aに垂直な方向に見たときの位置関係は、ずれていてもよく、重なっていてもよい。本実施形態では、図4Bに示すように、第1溝11と、第2溝12とは、第1面10aに垂直な方向に見たときに重なっている。第1溝11と、第2溝12とが重なっていることで、両溝間の基材10Aの部分が薄くなり、第1溝11と、第2溝12の深さが浅くても、両溝以外の部分に亀裂が発生することを抑制できる。これにより、基材10Aの厚さに対する第1溝11および第2溝12の深さを、第1溝11のみの場合に比べて浅くしても同様の効果を奏するので、さらに薄い基材10Aを使用することができる。 The positional relationship between the first groove 11 and the second groove 12 when viewed in the direction perpendicular to the first surface 10a may be deviated or may overlap. In the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the first groove 11 and the second groove 12 overlap when viewed in a direction perpendicular to the first surface 10a. Since the first groove 11 and the second groove 12 overlap each other, the portion of the base material 10A between the two grooves becomes thin, and even if the depths of the first groove 11 and the second groove 12 are shallow, both of them. It is possible to suppress the occurrence of cracks in parts other than the groove. As a result, the same effect can be obtained even if the depths of the first groove 11 and the second groove 12 with respect to the thickness of the base material 10A are made shallower than in the case of only the first groove 11, so that the base material 10A is even thinner. Can be used.

また、基材10Aは、第2面10bに、第2溝12に交差する第4溝14を有していてもよい。第4溝14は、1または複数設けられていてよい。複数の第4溝14は、互いに平行に設けられていてもよい。第2溝12と第4溝14とが交差する角度は、基材10Aの寸法などに応じて適宜設定される。第2溝12と第4溝14とが交差する角度は、例えば、15°、30°、45°、60°または90°などであってよい。本実施形態では、第2溝12と第4溝14とが交差する角度は、90°としている。第4溝14の断面形状および寸法は、第1溝11と同様の範囲内であれば、第1溝11と同一であってもよく、異なっていてもよい。樹脂部材20は、第4溝14にも設けられており、第2溝12と同様の効果を奏する。基材10Aに複数の方向から力が加わった場合に、第2溝12とこれに交差する第4溝14とに応力を集中させ、基材10Aの第2溝12および第4溝14以外の不確定な領域での亀裂の発生、伸展を低減させる。 Further, the base material 10A may have a fourth groove 14 intersecting the second groove 12 on the second surface 10b. The fourth groove 14 may be provided one or more. The plurality of fourth grooves 14 may be provided in parallel with each other. The angle at which the second groove 12 and the fourth groove 14 intersect is appropriately set according to the dimensions of the base material 10A and the like. The angle at which the second groove 12 and the fourth groove 14 intersect may be, for example, 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 90 °, or the like. In the present embodiment, the angle at which the second groove 12 and the fourth groove 14 intersect is 90 °. The cross-sectional shape and dimensions of the fourth groove 14 may be the same as or different from that of the first groove 11 as long as they are within the same range as the first groove 11. The resin member 20 is also provided in the fourth groove 14, and has the same effect as that of the second groove 12. When a force is applied to the base material 10A from a plurality of directions, stress is concentrated on the second groove 12 and the fourth groove 14 intersecting the second groove 12, except for the second groove 12 and the fourth groove 14 of the base material 10A. Reduces cracking and extension in uncertain areas.

本実施形態では、基材10Aの第2面10bは、第1面10aと同じ矩形状であり、第2溝12および第4溝14の少なくともいずれか一方は、第2面10bの辺のうちいずれか1辺に平行に延びている。本実施形態では、第2溝12が、第2面10bの長辺に平行に延びており、第4溝14が、第2面10bの短辺に平行に延びている。 In the present embodiment, the second surface 10b of the base material 10A has the same rectangular shape as the first surface 10a, and at least one of the second groove 12 and the fourth groove 14 is one of the sides of the second surface 10b. It extends parallel to any one side. In the present embodiment, the second groove 12 extends parallel to the long side of the second surface 10b, and the fourth groove 14 extends parallel to the short side of the second surface 10b.

