JP2024501777A - セパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置 - Google Patents

セパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置 Download PDF

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Abstract

本願はセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を提供し、第１方向に沿って、セパレータは順に第１領域と、本体領域と、第２領域と、を含み、第１領域の少なくとも１つの表面及び／又は第２領域の少なくとも１つの表面に蛍光コーティングが設けられ、蛍光コーティングはセパレータに折り返しが発生したか否かを標識することに用いられる。本願のセパレータは折り返しが発生すると直ちに識別されることができ、折り返しが発生したセパレータでリチウムイオン電池が製造されることを防ぎ、リチウムイオン電池の歩留まりの向上に役立つ。

Description

本願は２０２１年１０月２９日に出願された、出願番号２０２１１１２６９６４８．５の優先権を主張する。
本願はリチウム電池の技術分野に関し、特にセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置に関する。
リチウムイオン電池はエネルギー密度が大きく、動作電圧が高く、自己放電率が低く、体積が小さく、重量が軽い等の特徴を有し、電気自動車、電子機器等の製品に広く応用されている。
リチウムイオン電池の製造過程で、セパレータが偶発的に折り返されることがある。電池においてセパレータは、電池の正極シートと負極シートとを隔離する役割を果たすため、セパレータが折り返されると、正極シートと負極シートとが接触して短絡が発生し、電池の安全性に影響を及ぼす。
本願は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、折り返しが発生したセパレータを標識することにより、折り返しが発生したセパレータを直ちに識別することである。
上記目的を達成するために、本願はセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を提供する。
本願の第１態様によれば、セパレータであって、第１方向に沿って、順に第１領域と、本体領域と、第２領域と、を含み、前記第１領域の少なくとも１つの表面及び／又は前記第２領域の少なくとも１つの表面に蛍光コーティングが設けられ、前記蛍光コーティングは前記セパレータに折り返しが発生したか否かを標識することに用いられるセパレータを提供する。
これにより、セパレータに折り返しが発生すると、折り返された位置の蛍光コーティングの蛍光色が欠落し、該位置に折り返しが発生したことを知らせる。従って、本願のセパレータは折り返しが発生すると直ちに識別されることができ、折り返しが発生したセパレータでリチウムイオン電池が製造されることを防ぎ、リチウムイオン電池の歩留まりの向上に役立つ。
任意の実施形態において、前記第１方向に沿って、前記第１領域の幅ｗ１は０．５ｍｍ～１５ｍｍであり、前記第２領域の幅ｗ２は０．５ｍｍ～１５ｍｍであり、一方では、セパレータに折り返しが発生した時に折り返された位置の蛍光色の欠落が効果的に識別できるようになり、他方ではセパレータ本体領域の幅に対する第１領域及び／又は第２領域の占有を減少させて、セパレータの隔離性能を改善する。
任意の実施形態において、前記蛍光コーティングは、蛍光金属酸化物、蛍光硫化物及び蛍光ランタニドキレートのうちの少なくとも１つを含む蛍光材料を含み、上記の蛍光材料を含む蛍光コーティングは、良好な蛍光効果を有する。
任意の実施形態において、前記蛍光コーティングはポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール及びポリアクリロニトリルのうちの少なくとも１つを含むバインダーをさらに含み、蛍光コーティングの界面の接着効果を向上させることができ、蛍光コーティングとセパレータを固定する役割を果たし、蛍光コーティングとセパレータ基材が離脱してセパレータの折り返しの検出効果に影響を与えるリスクを低下させる。
任意の実施形態において、前記蛍光コーティングはアクリル系樹脂をさらに含み、前記蛍光コーティングの総質量に基づき、前記蛍光材料の質量パーセント含有量は４０％～８０％であり、前記バインダーの質量パーセント含有量は１％～１０％であり、前記アクリル系樹脂の質量パーセント含有量は１０％～５０％であり、蛍光コーティングの成膜性を向上させることができ、厚さが均一で、密着性に優れた蛍光コーティングを得るのに役立つ。
任意の実施形態において、前記蛍光コーティングと前記第１領域との間に無機コーティングが設けられ、及び／又は、前記蛍光コーティングと前記第２領域との間に無機コーティングが設けられる。無機コーティングはセパレータ及び蛍光コーティングを支持する役割を果たすことができ、それによりセパレータの縁部（すなわち第１領域及び／又は第２領域）の硬度を向上させ、セパレータの縁部に折り返しが発生しにくく、セパレータの性能を改善する。
任意の実施形態において、前記無機コーティングは酸化アルミニウム及びベーマイトのうちの少なくとも１つを含む無機粒子を含み、セパレータ及び蛍光コーティングに対する支持性を効果的に向上させることができ、セパレータの縁部に折り返しが発生しにくい。
本願の第２態様によれば、上記いずれかの実施形態に記載のセパレータに応用され、前記セパレータが第２方向に沿って移動する過程で、カラーセンサによって前記セパレータの蛍光領域に蛍光色があるか否かを検出するステップと、前記カラーセンサが、前記蛍光領域における前記蛍光色の欠落を検出した場合、前記セパレータに折り返しが発生したと判定するステップと、を含む、セパレータの折り返しを識別する方法をさらに提供する。
これにより、セパレータが第２方向に沿って移動する過程で、カラーセンサによってセパレータの蛍光領域に蛍光色があるか否かを検出し、それにより折り返しが発生したセパレータを識別することができ、折り返しが発生したセパレータでリチウムイオン電池が製造されることを防ぎ、リチウムイオン電池の歩留まりの向上に役立つ。
本願の第３態様によれば、正極シートと、負極シートと、上記いずれかの実施形態に記載のセパレータと、を含む電極アセンブリを提供する。
これにより、折り返しが発生したセパレータが識別され、折り返しが発生したセパレータは廃棄措置を講じることができるため、本願の電極アセンブリを含むリチウムイオン電池はより高い歩留まりを有する。
任意の実施形態において、前記第１方向に沿って、前記第１領域の幅ｗ１≧第１幅Ｗ３であり、前記第１幅Ｗ３は、前記負極シートの上縁部と前記正極シートの上縁部との間の距離であり、それにより第１領域における蛍光コーティングはより良好な識別効果を有することができ、またセパレータ本体領域の幅に対して第１領域が過度に占有することなく、セパレータの隔離性能を改善する。
任意の実施形態において、前記第１方向に沿って、前記第２領域の幅ｗ２≧第２幅Ｗ４であり、前記第２幅Ｗ４は、前記負極シートの下縁部と前記正極シートの下縁部との間の距離である。それにより第２領域における蛍光コーティングはより良好な識別効果を有することができ、またセパレータ本体領域の幅に対して第２領域が過度に占有することなく、セパレータの隔離性能を改善する。
本願の第４態様によれば、本願の第３態様に係る電極アセンブリを含む二次電池を提供する。
本願の第５態様によれば、本願の第４態様に係る二次電池を含む電池モジュールを提供する。
本願の第６態様によれば、本願の第５態様に係る電池モジュールを含む電池パックを提供する。
本願の第７態様によれば、本願の第４態様に係る二次電池、本願の第５態様に係る電池モジュール、又は本願の第６態様に係る電池パックから選択される少なくとも１つを含む電力消費装置を提供する。
