JP6945008B2 - 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス - Google Patents
蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP6945008B2 JP6945008B2 JP2019555319A JP2019555319A JP6945008B2 JP 6945008 B2 JP6945008 B2 JP 6945008B2 JP 2019555319 A JP2019555319 A JP 2019555319A JP 2019555319 A JP2019555319 A JP 2019555319A JP 6945008 B2 JP6945008 B2 JP 6945008B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- storage device
- power storage
- insulating layer
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 115
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 187
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 128
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 124
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 89
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 41
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 28
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 28
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 22
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 20
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 18
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 claims description 18
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 16
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 9
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 5
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 claims description 5
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 5
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 5
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 4
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 430
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 51
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 43
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 description 34
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 32
- -1 lithium-aluminum-tin Chemical compound 0.000 description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 26
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 24
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 21
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 20
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 19
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 19
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 19
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 15
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 15
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 14
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 14
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 14
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 13
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 11
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 9
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 9
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 8
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 6
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 230000010220 ion permeability Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 6
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 5
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 5
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 5
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 229920003217 poly(methylsilsesquioxane) Polymers 0.000 description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- SDJHPPZKZZWAKF-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbuta-1,3-diene Chemical compound CC(=C)C(C)=C SDJHPPZKZZWAKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001588 amesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N decalin Chemical compound C1CCCC2CCCCC21 NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- MSYLJRIXVZCQHW-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical compound O=C.NC1=NC(N)=NC(C=2C=CC=CC=2)=N1 MSYLJRIXVZCQHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000009783 overcharge test Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000779 poly(divinylbenzene) Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910052903 pyrophyllite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- FEIQOMCWGDNMHM-UHFFFAOYSA-N 5-phenylpenta-2,4-dienoic acid Chemical compound OC(=O)C=CC=CC1=CC=CC=C1 FEIQOMCWGDNMHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241000692870 Inachis io Species 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014422 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229920005603 alternating copolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003064 carboxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N chloroprene Chemical compound ClC(=C)C=C YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011361 granulated particle Substances 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- AHAREKHAZNPPMI-UHFFFAOYSA-N hexa-1,3-diene Chemical compound CCC=CC=C AHAREKHAZNPPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- JWZCKIBZGMIRSW-UHFFFAOYSA-N lead lithium Chemical compound [Li].[Pb] JWZCKIBZGMIRSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- UIDWHMKSOZZDAV-UHFFFAOYSA-N lithium tin Chemical compound [Li].[Sn] UIDWHMKSOZZDAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N pentadiene group Chemical class C=CC=CC PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 150000004291 polyenes Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- KUKFKAPJCRZILJ-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;prop-2-enoic acid Chemical compound C=CC#N.OC(=O)C=C KUKFKAPJCRZILJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920006259 thermoplastic polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N vertaline Natural products C1C2C=3C=C(OC)C(OC)=CC=3OC(C=C3)=CC=C3CCC(=O)OC1CC1N2CCCC1 PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/04—Hybrid capacitors