図5は、基材の第1溝周辺の拡大断面図である。基材10は、第1溝11の底部11aから第1面10aに垂直な方向に延びる亀裂15を含む。亀裂15は、例えば、基材10の第2面10bにまで達していてよい。基材10が亀裂15を含むことで、電池用セパレータ1は、外力が加わった場合に、樹脂部材20による弾性力で変形するので、電池用セパレータ1全体としての柔軟性が高くなり、電気化学セルにおいて、負極または正極の対向面との密着性が向上する。亀裂15は、製造時に基材10に外力を加えて意図的に発生させたものであってもよく、製造時、運搬時または電気化学セル使用時に意図せず発生したものであってもよい。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first groove of the base material. The base material 10 includes a crack 15 extending in a direction perpendicular to the first surface 10a from the bottom portion 11a of the first groove 11. The crack 15 may reach, for example, the second surface 10b of the base material 10. Since the base material 10 contains the crack 15, the battery separator 1 is deformed by the elastic force of the resin member 20 when an external force is applied, so that the flexibility of the battery separator 1 as a whole becomes high, and electrochemical. In the cell, the adhesion to the facing surface of the negative electrode or the positive electrode is improved. The crack 15 may be intentionally generated by applying an external force to the base material 10 at the time of manufacturing, or may be unintentionally generated at the time of manufacturing, transportation, or use of an electrochemical cell.

図6は、基材の第1溝周辺の拡大断面図である。基材10は、亀裂15内に樹脂部材20の一部23が充填されていてもよい。樹脂部材20と基材10との接触面積が増大し、樹脂部材20と基材10とが剥離しにくくなる。これにより、電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。樹脂部材20の一部23は、基材10に意図的に発生させた亀裂15内に充填させてもよく、電気化学セル使用時に発生した熱により樹脂部材20が溶融し、意図せず発生した亀裂15内に流れ込んだ一部23が硬化して充填されたものであってもよい。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first groove of the base material. The base material 10 may be filled with a part 23 of the resin member 20 in the crack 15. The contact area between the resin member 20 and the base material 10 increases, and the resin member 20 and the base material 10 are less likely to peel off. As a result, the possibility of damage to the battery separator 1 can be reduced. A part 23 of the resin member 20 may be filled in the crack 15 intentionally generated in the base material 10, and the resin member 20 is melted by the heat generated when the electrochemical cell is used, and the resin member 20 is unintentionally generated. A part 23 that has flowed into the crack 15 may be cured and filled.

亀裂15については、例えば、公知のセラミックス基板分割工程によって発生させることができる。基材10の第1溝11などの各溝を分割溝(割り溝)とし、公知の基板分割装置を用いることで、基材10に亀裂15を発生させることができる。第1〜第3実施形態では、亀裂15を、第1溝11にのみ発生させてもよく、第3溝13にのみ発生させてもよく、第1溝11と第3溝13の両方に発生させてもよい。第4実施形態では、亀裂15を、第1溝11と第2溝12との間にのみ発生させてもよく、第3溝13と第4溝14との間にのみ発生させてもよく、第1溝11と第2溝12との間および第3溝13と第4溝14との間に発生させてもよい。 The crack 15 can be generated by, for example, a known ceramic substrate dividing step. By using each groove such as the first groove 11 of the base material 10 as a dividing groove (splitting groove) and using a known substrate dividing device, a crack 15 can be generated in the base material 10. In the first to third embodiments, the crack 15 may be generated only in the first groove 11, may be generated only in the third groove 13, and may be generated in both the first groove 11 and the third groove 13. You may let me. In the fourth embodiment, the crack 15 may be generated only between the first groove 11 and the second groove 12, or may be generated only between the third groove 13 and the fourth groove 14. It may be generated between the first groove 11 and the second groove 12 and between the third groove 13 and the fourth groove 14.