本願が提供するセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置によれば、第１方向に沿って、セパレータは順に第１領域と、本体領域と、第２領域と、を含み、第１領域の少なくとも１つの表面及び／又は第２領域の少なくとも１つの表面に蛍光コーティングが設けられ、該蛍光コーティングはセパレータに折り返しが発生したか否かを標識することに用いられる。セパレータに折り返しが発生すると、折り返し位置の蛍光コーティングの蛍光色が欠落し、該位置に折り返しが発生したことを知らせる。従って、本願のセパレータは折り返しが発生すると直ちに識別されることができ、折り返しが発生したセパレータでリチウムイオン電池が製造されることを防ぎ、リチウムイオン電池の歩留まりの向上に役立つ。
本願の一実施形態に係るセパレータの構造概略図である。 図１のＡ－Ａ断面の断面図である。 本願の別の実施形態に係るセパレータの構造概略図である。 本願の第３実施形態に係るセパレータの構造概略図である。 本願の第４実施形態に係るセパレータの構造概略図である。 本願の一実施形態に係るセパレータの折り返しを識別する方法のフローチャートである。 本願の一実施形態に係る三層構造ストリップの構造概略図である。 本願の一実施形態に係る二次電池の概略図である。 図８に示した本願の一実施形態に係る二次電池の分解図である。 本願の一実施形態に係る電池モジュールの概略図である。 本願の一実施形態に係る電池パックの概略図である。 図１１に示す本願の一実施形態に係る電池パックの分解図である。 本願の一実施形態に係る二次電池を電源として使用する電力消費装置の概略図である。
以下、本願のセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力装置を具体的に開示した実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、不必要な詳細な説明は省略する場合がある。例えば、周知の事項の詳細な説明や、実質的に同一の構造についての重複する説明は省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長にならないようにして、当業者の理解を容易にするためである。また、図面及び以下の説明は、当業者が本願を十分に理解するために提供されたものであり、特許請求の範囲に記載された主題を限定することを意図するものではない。
本願に開示される「範囲」は、下限及び上限の形で定義され、所与の範囲は、１つの下限と１つの上限を選定することによって定義され、選定された下限及び上限は、特定の範囲の境界を定義するものである。このような方法で定義された範囲は、両端の値が含まれてもよく又は含まれていなくてもよく、且つ任意に組み合わせることができ、すなわち、任意の下限を任意の上限と組み合わせて範囲を形成することができる。例えば、６０～１２０及び８０～１１０の範囲が特定のパラメータについて列挙されている場合、６０～１１０及び８０～１２０の範囲も予想されると理解される。また、最小範囲値１及び２が列挙されており、及び最大範囲値３、４及び５が列挙されている場合、１～３、１～４、１～５、２～３、２～４及び２～５の範囲がすべて企図されている。本願において、説明がない限り、数値範囲「ａ～ｂ」は、ａからｂの間の任意の実数の組み合わせの省略表現を意味し、ａ及びｂは両方とも実数である。例えば、数値範囲「０～５」は、「０～５」の間の全ての実数が本明細書に全て列挙されていることを意味し、「０～５」は、これらの数値の組み合わせの省略表現にすぎない。また、あるパラメータが≧２の整数であると表現する場合、そのパラメータが例えば整数２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２等であることを開示することに相当する。
本願のすべての実施形態及び選択可能な実施形態は、特に明記しない限り、互いに組み合わせて新しい技術的解決手段を形成することができる。
本願の全ての技術的特徴及び選択可能な技術的特徴は、特に説明しない限り、互いに組み合わせて新しい技術的解決手段を形成することができる。
本願の全てのステップは、特に説明しない限り、順に又はランダムに実施することができ、好ましくは順に実施する。例えば、前記方法がステップ（ａ）及び（ｂ）を含む場合、前記方法は、順に実施されるステップ（ａ）及び（ｂ）を含んでもよく、又は順に実施されるステップ（ｂ）及び（ａ）を含んでもよいことを示す。例えば、前記方法がステップ（ｃ）をさらに含んでもよいという場合、ステップ（ｃ）を任意の順序で前記方法に加えてもよいことを意味し、例えば、前記方法はステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含んでもよく、又はステップ（ａ）、（ｃ）及び（ｂ）を含んでもよく、又はステップ（ｃ）、（ａ）及び（ｂ）を含んでもよいなどを示す。
本願で言及される「含む」及び「包含する」は、特に説明しない限り、開放形式及び閉鎖形式の両方を示す。例えば、前記「含む」及び「包含」は、列挙されていない他の構成要素も含む又は包含してもよいことを示すことができ、又は列挙された構成要素のみを含む又は包含してもよいことを示すことができる。
本願において、特に説明しない限り、「又は」という用語は包括的である。例えば、「Ａ又はＢ」という語句は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢの両方」を意味する。より具体的には、「Ａ又はＢ」という条件は、Ａが真（又は存在する）であり、Ｂが偽（又は存在しない）であるか、Ａが偽（又は存在しない）であり、Ｂが真（又は存在する）であるか、又はＡ及びＢの両方が真（又は存在する）である、のいずれかによって満たされる。
出願人らは研究の結果、リチウムイオン電池の製造過程で、例えば捲回構造の電池について、セパレータに捲回の過程で折り返しが発生する可能性があることを発見した。セパレータは正極シートと負極シートとを隔離する役割を果たし、セパレータに折り返しが発生すると、折り返された箇所で正極シートと負極シートが接触する状況が生じるおそれがあり、リチウムイオン電池の内部短絡を招き、リチウムイオン電池の安全性に影響を及ぼす。
これに基づき、鋭意研究の結果として、蛍光材料をセパレータに応用することにより、リチウムイオン電池を製造する時に、セパレータ表面の蛍光材料に基づいてセパレータに折り返しが発生した位置を識別できることを発見した。これにより、折り返しが発生したセパレータを直ちに識別することができ、折り返しが発生したセパレータで電池が製造されて、電池の安全上の事故が起きることを回避する。
折り返しが発生したセパレータを効果的に識別し、折り返しが発生したセパレータでリチウムイオン電池が製造されることを回避するために、これに鑑みて、本願はセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を提供する。
本願の一実施形態において、本願はセパレータを提供し、図１及び図２を参照すると、図１は本願のセパレータの構造概略図であり、図２は図１のＡ－Ａを断面とする断面図であり、セパレータ１０は順に第１領域１１と、本体領域１２と、第２領域１３と、を含み、第１領域１１の少なくとも１つの表面及び／又は第２領域１３の少なくとも１つの表面に蛍光コーティング６が設けられ、蛍光コーティング６はセパレータ１０に折り返しが発生したか否かを標識することに用いられる。
本願の実施例において、第１方向はセパレータ１０の幅方向である。本体領域１２とはセパレータ１０の本体部分を指し、本体領域１２はリチウムイオン電池における正極シートと負極シートとを隔離する役割を果たし、第１領域１１及び第２領域１３とは第１方向に沿って設けられ、それぞれ本体領域１２の両側に位置するセパレータ１０の一部分を指し、第１領域１１及び第２領域１３は一般的にセパレータ１０の縁部に位置する。
