JP4803984B2

JP4803984B2 - リチウムイオン二次電池用セパレータおよびその製造方法とリチウムイオン二次電池

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Publication number: JP4803984B2
Application number: JP2004274774A
Authority: JP
Inventors: 竜司野々川; 孝則三好; 聡西川
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP2006092829A

Description

本発明はリチウムイオン二次電池用セパレータおよびリチウムイオン二次電池に関する。特に、レート特性に優れ、過充電防止機能を有するリチウムイオン二次電池用セパレータおよびリチウムイオン二次電池に関する。

情報化社会の重要な製品として、携帯電話や携帯パソコンなどの携帯電子機器が、急速に普及していることから、これら携帯電子機器の電源の高エネルギー密度化が叫ばれている。

正極、負極、セパレータおよび非水系電解質を備え、正極にリチウム含有遷移金属酸化物、負極にリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を用いた４Ｖ級リチウムイオン電池は高エネルギー密度を有するという特徴から、様々の携帯電子機器の電源として需要が高まる一方、いまだ要求特性を満足したものではない。

現在、一般に用いられているセパレータはポリオレフィン系（ポリエチレンまたはポリプロピレン）の微多孔膜である。これらのセパレータは電解液親和性が低く、電解液保持性が低い。このために、これらセパレータを用いたリチウムイオン二次電池は電池の不安定性、セパレータの強度、高容量化に対する限界などの問題点があり、未だ明確な成果を収めてないのが現状である。

また、電解液に膨潤するポリフッ化ビニリデンのような有機高分子からなる微多孔膜や不織布を用いることにより電解液保持性を向上させる試みがなされている。しかし、不織布のみでは膜厚を薄くしすぎると、短絡する可能性があり、逆に厚くすると、短絡を防止できるが、エネルギー密度が低下し、リチウムイオン二次電池用途としては不向きである。

よって、電解液保持性が高く、十分なイオン伝導性を持たせ、かつ、リチウムイオン二次電池用途として十分な薄さを実現するために、電解液に膨潤する有機高分子からなるゲル状の固体電解質と、強い機械的強度を有する有機高分子からなる不織布を組み合わせるといったポリオレフィン微多孔膜や不織布の補強策が提案されている。

先に本出願人は、このような不織布補強において、セパレータのモルホロジーを好適に制御することで過充電防止機能を発現させ、過充電時の安全性を格段に向上できることを提案している（特許文献１参照。）。しかし、リチウムイオン二次電池用セパレータにおいては、レート特性が更に優れたリチウムイオン二次電池用セパレータの開発が望まれている。
国際公開第０１／０６７５３６号パンフレット

本発明の目的は、上記従来技術が有していた問題点を解消し、放電レート特性に優れ、過充電防止機能を併せ持つリチウムイオン二次電池用セパレータを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、極めて簡便な方法で上記セパレータを製造する方法を提供することにある。

本発明者らは、上記従来技術に鑑み鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の目的は、
網目状シート表面の両面に、繊維径が２μｍ以下、繊維長が２０μｍ以上である繊維の集合体からなるシートが積層された、リチウムイオン二次電池用セパレータによって達成される。

更に、本発明の他の目的は、
繊維形成性有機高分子を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階と、捕集電極基板上に戴置した網目状シート表面の両面に前記紡糸によってシート状に繊維の集合体を積層させて、網目状シートと繊維の集合体からなるシートとの積層体を得る段階とを含む、リチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法により達成される。

本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは大きな表面積を有し、高い空隙率にもかかわらず、電解液の漏出を最小にすることが可能であり、さらにレート特性にも優れている。
さらに、静電紡糸法によって、リチウムイオン二次電池用セパレータを製造する場合、湿度と温度の制御によって、網目状シートにフィルム状の繊維の集合体を直接、接合することができるという利点もある。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは、網目状シート表面の両面に繊維の集合体からなるシートを積層することを特徴とし、繊維の集合体からなるシートは繊維径が２μｍ以下であり、さらに繊維長が２０μｍ以上である繊維から構成されていることが必要である。