上記の電池用セパレータを備える電気化学セルについて説明する。図7は、電気化学セルの外観図である。図8は、図7の切断面線VIII−VIIIにおける断面図である。以下では、電気化学セル100が、第4実施形態の電池用セパレータ1Cを備える例について説明する。電気化学セル100が備える電池用セパレータとして、第4実施形態の電池用セパレータ1に代えて、第1〜第3実施形態の電池用セパレータ1,1A,1Bを用いてもよい。電気化学セル100は、例えば、半固体型のリチウムイオン電池である。電気化学セル100は、発電要素102と、包装体103と、端子104と、を備えている。電気化学セル100は、例えば、板状である。電気化学セル100は、外部装置に電気的に接続することによって、外部装置の電源として機能する。 The electrochemical cell provided with the above battery separator will be described. FIG. 7 is an external view of the electrochemical cell. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. Hereinafter, an example in which the electrochemical cell 100 includes the battery separator 1C of the fourth embodiment will be described. As the battery separator included in the electrochemical cell 100, the battery separators 1, 1A and 1B of the first to third embodiments may be used instead of the battery separator 1 of the fourth embodiment. The electrochemical cell 100 is, for example, a semi-solid lithium-ion battery. The electrochemical cell 100 includes a power generation element 102, a package 103, and a terminal 104. The electrochemical cell 100 has, for example, a plate shape. The electrochemical cell 100 functions as a power source for the external device by being electrically connected to the external device.

発電要素102は、電気化学反応を利用して電気を蓄え、放出するための部材である。発電要素102は、例えば、正極102aと、負極102bと、正極102aおよび負極102bの間にある電池用セパレータ1Cと、を備えている。発電要素102は、電池用セパレータ1Cを通して、正極102aと負極102bとの間で陽イオンまたは陰イオンを透過することができる。 The power generation element 102 is a member for storing and releasing electricity by utilizing an electrochemical reaction. The power generation element 102 includes, for example, a positive electrode 102a, a negative electrode 102b, and a battery separator 1C between the positive electrode 102a and the negative electrode 102b. The power generation element 102 can transmit cations or anions between the positive electrode 102a and the negative electrode 102b through the battery separator 1C.

発電要素102は、例えば、正極102aと電池用セパレータ1Cと負極102bとを積層したものである。発電要素102は、例えば、板状である。発電要素102は、例えば、板状の厚み方向に正極102aと電池用セパレータ1Cと負極102bとが積層されている。 The power generation element 102 is, for example, a stack of a positive electrode 102a, a battery separator 1C, and a negative electrode 102b. The power generation element 102 has, for example, a plate shape. In the power generation element 102, for example, a positive electrode 102a, a battery separator 1C, and a negative electrode 102b are laminated in the plate-like thickness direction.

正極102aと負極102bとは、例えば、電気化学的に活性な物質である。正極102aと負極102bとは、例えば、活物質および電解質を有していてもよい。電解質としては、例えば、溶剤または溶剤混合液に塩を加えたものを用いることができる。 The positive electrode 102a and the negative electrode 102b are, for example, electrochemically active substances. The positive electrode 102a and the negative electrode 102b may have, for example, an active material and an electrolyte. As the electrolyte, for example, a solvent or a solvent mixture to which a salt is added can be used.

正極102aは、例えば、正極活物質として、ニッケルコバルトアルミニウム系リチウム複合酸化物(NCA)、スピネル系マンガン酸リチウム(LMO)、リン酸鉄リチウム(LFP)、コバルト酸リチウム(LCO)、ニッケルコバルトマンガン系リチウム複合酸化物(NCM)等を含んでいてもよい。正極102aは、例えば、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ等で用いられる、当業者にとって既知の固体化合物を含んでいてもよい。正極102aは、例えば、MgがドープされたLiCoO、LiNiO等を含んでいてもよい。 The positive electrode 102a is, for example, as a positive electrode active material, nickel cobalt aluminum-based lithium composite oxide (NCA), spinel-based lithium manganate (LMO), lithium iron phosphate (LFP), lithium cobalt oxide (LCO), nickel cobalt manganese. It may contain a lithium composite oxide (NCM) or the like. The positive electrode 102a may contain a solid compound known to those skilled in the art, which is used in, for example, a nickel hydrogen battery, a nickel cadmium battery, and the like. The positive electrode 102a may contain, for example, Mg-doped LiCoO 2 , LiNiO 2, and the like.