第１領域１１の少なくとも１つの表面及び／又は第２領域１３の少なくとも１つの表面に蛍光コーティング６が設けられる。いくつかの実施形態では、第１領域１１の少なくとも１つの表面に蛍光コーティング６が設けられ、いくつかの実施形態では、第２領域１３の少なくとも１つの表面に蛍光コーティング６が設けられ、いくつかの実施形態では、第１領域１１の少なくとも１つの表面及び第２領域１３の少なくとも１つの表面の両方に蛍光コーティング６が設けられる。理解できるように、セパレータ１０は両面を有するため、それに応じて、第１領域１１の１つの表面に蛍光コーティング６が設けられてもよく、第１領域１１の２つの表面にいずれも蛍光コーティング６が設けられてもよく、蛍光作用を果たすことができればよい。第２領域１３の蛍光コーティング６についても同様である。
本願の実施例の第１領域１１の少なくとも１つの表面及び／又は第２領域１３の少なくとも１つの表面に蛍光コーティング６が設けられるため、該蛍光コーティング６はセパレータ１０に折り返しが発生したか否かを標識することに用いることができる。これに基づいて、セパレータ１０に折り返しが発生すると、折り返し位置の蛍光コーティング６の蛍光色が欠落し、該位置に折り返しが発生したことを知らせて、折り返しが発生したセパレータ１０を直ちに識別することができ、折り返しが発生したセパレータ１０で電池が製造されることを防ぎ、リチウムイオン電池の歩留まりの向上に役立つ。
いくつかの実施形態において、図１を参照すると、第１方向に沿って、第１領域１１の幅ｗ１は０．５ｍｍ～１５ｍｍであり、第２領域１３の幅ｗ２は０．５ｍｍ～１５ｍｍである。出願人らは、第１領域１１の幅ｗ１及び／又は第２領域１３の幅ｗ２を上記範囲内に制御することにより、一方では、セパレータに折り返しが発生した時に折り返された位置の蛍光色の欠落が効果的に識別できるようになり、他方では、セパレータ本体領域の幅に対する第１領域及び／又は第２領域の占有を減少させて、セパレータの隔離性能の大幅な低下を防止することを発見した。ｗ１、ｗ２はセパレータ全体の幅に基づいて調整することができ、例えば、セパレータ全体の幅が比較的大きい場合、ｗ１、ｗ２を大きく設定することができ、セパレータ全体の幅が比較的小さい場合、ｗ１、ｗ２を小さく設定することができ、ｗ１、ｗ２が本願の範囲内にあることを保証すればよい。
いくつかの実施形態において、蛍光コーティング６は蛍光材料を含む。本願は蛍光コーティング６における蛍光材料を特に限定せず、蛍光を発生させ、本願の目的を達成できるものであればよい。いくつかの実施形態において、蛍光材料は蛍光金属酸化物、蛍光硫化物及び蛍光ランタニドキレートのうちの少なくとも１つを含む。例示的に、蛍光材料は具体的にＹ２Ｏ３Ｓ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（ユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミネート）、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ（ユーロピウム付活酸化イットリウム）、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ（セリウム、テルビウム付活リン酸ランタン）、ＭＮ２Ｓ２：Ｅｕ（ＭはＢａ、Ｓｒ又はＣａから選択され、ＮはＡｌ、Ｃａ又はＩｎから選択される）のうちの少なくとも１つから選択することができ、例示的に、ＭＮ２Ｓ２：ＥｕはＢａＡｌ２Ｓ２：Ｅｕ（ユーロピウム付活バリウムチオアルミネート）であってもよい。本願は蛍光コーティング中に上記蛍光材料を含むことにより、第１領域及び／又は第２領域が蛍光を発し、折り返しが発生したセパレータを識別しやすい。
いくつかの実施形態において、図３に示すように、蛍光コーティング６はバインダー７をさらに含む。本願はバインダーについて特に限定せず、昇温後に粘性が生じ、本願の目的を達成することができればよく、いくつかの実施形態において、バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール及びポリアクリロニトリルのうちの少なくとも１つを含む。本願では蛍光コーティング６にバインダー７が含まれることで、電極アセンブリが昇温した後、セパレータ１０の縁部の蛍光コーティング６領域が互いに接着して、蛍光コーティング６の界面の接着効果を向上させることができ、蛍光コーティング６とセパレータ１０を固定する役割を果たし、蛍光コーティング６とセパレータ基材が離脱することでセパレータの折り返しの検出効果に影響を与えるリスクを低下させる。なお、図３におけるバインダー７は例示的なものに過ぎず、実際の蛍光コーティング６におけるバインダーは蛍光コーティング６内で均一に分布させることができる。
いくつかの実施形態において、蛍光コーティング６はアクリル系樹脂をさらに含み、蛍光コーティングの総質量に基づき、蛍光材料の質量パーセント含有量は４０％～８０％であり、バインダーの質量パーセント含有量は１％～１０％であり、アクリル系樹脂の質量パーセント含有量は１０％～５０％である。本願では蛍光コーティング６にアクリル系樹脂が含まれることで、蛍光コーティングの成膜性を向上させることができ、厚さが均一で、密着性に優れた蛍光コーティングを得るのに役立つ。
本願では蛍光材料、バインダー、アクリル系樹脂の含有量を協調して上記範囲内に制御することにより、蛍光性に優れ、界面の接着性能に優れ、成膜性に優れた蛍光コーティングを得ることができ、それにより蛍光コーティングとセパレータ基材との間の接着性能を向上させ、蛍光コーティングとセパレータ基材が離脱することでセパレータの折り返しの検出効果に影響を与えるリスクを低下させる。
いくつかの実施形態において、図４に示すように、セパレータの厚さ方向に沿って、蛍光コーティング６と第１領域１１との間に無機コーティング８が設けられ、及び／又は、セパレータの厚さ方向に沿って、蛍光コーティング６と第２領域１３との間に無機コーティング８が設けられる。具体的には、いくつかの実施形態では、セパレータの厚さ方向に沿って、蛍光コーティング６と第１領域１１との間に無機コーティング８が設けられ、いくつかの実施形態では、セパレータの厚さ方向に沿って、蛍光コーティング６と第２領域１３との間に無機コーティング８が設けられ、いくつかの実施形態では、セパレータの厚さ方向に沿って、蛍光コーティング６と第１領域１１との間に無機コーティング８が設けられ、且つ蛍光コーティング６と第２領域１３との間に無機コーティング８が設けられる。無機コーティングはセパレータ及び蛍光コーティングを支持する役割を果たすことができ、それによりセパレータの縁部、すなわち第１領域１１及び／又は第２領域１３の硬度を向上させ、セパレータの縁部に折り返しが発生しにくく、セパレータの性能を改善する。
いくつかの実施形態において、無機コーティング８は無機粒子を含み、本願は蛍光コーティング６における無機粒子を特に限定せず、本願の目的を達成できるものであればよい。いくつかの実施形態において、無機粒子は酸化アルミニウム及びベーマイトのうちの少なくとも１つを含み、セパレータ及び蛍光コーティングに対する支持性を効果的に向上させることができ、セパレータの縁部に折り返しが発生しにくい。本願は無機粒子の粒径を特に限定せず、本願の目的を達成できるものであればよい。
いくつかの実施形態において、図５に示すように、蛍光コーティング６と第１領域１１及び／又は第２領域１３との間に無機コーティング８が設けられ、蛍光コーティング６はバインダー７をさらに含む。バインダー７と無機コーティング８との相乗作用により、蛍光コーティングの界面の接着効果を向上させ、蛍光コーティングとセパレータ基材が離脱することでセパレータの折り返しの検出効果に影響を与えるリスクを低下させることができるだけでなく、第１領域及び／又は第２領域の硬度を向上させ、セパレータの縁部に折り返しが発生しにくく、セパレータの性能を改善することもできる。