ここで、「繊維の集合体」とは、繊維が織り、編み、積層などの操作を受けることによって、形成された三次元の構造体をいい、好ましい例として不織布を挙げることができる。

本発明において繊維の集合体からなるシートは、上記の繊維径が２μｍ以下であり、さらに繊維長が２０μｍ以上である繊維がランダムに３次元的に集合したものであって、高い空隙率を有する。このため、最終的に得られるセパレータは含浸可能な電解液の量を多くすることが可能である。

ここで、繊維径が２μｍ以下であると、繊維と電解液との接触面積を増大することができるので、電解液の漏出を最小にすることができる。該繊維径は、好ましくは０．０１〜１．５μｍ、より好ましくは０．０５〜１μｍである。

また、繊維長が２０μｍ以下であると、それによって得られる繊維集合体の力学強度が不十分なものとなり好ましくない。繊維長は、好ましくは、２００μｍ以上であり、さらに好ましくは１ｍｍ以上である。

本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータの両面にある繊維集合体の膜厚は特に制限されるものではないが、１〜１００μｍが好ましく、より好ましいのは１０〜７０μｍ、特に好ましいのは２０〜６０μｍである。
繊維集合体の目付け量は０．１〜２０ｇ／ｍ^２が好ましく、特に好ましいのは、０．５〜１０ｇ／ｍ^２である。

本発明における網目状シートは不織布あるいは微多孔膜が好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、並びにこれらの複合体などの機械強度が優れた耐熱性材料が特に好ましく、ポリオレフィンからなる微多孔膜、ポリエチレンテレフタレートを含む不織布を最も好ましい例として挙げることができる。

本発明における網目状シートの膜厚は特に限定されるものではないが、１０〜３５μｍ以下が好ましく、特に好ましいのは１５〜３０μｍ以下である。
また、網目状シートの目付け量は５〜３０ｇ／ｍ^２が好ましく、さらに好ましいのは１０〜２０ｇ／ｍ^２である。

本発明において、前記繊維の集合体を構成する繊維は、活物質を結着させ電解液に膨潤可能である繊維形成性有機高分子として、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキシド、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンクロリド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリエチレンイミド、セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアセテート、ポリエチレンスルフィド、並びにこれらの共重合体、またはポリマーブレンドなどが挙げられる。
ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリメチルメタクリレート、これらの共重合体からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とすることが好ましい。
これら成分を主成分とする繊維を用いることにより、力学強度の点で更に良好なものとなる。

本発明においては、上記の通りのセパレータを得ることが可能な限り、どのような方法で製造してもよいが、次に、本発明のセパレータを製造するための好ましい態様について説明する。
本発明の製造方法においては、繊維形成性有機高分子を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階と、捕集電極基板上に戴置した網目状シート表面の両面に前記紡糸によってシート状に繊維の集合体を積層させて、網目状シートと繊維の集合体からなるシートとの積層体を得る段階とを含む。

ここで、静電紡糸法とは繊維形成性の化合物を溶解させた溶液を電極間で形成された静電場中に吐出し、溶液を電極に向けて曳糸し、形成される繊維状物質を捕集基板上に累積することによって繊維の集合体を得る方法であって、繊維状物質とは、繊維形成性化合物を溶解させた溶媒が留去して繊維状物質となっている状態のみならず、該溶媒が繊維状物質に含まれている状態も示している。

次いで、静電紡糸法で用いる装置について説明する。
前述の電極は、金属、無機物、または有機物のいかなるものでも導電性を示しさえすれば用いることができ、また、絶縁物上に導電性を示す金属、無機物、または有機物の薄膜を持つものであっても良い。

また、静電場は一対又は複数の電極間で形成されており、いずれの電極に高電圧を印加しても良い。これは、例えば電圧値が異なる高電圧の電極が２つ（例えば１５ｋＶと１０ｋＶ）と、アースにつながった電極の合計３つの電極を用いる場合も含み、または３つを越える数の電極を使う場合も含むものとする。

次に静電紡糸法による本発明の繊維の集合体を構成する繊維の製造手法について順を追って説明する。
まず繊維形成性の有機高分子を溶媒に溶解させて溶液を製造するが、ここで、溶液中の繊維形成性の有機高分子の濃度は０．０５〜２０重量％であることが好ましい。該濃度が０．０５重量％より小さいと、濃度が低すぎるため繊維の集合体を形成することは困難となり好ましくない。また、２０重量％より大きいと、得られる繊維の平均径が大きくなる場合と粘度が高くなり静電紡糸することが困難となる場合がある。より好ましい濃度は０．１〜１０重量％である。