負極102bは、負極活物質として、例えば、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素系材料を含んでいてもよい。負極102bは、例えば、チタン酸リチウム、二酸化チタン等のチタン系酸化物を含んでいてもよい。負極102bは、例えば、鉄、コバルト、銅、マンガン、ニッケル等を含有する遷移金属化合物を含んでいてもよい。 The negative electrode 102b may contain, for example, a carbon-based material such as graphite, hard carbon, soft carbon, carbon nanotubes, and graphene as the negative electrode active material. The negative electrode 102b may contain, for example, a titanium-based oxide such as lithium titanate or titanium dioxide. The negative electrode 102b may contain, for example, a transition metal compound containing iron, cobalt, copper, manganese, nickel and the like.

正極102aと負極102bとしては、例えば、「Semi−Solid Electrodes Having High Rate Capability」と題された米国仮特許出願第61/787,382及び「Asymmetric Battery Having a Semi−Solid Cathode and High Energy Density Anode」と題された米国仮特許出願第61/787,372において記載されている活性物質及び電解質を用いてもよい。正極102aと負極102bとは、例えば、添加剤を有していてもよい。 Examples of the positive electrode 102a and the negative electrode 102b include the US provisional patent application Nos. 61 / 787, 382 entitled "Semi-Solid Electrolyte Having High Late Capability" and "Asymmetry Battery Having energy Anode". The active substances and electrolytes described in US Provisional Patent Application No. 61 / 787,372, entitled. The positive electrode 102a and the negative electrode 102b may have additives, for example.

電池用セパレータ1Cは、正極102aと負極102bとの間で陽イオン又は陰イオンを透過する。また、発電要素102は、電池用セパレータ1Cを有していることによって、正極102aと負極102bとを電気的に絶縁することができる。 The battery separator 1C allows cations or anions to pass between the positive electrode 102a and the negative electrode 102b. Further, since the power generation element 102 has the battery separator 1C, the positive electrode 102a and the negative electrode 102b can be electrically insulated from each other.

発電要素102は、板状の場合は、例えば、縦50〜500mm、横50〜300mmおよび厚み0.1〜2.0mmに設定できる。 In the case of a plate shape, the power generation element 102 can be set to, for example, 50 to 500 mm in length, 50 to 300 mm in width, and 0.1 to 2.0 mm in thickness.

包装体103は、発電要素102を包装体の内側に包むための空間を有する部材である。包装体103は、外部環境から発電要素102を保護するために設けられている。より具体的には、包装体103は、外部環境から発電要素102を電気的に絶縁するために設けられている。包装体103は、発電要素102全体を覆うように設けられている。 The packaging body 103 is a member having a space for wrapping the power generation element 102 inside the packaging body. The package 103 is provided to protect the power generation element 102 from the external environment. More specifically, the package 103 is provided to electrically insulate the power generation element 102 from the external environment. The package 103 is provided so as to cover the entire power generation element 102.

また、包装体103は、例えば、平たい袋形状である。包装体103は、例えば、ラミネートフィルムを平たい袋形状にすることで形成されている。また、包装体103は、例えば、2つのラミネートフィルムを溶着して形成されていてもよい。包装体103は、例えば、正極102aと電池用セパレータ1と負極102bとの積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。 Further, the package 103 has, for example, a flat bag shape. The package 103 is formed, for example, by forming a laminated film into a flat bag shape. Further, the package 103 may be formed by welding two laminated films, for example. The package 103 may have a rectangular shape when viewed from the stacking direction of, for example, the positive electrode 102a, the battery separator 1, and the negative electrode 102b.