本願は蛍光コーティングの製造方法を特に限定せず、本願の目的を達成できるものであればよい。例えば、蛍光材料を含む蛍光ペーストをセパレータ基材の表面の縁部位置に塗布して、蛍光コーティングを形成することができる。本願は蛍光ペーストについて特に限定せず、本願の目的を達成できるものであればよく、例えば、蛍光ペーストに蛍光材料、分散剤、アクリル系樹脂、有機溶媒等の物質が含まれてもよい。また、蛍光ペーストにバインダーを加えて、蛍光コーティングの界面の接着効果を向上させることができる。本願は分散剤について特に限定せず、本願の目的を達成できるものであればよく、例えば、分散剤はケイ酸塩系材料（例えば水ガラス）、アルカリ金属リン酸塩系材料（例えばトリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム又はピロリン酸ナトリウム等）から選択することができる。
本願の一実施形態において、図６に示すように、本願は上記いずれかの実施形態に記載のセパレータを応用し、以下のステップＳ１０１～Ｓ１０２を含むセパレータの折り返しを識別する方法を提供する。
ステップＳ１０１では、セパレータが第２方向に沿って移動する過程で、カラーセンサによってセパレータの蛍光領域に蛍光色があるか否かを検出する。
本願の実施例において、第２方向とはセパレータの幅方向である。なお、電極アセンブリについて、捲回する前にセパレータの両面にそれぞれ正極シート及び負極シートを配置して、図７に示すように三層構造ストリップを形成し、次いで該ストリップを捲回装置を介して電極アセンブリに捲回することが理解できる。図７に示すように、正極シート１４及び負極シート１５はそれぞれセパレータ１０の両面に位置し、負極シート１５の幅は一般的にセパレータ１０の幅よりも小さいが正極シート１４の幅よりも大きく、負極シート１５の縁部とセパレータ１０の縁部との間に蛍光コーティング６を有する領域（すなわち第１領域１１及び／又は第２領域１３）が含まれるため、これに基づいて、捲回装置上に１つのカラーセンサを固定し、カラーセンサは該ストリップにおける負極シートの縁部とセパレータの縁部との間の領域、すなわち蛍光コーティングを有する領域を検出して、該領域に蛍光色の欠落が発生したか否かを識別することができる。
ステップＳ１０２では、カラーセンサが蛍光領域の蛍光色の欠落を検出した場合、セパレータに折り返しが発生したと判定する。本願の実施例はカラーセンサについて特に限定せず、蛍光色を識別できるものであればよく、市販のカラーセンサであってもよい。
セパレータ１０が第２方向に沿って移動する過程で、セパレータ１０に折り返しが発生すると、対応する極性シート領域は蛍光色が欠落し、さらにカラーセンサによって識別され、カラーセンサは識別結果を管理ユニットに送信することができ、管理ユニットは、セパレータに折り返しが発生したことを確認することができる。本願の実施例は管理ユニットについて特に限定せず、例えば捲回装置内のプログラマブルコントローラであってもよい。
本願の実施例は、セパレータが第２方向に沿って移動する過程で、カラーセンサによってセパレータの蛍光領域に蛍光色があるか否かを検出し、それにより折り返しが発生したセパレータを識別することができ、折り返しが発生したセパレータでリチウムイオン電池が製造されることを防ぎ、リチウムイオン電池の歩留まりの向上に役立つ。
本願の一実施形態において、図７を参照すると、本願は正極シート１４と、負極シート１５と、上記いずれかの実施形態に記載のセパレータ１０と、を含む電極アセンブリを提供する。本願の電極アセンブリでリチウムイオン電池が製造されると、折り返しが発生したセパレータは識別されたため、リチウムイオン電池はより高い歩留まりを有する。
いくつかの実施形態において、図７を参照すると、第１方向に沿って、第１領域１１の幅ｗ１≧第１幅Ｗ３であり、第１幅Ｗ３は、負極シート１５の上縁部と正極シート１４の上縁部との間の距離である。
本願の実施例において、第１方向はセパレータの幅方向である。負極シート１５の上縁部と正極シート１４の上縁部との間の距離とは、負極シート１５が正極シート１４を超えた領域の幅、すなわちＯｖｅｒｈａｎｇ領域の幅である。第１領域１１の幅ｗ１≧第１幅Ｗ３であることで、第１領域１１の幅を広げ、第１領域１１における蛍光コーティングはより良好な識別効果を有することができ、また、セパレータ本体領域１２の幅に対して第１領域１１が過度に占有することなく、セパレータの隔離性能を改善する。
いくつかの実施形態において、図７を参照すると、第１方向に沿って、第２領域１３の幅ｗ２≧第２幅Ｗ４であり、第２幅Ｗ４は、負極シートの下縁部と正極シートの下縁部との間の距離である。
本願の実施例において、負極シート１５の下縁部と正極シート１４の下縁部との間の距離とは、負極シート１５が正極シート１４を超えた領域の幅、すなわちＯｖｅｒｈａｎｇ領域の幅である。第２領域１３の幅ｗ２≧第２幅Ｗ４であることで、第２領域１３の幅を広げ、第２領域１３における蛍光コーティングはより良好な識別効果を有することができ、またセパレータ本体領域１２の幅に対して第２領域１３が過度に占有することなく、セパレータの隔離性能を改善する。
本願のセパレータは捲回構造の電極アセンブリに応用されてもよく、積層構造の電極アセンブリに応用されてもよく、本願は特に限定せず、切断する時に、捲回構造又は積層構造の寸法に応じて切断すればよい。
以下、適宜図面を参照して、本願の二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置について説明する。
本願の一実施形態において、二次電池を提供する。
一般的に、二次電池は正極シート、負極シート、電解質及びセパレータを含む。電池の充放電過程において、活性イオンは正極シートと負極シートとの間で往復して吸蔵及び脱離する。電解質は、正極シートと負極シートとの間でイオンを伝導する役割を果たす。セパレータは正極シートと負極シートとの間に設置され、主に正負極の短絡を防止する役割を果たすと同時に、イオンを通過させることができる。
［正極シート］
正極シートは、正極集電体と、正極集電体の少なくとも１つの表面に設けられた正極フィルム層と、を含む。
一例として、正極集電体は、それ自体の厚さ方向に対向する２つの面を有し、正極フィルム層は、正極集電体の対向する２つの面のいずれか一方又は両方に設けられる。
いくつかの実施形態において、前記正極集電体は金属箔又は複合集電体を用いることができる。金属箔としては、例えばアルミニウム箔を用いることができる。複合集電体は、高分子基材層と、高分子基材層の少なくとも一面に形成された金属層と、を含むことができる。複合集電体は、金属材料（アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を、高分子材料基材（例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）上に形成することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、正極活物質は当分野における公知の電池用正極活物質を使用することができる。一例として、正極活物質は、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩、リチウム遷移金属酸化物、及びそれらのそれぞれの改質化合物のうちの少なくとも１つを含んでもよい。しかし、本願はこれらの材料に限定されず、電池の正極活物質として使用可能な他の従来の材料を使用してもよい。これらの正極活物質は、１種類のみを単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。