JP5560870B2 - Separator, electrochemical device, and separator manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、セパレータ、電気化学デバイス、及びセパレータの製造方法に関する。   The present invention relates to a separator, an electrochemical device, and a method for manufacturing the separator.

電気化学デバイスにおいては、集電体、活物質層、セパレータ等の各発電要素間の密着性が、性能に影響を与えることが知られている。   In an electrochemical device, it is known that the adhesion between power generation elements such as a current collector, an active material layer, and a separator affects performance.

電気化学デバイスの寿命やサイクル特性を向上させるために、例えば、電極の活物質層と集電体との密着性を向上させることが試みられている。
特許文献1には、金属製シート状物の表面に、複数の凸部が形成された集電体が開示されている。また、特許文献2には、バインダーポリマーに対して、特定の単量体から得られたポリマー粒子を添加したバインダーが開示されている。
In order to improve the lifetime and cycle characteristics of the electrochemical device, for example, attempts have been made to improve the adhesion between the active material layer of the electrode and the current collector.
Patent Document 1 discloses a current collector in which a plurality of convex portions are formed on the surface of a metal sheet. Patent Document 2 discloses a binder in which polymer particles obtained from a specific monomer are added to a binder polymer.

特開2009−16310号公報JP 2009-16310 A 特表2008−537841号公報Special table 2008-537841 gazette

しかしながら、従来の手法により得られた電気化学デバイスは、サイクル特性等の性能において、改善の余地がある。   However, the electrochemical device obtained by the conventional method has room for improvement in performance such as cycle characteristics.

そこで本発明は、レート特性及びサイクル特性を向上させることのできる電気化学デバイス、当該電気化学デバイスの構成要素であるセパレータ、及び、当該セパレータの製造方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the electrochemical device which can improve a rate characteristic and cycling characteristics, the separator which is a component of the said electrochemical device, and the manufacturing method of the said separator.

すなわち、本発明は、電気絶縁性の第一の多孔膜と、フッ素樹脂及びカリウム塩を含み、第一の多孔膜の主面のうち少なくとも一面に形成された第二の多孔膜と、を備えるセパレータを提供する。   That is, the present invention includes an electrically insulating first porous film, and a second porous film containing a fluororesin and a potassium salt and formed on at least one of the main surfaces of the first porous film. Provide a separator.

また、本発明は、フッ素樹脂、及び、カリウム塩を含む第二の多孔膜からなるセパレータを提供する。   Moreover, this invention provides the separator which consists of a 2nd porous film containing a fluororesin and potassium salt.

本発明に係るセパレータによれば、セパレータと、例えば電極との密着性をより一層向上させることができるものと本発明者らは推測する。電極とセパレータとの密着性が向上する理由は、必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、セパレータの主面のうち少なくとも一面における表層部、又は、セパレータそれ自体において、フッ素樹脂及びカリウム塩が存在することによって、セパレータの表面に粘着性が生じるためと考えられる。   The present inventors speculate that according to the separator of the present invention, the adhesion between the separator and, for example, the electrode can be further improved. The reason why the adhesion between the electrode and the separator is improved is not necessarily clear, but the present inventors infer as follows. That is, it is considered that the surface of the separator has adhesiveness due to the presence of the fluororesin and the potassium salt in the surface layer portion of at least one of the main surfaces of the separator or in the separator itself.

ここで、フッ素樹脂はポリフッ化ビニリデンであることが好ましい。また、カリウム塩はフッ化カリウムであることが好ましい。   Here, the fluororesin is preferably polyvinylidene fluoride. The potassium salt is preferably potassium fluoride.

また、第二の多孔膜におけるカリウム塩の含有量は、フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部であることが好ましい。カリウム塩の含有量が上記範囲内にあると、セパレータと例えば電極との密着性がより一層向上する。   Moreover, it is preferable that content of the potassium salt in a 2nd porous film is 0.01-20 mass parts with respect to 100 mass parts of fluororesins. When the content of the potassium salt is within the above range, the adhesion between the separator and, for example, the electrode is further improved.

また本発明は、正極と、正極と対向するように配置された負極と、正極及び負極の間に介在し、正極の主面及び負極の主面のそれぞれに接触する上記のセパレータと、セパレータに含まれる電解質と、を備える電気化学デバイスを提供する。   The present invention also includes a positive electrode, a negative electrode disposed so as to face the positive electrode, the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and contacting each of the main surface of the positive electrode and the main surface of the negative electrode. And an electrolyte contained therein.

本発明に係る電気化学デバイスによれば、セパレータと電極との密着性がより一層向上されるため、電気化学デバイスのレート特性及びサイクル特性を向上させることができる。   According to the electrochemical device according to the present invention, the adhesion between the separator and the electrode is further improved, so that the rate characteristics and cycle characteristics of the electrochemical device can be improved.

また、本発明に係るセパレータの製造方法は、フッ素樹脂、カリウム塩、及び、カリウム塩を電離させる溶媒を含む塗料を基材上に塗布する工程と、基材上に塗布された塗料中の溶媒を除去して第二の多孔膜を得る工程と、を備える。   The separator manufacturing method according to the present invention includes a step of applying a coating containing a fluororesin, a potassium salt, and a solvent for ionizing the potassium salt on the substrate, and a solvent in the coating applied on the substrate. And obtaining a second porous film by removing the step.

本発明に係るセパレータの製造方法よれば、表面に粘着性が生じたセパレータを製造できるものと考えられるが、その理由は必ずしも明らかではなく、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、セパレータの原料である塗料中に、カリウムイオンが存在することによって、塗料を塗布する工程及び/又は溶媒を除去する工程において、フッ素樹脂が架橋するためと考えられる。   According to the method for manufacturing a separator according to the present invention, it is considered that a separator having a sticky surface can be manufactured. However, the reason is not necessarily clear, and the present inventors infer as follows. That is, it is considered that the presence of potassium ions in the coating material, which is a raw material for the separator, causes the fluororesin to crosslink in the coating step and / or the solvent removal step.

塗料中にカリウムイオンが存在することによってフッ素樹脂が架橋する理由も明らかではないが、本発明者らは、以下のように推察する。例えば、塗料中にカリウムイオンが存在することによって、フッ素樹脂からフッ化水素が脱離し、フッ素樹脂中に、二重結合及び/又は三重結合が形成されることが考えられる。そして、近傍に存在する二重結合同士、三重結合同士、又は、二重結合と三重結合とが相互作用することにより、フッ素樹脂中に、緩やかな架橋構造が形成されることが考えられる。   The reason why the fluororesin crosslinks due to the presence of potassium ions in the paint is not clear, but the present inventors speculate as follows. For example, it is conceivable that hydrogen fluoride is desorbed from the fluororesin due to the presence of potassium ions in the paint, and a double bond and / or a triple bond is formed in the fluororesin. Then, it is considered that a moderate cross-linked structure is formed in the fluororesin due to the interaction between the double bonds existing in the vicinity, between the triple bonds, or between the double bond and the triple bond.

また、例えば、フッ素樹脂中のフッ素原子は、電気的にマイナスの電荷を帯びる傾向にあるため、カリウムイオンとフッ素樹脂中のフッ素原子との間には、電気的な引力が作用することが考えられる。したがって、カリウムイオンを介して、フッ素樹脂が静電引力による緩やかな結合を構成することにより、フッ素樹脂中に、緩やかな架橋構造が形成されることも考えられる。   In addition, for example, fluorine atoms in the fluororesin tend to be negatively charged, so an electrical attractive force may act between potassium ions and fluorine atoms in the fluororesin. It is done. Therefore, it is conceivable that a gentle cross-linked structure is formed in the fluororesin when the fluororesin forms a gentle bond due to electrostatic attraction via potassium ions.

このようにして作製されたセパレータを備える電気化学素子は、セパレータと、例えば電極との密着性がより一層向上するため、レート特性、及びサイクル特性が向上する。   In the electrochemical device including the separator thus produced, the adhesion between the separator and, for example, the electrode is further improved, so that the rate characteristic and the cycle characteristic are improved.

ここで、本発明に係るセパレータの製造方法においては、基材が、電気絶縁性の第一の多孔膜であることが好ましい。これにより、電気絶縁性の第一の多孔膜の主面のうち少なくとも一面に、フッ素樹脂及びカリウム塩を含む第二の多孔膜が形成されたセパレータを得ることができる。   Here, in the separator manufacturing method according to the present invention, the base material is preferably an electrically insulating first porous film. Thereby, the separator by which the 2nd porous film containing a fluororesin and potassium salt was formed in at least one surface among the main surfaces of the electrically insulating 1st porous film can be obtained.

