JP5805160B2 - 電池用セパレータ、電池用セパレータの製造方法およびリチウム二次電池 - Google Patents
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<セパレータの作製>
絶縁性微粒子である板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10)1000gと水1000gとのスラリーを卓上ボールミルにて6日間分散を行った後、有機バインダとしてアクリルラテックス(固形分として、絶縁性微粒子100質量部に対して3質量部)を添加し、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させ、均一なスラリー(セパレータ形成用組成物)を得た。得られたスラリーの固形分濃度は、48質量%であった。
正極活物質であるLiCoO2:85質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:10質量部、およびバインダであるPVDF:5質量部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、活物質塗布長が表面320mm、裏面250mになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、全厚が150μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅43mmになるように切断して、長さ340mm、幅43mmの正極を作製した。さらにこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブ付けを行った。
負極活物質である黒鉛:90質量部と、バインダであるPVDF:5質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ10μmの集電体の両面に、活物質塗布長が表面320mm、裏面260mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って全厚が142μmになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅45mmになるように切断して、長さ330mm、幅45mmの負極を作製した。さらにこの負極の銅箔の露出部にタブ付けを行った。
上記のようにして得られた正極と負極とを、上記のセパレータを介して重ね合わせ、電極セパレータ積層体を作製した。電極セパレータ積層体をアルミラミネートで作製した袋に挿入し、電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを1:2の体積比で混合した溶媒に、LiPF6を1.2mol/lの濃度で溶解させた溶液)を注入し、開口部を常法に従って封止してリチウム二次電池を作製した。電池組み立て後の予備充電(化成時充電)では、電池の定格容量750mAhに対して20%にあたる電気量となるように、150mAで4.2Vまでの定電流充電と、その後4.2Vでの定電圧充電を、合計6時間行い、その後、150mAで3Vまで定電流放電を行った。
卓上ボールミルでの分散を3日行った以外は実施例1と同様にしてスラリー(セパレータ形成用組成物)を調製し、このスラリーを用いた以外は実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10)1000gと水430gとのスラリーを調製し、このスラリーを卓上ボールミルでの分散に供した以外は実施例1と同様にしてセパレータを作製した。実施例3で使用したスラリー(セパレータ形成用組成物)の固形分濃度は、66質量%である。
絶縁性微粒子である板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10)1000gと水2750gとのスラリーを卓上ボールミルにて3日間分散を行った後、有機バインダとしてアクリルラテックス(固形分として、絶縁性微粒子100質量部に対して3質量部)を添加し、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させ、均一なスラリー(セパレータ形成用組成物)を得た。得られたスラリーの固形分濃度は、28質量%であった。
負極活物質である黒鉛:90質量部と、バインダであるPVDF:5質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ10μmの集電体の両面に塗布し、乾燥した後カレンダ処理を行って全厚が142μmになるように負極合剤層の厚みを調整した。得られた負極の上に実施例1のスラリーをアプリケータにて塗布し、その後60℃15時間減圧乾燥してセパレータ部の厚みが20μmの負極一体型セパレータを得た。
板状ベーマイトを、平均粒径0.8μm、アスペクト比20のものに変更した以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。上記の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二次電池を作製した。
絶縁性微粒子である板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10)1000gと水1000gとのスラリーを卓上ボールミルにて6日間分散を行った後、有機バインダとしてアクリルラテックス(固形分として、絶縁性微粒子100質量部に対して3質量部)を添加し、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させ、均一なスラリー(セパレータ形成用組成物)を得た。得られたスラリーの固形分濃度は、48質量%であった。
卓上ボールミルでの分散を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてスラリー(セパレータ形成用組成物)を調製し、このスラリーを用いた以外は実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
カレンダ処理を行わなかった以外は、実施例4と同様にしてセパレータを作製し、この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二次電池を作製した。
絶縁性微粒子として球状アルミナ(平均粒径1μm)を用い、卓上ボールミルでの分散を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてスラリー(セパレータ形成用組成物)を調製し、このスラリーを用いた以外は実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
実施例1〜7および比較例1〜3のセパレータの60゜の光沢度を、JIS Z 8741に規定される方法に従って、BYKガードナー社製の光沢度計「micro TRI gloss」を用いて測定した。
実施例1〜7または比較例1〜3の電池を0.2Cで4.2Vまでの定電流充電と、その後4.2Vでの定電圧充電を行い、定電流充電時の充電電流と充電時間の積が1.2Cになるまで充電した。その後、150mAで3Vまで定電流放電を行った。続いて0.1C毎に充電電流を上げながら同様の充放電を繰り返し行い、充電時に電圧が4.2Vに到達しないか、4.2V到達後も充電電流が減衰しない時の充電電流値を、セパレータの短絡電流値として評価した。
Claims (10)
- 微多孔性フィルム上に、多孔質のシートが形成されたセパレータであって、
前記シートは、少なくとも、有機電解液に対して安定な板状の絶縁性微粒子と有機バインダとで構成されており、
前記シートの表面での60゜の光沢度が5以上であり、
前記微多孔性フィルムの厚みをA、前記シートの厚みをBとしたとき、A/Bが1以上10以下であり、総厚みが5μm以上20μm以下であることを特徴とする電池用セパレータ。 - 前記シートの表面での60゜の光沢度が9以上である請求項1に記載の電池用セパレータ。
- 絶縁性微粒子が、板状ベーマイトである請求項1に記載の電池用セパレータ。
- 少なくとも、板状ベーマイトと有機バインダとで構成される多孔質体からなる電池用セパレータであって、
前記セパレータ中の前記板状ベーマイトのX線回折スペクトルにおける020面、120面、031面および051面のピーク強度の和に対する020面のピーク強度の比が、0.80以上であることを特徴とする電池用セパレータ。 - 少なくとも、板状ベーマイトと有機バインダとで構成される多孔質体からなる電池用セパレータであって、
前記セパレータ中の前記板状ベーマイトのX線回折スペクトルにおける120面、031面および051面のピーク強度のうち、最も強いピークの強度と020面のピーク強度との比が、0.1以下であることを特徴とする電池用セパレータ。 - 前記電池用セパレータが、150℃で実質的に変形しない繊維状物を更に有する請求項4または5に記載の電池用セパレータ。
- 微多孔性フィルムを更に有する請求項4または5に記載の電池用セパレータ。
- 微多孔性フィルムがポリオレフィンフィルムである請求項1に記載の電池用セパレータ。
- 正極、負極、有機電解液およびセパレータを備えており、上記セパレータとして、請求項1〜8のいずれかに記載の電池用セパレータを有することを特徴とするリチウム二次電池。
- 正極、負極、有機電解液、並びに前記正極および前記負極の少なくとも一方と一体化されているセパレータを備えており、前記セパレータとして、請求項4または5に記載の電池用セパレータを有することを特徴とするリチウム二次電池。
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