リチウム遷移金属酸化物の例はリチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（例えばＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（略称ＮＣＭ３３３）、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（略称ＮＣＭ５２３）、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２５Ｍｎ０．２５Ｏ２（略称ＮＣＭ２１１）、ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２（略称ＮＣＭ６２２）、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２（略称ＮＣＭ８１１））、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（例えばＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）及びその改質化合物等のうちの少なくとも１つが含まれてもよいが、これらに限定されない。オリビン構造のリチウム含有リン酸塩としては、例えば、リン酸鉄リチウム（例えばＬｉＦｅＰＯ４（略称ＬＦＰ））、リン酸鉄リチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガンリチウム（例えばＬｉＭｎＰＯ４）、リン酸マンガンリチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素との複合材料のうちの少なくとも１つが含まれてもよいが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、正極フィルム層は、正極フィルム層バインダーをさらに含んでもよい。一例として、前記正極フィルム層バインダーは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－プロピレン三元共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン三元共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びフッ素含有アクリレート樹脂のうちの少なくとも１つを含むことができる。
いくつかの実施形態において、正極フィルム層は、導電剤をさらに含んでもよい。一例として、前記導電剤は超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも１つを含むことができる。
いくつかの実施形態において、以下の方法で正極シートを製造することができる。上記正極シートを製造するための成分、例えば正極活物質、導電剤、正極フィルム層バインダー及び任意の他の成分を溶媒（例えばＮ－メチルピロリドン）に分散させ、正極ペーストを形成し、正極スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥、冷間プレス等のステップを経て、正極シートを得ることができる。
［負極シート］
負極シートは、負極集電体と、負極集電体の少なくとも１つの表面に設置され、負極活物質を含む負極フィルム層とを含む。
一例として、負極集電体は、それ自体の厚さ方向に対向する２つの面を有し、負極フィルム層は、負極集電体の対向する２つの面のいずれか一方又は両方に設けられる。
いくつかの実施形態において、前記負極集電体は金属箔又は複合集電体を用いることができる。金属箔としては、例えば銅箔を用いることができる。複合集電体は、高分子基材層と、高分子基材の少なくとも１つの表面に形成された金属層と、を含むことができる。複合集電体は、金属材料（銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を、高分子材料基材（例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）上に形成することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、負極活物質は当分野における公知の電池用負極活物質を使用することができる。一例として、負極活物質は、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、シリコン系材料、スズ系材料、チタン酸リチウムなどのうち少なくとも１つを含むことができる。前記シリコン系材料は、シリコン単体、シリコン酸化物、シリコン炭素複合体、シリコン窒素複合体及びシリコン合金のうちの少なくとも１つから選択することができる。前記スズ系材料は、スズ単体、スズ酸化物及びスズ合金のうちの少なくとも１つから選択することができる。しかし、本願はこれらの材料に限定されず、電池の負極活物質として使用可能な他の従来の材料を使用してもよい。これらの負極活物質は、１種類のみを単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
いくつかの実施形態において、負極フィルム層は、負極フィルム層バインダーをさらに含んでもよい。前記負極フィルム層バインダーは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＳ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アルギン酸ナトリウム（ＳＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）及びカルボキシメチルキトサン（ＣＭＣＳ）のうちの少なくとも１つから選択することができる。
いくつかの実施形態において、負極フィルム層は、導電剤をさらに含んでもよい。導電剤は超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも１つから選択することができる。
いくつかの実施形態において、負極フィルム層は、増粘剤（例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ－Ｎａ））などの他の助剤をさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態において、以下の方法で負極シートを製造することができる。上記負極シートを製造するための成分、例えば負極活物質、導電剤、負極フィルム層バインダー及び任意の他の成分を溶媒（例えば脱イオン水）に分散させ、負極スラリーを形成し、負極スラリーを負極集電体に塗布し、乾燥、冷間プレス等のステップを経て、負極シートを得ることができる。
［電解質］
電解質は、正極シートと負極シートとの間でイオンを伝導する役割を果たす。本願は電解質の種類を特に限定せず、必要に応じて選択することができる。例えば、電解質は液体、ゲル又は完全な固体であってもよい。
いくつかの実施形態において、前記電解質は電解液を使用する。前記電解液は電解質塩と溶媒を含む。
いくつかの実施形態において、電解質塩は、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウム、リチウムビスフルオロスルホニルイミド、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、リチウムジフルオロオキサレートボレート、リチウムビスオキサレートボレート、リチウムビス（オキサラト）ジフルオロホスファナイト、リチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートのうちの少なくとも１つから選択することができる。
いくつかの実施形態において、溶媒はエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、１、４－ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、及びジエチルスルホンのうちの少なくとも１つから選択することができる。
