JP5915967B2 - 蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイスおよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
下記式(1)
下記式(2)
下記式(3)
下記式(2)
下記式(3)
合成によって得られる式(1)で表される単量体では、Rは−CH2O(CR1R2R3)が好ましく、R1、R2、R3の少なくとも一つが−CH2O(CH2CH2O)nR4であることが好ましい。R4は炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がより好ましい。nは2〜6が好ましく、2〜4がより好ましい。
(B):式(2)の単量体から誘導された繰り返し単位、及び
から構成される。
本発明の蓄電デバイス用電極は、電極組成物を集電体上に形成させることにより得られる。具体的には、シート状に成形した蓄電デバイス用電極組成物を、集電体上に積層する方法(混練シート成形法);ペースト状の蓄電デバイス用電極組成物を集電体上に塗布し、乾燥する方法(湿式成形法);蓄電デバイス用電極組成物の複合粒子を調製し、集電体上にシート成形、ロールプレスし得る方法(乾式成形法)などが挙げられる。中でも、湿式成形法、乾式成形法が好ましく、湿式成形法がより好ましい。
本発明の蓄電デバイス用電極に用いる集電体の材料は、例えば、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。集電体用金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金等が使用される。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
正極4は、正極活物質と結着剤とを含有する正極用電極組成物を集電体上に塗布、乾燥することにより作製される。集電体には例えばアルミニウム箔等の金属箔が用いられる。
負極2は、負極活物質と結着剤とを含有する負極電極組成物を、集電体上に塗布、乾燥することにより作製される。上記集電体には、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。
撹拌機、温度計及び蒸留装置を備えた3つ口フラスコにトリブチル錫クロライド10g及びトリブチルホスフェート35gを入れ、窒素気流下に撹拌しながら250℃で20分間加熱して留出物を留去させ残留物として固体状の縮合物質を得た。以下の重合例で重合触媒として用いた。
ポリエーテル共重合体の分子量測定にはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、標準ポリスチレン換算により重量平均分子量を算出した。GPC測定は(株)島津製作所製RID−6A、昭和電工(株)製ショウデックスKD−807、KD−806、KD−806MおよびKD−803カラム、および溶媒にDMFを用いて60℃で行った。
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに重合触媒として触媒の合成例で示した縮合物質1gと水分10ppm以下に調整したグリシジルエーテル化合物(a):
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)65g、アリルグリシジルエーテル30g、エチレンオキシド205gで仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
重合例1の仕込みにおいてブチルグリシジルエーテル171g、アリルグリシジルエーテル21g、エチレンオキシド108g、及びn−ブタノール0.2gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)152g、アリルグリシジルエーテル14g、エチレンオキシド134gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質2gと水分10ppm以下に調整したメタクリル酸グリシジル50g及び溶媒としてn−ヘキサン1000g及び連鎖移動剤としてエチレングリコールモノメチルエーテル0.06gを仕込み、エチレンオキシド195gはメタクリル酸グリシジルの重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下40℃で24時間、更に減圧下45℃で10時間乾燥してポリマー223gを得た。
<負極の作製>
グラファイト粉末(多孔質構造材料)90重量部およびポリフッ化ビニリデンを12重量部、N−メチルピロリドンを溶媒としてステンレスボールミルを用いて、1時間攪拌したのち、銅集電体上に50μmギャップのバーコーターを用いて塗布し、80℃真空状態で12時間以上乾繰後、ロールプレスして負極シートとした。