また、第二の多孔膜を得る工程の後に、さらに、基材を第二の多孔膜から除去する工程を備えることが好ましい。これにより、フッ素樹脂、及び、カリウム塩を含む第二の多孔膜からなるセパレータを得ることができる。   Moreover, it is preferable to provide the process of removing a base material from a 2nd porous film further after the process of obtaining a 2nd porous film. Thereby, the separator which consists of a fluororesin and the 2nd porous film containing potassium salt can be obtained.

また、フッ素樹脂はポリフッ化ビニリデンであることが好ましい。また、カリウム塩はフッ化カリウムであることが好ましい。   The fluororesin is preferably polyvinylidene fluoride. The potassium salt is preferably potassium fluoride.

また、カリウム塩は、フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部となるように塗料に添加されることが好ましい。カリウム塩の添加量が上記範囲内にあると、セパレータと例えば電極との密着性がより一層向上する。   Moreover, it is preferable that potassium salt is added to a coating material so that it may become 0.01-20 mass parts with respect to 100 mass parts of fluororesins. When the addition amount of the potassium salt is within the above range, the adhesion between the separator and, for example, the electrode is further improved.

本発明によれば、レート特性及びサイクル特性を向上させることのできる電気化学デバイス、当該電気化学デバイスの構成要素であるセパレータ、及び、当該セパレータの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrochemical device which can improve a rate characteristic and cycling characteristics, the separator which is a component of the said electrochemical device, and the manufacturing method of the said separator can be provided.

第一実施形態に係る電気化学デバイスの模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an electrochemical device according to a first embodiment. 第二実施形態に係る電気化学デバイスの模式断面図である。It is a schematic cross section of the electrochemical device which concerns on 2nd embodiment.

以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

<第一実施形態>
本実施形態に係る電気化学デバイスは図1に示すように、正極10と、正極10に対向する負極20と、正極10及び負極20の間に介在し、正極10の主面10S及び負極20の主面20Sにそれぞれに接触するセパレータ18と、を備えた電気化学デバイスである。本実施形態に係るセパレータ18は、電気絶縁性の第一の多孔膜15の二枚の主面15Sに第二の多孔膜19、29が形成されたセパレータである。
<First embodiment>
As shown in FIG. 1, the electrochemical device according to this embodiment is interposed between the positive electrode 10, the negative electrode 20 facing the positive electrode 10, the positive electrode 10 and the negative electrode 20, and the main surface 10 </ b> S of the positive electrode 10 and the negative electrode 20. It is an electrochemical device provided with the separator 18 which each contacts the main surface 20S. The separator 18 according to the present embodiment is a separator in which the second porous films 19 and 29 are formed on the two main surfaces 15S of the first porous film 15 that is electrically insulating.

以下、セパレータ18がリチウムイオン二次電池に用いられる場合について、図1を参照しながら具体的に説明する。図1は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100を示す模式断面図である。   Hereinafter, the case where the separator 18 is used for a lithium ion secondary battery will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a lithium ion secondary battery 100 according to this embodiment.

リチウムイオン二次電池100は、主として、積層体30、積層体30を密閉した状態で収容するケース50、及び積層体30に接続された一対のリード60,62を備えている。   The lithium ion secondary battery 100 mainly includes a laminate 30, a case 50 that accommodates the laminate 30 in a sealed state, and a pair of leads 60 and 62 connected to the laminate 30.

積層体30は、一対の正極10、負極20が、セパレータ18を挟んで対向配置されたものである。正極10は、板状(膜状)の正極集電体12上に正極活物質層14が設けられたものである。負極20は、板状(膜状)の負極集電体22上に負極活物質層24が設けられたものである。正極活物質層14の主面及び負極活物質層24の主面14S,24Sが、二枚の第二の多孔膜19、29の主面19S,29Sにそれぞれ接触している。正極集電体12及び負極集電体22の端部には、それぞれリード60,62が接続されており、リード60,62の端部はケース50の外部にまで延びている。   The laminated body 30 is configured such that a pair of a positive electrode 10 and a negative electrode 20 are disposed to face each other with a separator 18 interposed therebetween. The positive electrode 10 is obtained by providing a positive electrode active material layer 14 on a plate-like (film-like) positive electrode current collector 12. The negative electrode 20 is obtained by providing a negative electrode active material layer 24 on a plate-like (film-like) negative electrode current collector 22. The main surface of the positive electrode active material layer 14 and the main surfaces 14S and 24S of the negative electrode active material layer 24 are in contact with the main surfaces 19S and 29S of the two second porous films 19 and 29, respectively. Leads 60 and 62 are connected to the end portions of the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22, respectively, and the end portions of the leads 60 and 62 extend to the outside of the case 50.

以下、正極10及び負極20を総称して、電極10、20といい、正極集電体12及び負極集電体22を総称して集電体12、22といい、正極活物質層14及び負極活物質層24を総称して活物質層14、24ということがある。   Hereinafter, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 are collectively referred to as electrodes 10 and 20, and the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22 are collectively referred to as current collectors 12 and 22, and the positive electrode active material layer 14 and the negative electrode The active material layer 24 may be collectively referred to as the active material layers 14 and 24.

まず、電極10、20について具体的に説明する。
(正極10)
正極集電体12は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミ、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
正極活物質層14は、正極活物質、バインダー、及び、必要に応じた量の導電助剤から主に構成されるものである。正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO )とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられている正極活物質を使用できる。例えば、リチウム含有金属酸化物が挙げられる。リチウム含有金属酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMn(x+y+z=1)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn又はFeを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)等が挙げられる。
First, the electrodes 10 and 20 will be specifically described.
(Positive electrode 10)
The positive electrode current collector 12 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.
The positive electrode active material layer 14 is mainly composed of a positive electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent in an amount as necessary. The positive electrode active material includes insertion and extraction of lithium ions, desorption and insertion of lithium ions (intercalation), or doping and dedoping of lithium ions and a counter anion (for example, ClO 4 ) of the lithium ions. It is not particularly limited as long as it can be reversibly advanced, and a positive electrode active material used in a known lithium ion secondary battery can be used. For example, a lithium containing metal oxide is mentioned. Examples of the lithium-containing metal oxide include lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and a general formula: LiNi x Co y Mn z O 2 ( x + y + z = 1), a composite metal oxide, a lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), an olivine-type LiMPO 4 (wherein M represents Co, Ni, Mn or Fe), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12), and the like.

バインダーは、活物質同士を結合すると共に、活物質と集電体12とを結合している。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、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)、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(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。   The binder binds the active materials to each other and binds the active material to the current collector 12. The binder is not particularly limited as long as the above-described bonding is possible. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene- Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF) ) And the like.

また、上記の他に、バインダーとして、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。   In addition to the above, as the binder, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-) TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluorine rubber (VDF-PFP fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), Vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluoro rubber (VDF-PFMVE-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluoro rubber The containing rubbers (VDF-CTFE-based fluorine rubber) vinylidene fluoride-based fluorine rubbers such as may be used.

更に、上記の他に、バインダーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等を用いてもよい。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)共重合体等を用いてもよい。   In addition to the above, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, and the like may be used as the binder. Also, thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and hydrogenated products thereof. May be used. Further, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin (carbon number 2 to 12) copolymer and the like may be used.

また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電助剤粒子の機能も発揮するので導電助剤を添加しなくてもよい。   Alternatively, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used as the binder. Examples of the electron conductive conductive polymer include polyacetylene. In this case, since the binder also exhibits the function of the conductive assistant particles, it is not necessary to add the conductive assistant.

イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、リチウムイオン等のイオンの伝導性を有するものを使用することができ、例えば、高分子化合物(ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物、ポリエーテル化合物の架橋体高分子、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリル等)のモノマーと、LiClO、LiBF、LiPF、LiAsF、LiCl、LiBr、Li(CFSON、LiN(CSO)等のリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。複合化に使用する重合開始剤としては、例えば、上記のモノマーに適合する光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。 As the ion-conductive conductive polymer, for example, those having ion conductivity such as lithium ion can be used. For example, polymer compounds (polyether-based polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide) A crosslinked polymer of a polyether compound, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile, etc.) monomers, and LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCl, LiBr, Examples thereof include a composite of a lithium salt such as Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 or an alkali metal salt mainly composed of lithium. Examples of the polymerization initiator used for the combination include a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator that is compatible with the above-described monomer.

導電助剤も、正極活物質層14の導電性を良好にするものであれば特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、カーボンブラック類、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。   The conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it improves the conductivity of the positive electrode active material layer 14, and a known conductive auxiliary agent can be used. Examples thereof include carbon blacks, carbon materials, metal fine powders such as copper, nickel, stainless steel and iron, a mixture of carbon materials and metal fine powders, and conductive oxides such as ITO.