いくつかの実施形態において、前記電解液は、添加剤をさらに含んでもよい。例えば、添加剤は、負極フィルム形成添加剤、正極フィルム形成添加剤が含まれていてもよく、さらに、電池の特定の特性を改善することができる添加剤、例えば、電池の過充電特性を改善する添加剤、電池の高温又は低温特性を改善する添加剤などが含まれていてもよい。
［セパレータ］
いくつかの実施形態において、セパレータの材質はガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンのうちの少なくとも１つから選択することができる。セパレータは単層フィルムであっても多層複合フィルムであってもよく、特に限定されない。セパレータが多層複合フィルムである場合、各層の材料は、同一でも異なっていてもよく、特に限定されない。
いくつかの実施形態において、正極シート、負極シート及びセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスを介して電極アセンブリに製造することができる。
いくつかの実施形態において、二次電池は外装材を含むことができる。該外装材は上記電極アセンブリ及び電解質を封入するために用いられる。
いくつかの実施形態において、二次電池の外装材は、硬質プラスチックケース、アルミニウムケース、スチールケースなどの硬質ケースであってもよい。二次電池の外装材は、パウチ型ソフトパックなどのソフトパックであってもよい。ソフトパックの材質はプラスチックであってもよく、プラスチックとしては、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンサクシネート等が挙げられる。
本願は二次電池の形状を特に限定せず、円筒形、角形、又は他の任意の形状であってもよい。例えば、図８は一例としての角形構造の二次電池５である。
いくつかの実施形態において、図９を参照すると、外装材は、ハウジング５１及びカバープレート５３を含むことができる。ハウジング５１は底板及び底板に接続された側板を含み、底板及び側板で囲まれた収容キャビティが形成される。ハウジング５１は収容キャビティと連通する開口を有し、カバープレート５３は前記開口をカバーして、前記収容キャビティを密閉することができる。正極シート、負極シート及びセパレータから捲回プロセス又は積層プロセスを経て電極アセンブリ５２を形成することができる。電極アセンブリ５２は前記収容キャビティ内に封入される。電解液は電極アセンブリ５２内に含浸している。二次電池５に含まれる電極アセンブリ５２の数は１つ又は複数であってもよく、当業者は具体的な実際の要件に応じて選択することができる。
いくつかの実施形態において、二次電池は電池モジュールに組み立てることができ、電池モジュールに含まれる二次電池の数は１つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池モジュールの用途及び容量に応じて選択することができる。
図１０は一例としての電池モジュール４である。図１０を参照すると、電池モジュール４において、複数の二次電池５を電池モジュール４の長さ方向に沿って順に並べて設置することができる。当然ながら、他の任意の方法で配置してもよい。また、該複数の二次電池５は締結具によって固定することができる。
電池モジュール４は、複数の二次電池５が収容される収容空間を有する外ケースをさらに備えてもよい。
いくつかの実施形態において、上記電池モジュールはさらに電池パックに組み立てることができ、電池パックに含まれる電池モジュールの数は１つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池パックの用途及び容量に応じて選択することができる。
図１１及び図１２は、一例としての電池パック１である。図１１及び図１２を参照すると、電池パック１は、電池ケースと、電池ケース内に設置された複数の電池モジュール４と、を含むことができる。電池ケースは上筐体２及び下筐体３を含み、上筐体２は下筐体３に被せて、電池モジュール４を収容するための密閉空間を形成することができる。複数の電池モジュール４は、任意の形態で電池ケース内に配置することができる。
また、本願は、本願に係る二次電池、電池モジュール、又は電池パックのうちの少なくとも１つを含む電力消費装置をさらに提供する。前記二次電池、電池モジュール又は電池パックは、前記電力消費装置の電源として使用されてもよく、前記電力消費装置のエネルギー貯蔵要素として使用されてもよい。前記電力消費装置はモバイル機器（例えば携帯電話、ノートパソコン等）、電動車両（例えば純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、電動スクーター、電動ゴルフカート、電動トラック等）、電車、船舶及び衛星、エネルギー貯蔵システム等を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
前記電力消費装置として、二次電池、電池モジュール又は電池パックをその使用要件に応じて選択することができる。
図１３は、一例としての電力消費装置である。該電力消費装置は純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド電気自動車等である。該電力消費装置の二次電池に対する高出力及び高エネルギー密度の要件を満たすために、電池パック又は電池モジュールを用いることができる。
別の例としての装置は、携帯電話、タブレットパソコン、ノートパソコンなどであってもよい。該装置は、一般的に軽量薄型化が求められており、電源として二次電池を用いることができる。
実施例
以下、本願の実施例について説明する。以下に説明する実施例は例示的なものであり、本願を説明するためのものに過ぎず、本願を限定するものと理解すべきではない。実施例において具体的な技術又は条件が示されていない場合、本分野の文献に記載された技術又は条件に従って、又は製品の説明書に従って実行される。使用した試薬又は機器にメーカーが記載されていない場合、いずれも市販の一般的な製品である。
実施例１
＜セパレータの製造＞
＜蛍光ペーストの調製＞
蛍光材料のＹ２Ｏ３Ｓ、分散剤のトリポリリン酸ナトリウム、アクリル樹脂、有機溶媒のＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を質量比３５：２：３０：３３で混合し、真空撹拌機の作用下で体系が均一になるまで撹拌して、蛍光ペーストを得る。
＜蛍光コーティングを有するセパレータの製造＞
厚さ７μｍの市販の多孔質ポリエチレンフィルムをセパレータ基材として選択し、セパレータ基材の２つの縁部にそれぞれ蛍光ペーストを塗布し、図１に示すような第１領域及び第２領域を形成し、第１領域及び第２領域における蛍光コーティングの厚さはいずれも５μｍであり、第１領域の幅ｗ１は１．０ｍｍであり、第２領域の幅ｗ２は１．０ｍｍである。次いで、同じステップを使用してセパレータの他方の面に蛍光コーティングを製造し、両面にいずれも蛍光コーティングを有するセパレータを得る。
＜正極シートの製造＞
正極活物質のＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２、導電剤の導電性カーボンブラック、バインダーのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を質量比９６：２：２で混合し、次いでＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として加えて、真空撹拌機の作用下で体系が均一になるまで撹拌して、固形分含有量が６０ｗｔ％の正極スラリーを得る。正極スラリーを厚さ１２μｍのアルミニウム箔の一方の表面に均一に塗布し、１２０℃の条件下で乾燥させ、冷間プレスすることで正極活物質層の厚さが６０μｍの正極シートを得て、次いで該正極シートの他方の表面に以上のステップを繰り返し、両面に正極活物質層が塗布された正極シートを得て、タブの成形、切断などのステップを経て正極シートを得る。