また、前記の繊維形成性の有機高分子を溶解させるための溶媒としては、有機高分子を溶解し、かつ静電紡糸法にて紡糸する段階で蒸発し、繊維を形成可能なものであれば特に限定されないが、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、トリクロロエタン、アセトン、エタノール、イソプロパノール、メタノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ベンジルアルコール、１，４−ジオキサン、プロパノール、シクロヘキサノン、フェノール、ピリジン、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、Ｎ‐メチルピロリドン、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、１，３−ジオキソラン、メチルエチルケトン等が挙げられる。また、これらの溶媒は単独で用いても良く、複数の溶媒を組み合わせた混合溶媒として用いても良い。特に、極性溶媒を用いることが好ましく、なかでもアミド溶媒を用いることが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを用いることが好ましい。

次に前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階について説明する。該溶液を静電場中に吐出するには、任意の方法を用いることが出来、例えば、溶液をノズルに供給することによって、溶液を静電場中の適切な位置に置き、そのノズルから溶液を電界によって曳糸して繊維化させればよい。また、この時の溶液温度は０度から溶媒の沸点であり、室温でも容易に紡糸可能である。相対湿度は特に限定はしないが１０〜７０％で静電紡糸可能であって、特に好ましくは２０〜６０％である。得られる不織布の目付および膜厚は吐出時間を制御することにより、任意に制御可能である。温度は０℃〜有機高分子を溶解している溶媒の沸点、湿度は３０％以下が好ましい。

以下、図１を用いて更に具体的に説明する。
注射器の筒状の溶液保持槽（図１中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図１中６）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図１中１）を設置して、溶液（図１中２）を溶液噴出ノズル先端部まで導く。接地した網目状シートを置いた繊維状物質捕集電極（図１中５）から適切な距離で該溶液噴出ノズル（図１中１）の先端を配置し、溶液（図１中２）が該溶液噴出ノズル（図１中１）の先端部から噴出させ、このノズル先端部分と網目状シートを置いた繊維状物質捕集電極（図１中５）との間で繊維状物質を形成させることができる。網目状シートを戴置した繊維状物質捕集電極（図１中５）上にマスク（図1中７）を置くことが好ましい。

また他の態様として、図２を以って説明すると、該溶液の微細滴（図示せず。）を静電場中に導入することもでき、その際の唯一の要件は溶液（図２中２）を静電場中に置いて、繊維化が起こりうるような距離に網目状シートを置いた繊維状物質捕集電極（図２中５）から離して保持することである。例えば、溶液噴出ノズル（図２中１）を有する溶液保持槽（図２中３）中の溶液（図２中２）に直接、繊維状物質捕集電極に対抗する電極（図２中４）を挿入することもできる。
このとき、繊維状物質捕集電極（図１中５および図２中５）上には網目状シートを戴置し、網目状シート上に繊維の集合体からなるシートを積層させる。

さらに、溶液噴出ノズルの直径は特に限定されるものではないが、より好ましくは５０〜１０００μｍの範囲内である。ノズルは１本とは限らず、２本以上の複数のノズルを用いた場合であってもよい。また、ノズルの材質は金属であっても非金属であっても構わない。さらに、金属製ノズルであれば電極として使用可能であり、非金属製の場合は電極を内部に設置することにより電圧を印加することができる。また、ノズルの長さがいかなるものでも紡糸に影響しない。ノズルの直径および数を増加させることにより、該溶液の供給速度が増加するため、生産性を大幅に向上させることができる。該溶液をノズルから静電場中に供給する場合、数個のノズルを並列に並べて繊維状物質の生産速度を上げることもできる。さらに、ノズル径を大きくすることで生産速度を向上させることも可能である。

また、電極間の距離は、帯電量、ノズル寸法、溶液のノズルからの噴出量、溶液濃度等に依存するが、１０ｋＶ程度のときには５〜２０ｃｍの距離が適当であった。また、印加される静電気電位は、一般に３〜１００ｋＶ、好ましくは５〜５０ｋＶ、一層好ましくは５〜３０ｋＶである。所望の電位は従来公知の任意の適切な方法で作れば良い。