正極活物質層14中のバインダーの含有量は特に限定されないが、活物質、導電助剤及びバインダーの質量の和を基準にして、1質量%〜15質量%であることが好ましく、3質量%〜10質量%であることがより好ましい。活物質とバインダーの含有量を上記範囲とすることにより、得られた電極活物質層14において、バインダーの量が少なすぎて強固な活物質層を形成できなくなる傾向を抑制できる。また、電気容量に寄与しないバインダーの量が多くなり、十分な体積エネルギー密度を得ることが困難となる傾向も抑制できる。
正極活物質層14中の導電助剤の含有量も特に限定されないが、添加する場合には通常、活物質に対して0.5質量%〜20質量%であることが好ましく、1質量%〜12質量%とすることがより好ましい。
The content of the binder in the positive electrode active material layer 14 is not particularly limited, but is preferably 1% by mass to 15% by mass based on the sum of the masses of the active material, the conductive additive, and the binder, and is 3% by mass. More preferably, it is 10 mass%. By setting the content of the active material and the binder in the above range, the obtained electrode active material layer 14 can suppress the tendency that the amount of the binder is too small to form a strong active material layer. In addition, the amount of the binder that does not contribute to the electric capacity increases, and the tendency that it is difficult to obtain a sufficient volume energy density can be suppressed.
The content of the conductive additive in the positive electrode active material layer 14 is not particularly limited, but when added, it is usually preferably 0.5% by mass to 20% by mass with respect to the active material, and 1% by mass to It is more preferable to set it as 12 mass%.

(負極20)
負極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミ、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
負極活物質層24は、負極活物質、バインダー、及び、必要に応じた量の導電助剤から主に構成されるものである。負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入、又は、リチウムイオンと、そのリチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO )とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることができれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられている負極活物質を使用することができる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、メソカーボンファイバー(MCF)、コークス類、ガラス状炭素、有機化合物焼成体等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することができる金属、SiO、SnO等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)、等が挙げられる。
(Negative electrode 20)
The negative electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.
The negative electrode active material layer 24 is mainly composed of a negative electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent in an amount as required. The negative electrode active material reversibly advances the insertion and removal of lithium ions, the desorption and insertion of lithium ions, or the doping and dedoping of lithium ions and counter anions of the lithium ions (for example, ClO 4 ). If it can be made, it will not specifically limit, The negative electrode active material used for the well-known lithium ion secondary battery can be used. For example, it can be combined with natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, mesocarbon fiber (MCF), coke, glassy carbon, carbon materials such as organic compound fired bodies, lithium such as Al, Si, Sn, etc. Examples thereof include amorphous compounds mainly composed of metal, oxides such as SiO 2 and SnO 2 , lithium titanate (Li 4 Ti 3 O 12 ), and the like.

バインダー及び導電助剤には、上述した正極10に用いる材料と同様の材料を用いることができる。また、バインダー及び導電助剤の含有量も、上述した正極10における含有量と同様の含有量を採用すればよい。   As the binder and the conductive additive, the same materials as those used for the positive electrode 10 described above can be used. Moreover, what is necessary is just to employ | adopt content similar to content in the positive electrode 10 mentioned above also about content of a binder and a conductive support agent.

電極10、20は、通常用いられる方法により作製できる。例えば、活物質、バインダー、溶媒、及び、導電助剤を含む塗料を集電体上に塗布し、集電体上に塗布された塗料中の溶媒を除去することにより製造することができる。   The electrodes 10 and 20 can be produced by a commonly used method. For example, it can manufacture by apply | coating the coating material containing an active material, a binder, a solvent, and a conductive support agent on a collector, and removing the solvent in the coating material apply | coated on the collector.

溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等を用いることができる。   As the solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide and the like can be used.

塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as an application | coating method, The method employ | adopted when producing an electrode normally can be used. Examples thereof include a slit die coating method and a doctor blade method.

集電体12、22上に塗布された塗料中の溶媒を除去する方法は特に限定されず、塗料が塗布された集電体12、22を、例えば80℃〜150℃の雰囲気下で乾燥させればよい。   The method for removing the solvent in the paint applied on the current collectors 12 and 22 is not particularly limited, and the current collectors 12 and 22 applied with the paint are dried, for example, in an atmosphere of 80 ° C. to 150 ° C. Just do it.

そして、このようにして活物質層14、24が形成された電極を、その後、必要に応じて例えば、ロールプレス装置等によりプレス処理すればよい。ロールプレスの線圧は例えば、10〜50kgf/cmとすることができる。   Then, the electrodes on which the active material layers 14 and 24 are formed in this way may then be pressed by a roll press device or the like as necessary. The linear pressure of the roll press can be, for example, 10 to 50 kgf / cm.

以上の工程を経て、電極10、20を作製することができる。   The electrodes 10 and 20 can be manufactured through the above steps.

(セパレータ18)
次に、セパレータ18について説明する。本実施形態に係るセパレータ18は、電気絶縁性の第一の多孔膜15と、フッ素樹脂及びカリウム塩を含み、第一の多孔膜15の二枚の主面15S上に形成された第二の多孔膜19、29と、を備える。
(Separator 18)
Next, the separator 18 will be described. The separator 18 according to the present embodiment includes a first porous film 15 that is electrically insulating, a fluororesin and a potassium salt, and is formed on the two main surfaces 15S of the first porous film 15. Porous membranes 19 and 29.

第一の多孔膜15を構成する材料は、通常リチウムイオン二次電池においてセパレータとして用いられる材料であればよく、例えば、電気絶縁性の多孔体であり、多孔体は微多孔質であることが好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。第一の多孔膜15の厚さは、10μm〜25μmとすることができる。   The material constituting the first porous film 15 may be any material that is normally used as a separator in a lithium ion secondary battery. For example, the material may be an electrically insulating porous body, and the porous body may be microporous. preferable. Specifically, at least one constituent material selected from the group consisting of monolayers of films made of polyolefins such as polyethylene and polypropylene, stretched films of laminates and mixtures of the above resins, or cellulose, polyester and polypropylene The fiber nonwoven fabric which consists of is mentioned. The thickness of the first porous film 15 can be 10 μm to 25 μm.

第二の多孔膜19、29は、少なくともフッ素樹脂及びカリウム塩を含む電気絶縁性の多孔体である。第二の多孔膜19、29の厚さは、1μm〜15μmとすることができる。   The second porous films 19 and 29 are electrically insulating porous bodies containing at least a fluororesin and a potassium salt. The thickness of the second porous films 19 and 29 can be 1 μm to 15 μm.

フッ素樹脂は、フッ素を含むオレフィンの重合体である。フッ素樹脂としては、例えば、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)、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(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)が挙げられる。中でも、特にPVDFが好ましい。   The fluororesin is an olefin polymer containing fluorine. Examples of the fluororesin include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). , Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), and polyvinyl fluoride (PVF). Among these, PVDF is particularly preferable.

カリウム塩としては、例えば、フッ化カリウム(KF)、塩化カリウム(KCl)、臭化カリウム(KBr)、硝酸カリウム(KNO)、硫酸カリウム(KSO)が挙げられる Examples of the potassium salt include potassium fluoride (KF), potassium chloride (KCl), potassium bromide (KBr), potassium nitrate (KNO 3 ), and potassium sulfate (KSO 4 ).

第二の多孔膜19、29におけるカリウム塩の含有量は、フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部であることが好ましく、0.1〜10質量部であることがより好ましく、1〜5質量部であることがさらに好ましい。カリウム塩の含有量が上記範囲内にあると、フッ素樹脂の架橋が生じ易く、活物質層14、24と第二の多孔膜19、29との密着性がより一層向上する傾向があり、レート特性及びサイクル特性をより向上させることができる。カリウム塩の含有量がフッ素樹脂100質量部に対して20質量部を超えると、導電性が低下するためか、放電容量が減少しサイクル特性が低下する傾向がある。カリウム塩の含有量がフッ素樹脂100質量部に対して0.01質量部を下回ると、活物質層14、24との密着性が低下するためか、レート特性及びサイクル特性が低下する傾向がある。   The content of the potassium salt in the second porous membranes 19 and 29 is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin. 1 to 5 parts by mass is more preferable. When the content of the potassium salt is within the above range, crosslinking of the fluororesin tends to occur, and the adhesion between the active material layers 14 and 24 and the second porous films 19 and 29 tends to be further improved. The characteristics and cycle characteristics can be further improved. If the content of the potassium salt exceeds 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, the conductivity tends to decrease, or the discharge capacity tends to decrease and the cycle characteristics tend to decrease. If the content of the potassium salt is less than 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, the adhesiveness with the active material layers 14 and 24 may decrease, or the rate characteristics and the cycle characteristics tend to decrease. .