＜負極シートの製造＞
負極活物質の人造黒鉛、導電性カーボンブラック、ポリアクリル酸ナトリウムを質量比９５：２：３で混合し、脱イオン水を溶媒として加え、真空撹拌機の作用下で体系が均一になるまで撹拌して、固形分含有量が５０ｗｔ％の負極スラリーを得る。負極スラリーを厚さ８μｍの銅箔の一方の表面に均一に塗布し、１１０℃の条件下で乾燥させ、冷間プレスすることで負極活物質層の厚さが７０μｍの正極シートを得る。次いで該負極シートの他方の表面に以上のステップを繰り返し、両面に負極活物質層が塗布された負極シートを得て、タブの成形、切断などのステップを経て負極シートを得る。
＜電極アセンブリの製造＞
上記正極シート、セパレータ、負極シートを順に積層し、セパレータは正極シートと負極シートとの間に配置されて隔離の役割を果たし、第１幅ｗ３＝０．５ｍｍであり、第２幅ｗ４＝０．５ｍｍであり、次いで捲回して電極アセンブリを得る。
実施例２
セパレータの片面に蛍光ペーストを塗布して、片面に蛍光コーティングを有するセパレータを得る以外は、実施例１と同様である。
実施例３
セパレータの１つの縁部に蛍光ペーストを塗布して、第１領域又は第２領域を有するセパレータを得る以外は、実施例１と同様である。
実施例４
セパレータの１つの縁部に蛍光ペーストを塗布して、第１領域又は第２領域を有するセパレータを得て、且つ片面に蛍光ペーストを塗布する以外は、実施例１と同様である。
実施例５
＜蛍光ペーストの調製＞が実施例１と異なる以外は、実施例１と同様である。
＜蛍光ペーストの調製＞
蛍光材料のＹ２Ｏ３Ｓ、バインダーのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、分散剤のトリポリリン酸ナトリウム、アクリル樹脂、有機溶媒のＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を質量比２２：３：２：２６：４７で混合し、真空撹拌機の作用下で体系が均一になるまで撹拌して、蛍光ペーストを得る。
実施例６
＜セパレータの製造＞が実施例１と異なる以外は、実施例１と同様である。
＜セパレータの製造＞
＜蛍光ペーストの調製＞
実施例１と同様である。
＜無機ペーストの調製＞
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３、平均粒径３μｍ）をＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて固形分含有量が５０ｗｔ％の無機ペーストを形成する。
＜蛍光コーティングを有するセパレータの製造＞
厚さ７μｍの市販の多孔質ポリエチレンフィルムをセパレータ基材として選択し、セパレータ基材の２つの縁部にそれぞれ無機ペーストを塗布し、乾燥させて厚さ１μｍの無機コーティングを得て、次に無機コーティング上に蛍光ペーストを塗布して、図４に示す構造を形成し、第１領域及び第２領域における蛍光コーティングの厚さは５μｍであり、第１領域の幅は３ｍｍ、第２領域の幅は３ｍｍである。次いで、同じステップを使用してセパレータの他方の面に蛍光コーティングを製造し、両面にいずれも無機コーティング及び蛍光コーティングを有するセパレータを得る。
実施例７
＜セパレータの製造＞が実施例５と異なる以外は、実施例５と同様である。
＜セパレータの製造＞
＜蛍光ペーストの調製＞
実施例５と同様である。
＜無機ペーストの調製＞
ベーマイト（平均粒径２μｍ）をＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて、固形分含有量が５０ｗｔ％の無機ペーストを形成する。
＜蛍光コーティングを有するセパレータの製造＞
厚さ９μｍの市販の多孔質ポリエチレンフィルムをセパレータ基材として選択し、セパレータ基材の２つの縁部にそれぞれ無機ペーストを塗布し、乾燥させて厚さ１μｍの無機コーティングを得て、次に無機コーティング上に蛍光ペーストを塗布して、図５に示す構造を形成し、第１領域及び第２領域における蛍光コーティングの厚さは５μｍであり、第１領域の幅は３ｍｍ、第２領域の幅は３ｍｍである。次いで、同じステップを使用してセパレータの他方の面に蛍光コーティングを製造し、両面にいずれも無機コーティング及び蛍光コーティングを有するセパレータを得る。
実施例８
＜蛍光ペーストの調製＞が実施例１と異なる以外は、実施例１と同様である。
＜蛍光ペーストの調製＞
蛍光材料のＹ２Ｏ３：Ｅｕ、アクリル樹脂、分散剤のトリポリリン酸ナトリウム、有機溶媒のＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を質量比４０：１：１０：４９で混合し、真空撹拌機の作用下で体系が均一になるまで撹拌して、蛍光ペーストを得る。
実施例９
＜セパレータの製造＞において、第１領域の幅ｗ１＝０．５ｍｍ、第２領域の幅ｗ２＝０．５ｍｍ、第１幅ｗ３＝０．３ｍｍ、第２幅ｗ４＝０．３ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。
実施例１０
＜セパレータの製造＞において、第１領域の幅ｗ１＝１５ｍｍ、第２領域の幅ｗ２＝１５ｍｍ、第１幅ｗ３＝２ｍｍ、第２幅ｗ４＝２ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。
実施例１１
＜セパレータの製造＞において、第１領域の幅ｗ１＝１．０ｍｍ、第２領域の幅ｗ２＝１．０ｍｍ、第１幅ｗ３＝１．０ｍｍ、第２幅ｗ４＝１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。
実施例１２
＜セパレータの製造＞において、第１領域の幅ｗ１＝１．０ｍｍ、第２領域の幅ｗ２＝１．０ｍｍ、第１幅ｗ３＝２．０ｍｍ、第２幅ｗ４＝２．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。
比較例１
＜セパレータの製造＞において、厚さ７μｍの市販の多孔質ポリエチレンフィルムをセパレータ基材として選択し、すなわち該セパレータが蛍光コーティングを有さない以外は、実施例１と同様である。
上記実施例１～実施例１２、比較例１の関連パラメータを下記の表１に示す。
表において、「－」は関連パラメータが存在しないことを示す。
実施例１～実施例１２及び比較例１の方法で電極アセンブリを製造し、各実施例及び比較例でそれぞれ１００個の電極アセンブリを製造し、電極アセンブリの製造過程において、本願が提供するセパレータの折り返しを識別する方法に基づいて折り返しが発生したセパレータを識別し、次に電極アセンブリを分解して、実際に折り返しが発生したセパレータを観察し、結果は表２に示すとおりである。
上記結果から、実施例１～実施例１２において、折り返しが発生したと識別されたセパレータの個数と分解後に実際に観察された折り返されたセパレータの個数とは基本的に一致しており、本願のセパレータは折り返しが発生した時に効果的に識別されることが分かる。
実施例５から分かるように、蛍光コーティングにバインダーが含まれる場合、セパレータに折り返しが発生する個数をさらに減少させ、リチウムイオン電池の歩留まりを向上させることができる。実施例６から分かるように、セパレータに無機コーティングが含まれると、セパレータに折り返しが発生しにくく、リチウムイオン電池の歩留まりを向上させることができる。実施例７から分かるように、蛍光コーティングにバインダーが含まれ、セパレータに無機コーティングが含まれる場合、バインダーと無機コーティングとの相乗作用により、セパレータに折り返しが発生する個数をさらに減少させ、リチウムイオン電池の歩留まりをさらに向上させることができる。
これに対して、比較例１のセパレータは、本願の蛍光コーティングを有さないため、折り返しが発生したセパレータを効果的に識別することが困難であり、リチウムイオン電池の歩留まりを効果的に向上させることもできない。