次に捕集基板上にある網目状シートに、シート状に累積される繊維の集合体を得る段階について説明する。本発明の製造方法においては、該溶液を捕集基板に向けて曳糸する間に、条件に応じて溶媒が蒸発して繊維状物質が形成される。通常の室温（２０℃前後）であれば捕集基板上の網目状シートに捕集されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、もし溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曳糸しても良い。この捕集基板上の網目状シートに捕集された時点では少なくとも前記、繊維平均径と繊維長とを満足する繊維の集合体が形成されている。また、曳糸する温度は溶媒の蒸発挙動や紡糸液の粘度に依存するが、通常は、０〜５０℃の範囲である。

本発明においては、上述の方法で得られる積層体を加熱ラミネーション加工する段階を更に含む。このような加工を施すことによって、接着性の点で更に良好なものとなる。

次いで、本発明のリチウムイオン二次電池について説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池は、負極、正極、セパレータおよび非水系電解質を備え、該セパレーターが、網目状シート表面の両面に、繊維径が２μｍ以下、繊維長が２０μｍ以上である繊維の集合体からなるシートが積層されているものである。
ここで、非水系電解質および負極、正極は従来のリチウムイオン二次電池で通常用いることができるものをいずれも使用することができる。

正極及び負極は、一般に活物質と、活物質を結着し、電解液を保持するバインダーポリマー及び集電体からなり、電極の電導度の向上を目的として導電助剤を添加することも可能である。
ここで、正極活物質としては、種々のリチウム含有遷移金属酸化物を挙げることができが、特にこれに限定されるものではなく、いわゆる４Ｖ級リチウムイオン二次電池に用いる活物質であればいずれを用いてもよいが、リチウム含有遷移金属酸化物から主としてなるものを挙げることができ、リチウム含有遷移金属酸化物の例として、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４などが挙げられる。

負極物質としてはリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な炭素材料から主としてなるものを用いることができる。ここで、炭素材料としては、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、セルロースなどの有機高分子を焼結したもの、人造黒鉛や天然黒鉛を挙げることができる。

また、正極には、導電助剤を含んでいることが好ましく、人造黒鉛、カーボンブラック（アセチレンブラック）、ニッケル粉末などが好適に用いられる。一方、負極中には導電助剤は不要であるが含んでいてもよい。

バインダーポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ＰＶｄＦとヘキサフロロプロピレン（ＨＦＰ）やパーフロロメチルビニルエーテル（ＰＦＭＶ）及びテトラフロロエチレンとの共重合体などのＰＶｄＦ共重合体樹脂、ポリテトラフロロエチレン、フッ素ゴムなどのフッ素樹脂やスチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体などの炭化水素系ポリマーや、カルボキシメチルセルロース、ポリイミド樹脂などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。またこれらは単独で用いても、２種以上を混合してもどちらでもよい。

集電体については、正極には耐酸化性に優れた材料が用いられ、負極には耐還元性に優れた材料が用いられる。具体的には、正極集電体としてはアルミニウム、ステンレススチールなどを挙げることができ、負極集電体としては、銅、ニッケル、ステンレススチールを挙げることができる。また、形状については箔状、メッシュ状のものを用いることができる。特に、正極集電体としてはアルミニウム箔、負極集電体としては銅箔を用いることが好ましい。

活物質、バインダーポリマー、導電助剤の配合比は、活物質１００質量部に対してバインダーポリマー３〜３０質量部の範囲が好ましく、導電助剤を含ませる場合には、１０質量部以下の範囲にすればよい。

本発明のリチウムイオン二次電池に用いる非水系電解質としては、リチウム塩を溶媒に溶解した電解液が用いられる。使用する溶媒はリチウムイオン二次電池に一般的に用いられている炭素数１０以下の極性有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２-ジメトキシエタン、１，２-ジエトキシエタン、γ-ブチロラクトン、スルフォラン、アセトニトリル等またはこれらの混合物を挙げることができる。

前記溶媒に溶解するリチウム塩としては、過塩素酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、六フッ化砒酸リチウム、トリフロロスルホン酸リチウム、リチウムパーフロロメチルスルホニルイミド、リチウムパーフロロエチルスルホニルイミド等が挙げられる。またこれらを混合しても構わない。溶解するリチウム塩の濃度は０．２〜２Ｍの範囲が好適に用いられる。

