JP5711254B2 - リチウム二次電池用セパレータ及びこれを含むリチウム二次電池 - Google Patents
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Description
また、本発明のセパレータが備える熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートは、特定の温度に到逹すればシートの溶融が始まって微細気孔が塞がれることでシャットダウン機能を有する。
さらに、本発明のセパレータは、高温でも熱変形が生じない(安全融点を実質的に有さない)アラミドで製造されたシートを備えることで、高温でも優れた形状安定性を有することができる。
ポリエチレンシート(厚さ16μm、気孔度40%、透過度150.2sec/100ml、W−able社製)の両面エッジ部分にアクリル系粘着剤であるNW−106(TEMPLOC、DENKA社製)を噴射した後、両面にアラミドシート(厚さ6μm、気孔度47%、透過度1.8sec/100ml)を粘着しロールによって常温で圧力60psiで圧着加工することで、セパレータ(厚さ28μm、気孔度47%、透過度237sec/100ml)を得た。
正極活物質としてLiNi(1−x−y)MnxCoyO2(0≦x、0≦y、0≦x+y≦1)を使用し、負極活物質としてメソフェーズグラファイト粉末(mesophase graphite powder;MGP)(China Steel Chemical Corporation社製)を使用し、正極と負極との間に上記製造されたセパレータを介させた後、アルミニウム外装材を用いてリチウム二次電池を製造した。電池規格は、厚さ100mm×幅216mm×長さ216mm、設計容量は40Ahにした。
ポリエチレンシート(厚さ16μm、気孔度40%、透過度225sec/100ml)のみをセパレータとして使用したことを除いては、実施例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
アラミドシート(厚さ19μm、気孔度63%、透過度1.1sec/100ml)のみをセパレータとして使用したことを除いては、実施例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
ポリエチレン重合体とポリエチレンオリゴマーとのブレンド重合体シート(厚さ20μm、気孔度43%、透過度170sec/100ml)のみをセパレータとして使用したことを除いては、実施例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
1.電気化学的特性
上記実施例及び比較例に従って製造された電池を充放電サイクル装置を利用して、電流密度8A(0.2C)、4.2VのCC−CV(Constant current−Constant voltage)で充電後 10分の休止期間を持ち、2.7Vまで20A(0.5C)で放電させた。これによるそれぞれの充電容量、放電容量、初期比容量及び初期効率を下記表1に示した。
熱風オーブンを利用して実施例と比較例で用意されたセパレータの形状維持率を観察した。熱風オーブンの温度150℃で1時間放置した後収縮率を計算した。これによる試験結果を表2に示した。
実施例及び比較例のシートを使用して製造された電池の過充電特性及び釘貫通試験を評価した。過充電試験は、80A(2.0C)の電流密度で12Vまで充電して過充電による電池の電圧挙動及び表面温度を測定し、釘貫通試験は、直径が5Φである釘を60mm/secの速度で貫通させたときの電池の電圧挙動及び表面温度を測定した。
上記試験に従って測定された電池の表面温度を表3に記載した。
A:変化無し、B:煙発生、C:発火、D:爆発
2・・・アラミド系不織布シート
3・・・粘着剤
Claims (11)
- 熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートと、前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートの少なくとも一面に積層されたアラミド系不織布シートと、を含み、
前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートと前記アラミド系不織布シートとは粘着剤で付着され、上記粘着剤は80℃以上であって、前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートが熱収縮を起こす温度以下で粘着力を喪失して上記二つのシートを分離させることを特徴とするリチウム二次電池用セパレータ。 - 前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、及びこれらの共重合体からなる群より選択される何れか一つのシートであることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートは、融点が110℃乃至160℃であることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートは、気孔度が30%乃至80%であることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記熱可塑性ポリオレフィン系高分子多孔性シートは、透気度が100秒/100ml乃至400秒/100mlであることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記アラミド系不織布シートは、気孔度が40%乃至70%であることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記アラミド系不織布シートは、透気度が1秒/100ml乃至20秒/100mlであることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記セパレータは、気孔度が40%乃至60%であることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記セパレータは、透気度が150秒/100ml乃至300秒/100mlであることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 前記セパレータは、厚さが10μm乃至50μmであることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用セパレータ。
- 正極、負極、及び上記正極と負極の間に介されたセパレータを含むリチウム二次電池において、
当該セパレータが請求項1乃至請求項10のうちいずれか一項に記載のセパレータであることを特徴とするリチウム二次電池。
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