JP2022070897A5

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Publication number: JP2022070897A5
Application number: JP2022015758A
Authority: JP
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2041-03-12

Claims

蓄電デバイスの製造方法であって、前記方法は、
ポリオレフィンを含むＡ層と、ポリオレフィンを含むＢ層とを少なくとも１層ずつ備える積層構造を有するポリオレフィン微多孔膜を含む、蓄電デバイス用セパレータを製造する工程であって、前記Ａ層と前記Ｂ層の少なくとも一方に含まれるポリオレフィンが、１種又は２種以上の官能基を有する、工程と、
前記蓄電デバイス用セパレータを、正極、負極及び非水電解液と共に蓄電デバイスへ収納する工程と、
前記蓄電デバイスへの収納後に、（１）前記官能基同士が縮合反応するか、（２）前記官能基が前記蓄電デバイス内部の化学物質と反応するか、又は（３）前記官能基が他の種類の官能基と反応して、架橋構造を形成する工程と、
を含む、蓄電デバイスの製造方法。
前記化学物質が、前記ポリオレフィン微多孔膜に含まれる電解質、電解液、電極活物質、添加剤又はそれらの分解物のいずれかである、請求項１に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ａ層又は前記Ｂ層は、前記官能基を含まない層であり、かつ前記官能基を含まない層の厚みに対して前記官能基を含む層の厚みの比が、０．０８～６．５０である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ａ層又は前記Ｂ層は、前記官能基を含まない層であり、前記官能基を含まない層にはポリエチレンが含まれ、かつ前記ポリエチレンの結晶化度が、６０％～９９％である、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記ポリエチレンの結晶子サイズが、１０ｎｍ～５０ｎｍである、請求項４に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記架橋構造が、前記ポリオレフィンの非晶部が架橋された非晶部架橋構造である、請求項１～５のいずれか１項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記非晶部が、選択的に架橋された、請求項６に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記ポリオレフィンが、官能基変性ポリオレフィン、又は官能基を有する単量体を共重合されたポリオレフィンである、請求項１～７のいずれか１項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記架橋構造が、共有結合、水素結合又は配位結合のいずれかを介した反応により形成される、請求項１～８のいずれか１項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記共有結合を介した反応が、下記反応（Ｉ）～（ＩＶ）：
（Ｉ）複数の同一官能基の縮合反応；
（ＩＩ）複数の異種官能基間の反応；
（ＩＩＩ）官能基と電解液の連鎖縮合反応；及び
（ＩＶ）官能基と添加剤の反応；
から成る群から選択される少なくとも１つである、請求項９に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記配位結合を介した反応が、下記反応（Ｖ）：
（Ｖ）複数の同一官能基が、金属イオンとの配位結合を介して架橋する反応；
である、請求項１０に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）が、蓄電デバイス内部の化学物質により触媒的に促進される、請求項１０に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（Ｉ）が、複数のシラノール基の縮合反応である、請求項１０に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（ＩＶ）が、前記ポリオレフィン微多孔膜を構成する化合物Ｒｘと前記添加剤を構成する化合物Ｒｙとの求核置換反応、求核付加反応又は開環反応であり、前記化合物Ｒｘは、官能基ｘを有し、かつ前記化合物Ｒｙは、連結反応ユニットｙ_１を有する、請求項１０に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（ＩＶ）が求核置換反応であり、
前記化合物Ｒｘの官能基ｘが、－ＯＨ、－ＮＨ_２、－ＮＨ－、－ＣＯＯＨ及び－ＳＨから成る群から選択される少なくとも１つであり、かつ
前記化合物Ｒｙの連結反応ユニットｙ_１が、ＣＨ_３ＳＯ_２－、ＣＦ_３ＳＯ_２－、ＡｒＳＯ_２－、ＣＨ_３ＳＯ_３－、ＣＦ_３ＳＯ_３－、ＡｒＳＯ_３－、及び下記式（ｙ_１－１）～（ｙ_１－６）：
｛式中、Ｘは、水素原子又は１価の置換基である。｝
｛式中、Ｘは、水素原子又は１価の置換基である。｝
｛式中、Ｘは、水素原子又は１価の置換基である。｝
｛式中、Ｘは、水素原子又は１価の置換基である。｝
｛式中、Ｘは、水素原子又は１価の置換基である。｝
｛式中、Ｘは、水素原子又は１価の置換基である。｝
で表される１価の基から成る群から選択される少なくとも２つである、請求項１４に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（ＩＶ）が求核置換反応であり、
前記化合物Ｒｙが、前記連結反応ユニットｙ_１に加えて鎖状ユニットｙ_２を有し、かつ
前記鎖状ユニットｙ_２が、下記式（ｙ_２－１）～（ｙ_２－６）：
｛式中、ｍは、０～２０の整数であり、かつｎは、１～２０の整数である。｝
｛式中、ｎは、１～２０の整数である。｝
｛式中、ｎは、１～２０の整数である。｝
｛式中、ｎは、１～２０の整数である。｝
｛式中、Ｘは、炭素数１～２０のアルキレン基、又はアリーレン基であり、かつｎは、１～２０の整数である。｝
｛式中、Ｘは、炭素数１～２０のアルキレン基、又はアリーレン基であり、かつｎは、１～２０の整数である。｝
で表される２価の基から成る群から選択される少なくとも１つである、請求項１４又は１５に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（ＩＶ）が求核付加反応であり、
前記化合物Ｒｘの官能基ｘが、－ＯＨ、－ＮＨ_２、－ＮＨ－、－ＣＯＯＨ及び－ＳＨから成る群から選択される少なくとも１つであり、かつ
前記化合物Ｒｙの連結反応ユニットｙ_１が、下記式（Ａｙ_１－１）～（Ａｙ_１－６）：
｛式中、Ｒは、水素原子又は１価の有機基である。｝