なお、本願は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示に過ぎず、本願の技術的解決手段の範囲内で、技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を発揮する実施形態はいずれも本願の技術的範囲に包含される。また、本願の主旨を逸脱しない範囲で、当業者が想到できる各種の修正を実施形態に追加したものや、実施形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される他の形態も本願の範囲内に包含される。
１ 電池パック
２ 上筐体
３ 下筐体
４ 電池モジュール
５ 二次電池
５１ ハウジング
５２ 電極アセンブリ
５３ キャップアセンブリ
６ 蛍光コーティング
７ バインダー
８ 無機コーティング
１０ セパレータ
１１ 第１領域
１２ 本体領域
１３ 第２領域
以下、本願のセパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を具体的に開示した実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、不必要な詳細な説明は省略する場合がある。例えば、周知の事項の詳細な説明や、実質的に同一の構造についての重複する説明は省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長にならないようにして、当業者の理解を容易にするためである。また、図面及び以下の説明は、当業者が本願を十分に理解するために提供されたものであり、特許請求の範囲に記載された主題を限定することを意図するものではない。
いくつかの実施形態において、前記正極集電体は金属箔又は複合集電体を用いることができる。金属箔としては、例えばアルミニウム箔を用いることができる。複合集電体は、高分子材料基材と、高分子材料基材の少なくとも一面に形成された金属層と、を含むことができる。複合集電体は、金属材料（アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を、高分子材料基材（例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）上に形成することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、以下の方法で正極シートを製造することができる。上記正極シートを製造するための成分、例えば正極活物質、導電剤、正極フィルム層バインダー及び任意の他の成分を溶媒（例えばＮ－メチルピロリドン）に分散させ、正極スラリーを形成し、正極スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥、冷間プレス等のステップを経て、正極シートを得ることができる。
いくつかの実施形態において、前記負極集電体は金属箔又は複合集電体を用いることができる。金属箔としては、例えば銅箔を用いることができる。複合集電体は、高分子材料基材と、高分子材料基材の少なくとも１つの表面に形成された金属層と、を含むことができる。複合集電体は、金属材料（銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を、高分子材料基材（例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）上に形成することにより形成することができる。
１ 電池パック
２ 上筐体
３ 下筐体
４ 電池モジュール
５ 二次電池
５１ ハウジング
５２ 電極アセンブリ
５３ カバープレート
６ 蛍光コーティング
７ バインダー
８ 無機コーティング
１０ セパレータ
１１ 第１領域
１２ 本体領域
１３ 第２領域

Claims (15)

  1. セパレータであって、第１方向に沿って、順に第１領域と、本体領域と、第２領域と、を含み、前記第１領域の少なくとも１つの表面及び／又は前記第２領域の少なくとも１つの表面に蛍光コーティングが設けられ、前記蛍光コーティングは前記セパレータに折り返しが発生したか否かを標識することに用いられることを特徴とするセパレータ。
  2. 前記第１方向に沿って、前記第１領域の幅ｗ１は０．５ｍｍ～１５ｍｍであり、前記第２領域の幅ｗ２は０．５ｍｍ～１５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のセパレータ。
  3. 前記蛍光コーティングは蛍光金属酸化物、蛍光硫化物及び蛍光ランタニドキレートのうちの少なくとも１つを含む蛍光材料を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のセパレータ。
  4. 前記蛍光コーティングはポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール及びポリアクリロニトリルのうちの少なくとも１つを含むバインダーをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のセパレータ。
  5. 前記蛍光コーティングはアクリル系樹脂をさらに含み、前記蛍光コーティングの総質量に基づき、前記蛍光材料の質量パーセント含有量は４０％～８０％であり、前記バインダーの質量パーセント含有量は１％～１０％であり、前記アクリル系樹脂の質量パーセント含有量は１０％～５０％であることを特徴とする、請求項４に記載のセパレータ。
  6. 前記蛍光コーティングと前記第１領域との間に無機コーティングが設けられ、及び／又は、前記蛍光コーティングと前記第２領域との間に無機コーティングが設けられることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のセパレータ。
  7. 前記無機コーティングは酸化アルミニウム及びベーマイトのうちの少なくとも１つを含む無機粒子を含むことを特徴とする、請求項６に記載のセパレータ。
  8. セパレータの折り返しを識別する方法であって、請求項１～７のいずれか一項に記載のセパレータに応用され、
    前記セパレータが第２方向に沿って移動する過程で、カラーセンサによって前記セパレータの蛍光領域に蛍光色があるか否かを検出するステップと、
    前記カラーセンサが前記蛍光領域の前記蛍光色の欠落を検出した場合、前記セパレータに折り返しが発生したと判定するステップと、を含むことを特徴とする、セパレータの折り返しを識別する方法。
  9. 正極シートと、負極シートと、請求項１～７のいずれか一項に記載のセパレータと、を含むことを特徴とする電極アセンブリ。
  10. 前記第１方向に沿って、前記第１領域の幅ｗ１≧第１幅Ｗ３であり、前記第１幅Ｗ３は、前記負極シートの上縁部と前記正極シートの上縁部との間の距離であることを特徴とする、請求項９に記載の電極アセンブリ。
  11. 前記第１方向に沿って、前記第２領域の幅ｗ２≧第２幅Ｗ４であり、前記第２幅Ｗ４は、前記負極シートの下縁部と前記正極シートの下縁部との間の距離であることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の電極アセンブリ。
  12. 請求項１１に記載の電極アセンブリを含むことを特徴とする二次電池。
  13. 請求項１２に記載の二次電池を含むことを特徴とする電池モジュール。
  14. 請求項１３に記載の電池モジュールを含むことを特徴とする電池パック。
  15. 請求項１２に記載の二次電池、請求項１３に記載の電池モジュール、又は請求項１４に記載の電池パックから選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする電力消費装置。
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