また、第二の多孔膜19、29は、例えば、第二の多孔膜19、29の空隙率を高め電解質中のイオン電導性を高める観点から、無機フィラー等を含んでいてもよい。無機フィラーとしては、球状、楕円状、鱗片状等の様々な形状の結晶性シリカ、アルミナ、ジルコニアが挙げられる。   Moreover, the 2nd porous membranes 19 and 29 may contain the inorganic filler etc. from a viewpoint of raising the porosity of the 2nd porous membranes 19 and 29 and improving the ionic conductivity in electrolyte, for example. Examples of the inorganic filler include crystalline silica, alumina, and zirconia having various shapes such as a spherical shape, an elliptical shape, and a scale shape.

本実施形態に係るセパレータ18は、下記のような方法で製造することができる。すなわち、本実施形態に係るセパレータ18の製造方法は、上述のフッ素樹脂、カリウム塩、及び、後述するカリウム塩を電離させる溶媒を含む塗料を第一の多孔膜15に塗布する工程(塗布工程)と、第一の多孔膜15上に塗布された塗料中の溶媒を除去して第二の多孔膜を得る工程(乾燥工程)と、を備える。   The separator 18 according to the present embodiment can be manufactured by the following method. That is, the manufacturing method of the separator 18 according to the present embodiment is a process of applying the above-described fluororesin, potassium salt, and a paint containing a solvent for ionizing the potassium salt described later to the first porous film 15 (application process). And a step of removing the solvent in the paint applied on the first porous film 15 to obtain the second porous film (drying step).

(塗布工程)
本工程では、フッ素樹脂、カリウム塩、及び、カリウム塩を電離させる溶媒を含む塗料を第一の多孔膜15に塗布する。
(Coating process)
In this step, a paint containing a fluororesin, a potassium salt, and a solvent that ionizes the potassium salt is applied to the first porous film 15.

カリウム塩を電離させる溶媒としては、カリウム塩を電離させ、カリウムイオンを生じさせるものであれば用いることができる。また、カリウム塩を、溶媒中で十分に電離し、懸濁又は沈殿させないものが好ましく、完全解離させる傾向にあるものがより好ましい。
すなわち本発明において、「カリウム塩を電離させる溶媒」とは、その溶媒中において、カリウム塩の電離度が0より大きくなる溶媒を意味する。このような溶媒の中でも、、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を用いることが好ましい。上記溶媒は、極性が非常に高く、カリウム塩が電離し易いため好ましい。塗料中における溶媒の量は特に限定されず、塗布に適する粘度等が得られるように適宜調節すればよい。
As a solvent for ionizing the potassium salt, any solvent can be used as long as it can ionize the potassium salt to generate potassium ions. In addition, it is preferable that the potassium salt is not sufficiently ionized and suspended or precipitated in a solvent, and more preferably a salt that tends to be completely dissociated.
That is, in the present invention, the “solvent that ionizes potassium salt” means a solvent in which the degree of ionization of the potassium salt is greater than 0. Among such solvents, it is preferable to use N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or N, N-dimethylformamide (DMF). The solvent is preferable because it has a very high polarity and the potassium salt is easily ionized. The amount of the solvent in the paint is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate so that a viscosity suitable for application can be obtained.

塗料中、カリウム塩を、フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部となるように添加することが好ましく、0.1〜10質量部となるように添加することがより好ましく、1〜5質量部となるように添加することがさらに好ましい。カリウム塩の添加量が上記範囲内にあると、フッ素樹脂の架橋が生じ易く、活物質層14、24と第二の多孔膜19、29との密着性がより一層向上する傾向があり、レート特性及びサイクル特性をより向上させることができる。カリウム塩の添加量がフッ素樹脂100質量部に対して20質量部を超えると、導電性が低下するためか、レート特性及びサイクル特性が低下する傾向がある。カリウム塩の添加量がフッ素樹脂100質量部に対して0.01質量部を下回ると、活物質層14、24との密着性が低下するためか、レート特性及びサイクル特性が低下する傾向がある。
また、塗料は、例えば、第二の多孔膜19、20の空隙率を高め、電解質中のイオン伝導性を高める観点から、空隙形成用の貧溶媒を含んでいてもよい。空隙形成用の貧溶媒としては、ブチルセルソルブ(BCS)、フタル酸ジブチル(DBP)、へキサン、キシレン等が挙げられる。
In the paint, the potassium salt is preferably added so as to be 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, It is more preferable to add so that it may become 1-5 mass parts. When the added amount of the potassium salt is within the above range, the fluororesin is easily crosslinked, and the adhesion between the active material layers 14 and 24 and the second porous films 19 and 29 tends to be further improved. The characteristics and cycle characteristics can be further improved. If the added amount of the potassium salt exceeds 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, there is a tendency that the rate characteristic and the cycle characteristic are deteriorated because the conductivity is lowered. If the addition amount of the potassium salt is less than 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, the adhesiveness with the active material layers 14 and 24 may decrease, or the rate characteristics and the cycle characteristics tend to decrease. .
Moreover, the coating material may contain the poor solvent for space | gap formation from a viewpoint of raising the porosity of the 2nd porous films 19 and 20, and improving the ionic conductivity in electrolyte, for example. Examples of the poor solvent for forming voids include butyl cellosolve (BCS), dibutyl phthalate (DBP), hexane, xylene and the like.

フッ素樹脂、カリウム塩、及び、カリウム塩を電離させる溶媒等の塗料を構成する成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。   The mixing method of the components constituting the coating such as the fluororesin, the potassium salt, and the solvent for ionizing the potassium salt is not particularly limited, and the mixing order is not particularly limited.

第一の多孔膜15上へ上記塗料を塗布する方法としては、クローズドダイ法が好適である。また、塗料が第一の多孔膜15内部の空隙に浸透しすぎないようにする観点から、第一の多孔膜15が有する孔の平均径に応じて塗料中のカリウム塩の含有量を調節し、塗料の粘性を調節すればよい。これにより、セパレータの空隙率を低下させる等の原因によって、電気化学デバイスにおける内部抵抗の増加を抑制することができる。   As a method for applying the coating material onto the first porous film 15, a closed die method is suitable. Further, from the viewpoint of preventing the paint from penetrating excessively into the voids in the first porous film 15, the content of the potassium salt in the paint is adjusted according to the average diameter of the pores of the first porous film 15. The viscosity of the paint may be adjusted. Thereby, increase of the internal resistance in an electrochemical device can be suppressed due to factors such as decreasing the porosity of the separator.

(乾燥工程)
基材上に塗布された塗料中の溶媒を除去する方法としては、例えば、塗料表面に80℃〜120℃程度の乾燥気体を10分から30分当てる方法、基材ごと80℃〜120℃程度の雰囲気下に10分から30分放置する方法等が挙げられる。
(Drying process)
As a method of removing the solvent in the coating material applied on the base material, for example, a method of applying a dry gas of about 80 ° C. to 120 ° C. to the coating surface for 10 minutes to 30 minutes, the whole base material of about 80 ° C. to 120 ° C. For example, a method of leaving it in an atmosphere for 10 to 30 minutes can be mentioned.

なお、第一の多孔膜15の二枚の主面15S上に第二の多孔膜19、29を形成する場合には、まず、第一の多孔膜15の一枚の主面15S上に上記塗料を塗布し、塗料を乾燥させ、その後、反対側の主面15Sにも同様の操作を行えばよい。また、第一の多孔膜15の二枚の主面15S上に上記塗料を塗布し、二枚の主面15Sの両方を乾燥させてもよい。   When the second porous films 19 and 29 are formed on the two main surfaces 15S of the first porous film 15, first, the first porous film 15 is formed on the one main surface 15S. The coating material is applied, the coating material is dried, and then the same operation may be performed on the opposite main surface 15S. Moreover, the said coating material may be apply | coated on the two main surfaces 15S of the 1st porous film 15, and both the two main surfaces 15S may be dried.

上記処理を経て、第一の多孔膜15と、フッ素樹脂及びカリウム塩を含み、第一の多孔膜の二枚の主面15S上に形成された第二の多孔膜19、29と、を備えたセパレータ18が得られる。   Through the above treatment, a first porous film 15 and second porous films 19 and 29 containing fluororesin and potassium salt and formed on two main surfaces 15S of the first porous film are provided. Separator 18 is obtained.

(作用効果)
本実施形態によれば、セパレータ18の表面に粘着性が生じるため、セパレータ18と電極10、20との密着性をより一層向上させることができるものと本発明者らは推測する。セパレータ18と電極10、20との密着性が向上する理由もまた、必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、セパレータ18の表層部に形成された第二の多孔膜の原料である塗料中に、カリウムイオンが存在することによって、塗料を塗布する工程及び/又は溶媒を除去する工程において、フッ素樹脂が架橋するためと考えられる。
(Function and effect)
According to the present embodiment, since the adhesiveness is generated on the surface of the separator 18, the present inventors presume that the adhesion between the separator 18 and the electrodes 10 and 20 can be further improved. The reason why the adhesion between the separator 18 and the electrodes 10 and 20 is improved is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, the presence of potassium ions in the coating material that is the raw material of the second porous film formed on the surface portion of the separator 18 causes the fluororesin to be applied and / or in the step of removing the solvent. This is considered to be for crosslinking.