本発明のリチウムイオン電池の製造方法としては、特に限定はなく、公知のリチウムイオン二次電池の製造方法をいずれも採用してもよい。
具体的には、本発明のセパレータを介して正極及び負極を接合させた接合体を外装内に入れ、非水系電解質を注入した後、封じることにより製造する方法が一般的である。ここで、非水系電解質の注入には、真空注入法が好適に用いられるが、特にこれに限定されるものではない。また外装内に入れる前に、この接合体に非水系電解液を含浸させてもよい。

外装がアルミラミネートフィルムからなるパックであるような、いわゆるフィルム外装電池では、電極とセパレータとが接着されて一体化していることが好ましい。
セパレータと電極との接着は、主に熱圧着法で行なわれ、これは非水系電解質を含まないドライ状態で行なってもよいし、非水系電解質を含んだウェット状態で行なってもよい。また、セパレータと電極との接着性が良好な場合には、熱圧着工程を経ずに電池を製造することも可能である。

このようにして得られるリチウムイオン二次電池の形状には特に限定はなく、円筒形、角型のような扁平型及びボタン型などのあらゆる形状であってよい。
外装としては、スチール缶、アルミ間、アルミラミネートフィルムからなるパックが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何等限定を受けるものではない。また実施例中における各値は下記の方法で求めた。
（１）繊維の平均径：
得られた繊維の集合体の表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製Ｓ−２４００）により撮影（倍率８０００倍）して得た写真から無作為に２０箇所を選んで繊維の径を測定し、すべての繊維径（ｎ＝２０）の平均値を求めて、繊維の平均径とした。
（２）繊維長２０μｍ以下の繊維の存在確認：
得られた繊維の集合体の表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製Ｓ−２４００）により撮影（倍率８００倍）して得た写真を観察し、繊維長２０μｍ以下の繊維が存在するかどうか確認した。

［参考例１］電極（正極）の作成：
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２日本化学工業株式会社製）粉末８９．５質量部とアセチレンブラック４．５質量部及び、ＰＶｄＦの乾燥重量が６質量部となるように、６質量％のＰＶｄＦのＮ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液を用い、正極剤ペーストを作製した。得られたペーストを厚さ２０μｍのアルミ箔上に塗布乾燥後プレスして厚さ９７μｍの正極を得た。

［参考例２］電極（負極）の作成：
負極活物質としてメゾフェーズカーボンマイクロビーズ（大阪瓦斯化学株式会社製）粉末８７質量部とアセチレンブラック３質量部及びＰＶｄＦの乾燥重量が１０質量部となるように、６質量％のＰＶｄＦのＮＭＰ溶液を用い、負極剤ペーストを作製した。得られたペーストを厚さ１８μｍの銅箔状に塗布乾燥後プレスして、厚さ９０μｍの負極を得た。

［参考例３］非水系電解液の作成：
電解液はエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを３：７の重量比で混合した混合溶媒に１Ｍの濃度で六フッ化リン酸リチウムを溶解して作成した。

［参考例４］網目状シート（ポリエチレンテレフタレートからなる不織布）の作成：
マトリックス繊維に繊度０．１１ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維（帝人ファイバー株式会社製）、バインダー繊維に繊度０．７７ｄｔｅｘで芯部分がポリプロピレン、鞘部分がポリエチレンからなる芯鞘型複合繊維(大和紡株式会社製)を用い、マトリックス繊維とバインダー繊維とを１：１（重量比）の割合で混合して、湿式抄造法にて膜厚２０μｍ、目付け１２ｇ／ｍ^２の不織布を作成した。

［実施例１］
ポリフッ化ビニリデン（アルドリッチ製）１重量部、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（和光純薬工業株式会社製、特級）９重量部よりなる溶液を作成した。次いで、参考例４の操作で得たポリエチレンテレフタレートからなる不織布を捕集電極（図中５）に置き、図１に示す装置を用いることにより、該溶液を片面あたり５分間吐出して、不織布の両面に繊維の集合体の積層体を作製した。噴出ノズル（図中１）の内径は０．５ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維状物質捕集電極５までの距離は１５ｃｍであった。得られた繊維の集合体は不織布状であった。