で表される基から成る群から選択される少なくとも１つである、請求項１４に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記反応（ＩＶ）が開環反応であり、
前記化合物Ｒｘの官能基ｘが、－ＯＨ、－ＮＨ_２、－ＮＨ－、－ＣＯＯＨ及び－ＳＨから成る群から選択される少なくとも１つであり、かつ
前記化合物Ｒｙの連結反応ユニットｙ_１が、下記式（ＲＯｙ_１－１）：
｛式中、複数のＸは、それぞれ独立に、水素原子又は１価の置換基である。｝
で表される少なくとも２つの基である、請求項１４に記載の蓄電デバイスの製造方法。
下記反応（Ｖ）において、前記金属イオンが、Ｚｎ^２＋、Ｍｎ^２＋、Ｃｏ^３＋、Ｎｉ^２＋及びＬｉ^＋から成る群から選択される少なくとも１つである、請求項１１に記載の蓄電デバイスの製造方法。
蓄電デバイスの製造方法であって、前記方法は、
ポリオレフィンを含むＡ層と、ポリオレフィンを含むＢ層と、無機粒子を含むＣ層とを、それぞれ少なくとも１層ずつ備える蓄電デバイス用セパレータを製造する工程であって、前記Ａ層とＢ層の少なくとも一方に含まれるポリオレフィンが、１種又は２種以上の官能基を有する、工程と、
前記蓄電デバイス用セパレータを、正極、負極及び非水電解液と共に蓄電デバイスへ収納する工程と、
前記蓄電デバイスへの収納後に、前記蓄電デバイス内で前記官能基同士が縮合反応してシロキサン結合による架橋構造を形成する工程と、
を含む、蓄電デバイスの製造方法。
前記Ａ層またはＢ層に対し１００μｍ四方面積のＴＯＦ－ＳＩＭＳ測定を行ったとき、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含む島構造が１つ以上検出され、かつ前記島構造の大きさが９μｍ^２以上２４５μｍ^２以下である領域を備える、請求項２０に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含む島構造が前記セパレータに２つ以上存在し、それぞれの前記島構造の重み付き重心位置間距離の最小値及び最大値のいずれもが、６μｍ以上１３５μｍ以下である、請求項２１に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記島構造はアルカリ土類金属を含み、前記アルカリ土類金属がカルシウムである、請求項２１又は２２に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属が、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、及びストロンチウムからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項２１又は２２に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ｃ層が無機粒子および樹脂バインダを含む無機多孔質層である、請求項２０～２３のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記樹脂バインダのガラス転移温度（Ｔｇ）が－５０℃～９０℃である、請求項２５に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ｃ層に含まれる無機粒子の含有量が、前記Ｃ層の全質量を基準として、５質量％～９９質量％である、請求項２０～２６のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記無機粒子が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素、シリコンカーバイド、水酸化酸化アルミニウム、タルク、カオリナイト、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ藻土、ケイ砂、およびガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項２０～２７のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ｃ層の表面のうち、前記Ａ層または前記Ｂ層に接していない面に、熱可塑性ポリマーを含むＤ層が積層されている、請求項２０～２８のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ｄ層に含まれる熱可塑性ポリマーが、（メタ）アクリル酸エステル又は（メタ）アクリル酸を重合単位として含む、請求項２０～２９のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ｄ層は、前記Ｃ層の表面を５％～９８％の面積割合で被覆する、請求項２９又は３０に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記Ｄ層に含まれる熱可塑性ポリマーが、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）、及びポリフッ化ビニリデン－クロロトリフルオロエチレン（ＰＶＤＦ－ＣＴＦＥ）から成る群から選択される少なくとも一つのフッ素原子含有ビニル化合物を含む、請求項２９～３１のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
電解液浸漬後の前記蓄電デバイス用セパレータを２℃／ｍｉｎで１５０℃まで加熱した時の熱応答指数を、最小二乗近似法を用いて式（１）にフィッティングしたとき、ｒａｔｅの範囲が３．５≦ｒａｔｅ≦１５０である、請求項２０～３２のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
電解液浸漬後の前記蓄電デバイス用セパレータを２℃／ｍｉｎで１５０℃まで加熱した時の熱応答指数を、最小二乗近似法を用いて式（１）にフィッティングしたとき、Ｔ_０の範囲が１１０≦Ｔ_０≦１５０、ｍａｘの範囲が０．１≦ｍａｘ≦３０である、請求項２０～３３のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記官能基を有するポリオレフィンが、前記官能基の架橋構造を形成する脱水縮合触媒を含有するマスターバッチ樹脂ではない、請求項１～３４のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
前記正極は、ニッケル－マンガン－コバルト（ＮＭＣ）系リチウム含有正極、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）系正極、コバルト酸リチウム（ＬＣＯ）系正極、ニッケル－コバルト－アルミ（ＮＣＡ）系リチウム含有正極、及びマンガン酸リチウム（ＬＭＯ）系正極からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項２０～３５のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。