- H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/52—Separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/423—Polyamide resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/431—Inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/443—Particulate material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0085—Immobilising or gelification of electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
これらの蓄電デバイスでは、比較的低温下で比較的大きな電流でデバイスを充電するなどの条件下では、負極板にリチウム(Li)が析出して、この負極板から金属Liがデンドライト(樹枝状結晶)として成長することがある。このようなデンドライトが成長し続けると、セパレータを突き破って、若しくは貫通して正極板にまで届くか、又は正極板に接近することで、自身が経路となって短絡する不具合を生じることがある。例えば、基材のみから成る従来の単層セパレータを備えるリチウムイオン二次電池の釘刺し試験時に、釘が正極、セパレータ及び負極を貫通すると、釘中の電子(e−)は負極から正極へ著しく高速で移動し、かつLi+イオンも負極から正極へ著しく高速で移動するので、大電流が流れて発熱量が増加し、安全性を損なう傾向にある。
これに対して、特許文献1〜3には、正負極とセパレータとを備える蓄電デバイス内に、Liを吸蔵することが可能な化合物の層を形成することによって、デンドライトの成長を抑制できることが記述されている。
したがって、本発明は、デンドライトを効率的に抑制し、電池特性、サイクル特性及び安全性を向上させることができる蓄電デバイス用セパレータ、及びそれを含む蓄電デバイスを提供することを目的とする。
[1]
リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)を有する活性層を含み、かつ透気度が650s/100ml以下である蓄電デバイス用セパレータ。
[2]
前記活性層は、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)と、導電性材料(B)とを含み、かつ前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、前記導電性材料(B)の平均粒径の1.1倍以上である、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[3]
前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、前記導電性材料(B)の平均粒径の2倍以上である、項目2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[4]
前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、前記導電性材料(B)の平均粒径の500倍以下である、項目2又は3に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[5]
前記活性層は、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)と、導電性材料(B)とを含み、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が1μm以上であり、かつ前記導電性材料(B)の平均粒径が1μm未満である、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[6]
前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が30μm以下であり、前記導電性材料(B)の平均粒径が0.005μm以上である、項目5に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[7]
前記導電性材料(B)の平均粒径が、0.1μm未満である、項目2〜6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[8]
前記導電性材料(B)として、カーボンブラック;グラファイト;ハードカーボン;低温焼成炭素;非晶質カーボン;カーボンファイバー;アセチレンブラック;Al、Sb、Be、Cr、Cu、Au、Fe、Pb、Mg、Mn、Hg、Mo、Ni、Pt、Ag、Ti、Sn、Zr、Zn、Li、Na、K、Ca、V、Co、Mo、Y又はこれらの合金;モネル;ニクロム;スチール;ステンレス、又はポリチオフェン;ポリアセチレン;ポリアニリン;及びポリピロールから成る群から選択される少なくとも1つを含む、項目2〜7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[9]
蓄電デバイス用セパレータは、少なくとも1層の絶縁層を有し、かつ前記活性層が、前記絶縁層上に設けられている、項目1〜8のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[10]
蓄電デバイス用セパレータは、第1の絶縁層及び第2の絶縁層を有し、かつ前記活性層が、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層に挟まれている、項目1〜9のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[11]
前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層が、ポリオレフィン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステル及び無機粒子から成る群から選択される少なくとも1つを含む、項目10に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[12]
前記第1の絶縁層又は第2の絶縁層が、ポリオレフィン樹脂を含み、かつ前記第1の絶縁層又は第2の絶縁層中に含まれる前記ポリオレフィン樹脂の含有量は、30質量%以上100質量%以下である、項目10に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[13]
前記蓄電デバイス用セパレータが、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む前記活性層と、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層とを含み、
前記活性層が、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層に挟まれており、かつ
前記活性層の面方向の電気抵抗率が、10−7Ωcm以上10.0Ωcm以下である、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[14]
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、135個/μm2以下である、項目13に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[15]
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、10個/μm2以上である、項目13又は14に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[16]
前記蓄電デバイス用セパレータが、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む前記活性層と、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層とを含み、
前記活性層が、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層に挟まれており、かつ
前記活性層の面方向の電気抵抗率が、10.0Ωcm超過105Ωcm未満である、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[17]
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、10個/μm2以上である、項目16に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[18]
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、200個/μm2以下である、項目16又は17に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[19]
前記第1の絶縁層又は前記第2の絶縁層が、ポリオレフィン樹脂を含み、かつ前記第1の絶縁層又は前記第2の絶縁層中に含まれるポリオレフィン樹脂の含有量は、30質量%以上100質量%以下である、項目13〜18のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[20]
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔径が、0.03〜0.15μmである、項目10〜19のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[21]
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方が、無機粒子を含む、項目10〜20のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[22]