塗料中にカリウムイオンが存在することによって、フッ素樹脂が架橋する理由も明らかではないが、本発明者らは、以下のように推察する。例えば、塗料中にカリウムイオンが存在することによって、フッ素樹脂からフッ化水素が脱離し、フッ素樹脂中に、二重結合及び/又は三重結合が形成されることが考えられる。そして、近傍に存在する二重結合同士、三重結合同士、又は、二重結合と三重結合とが相互作用することにより、フッ素樹脂中に、緩やかな架橋構造が形成されることが考えられる。   The reason why the fluororesin is crosslinked due to the presence of potassium ions in the paint is not clear, but the present inventors infer as follows. For example, it is conceivable that hydrogen fluoride is desorbed from the fluororesin due to the presence of potassium ions in the paint, and a double bond and / or a triple bond is formed in the fluororesin. Then, it is considered that a moderate cross-linked structure is formed in the fluororesin due to the interaction between the double bonds existing in the vicinity, between the triple bonds, or between the double bond and the triple bond.

また、例えば、フッ素樹脂中のフッ素原子は、電気的にマイナスの電荷を帯びる傾向にあるため、カリウムイオンとフッ素樹脂中のフッ素原子との間には、電気的な引力が作用することが考えられる。したがって、カリウムイオンを介して、フッ素樹脂が静電引力による緩やかな結合を構成することにより、フッ素樹脂中に、緩やかな架橋構造が形成されることも考えられる。   In addition, for example, fluorine atoms in the fluororesin tend to be negatively charged, so an electrical attractive force may act between potassium ions and fluorine atoms in the fluororesin. It is done. Therefore, it is conceivable that a gentle cross-linked structure is formed in the fluororesin when the fluororesin forms a gentle bond due to electrostatic attraction via potassium ions.

上述のようなセパレータ18を備える電気化学デバイスは、レート特性及びサイクル特性が向上する。   The electrochemical device including the separator 18 as described above has improved rate characteristics and cycle characteristics.

ここで、上述のように作製したセパレータを用いたリチウムイオン二次電池100の他の構成要素を説明する。   Here, another component of the lithium ion secondary battery 100 using the separator manufactured as described above will be described.

電解質は、正極活物質層14、負極活物質層24、及び、セパレータ18の内部に含有させるものである。電解質としては、特に限定されず、例えば、本実施形態では、リチウム塩を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液)を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、充電時の耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解質溶液)であることが好ましい。電解質溶液としては、リチウム塩を非水溶媒(有機溶媒)に溶解したものが好適に使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)、LiBOB等の塩が使用できる。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The electrolyte is contained in the positive electrode active material layer 14, the negative electrode active material layer 24, and the separator 18. The electrolyte is not particularly limited, and, for example, in the present embodiment, an electrolyte solution containing a lithium salt (electrolyte aqueous solution, electrolyte solution using an organic solvent) can be used. However, the electrolyte aqueous solution is preferably an electrolyte solution (non-aqueous electrolyte solution) using an organic solvent because the electrochemical decomposition voltage is low, and the withstand voltage during charging is limited to a low level. As the electrolyte solution, a lithium salt dissolved in a non-aqueous solvent (organic solvent) is preferably used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN Salts such as (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 , LiBOB can be used. In addition, these salts may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。   Moreover, as an organic solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, etc. are mentioned preferably, for example. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.

ケース50は、その内部に積層体30及び電解質溶液を密封するものである。ケース50は、電解液の外部への漏出や、外部からの電気化学デバイス100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、ケース50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミ箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。   The case 50 seals the laminate 30 and the electrolyte solution therein. The case 50 is not particularly limited as long as it can prevent leakage of the electrolytic solution to the outside and entry of moisture and the like into the electrochemical device 100 from the outside. For example, as the case 50, as shown in FIG. 1, a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. For example, an aluminum foil can be used as the metal foil 52 and a film such as polypropylene can be used as the polymer film 54. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Etc. are preferred.

リード60,62は、アルミ等の導電材料から形成されている。   The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum.

そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体12、負極集電体22にそれぞれ溶接し、正極10の正極活物質層14と負極20の負極活物質層24との間にセパレータ18を挟んだ状態で、電解液と共にケース50内に挿入し、ケース50の入り口をシールすればよい。   Then, the leads 60 and 62 are welded to the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22 by a known method, respectively, and a separator is provided between the positive electrode active material layer 14 of the positive electrode 10 and the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode 20. 18 may be inserted into the case 50 together with the electrolytic solution with the 18 interposed therebetween, and the entrance of the case 50 may be sealed.

本実施形態においては、第一の多孔膜15の二枚の主面15Sに第二の多孔膜19、29が形成されているが、第一の多孔膜15の二枚の主面15Sのうち少なくとも一面に第二の多孔膜が形成されていれば、電気化学デバイスのレート特性及びサイクル特性は向上する。また、リチウムイオン二次電池のレート特性及びサイクル特性を向上させる観点からは、第一の多孔膜15の少なくとも正極10側に第二の多孔膜を設けることが好ましい。   In the present embodiment, the second porous films 19 and 29 are formed on the two main surfaces 15S of the first porous film 15. Of the two main surfaces 15S of the first porous film 15, If the second porous film is formed on at least one surface, the rate characteristics and cycle characteristics of the electrochemical device are improved. From the viewpoint of improving the rate characteristics and cycle characteristics of the lithium ion secondary battery, it is preferable to provide the second porous film on at least the positive electrode 10 side of the first porous film 15.

<第二実施形態>
本実施形態に係るセパレータ18は、セパレータ全体にフッ素樹脂及びカリウム塩が含まれている多孔体である。具体的には、第一実施形態の第二の多孔膜単独で構成されるものである。図2は、本実施形態に係るセパレータ18を備えた電気化学デバイス100の模式断面図である。
<Second embodiment>
The separator 18 according to this embodiment is a porous body in which a fluororesin and a potassium salt are included in the entire separator. Specifically, it is constituted by the second porous membrane alone of the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the electrochemical device 100 including the separator 18 according to the present embodiment.

本実施形態に係るセパレータ18は、下記のような方法で製造することができる。すなわち、本発明に係るセパレータの製造方法は、フッ素樹脂、カリウム塩、及び、カリウム塩を電離させる溶媒を含む塗料を基材上に塗布する工程(塗布工程)と、基材上に塗布された塗料中の溶媒を除去して第二の多孔膜を得る工程(乾燥工程)と、を備える。本実施形態では、第一実施形態における電気絶縁性の第一の多孔膜に代えて、いかなる基材を用いてもよく、例えば、基材は電極10、20であってもよい。基材が電極10、20である場合、塗布工程及び乾燥工程を経ることにより、正極10、又は負極20の表面にセパレータ18が形成される。   The separator 18 according to the present embodiment can be manufactured by the following method. That is, in the method for manufacturing a separator according to the present invention, a step of applying a coating containing a fluororesin, a potassium salt, and a solvent for ionizing the potassium salt onto the substrate (application step) was applied to the substrate. Removing the solvent in the paint to obtain a second porous film (drying step). In the present embodiment, any substrate may be used instead of the electrically insulating first porous film in the first embodiment. For example, the substrate may be the electrodes 10 and 20. When the base material is the electrodes 10 and 20, the separator 18 is formed on the surface of the positive electrode 10 or the negative electrode 20 through the coating process and the drying process.

なお、本実施形態に係るセパレータの製造方法は、塗布工程及び乾燥工程においては、第一実施形態に係る塗布工程及び乾燥工程と同様の処理が行われるが、塗布工程において、第二の多孔膜の原料である塗料中に、有機フィラーを混合してもよい。有機フィラーの材料としては、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルペンテン(PMP)等を用いることができる。これにより、得られたセパレータ18は、電気化学デバイス内の温度が上昇した場合に自動的に電流の流れを絶つシャットダウン性能を備えることができる。   In the separator manufacturing method according to the present embodiment, in the coating step and the drying step, the same processes as those in the coating step and the drying step according to the first embodiment are performed. An organic filler may be mixed in the coating material which is a raw material. As a material for the organic filler, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylonitrile (PAN), polymethylpentene (PMP), or the like can be used. Thereby, the obtained separator 18 can be provided with a shutdown performance that automatically cuts off the flow of current when the temperature in the electrochemical device rises.