包装体103は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、包装体103を介して、外部環境と発電要素102とが短絡することなく、包装体103が外部環境から発電要素102を保護することができる。包装体103は、例えば、樹脂材料を有している。より具体的には、樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。 The package 103 has, for example, an insulating material. As a result, the package 103 can protect the power generation element 102 from the external environment without short-circuiting the external environment and the power generation element 102 via the package 103. The package 103 has, for example, a resin material. More specifically, as the resin material, for example, polyethylene terephthalate, polyethylene, or the like can be used.

また、包装体103は、例えば、多層構造を有していてもよい。具体的には、包装体103は、例えば、熱接着性樹脂材料と耐熱性樹脂材料とを有している。熱接着性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が150℃より低い樹脂材料である。また、耐熱性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が150℃以上300℃以下の樹脂材料である。耐熱性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。熱接着性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。 Further, the package 103 may have, for example, a multi-layer structure. Specifically, the package 103 has, for example, a heat-adhesive resin material and a heat-resistant resin material. Specifically, the heat-adhesive resin material is a resin material whose melting temperature is lower than 150 ° C. Further, the heat-resistant resin material is specifically a resin material having a melting temperature of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. As the heat-resistant resin material, for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, or the like can be used. As the heat-adhesive resin material, for example, polyethylene, polypropylene, or the like can be used.

端子104は、発電要素102と外部装置とを電気的に接続するために設けられている。端子104は、例えば、板状または帯状である。具体的には、端子104は、例えば、発電要素102の積層方向から見たときに、矩形状である。端子104は、例えば、長方形状であってもよい。 The terminal 104 is provided to electrically connect the power generation element 102 and the external device. The terminal 104 is, for example, plate-shaped or strip-shaped. Specifically, the terminal 104 has a rectangular shape when viewed from the stacking direction of the power generation elements 102, for example. The terminal 104 may have a rectangular shape, for example.

発電要素102の積層方向から見たときに、端子104は、発電要素102に接触している。発電要素102の積層方向から見たときに、端子104は、発電要素102の外周のいずれかの辺に位置している。また、端子104は、外部装置に電気的に接続されるために、包装体103よりも外に延びている。また、端子104は、包装体103よりも外で外部接続端子と電気的に接続される。 When viewed from the stacking direction of the power generation element 102, the terminal 104 is in contact with the power generation element 102. When viewed from the stacking direction of the power generation element 102, the terminal 104 is located on any side of the outer circumference of the power generation element 102. Further, the terminal 104 extends outward from the package 103 because it is electrically connected to the external device. Further, the terminal 104 is electrically connected to the external connection terminal outside the package 103.

端子104は、例えば、導電性部材である。端子104は、例えば、金属材料を有していてもよい。より具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。端子104は、板形状である場合は、例えば、縦30〜100mm、横10〜100mmおよび厚さ0.1〜0.5mmに設定できる。 The terminal 104 is, for example, a conductive member. The terminal 104 may have, for example, a metal material. More specifically, as the metal material, for example, aluminum, copper, or the like can be used. When the terminal 104 has a plate shape, it can be set to, for example, 30 to 100 mm in length, 10 to 100 mm in width, and 0.1 to 0.5 mm in thickness.