正極活物質には、平均粒子径20μm以下のLiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2を用いた。この正極活物質18重量部に対して、導電助剤としてアセチレンの熱分解によって製造された球状炭素微粒子を0.6重量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを1重量部、N−メチルピロリドンを溶媒としてステンレスボールミルを用いて1時間攪拌したのち、アルミニウム集電体上に100μmギャップのバーコーターを用いて塗布し、80℃真空状態で12時間以上乾繰後、ロールプレスして正極シートとした。
エチレンカーボネート(EC)を15重量部と、プロピレンカーボネート(PC)を15重量部と、ジエチルカーボネートを50重量部と、電解質塩であるLiBF4を20重量部とを混合して、非水電解質溶液を作製した。
膜厚が8μmのポリエチレン多孔質膜上に、重合例1で得られたポリエーテル系共重合体1を20重量部と光反応開始剤ベンゾフェノン0.1重量部、架橋助剤N,N'−m−フェニレンビスマレイミド1重量部をアセトニトリル180重量部に溶解させた溶液を乾燥後の膜厚が片面、3.5μmとなるように両面塗布し、乾燥させた。つぎに表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm2)を30秒間照射することにより架橋し、ポリプロピレン多孔質膜上に架橋したポリエーテル系共重合体が一体化された膜厚15μmのセパレータ1を作製した。
正極シート、負極シート、及び非水電解質溶液を実施例1と同様の方法によって作製した。
セパレータ1を作製するときに、重合例2で得られたポリエーテル系共重合体1を用いずに重合例2で得られたポリエーテル系共重合体2を用いてセパレータ2を作製した。
セパレータ2を用いること以外は、実施例1と同じ方法でリチウムイオン電池を作製した。
正極シート、負極シート、及び非水電解質溶液を実施例1と同様の方法によって作製した。
<セパレータ3の作製>
まず、正極シート、負極シート、及び非水電解質溶液を実施例1と同様の方法によって作製した。
<セパレータ4の作製>
まず、正極シート、負極シート、及び非水電解質溶液を実施例1と同様の方法によって作製した。
<セパレータ5の作製>
まず、正極シート、負極シート、及び非水電解質溶液を実施例1と同様の方法によって作製した。
<セパレータ6の作製>
比較例としてセパレータに膜厚が15μmのポリプロピレン多孔質膜を用いた以外は、実施例1と同じ方法でリチウムイオン電池を作製した。
比較例としてセパレータに膜厚が8μmのポリプロピレン多孔質膜を用いた以外は、実施例1と同じ方法でリチウムイオン電池を作製した。
正極シート、負極シート、及び非水電解質溶液を実施例1と同様の方法によって作製した。
<セパレータ7の作製>
理論容量の2時間率放電(1/2C)において300回の充放電サイクル試験を行い、次のように評価した。先ず、各電池に対して23℃で定電流定電圧充電を上限4.2Vまで10時間行った。次に、2時間率放電(1/2C)を終始電圧3.2Vまで行った。放電容量はこのように決定し、更に、これから求められる平均電圧から時間率放電での出力を、サイクル初期の5時間率放電(1/5C)に対する100分率として計算した。
理論容量の1/3時間率放電(3C)を行い、次のように評価した。先ず、各電池に対して23℃で定電流定電圧充電を上限4.2Vまで10時間行った。次に、1/3時間率放電(3C)を終始電圧3.2Vまで行った。放電容量はこのように決定し、更に、これから求められる平均電圧から各時間率放電での出力を、5時間率放電(1/5C)に対する100分率として計算した。
理論容量の2時間率放電(1/2C)を低温下で行い、次のように評価した。先ず、各電池に対して23℃で定電流定電圧充電を上限4.2Vまで10時間行った。次に、2時間率放電(1/2C)を終始電圧3.2Vまで、−20℃にて行った。更に、これから求められる平均電圧から時間率放電での出力を、常温(23℃)での5時間率放電(1/5C)に対する100分率として算出した。
Claims (6)
- 絶縁性多孔質膜に式(1):
式(2):
式(3)
- ポリエーテル共重合体の重量平均分子量が1万〜250万であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
- 絶縁性多孔質膜がポリエチレン系樹脂および/またはポリプロピレン系樹脂、またはポリエチレン系樹脂および/またはポリプロピレン系樹脂を用いた不織布であることを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
- 絶縁性多孔質膜の膜厚が3〜10μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
- 絶縁性多孔質膜に式(1):
式(2):
式(3)
蓄電デバイス用セパレータを製造する工程で製造されたセパレータを介して正極と負極とを積層し、電解質溶液を注入する工程を有することを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。 - 蓄電デバイスがリチウムイオン電池であることを特徴とする、請求項5記載の蓄電デバイスの製造方法。
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