また、本実施形態に係るセパレータの製造方法は、基材が電極10、20以外の材料である場合、乾燥工程後に、基材を第二の多孔膜から除去する工程(基材除去工程)を備えることが好ましい。   Moreover, the manufacturing method of the separator which concerns on this embodiment WHEREIN: When a base material is materials other than the electrodes 10 and 20, the process (base material removal process) of removing a base material from a 2nd porous film after a drying process. It is preferable to provide.

基材としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いることができ、軽剥離性を付与するための表面処理がなされたPETフィルム等を用いることが好ましい。   As the substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film can be used, and it is preferable to use a PET film or the like that has been subjected to a surface treatment for imparting light peelability.

ここで、本実施形態に係る基材除去工程について具体的に説明する。
(基材除去工程)
本工程においては、乾燥工程後、例えば、正極活物質層14又は負極活物質層24/第二の多孔膜/基材がこの順に積層されるよう、基材上に形成された第二の多孔膜の第二の多孔膜側を、正極活物質層14又は負極活物質層24に密着させる。そして、この積層体を所定の温度、圧力にて熱圧着して、その後、最表面の基材を剥離することにより、正極10又は負極20の表面に、フッ素樹脂及びカリウム塩を含むセパレータ18を形成することができる。
Here, the base material removal process according to the present embodiment will be specifically described.
(Substrate removal process)
In this step, after the drying step, for example, the positive electrode active material layer 14 or the negative electrode active material layer 24 / the second porous film / the base material is formed on the base material so that the second porous film is laminated in this order. The second porous membrane side of the membrane is adhered to the positive electrode active material layer 14 or the negative electrode active material layer 24. Then, the laminate is subjected to thermocompression bonding at a predetermined temperature and pressure, and then the outermost base material is peeled off, whereby a separator 18 containing a fluororesin and a potassium salt is formed on the surface of the positive electrode 10 or the negative electrode 20. Can be formed.

そして、表面にセパレータ18が形成された電極の対極となる電極を、セパレータ18の主面に積層し、得られた積層体の側面を接着剤等で接着することにより、正極10/セパレータ18/負極20の積層体30が得られる。本実施形態により得られるセパレータ18は、フッ素樹脂及びカリウム塩を含むため、正極10/セパレータ18の界面での密着性、及びセパレータ18/負極20界面での密着性を向上させることができ、リチウムイオン二次電池等電気化学デバイスのレート特性及びサイクル特性が向上する。   Then, an electrode serving as a counter electrode of the electrode having the separator 18 formed on the surface is laminated on the main surface of the separator 18, and the side surface of the obtained laminate is adhered with an adhesive or the like, whereby the positive electrode 10 / separator 18 / A laminate 30 of the negative electrode 20 is obtained. Since the separator 18 obtained by this embodiment contains a fluororesin and a potassium salt, it can improve the adhesion at the interface of the positive electrode 10 / separator 18, and the adhesion at the interface of the separator 18 / negative electrode 20, Rate characteristics and cycle characteristics of electrochemical devices such as ion secondary batteries are improved.

本実施形態におけるセパレータ18においても、カリウム塩の含有量は、フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部であることが好ましく、0.1〜10質量部であることがより好ましく、1〜5質量部であることがさらに好ましい。カリウム塩の含有量が上記範囲内にあると、活物質層14、24と第二の多孔膜19、29との密着性がより一層向上する傾向があり、レート特性及びサイクル特性をより向上させることができる。カリウム塩の含有量がフッ素樹脂100質量部に対して20質量部を超えると、導電性が低下するためか、レート特性及びサイクル特性が低下する傾向がある。カリウム塩の含有量がフッ素樹脂100質量部に対して0.01質量部を下回ると、活物質層14、24との密着性が低下するためか、レート特性及びサイクル特性が低下する傾向がある。セパレータ18の厚みは20μm〜25μmとすることができる。   Also in the separator 18 in this embodiment, the content of the potassium salt is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin. 1 to 5 parts by mass is more preferable. When the content of the potassium salt is within the above range, the adhesion between the active material layers 14 and 24 and the second porous films 19 and 29 tends to be further improved, and the rate characteristics and cycle characteristics are further improved. be able to. When the content of the potassium salt exceeds 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, there is a tendency that the rate characteristics and the cycle characteristics are deteriorated because the conductivity decreases. If the content of the potassium salt is less than 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin, the adhesiveness with the active material layers 14 and 24 may decrease, or the rate characteristics and the cycle characteristics tend to decrease. . The thickness of the separator 18 can be 20 μm to 25 μm.

以上、セパレータの製造方法、それにより得られたセパレータ、及び当該セパレータを備えるリチウムイオン二次電池の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The separator manufacturing method, the separator obtained thereby, and a preferred embodiment of a lithium ion secondary battery including the separator have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment. .

例えば、セパレータは、リチウムイオン二次電池以外の電気化学デバイスにも用いることができる。電気化学デバイスとしては、金属リチウム二次電池(カソードとして集電体に活物質層が形成された電極を用い、アノードに金属リチウムを用いたもの)等のリチウムイオン二次電池以外の二次電池や、リチウムキャパシタ等の電気化学キャパシタ等が挙げられる。これらの電気化学素子は、自走式のマイクロマシン、ICカードなどの電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途に使用することが可能である。   For example, the separator can be used in electrochemical devices other than lithium ion secondary batteries. Electrochemical devices include secondary batteries other than lithium ion secondary batteries, such as metallic lithium secondary batteries (those that use an electrode in which an active material layer is formed on a current collector as a cathode and metallic lithium as an anode). And electrochemical capacitors such as lithium capacitors. These electrochemical elements can be used for power sources such as self-propelled micromachines and IC cards, and distributed power sources arranged on or in a printed circuit board.

例えば、電気化学デバイスが電気化学キャパシタの場合には、電極の活物質としては、公知の電子伝導性を有する多孔体を用いればよい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、メソカーボンファイバー(MCF)、コークス類、ガラス状炭素、有機化合物焼成体等の炭素材料を好適に用いることができる。   For example, when the electrochemical device is an electrochemical capacitor, a known porous material having electronic conductivity may be used as the electrode active material. For example, carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, mesocarbon fiber (MCF), cokes, glassy carbon, and fired organic compound can be preferably used.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
[正極の作製]
正極活物質としてLiNi1/3Mn1/3Co1/3を85g、導電助剤としてカーボンブラック(電気化学工業(株)製、DAB50)及び黒鉛(ティムカル(株)製、KS−6)をそれぞれ5gドライMIXした後に、バインダーとしてのPVDF(ポリフッ化ビニリデン(呉羽化学工業(株)製、KF7305又は東京材料(株) Kyner 761)のNMP(N−メチル−2−ピロリジノン)溶液(50g、PVDF成分10質量%)を加えて混合し塗料約145gを作製した。この塗料を集電体であるアルミニウム箔(厚み20μm)にドクターブレード法で塗布後、90℃で乾燥し、圧延した。なお、外部引き出し端子(リード)を溶接するために塗料を塗布しない部分を設けておいた。
Example 1
[Production of positive electrode]
85 g of LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 as a positive electrode active material, carbon black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., DAB50) and graphite (manufactured by Timcal Co., Ltd., KS-6) After 5 g dry MIX of each, an NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone) solution of PVDF (polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd., KF7305 or Tokyo Materials Co., Ltd. Kyner 761)) as a binder (50 g) , PVDF component 10% by mass) was added and mixed to prepare about 145 g of paint, which was applied to an aluminum foil (thickness 20 μm) as a current collector by the doctor blade method, dried at 90 ° C. and rolled. In order to weld the external lead terminal (lead), a portion where no paint was applied was provided.

[負極の作製]
負極活物質としての天然黒鉛45gと、導電助剤としてのカーボンブラック2.5gをドライミックスした後に、バインダーとして上記PVDF溶液22.5gを加え負極用の塗料を作製した。この塗料を、集電体である銅箔(厚み16μm)にドクターブレード法で正極と同様に外部引き出し端子の溶接部分を除くようにして塗布後、90℃で乾燥し、圧延した。
[Production of negative electrode]
After dry-mixing 45 g of natural graphite as a negative electrode active material and 2.5 g of carbon black as a conductive auxiliary agent, 22.5 g of the PVDF solution was added as a binder to prepare a negative electrode paint. This paint was applied to a copper foil (thickness 16 μm) as a current collector by the doctor blade method so as to remove the welded portion of the external lead terminal in the same manner as the positive electrode, and then dried at 90 ° C. and rolled.