前述のように、各実施形態の電池用セパレータは、破損する可能性が低減されており、これを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。また、第3実施形態の電池用セパレータを備える電気化学セルは、さらに信頼性を向上させることができる。第3実施形態の電池用セパレータ1Bを備える電気化学セルについて、図9に、発電要素の拡大断面図を示す。電池用セパレータ1Bは、樹脂部材20Bが、第1溝11の縁部11cを覆う第2部分22を有しており、この第2部分22が、基材10の第1面10aから突出した凸部となる。発電要素102では、第2部分22である凸部が、負極102bと接触している。この凸部が仕切りとなって、電池用セパレータ1Bと負極102bとの間において、負極102bの金属イオン(例えば、リチウムイオン)の移動が遮られる。これにより、デンドライトの発生を抑制することができ、正極102aと負極102bとが短絡する可能性を低減することができる。 As described above, the battery separator of each embodiment has a reduced possibility of breakage, and the electrochemical cell including the separator can improve the reliability. Further, the electrochemical cell provided with the battery separator of the third embodiment can further improve the reliability. FIG. 9 shows an enlarged cross-sectional view of the power generation element of the electrochemical cell provided with the battery separator 1B of the third embodiment. In the battery separator 1B, the resin member 20B has a second portion 22 that covers the edge portion 11c of the first groove 11, and the second portion 22 protrudes from the first surface 10a of the base material 10. Become a department. In the power generation element 102, the convex portion, which is the second portion 22, is in contact with the negative electrode 102b. The convex portion serves as a partition to block the movement of metal ions (for example, lithium ions) of the negative electrode 102b between the battery separator 1B and the negative electrode 102b. As a result, the generation of dendrites can be suppressed, and the possibility that the positive electrode 102a and the negative electrode 102b are short-circuited can be reduced.

本開示の電池用セパレータは、前述の各実施形態の電池セパレータの各要素を適宜組み合わせることも可能である。例えば、第1溝11に設けられる樹脂部材を、第2実施形態の樹脂部材20Aとし、第2溝12に設けられる樹脂部材を、第3実施形態の樹脂部材20Bとしてもよい。この場合、基材の10Aの第2面10bが負極102bと対向するように、電池用セパレータを電気化学セルに設けてもよい。また、例えば、第1溝11に設けられる樹脂部材を、第1実施形態の樹脂部材20とし、第3溝13に設けられる樹脂部材を、第2実施形態の樹脂部材20Aとしてもよい。 In the battery separator of the present disclosure, each element of the battery separator of each of the above-described embodiments can be appropriately combined. For example, the resin member provided in the first groove 11 may be the resin member 20A of the second embodiment, and the resin member provided in the second groove 12 may be the resin member 20B of the third embodiment. In this case, the battery separator may be provided in the electrochemical cell so that the second surface 10b of the base material 10A faces the negative electrode 102b. Further, for example, the resin member provided in the first groove 11 may be the resin member 20 of the first embodiment, and the resin member provided in the third groove 13 may be the resin member 20A of the second embodiment.

1,1A,1B,1C 電池用セパレータ
10,10A 基材
10a 第1面
10b 第2面
11 第1溝
11a 底部
11b 内側面
11c 縁部
12 第2溝
13 第3溝
14 第4溝
15 亀裂
20,20A,20B 樹脂部材
21 第1部分
22 第2部分
23 樹脂部材の一部
100 電気化学セル
102 発電要素
102a 正極
102b 負極
103 包装体
104 端子
1,1A, 1B, 1C Battery separator 10,10A Base material 10a 1st surface 10b 2nd surface 11 1st groove 11a Bottom 11b Inner surface 11c Edge 12 2nd groove 13 3rd groove 14 4th groove 15 Crack 20 , 20A, 20B Resin member 21 1st part 22 2nd part 23 Part of resin member 100 Electrochemical cell 102 Power generation element 102a Positive electrode 102b Negative electrode 103 Package 104 Terminal

Claims (14)