得られた繊維の集合体表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製Ｓ−２４００）で測定したところ、平均繊維径は１３０ｎｍであり、繊維長２０μｍ以下の繊維は観察されなかった。得られた繊維の集合体表面の走査型電子顕微鏡写真図を図３に示す。繊維集合体の目付けは５ｇ／ｍ^２であった。

電池評価は容量４０ｍＡｈのラミネートセルを作製し、電池特性試験として初回充放電試験と安全性の試験として過充電試験を行った。初回充放電試験は０．２Ｃ、４．２Ｖの定電流・定電圧充電（８時間）後、０．２Ｃ、２．７５Ｖカットオフの定電流放電を実施し、所定の容量が得られることを確認し、合格とした。過充電試験は完全放電されたセル１Ｃの定電流充電にて５時間充電を行った。過充電中電池電圧が４．７Ｖ付近で細かく振動し、定常になることを確認し、過充電防止機能を有していることが分かり、合格とした。上記のセパレータを用いて得られたリチウムイオン二次電池の放電レート特性を図４に示す。

［比較例１］
実施例１において、セパレータとして、ポリエチレンテレフタレートからなる不織布に、湿式法によってポリフッ化ビニリデンをコーティングしたものを用いたこと以外は同様に、ラミネートセルを作製した。ポリフッ化ビニリデンの量は５ｇ／ｍ^２であった。上記のセパレータを用いて得られたリチウムイオン二次電池の放電レート特性を図４に示す。

本発明の繊維の集合体を製造するための装置構成の一態様を模式的に示した図である。本発明の繊維の集合体を製造するための装置構成の一態様を模式的に示した図である。実施例１で得られた繊維の集合体の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（８０００倍）して得られた写真図である。実施例１および比較例１で得られたリチウムイオン二次電池の放電レート特性を示すプロット図である。

符号の説明

１溶液噴出ノズル
２溶液
３溶液保持槽
４電極
５繊維状物質捕集電極
６高電圧発生器
７マスク

Claims

ポリオレフィンからなる微多孔膜であるか、またはポリエチレンテレフタレートを含む不織布である網目状シート表面の両面に、繊維径が２μｍ以下、繊維長が２０μｍ以上である繊維の集合体からなるシートが積層され、かつ当該繊維の集合体を構成する繊維は、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキシド、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンクロリド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリエチレンイミド、セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアセテート、ポリエチレンスルフィド、並びにこれらの共重合体、またはポリマーブレンドである、リチウムイオン二次電池用セパレータ。
前記繊維の集合体を構成する繊維がポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリメチルメタクリレート、これらの共重合体からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする、請求項１記載のセパレータ。
繊維形成性有機高分子を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階と、捕集電極基板上に戴置したポリオレフィンからなる微多孔膜であるかまたはポリエチレンテレフタレートを含む不織布である網目状シート表面の両面に前記紡糸によってシート状に繊維の集合体を積層させて、網目状シートと繊維の集合体からなるシートとの積層体を得る段階と、得られた積層体を加熱ラミネーション加工する段階とを含む、リチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法であって、当該繊維の集合体を構成する繊維は、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキシド、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンクロリド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリエチレンイミド、セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアセテート、ポリエチレンスルフィド、並びにこれらの共重合体、またはポリマーブレンドである、リチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法。
前記溶媒が極性溶媒を含有する請求項３記載の製造方法。
前記溶媒がアミド溶媒を含有する請求項４記載の製造方法。
前記溶媒がＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを含有する請求項５記載の製造方法。
負極、正極、セパレータおよび非水系電解質を備えるリチウムイオン二次電池であって、該セパレータが、ポリオレフィンからなる微多孔膜であるかまたはポリエチレンテレフタレートを含む不織布である網目状シート表面の両面に、繊維径が２μｍ以下、繊維長が２０μｍ以上である繊維の集合体からなるシートが積層され、かつ当該繊維の集合体を構成する繊維は、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキシド、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンクロリド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリエチレンイミド、セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアセテート、ポリエチレンスルフィド、並びにこれらの共重合体、またはポリマーブレンドであることを特徴とする、リチウムイオン二次電池。
負極がリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な炭素材料から主としてなる、請求項７記載のリチウムイオン二次電池。
正極がリチウム含有遷移金属酸化物から主としてなる、請求項７記載のリチウムイオン二次電池。