[フッ素樹脂及びフッ化カリウムが添加された多孔膜を有する積層型セパレータの作製]
フィラーとしての鱗片状結晶性シリカ(日本アエロジェル社製、CQ−2(商品名))15gと、バインダーとしてのPVDF5.0gと、溶媒としてのN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)27.8gと、空孔形成貧溶媒としてのブチルセルソルブ(BCS)9.3gと、フッ化カリウム(KF)((株)高純度化学研究所製、純度99%)0.15gとを混合し、フッ素樹脂及びフッ化カリウムが添加された多孔膜(第二の多孔膜)用の塗料を作製した。この塗料を第一の多孔膜である微多孔質ポリオレフィン膜(厚み17μm、第一の多孔膜)の両面にクローズドダイ法で塗布後、約110℃に保たれた乾燥炉にて乾燥した。
[Production of laminated separator having a porous film to which fluororesin and potassium fluoride are added]
15 g of scaly crystalline silica (manufactured by Nippon Aerogel Co., Ltd., CQ-2 (trade name)) as a filler, 5.0 g of PVDF as a binder, 27.8 g of N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent, 9.3 g of butyl cellosolve (BCS) as a pore-forming poor solvent and 0.15 g of potassium fluoride (KF) (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99%) were mixed, A paint for a porous film (second porous film) to which potassium fluoride was added was prepared. This paint was applied to both surfaces of a microporous polyolefin film (thickness: 17 μm, first porous film) as a first porous film by a closed die method and then dried in a drying oven maintained at about 110 ° C.

[電池の作製]
上述のように作製した正極、負極、及び両面に第二の多孔膜が形成されたセパレータを、所定の寸法に切断した。セパレータを正極及び負極の間に介在させ、正極/第二の多孔膜/第一の多孔膜/第二の多孔膜/負極の順で積層した電池要素を作製した。積層数は、リチウムイオン2次電池の容量が200mAhになるように積層した。積層するときには、正極、負極、及びセパレータがずれないようにホットメルト接着剤(エチレン−メタアクリル酸共重合体(EMAA))を少量塗布し固定した。
正極、負極には、それぞれ、外部引き出し端子としてアルミニウム箔(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)、ニッケル箔(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)を超音波溶接した。外部引き出し端子に、外部引き出し端子と外装体とのシール性を向上させるべく、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレン(PP)を巻き付け、熱接着した。
正極、負極、及びセパレータを積層した電池要素を封入する電池外装体はアルミニウムラミネート材料からなり、その構成は、ポリエチレンテレフタレート(PET、厚さ12μm)/Al(厚さ40μm)/ポリプロピレン(PP、厚さ50μm)のものを用意した。なお、この時PPが内側となるように製袋した。この外装体の中に電池要素を入れ電解液(エチレンカーボンネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との混合溶媒(EC:DEC=30:70vol%)にLiPFを1Mに溶解させたもの)を適当量添加し、外装体を真空密封しリチウムイオン2次電池を作製した。10mA(0.05C)にて10時間エージングした。
[Production of battery]
The positive electrode, the negative electrode, and the separator formed with the second porous film on both sides were cut into predetermined dimensions. A separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode to produce a battery element in which the positive electrode / second porous film / first porous film / second porous film / negative electrode were laminated in this order. The number of laminations was such that the capacity of the lithium ion secondary battery was 200 mAh. When laminating, a small amount of hot melt adhesive (ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA)) was applied and fixed so that the positive electrode, the negative electrode, and the separator did not shift.
An aluminum foil (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) and nickel foil (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) were ultrasonically welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, as external lead terminals. Polypropylene (PP) grafted with maleic anhydride was wrapped around and thermally bonded to the external lead terminal in order to improve the sealability between the external lead terminal and the exterior body.
A battery outer package enclosing a battery element in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are laminated is made of an aluminum laminate material, and the structure thereof is polyethylene terephthalate (PET, thickness 12 μm) / Al (thickness 40 μm) / polypropylene (PP, thickness). 50 μm) was prepared. At this time, bags were made so that PP was on the inside. A battery element is put in this outer package, and an electrolytic solution (LiPF 6 dissolved in 1M in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (EC: DEC = 30: 70 vol%)) Was added in an appropriate amount, and the outer package was vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery. Aging was performed at 10 mA (0.05 C) for 10 hours.

[電池の評価]
(レート特性(10C放電容量維持率)の測定)
25℃のチャンバー内にて、上限電圧4.2V、下限電圧3.0Vの条件で100mA(0.5C)にて充放電を数回繰り返した。上記のようにして作製したリチウムイオン二次電池の平均放電容量は約200mAhであることが確認できた。同様の充電条件で充電後、放電電流のみ2A(10C)に変更し、10Cでの放電容量を測定した。放電容量は約170mAhであり、放電容量維持率は約85%であった。
(サイクル特性(500サイクル後の放電容量維持率)の測定)
45℃のチャンバー内にて、上限電圧4.2V、下限電圧3.0Vの条件で、200mA(1C)にて充放電を500回繰り返した。その後、25℃のチャンバー内にて、上限電圧4.2V、下限電圧3.0Vの条件で100mA(0.5C)にて充放電を数回繰り返した。平均放電容量は約156mAhであり、容量維持率は約78%であった。
[Battery evaluation]
(Measurement of rate characteristics (10C discharge capacity retention rate))
In a 25 ° C. chamber, charging and discharging were repeated several times at 100 mA (0.5 C) under conditions of an upper limit voltage of 4.2 V and a lower limit voltage of 3.0 V. It was confirmed that the average discharge capacity of the lithium ion secondary battery produced as described above was about 200 mAh. After charging under the same charging conditions, only the discharge current was changed to 2A (10C), and the discharge capacity at 10C was measured. The discharge capacity was about 170 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 85%.
(Measurement of cycle characteristics (discharge capacity retention after 500 cycles))
In a 45 ° C. chamber, charging and discharging were repeated 500 times at 200 mA (1C) under the conditions of an upper limit voltage of 4.2 V and a lower limit voltage of 3.0 V. Thereafter, charging and discharging were repeated several times at 100 mA (0.5 C) under conditions of an upper limit voltage of 4.2 V and a lower limit voltage of 3.0 V in a 25 ° C. chamber. The average discharge capacity was about 156 mAh, and the capacity maintenance rate was about 78%.

(実施例2)
KFを0.05g(PVDFに対して1質量%)混合した以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン2次電池を作製し、実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。
(Example 2)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.05 g of KF (1% by mass with respect to PVDF) was mixed, and the rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1.

[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10Cでの放電容量は約156mAhであり、放電容量維持率は約78%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約144mAhであり、容量維持率は約72%であった。
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The discharge capacity at 10 C was about 156 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 78%. The average discharge capacity after 500 cycles was about 144 mAh, and the capacity retention rate was about 72%.

(実施例3)
KFを0.25g(PVDFに対して5質量%)混合した以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン2次電池を作製し、実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。
(Example 3)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.25 g (5% by mass with respect to PVDF) was mixed with KF, and rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1.

[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約174mAhであり、放電容量維持率は約87%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約164mAhであり、容量維持率は約82%であった。
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 174 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 87%. The average discharge capacity after 500 cycles was about 164 mAh, and the capacity retention rate was about 82%.

(実施例4)
KFを0.15g(PVDFに対して3質量%)混合し、セパレータとしての微多孔質ポリオレフィン膜の代わりにナノファイバー不織布を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン2次電池を作製し、実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。
[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約176mAhであり、放電容量維持率は約88%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約1166mAhであり、容量維持率は約83%であった。
(Example 4)
A lithium ion secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.15 g of KF (3% by mass with respect to PVDF) was mixed and a nanofiber nonwoven fabric was used instead of the microporous polyolefin film as a separator. Then, rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1.
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 176 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 88%. The average discharge capacity after 500 cycles was about 1166 mAh, and the capacity retention rate was about 83%.

(実施例5)
KFを0.0005g(PVDFに対して0.01質量%)混合した以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン2次電池を作製し、実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。
(Example 5)
A lithium ion secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.0005 g of KF was mixed (0.01% by mass with respect to PVDF), and the rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1. did.

[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約146mAhであり、放電容量維持率は約73%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約140mAhであり、容量維持率は約70%であった。
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 146 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 73%. In addition, the average discharge capacity after 500 cycles was about 140 mAh, and the capacity retention rate was about 70%.

(実施例6)
KFを1.0g(PVDFに対して20質量%)混合した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン2次電池を作製し、サイクル特性を評価した。
(Example 6)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 1.0 g (20% by mass with respect to PVDF) was mixed with KF, and cycle characteristics were evaluated.

[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約172mAhであり、放電容量維持率は約86%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約166mAhであり、容量維持率は約83%であった。
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 172 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 86%. The average discharge capacity after 500 cycles was about 166 mAh, and the capacity retention rate was about 83%.

(実施例7)
KFを0.00025g(PVDFに対して0.005質量%)混合した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン2次電池を作製し、サイクル特性を評価した。
(Example 7)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.00025 g (0.005 mass% with respect to PVDF) was mixed, and the cycle characteristics were evaluated.