第1面を有し、リチウムイオン伝導性セラミックスを含む板状の基材と、
樹脂部材と、を備え、
前記基材は、前記第1面に、底部を有する第1溝を有し、
前記樹脂部材は、前記底部を覆う、電池用セパレータ。
A plate-shaped base material having a first surface and containing lithium ion conductive ceramics,
With a resin member,
The base material has a first groove having a bottom on the first surface.
The resin member is a battery separator that covers the bottom portion.
前記第1溝は、内側面をさらに有し、
前記樹脂部材は、前記内側面を覆う、請求項1に記載の電池用セパレータ。
The first groove further has an inner surface and
The battery separator according to claim 1, wherein the resin member covers the inner side surface.
前記第1溝は、前記内側面と前記第1面とが交わる縁部をさらに有し、
前記樹脂部材は、前記第1溝内に充填された第1部分と、前記第1部分に連なり、前記縁部を覆う第2部分と、を有する、請求項1または2に記載の電池用セパレータ。
The first groove further has an edge where the inner surface and the first surface intersect.
The battery separator according to claim 1 or 2, wherein the resin member has a first portion filled in the first groove and a second portion connected to the first portion and covers the edge portion. ..
前記基材は、前記第1面と反対側に第2面を有し、
前記基材は、前記第2面に第2溝を有する、請求項1〜3のいずれか1つに記載の電池用セパレータ。
The base material has a second surface opposite to the first surface and has a second surface.
The battery separator according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material has a second groove on the second surface.
前記第1溝と、前記第2溝とは、前記第1面に垂直な方向に見たときに重なっている、請求項4に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to claim 4, wherein the first groove and the second groove overlap when viewed in a direction perpendicular to the first surface. 前記基材は、前記第1面に、前記第1溝に交差する第3溝を有する、請求項1〜5のいずれか1つに記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to any one of claims 1 to 5, wherein the base material has a third groove intersecting the first groove on the first surface. 前記第1面は、矩形状であり、
前記第1溝および前記第3溝の少なくともいずれか一方は、前記第1面の辺のうちいずれか1辺に平行に延びている、請求項6に記載の電池用セパレータ。
The first surface has a rectangular shape and has a rectangular shape.
The battery separator according to claim 6, wherein at least one of the first groove and the third groove extends in parallel with any one of the sides of the first surface.
前記基材は、前記第2面に、前記第2溝と交差する第4溝を有する、請求項4または5に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to claim 4 or 5, wherein the base material has a fourth groove intersecting with the second groove on the second surface. 前記第2面は、矩形状であり、
前記第2溝および前記第4溝の少なくともいずれか一方は、前記第2面の辺のうちいずれか1辺に平行に延びている、請求項8に記載の電池用セパレータ。
The second surface has a rectangular shape and has a rectangular shape.
The battery separator according to claim 8, wherein at least one of the second groove and the fourth groove extends in parallel with any one of the sides of the second surface.
前記基材は、前記底部から前記第1面に垂直な方向に延びる亀裂を含む、請求項1〜9のいずれか1つに記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to any one of claims 1 to 9, wherein the base material contains a crack extending from the bottom portion in a direction perpendicular to the first surface. 前記亀裂内に前記樹脂部材が充填されている、請求項10に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to claim 10, wherein the resin member is filled in the crack. 前記リチウムイオン伝導性セラミックスの緻密度が90%以上である、請求項1〜8のいずれか1つに記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to any one of claims 1 to 8, wherein the lithium ion conductive ceramics have a density of 90% or more. 請求項1〜12のいずれか1つに記載の電池用セパレータと、
前記第1面側に位置する負極と、
前記基材から見て前記第1面と反対側に位置する正極と、
前記電池用セパレータ、前記正極および前記負極を収容する包装体と、を備える電気化学セル。
The battery separator according to any one of claims 1 to 12,
The negative electrode located on the first surface side and
A positive electrode located on the side opposite to the first surface when viewed from the base material,
An electrochemical cell comprising the battery separator, a package containing the positive electrode and the negative electrode.
前記樹脂部材は、前記第1面より突出する凸部を有しており、
前記凸部が前記負極と接触している請求項13に記載の電気化学セル。
The resin member has a convex portion protruding from the first surface, and has a convex portion.
The electrochemical cell according to claim 13, wherein the convex portion is in contact with the negative electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024048135A1 (en) * 2022-08-31 2024-03-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Lithium secondary battery and composite member

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