[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約140mAhであり、放電容量維持率は約70%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約132mAhであり、容量維持率は約66%であった。
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 140 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 70%. The average discharge capacity after 500 cycles was about 132 mAh, and the capacity retention rate was about 66%.

(実施例8)
実施例1〜7における、表面にゲル電解質が形成された積層型セパレータに代えて下記のように作製した単層型セパレータを用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン2次電池を作製し、実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。
(Example 8)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a single-layer separator produced as described below was used in place of the laminated separator with the gel electrolyte formed on the surface in Examples 1-7. Then, rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1.

[フッ化カリウムが添加されたセパレータの作製]
有機フィラーとしてのポリプロピレン(PP)の高分子量ハイワックス(三井化学社製、NP055(商品名))15gと、バインダーとしてのPVDF5gと、溶媒としてのジメチルホルムアミド(DMF)27.8gと、空孔形成貧溶媒としてのブチルセルソルブ(BCS)9.3gと、フッ化カリウム(KF)((株)高純度化学研究所製、純度99%)0.15gを混合し、セパレータ用の塗料を作製した。この塗料をPETフィルム上に塗布し乾燥した後、PETフィルムから剥離して、自立型のセパレータを得た。
[Preparation of separator with potassium fluoride added]
Polypropylene (PP) high molecular weight high wax (NP 055 (trade name) manufactured by Mitsui Chemicals) as an organic filler, PVDF 5 g as a binder, dimethylformamide (DMF) 27.8 g as a solvent, and pore formation A separator paint was prepared by mixing 9.3 g of butyl cellosolve (BCS) as a poor solvent and 0.15 g of potassium fluoride (KF) (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99%). . This paint was applied onto a PET film and dried, and then peeled off from the PET film to obtain a self-supporting separator.

[電池の評価]
初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約178mAhであり、放電容量維持率は約89%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約170mAhであり、容量維持率は約85%であった。
[Battery evaluation]
The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 178 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 89%. Moreover, the average discharge capacity after 500 cycles was about 170 mAh, and the capacity retention rate was about 85%.

(比較例1)
KFを用いなかった以外は実施例1と同様にして、ゲル電解質用塗料を作製し、セパレータ表面に塗布した。ゲル電解質用塗料はセパレータに染み込み、セパレータ表面にはゲル電解質が均一に形成されなかった。
実施例1と同様にしてリチウムイオン2次電池を作製し、実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。
(Comparative Example 1)
A gel electrolyte paint was prepared and applied to the separator surface in the same manner as in Example 1 except that KF was not used. The gel electrolyte coating soaked into the separator, and the gel electrolyte was not uniformly formed on the separator surface.
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, and the rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1.

[電池の評価]
実施例1と同条件でレート特性及びサイクル特性を評価した。初期の平均放電容量は約200mAhであった。10C放電容量は約126mAhであり、放電容量維持率は約63%であった。また、500サイクル後の平均放電容量は約130mAhであり、容量維持率は約65%であった。
[Battery evaluation]
Rate characteristics and cycle characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1. The initial average discharge capacity was about 200 mAh. The 10C discharge capacity was about 126 mAh, and the discharge capacity retention rate was about 63%. The average discharge capacity after 500 cycles was about 130 mAh, and the capacity retention rate was about 65%.

実施例1〜8及び比較例1の条件及び結果を下記表1に示す。   The conditions and results of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

Figure 0005560870
Figure 0005560870

PVDF及びKFを添加した多孔膜が表面に形成されたセパレータを用いた実施例1〜7のリチウムイオン二次電池、並びに、PVDF及びKFを添加した多孔膜をセパレータとして用いた実施例8のリチウムイオン二次電池は、KFを添加しなかった比較例1に比べレート特性及びサイクル特性が著しく向上した。また、第二の多孔膜におけるKFの含有量が、PVDF100質量部に対して0.01質量部より少ない実施例7は、実施例1〜6、8に比べ、レート特性及びサイクル特性がやや低下する結果となった。   Lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 7 using a separator on which a porous film added with PVDF and KF was formed, and lithium of Example 8 using a porous film added with PVDF and KF as a separator The ion secondary battery has significantly improved rate characteristics and cycle characteristics as compared with Comparative Example 1 in which KF was not added. In addition, Example 7 in which the content of KF in the second porous film is less than 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of PVDF is slightly lower in rate characteristics and cycle characteristics than Examples 1 to 6 and 8. As a result.

10,20…電極、12…正極集電体、14…正極活物質層、15…第一の多孔膜、18…セパレータ、22…負極集電体、24…負極活物質層、30…積層体、19、29…第二の多孔膜、50…ケース、52…金属箔、54…高分子膜、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Electrode, 12 ... Positive electrode collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 15 ... First porous film, 18 ... Separator, 22 ... Negative electrode collector, 24 ... Negative electrode active material layer, 30 ... Laminate 19, 29 ... second porous membrane, 50 ... case, 52 ... metal foil, 54 ... polymer membrane, 60,62 ... lead, 100 ... lithium ion secondary battery.

Claims (12)

電気絶縁性の第一の多孔膜と、フッ素樹脂及びカリウム塩を含み、前記第一の多孔膜の主面のうち少なくとも一面に形成された第二の多孔膜と、を備え、
前記第二の多孔膜は、無機フィラーをさらに含むことを特徴とするセパレータ。
An electrically insulating first porous film, and a second porous film containing a fluororesin and a potassium salt and formed on at least one of the main surfaces of the first porous film,
Said 2nd porous film further contains an inorganic filler, The separator characterized by the above-mentioned.
フッ素樹脂、及び、カリウム塩を含み、さらに無機フィラーを含むことを特徴とする多孔膜からなるセパレータ。 The separator which consists of a porous film characterized by including a fluororesin and potassium salt, and also including an inorganic filler. 前記フッ素樹脂が、ポリフッ化ビニリデンである、請求項1又は2に記載のセパレータ。 The separator according to claim 1 or 2, wherein the fluororesin is polyvinylidene fluoride. 前記カリウム塩が、フッ化カリウムである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセパレータ。 The separator according to any one of claims 1 to 3, wherein the potassium salt is potassium fluoride. 前記第二の多孔膜における前記カリウム塩の含有量が、前記フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部である請求項1〜4のいずれか1項に記載のセパレータ。 The separator according to any one of claims 1 to 4, wherein a content of the potassium salt in the second porous membrane is 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluororesin. 正極と、前記正極と対向するように配置された負極と、前記正極及び前記負極の間に介在し、前記正極の主面及び前記負極の主面のそれぞれに接触する請求項1〜5に記載のセパレータと、前記セパレータに含まれる電解質と、を備える電気化学デバイス。 The positive electrode, a negative electrode disposed so as to face the positive electrode, and the positive electrode and the negative electrode are interposed between the main surface of the positive electrode and the main surface of the negative electrode. An electrochemical device comprising: a separator; and an electrolyte contained in the separator. フッ素樹脂、カリウム塩、及び、前記カリウム塩を電離させる溶媒、空隙形成用の貧溶媒、を含む塗料を基材上に塗布する工程と、前記基材上に塗布された塗料中の溶媒を除去して第二の多孔膜を得る工程と、を備え、
前記塗料は、無機フィラーをさらに含有するセパレータの製造方法。
A step of applying a paint containing a fluororesin, a potassium salt, a solvent for ionizing the potassium salt, and a poor solvent for forming voids on the substrate, and removing the solvent in the paint applied on the substrate And obtaining a second porous membrane,
The said coating material is a manufacturing method of the separator which further contains an inorganic filler.
前記基材が、電気絶縁性の第一の多孔膜である請求項7に記載のセパレータの製造方法。 The method for manufacturing a separator according to claim 7, wherein the base material is an electrically insulating first porous film. 前記第二の多孔膜を得る工程の後に、さらに、前記基材を第二の多孔膜から除去する工程を備える、請求項7に記載のセパレータの製造方法。 The method for manufacturing a separator according to claim 7, further comprising a step of removing the base material from the second porous membrane after the step of obtaining the second porous membrane. 前記フッ素樹脂が、ポリフッ化ビニリデンである、請求項7〜9のいずれか一項に記載のセパレータの製造方法。 The manufacturing method of the separator as described in any one of Claims 7-9 whose said fluororesin is polyvinylidene fluoride. 前記カリウム塩が、フッ化カリウムである、請求項7〜10のいずれか1項に記載のセパレータの製造方法。 The manufacturing method of the separator of any one of Claims 7-10 whose said potassium salt is potassium fluoride. 前記カリウム塩は、前記フッ素樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部となるように、前記塗料に添加されている、請求項7〜11のいずれか1項に記載のセパレータの製造方法。 The said potassium salt is manufacture of the separator of any one of Claims 7-11 currently added to the said coating material so that it may become 0.01-20 mass parts with respect to 100 mass parts of said fluororesins. Method.
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