前記無機粒子の形状が、鱗片状、板状及びブロック状から成る群から選択される少なくとも1つである、項目21に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[23]
前記無機粒子が、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム及びジルコニアから成る群から選択される少なくとも1つである、項目21又は22に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[24]
前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)が、薄片状、鱗片状、板状、ブロック状、又は球状である、項目1〜23のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[25]
耐電圧測定試験において短絡したときの電圧値が、0.3〜4.5kVである、項目1〜24のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[26]
前記透気度が、30s/100ml以上である、項目1〜25のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[27]
正極と、項目1〜26のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータと、負極と、電解液とを含む蓄電デバイス。
[28]
正極と、項目1〜26のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータと、負極と、リチウム(Li)伝導媒体とを含み、かつ前記Li伝導媒体が、ゲル状又は固体状である蓄電デバイス。
[29]
前記蓄電デバイス用セパレータは、無機粒子を含む絶縁層を有し、かつ前記無機粒子を含む前記絶縁層が、少なくとも一部の負極面に接するように配置された、項目27又は28に記載の蓄電デバイス。
[30]
充電時の前記負極の電位(vsLi+/ Li)が、前記リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)の電位(vsLi+/ Li)よりも低い、項目27〜29のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
[31]
リチウム電池又はリチウムイオン二次電池である、項目27〜30のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
本実施形態に係る蓄電デバイス用セパレータ(以下、「セパレータ」という。)は、リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)を有する活性層を含み、かつ透気度が650s/100ml以下である。本実施形態では、活性層中の材料(A)が、イオン透過性を担保しつつデンドライトの成長を効率的に抑制して蓄電デバイスの安全性に寄与し、かつ透気度が650s/100ml以下のセパレータは、良好な電気特性及びサイクル特性を有する傾向にある。セパレータの透気度は、電気特性又はサイクル特性の観点から、好ましくは、600s/100ml以下、550s/100ml以下、500s/100ml以下、450s/100ml以下、又は400s/100ml以下であり、強度又は安全性の観点から、好ましくは、30s/100ml以上、100s/100ml以上、120s/100ml以上、140s/100ml以上、又は160s/100ml以上である。
好ましい実施形態1では、セパレータの活性層は、リチウムを吸蔵可能な材料(A)と、導電性材料(B)とを含み、かつリチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、導電性材料(B)の平均粒径の1.1倍以上である。実施形態1では、リチウムを吸蔵可能な材料(A)は、平均粒径の観点で、導電性材料(B)の1.1倍以上大きい。リチウムを吸蔵可能な材料(A)は、相対的に寸法が大きく、リチウム吸蔵量を増大させ、他方では導電性材料(B)は、相対的に寸法が小さいため、材料(A)との接触点の観点から導電効率を向上させる。したがって、好ましい実施形態1に係るセパレータは、リチウム拡散性が良好であり、蓄電デバイスにおいて活性層全体をデンドライトトラップとして利用可能であるため、デンドライト抑制に効果的である。同様の観点から、リチウムを吸蔵可能な材料(A)は、平均粒径について導電性材料(B)の1.3倍以上、2倍以上、又は2.5倍以上大きいことがより好ましい。平均粒径について、リチウムを吸蔵可能な材料(A)は、導電性、セパレータ全厚又はイオン透過性の観点から、導電性材料(B)の500倍以下、300倍以下、250倍以下、200倍以下、150倍以下、100倍以下、又は50.0倍以下であることがより好ましい。
好ましい実施形態2に係るセパレータは、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む活性層と、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層とを含み、活性層は、第1の絶縁層と第2の絶縁層に挟まれており、かつ活性層の面方向の電気抵抗率が、10−7Ωcm以上10.0Ωcm以下である。
好ましい実施形態3に係るセパレータは、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む活性層と、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層とを含み、活性層は、第1の絶縁層と第2の絶縁層に挟まれており、かつ活性層の面方向の電気抵抗率が、10.0Ωcm以上105Ωcm未満である。
セパレータは、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む。所望により、セパレータは、リチウムを吸蔵可能な材料(A)に加えて、樹脂、導電性材料(B)、無機フィラー、有機フィラーなどを含んでよい。
材料(A)としては、リチウム(Li)を吸蔵(インターカレート、合金化、化学コンバージョン等を含む)することができる化合物、例えばリチウムイオン二次電池の負極活物質等を用いることができる。具体的には、シリコン、一酸化ケイ素、リチウム合金(例えば、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、ウッド合金等のリチウム金属含有合金)、炭素材料(例えば、グラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)、金属酸化物、リチウム金属酸化物(例えばLi4Ti5O12等)、ポリリン酸化合物、遷移金属の硫化物等が挙げられる。中でも、炭素材料、シリコン、一酸化ケイ素、リチウム金属酸化物(例えばLi4Ti5O12等)等を用いることが好ましい。またリチウムによって還元分解される化合物等、リチウムと反応する化合物を含んでもよい。このような材料を用いることによって、安全性、出力及びサイクル特性に優れた蓄電デバイスを作製することが可能である。
導電性材料(B)は、導電性物質を含む。導電性物質とは電気抵抗率が0.1Ωcm以下の物質のことを指す。例えば、金属類(Al、Sb、Be、Cr、Cu、Au、Fe、Pb、Mg、Mn、Hg、Mo、Ni、Pt、Ag、Ti、Sn、Zr、Zn、Li、Na、K、Ca、V、Co、Mo、Y、またはこれらの合金;モネル;ニクロム;スチール;ステンレス等)、半金属類、炭素材料(例えばグラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン、カーボンファイバー、アセチレンブラック、カーボンブラック等)などの非金属類、導電性ポリマー(例えばポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の共役したポリエン部位を有する導電性高分子等)、又はこれらの少なくとも1つを含むシリコーン等を用いることができる。その他、絶縁性粒子に導電性物質がコーティングされたものを用いることもできる。その中でも、炭素材料が好ましく、グラファイト又はカーボンブラックがより好ましく、カーボンブラックがさらに好ましい。このような材料を用いることによって、リチウムを吸蔵可能な材料とデンドライトLiとの反応性を向上させることができ、より長時間にわたりデンドライトの成長を抑制できる傾向にある。
無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、ガラス繊維などが挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用することができる。中でも、電気化学的安定性の観点から、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム及びジルコニアが好ましく、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム、及びジルコニアがより好ましい。
有機フィラーとしては、例えば、架橋ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸、架橋ポリメタクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリシリコーン(ポリメチルシルセスキオキサン等)、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子微粒子;ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子微粒子などが例示できる。また、これらの有機微粒子を構成する有機樹脂(高分子)は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体(前記の耐熱性高分子の場合)であってもよい。中でも、架橋ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸、架橋ポリメタクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸メチル、および架橋ポリシリコーン(ポリメチルシルセスキオキサン等)から成る群より選ばれる1種以上の樹脂であることが好ましい。
セパレータに含まれる樹脂は、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン又はポリテトラフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂;フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体又はエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ゴム;スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなどのゴム類;ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステルなどの融点及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂である。これらは1種を単独で使用するか、又は2種以上を併用してよい。
なお、樹脂に使用するポリオレフィンの粘度平均分子量としては、成形加工性の観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上、さらに好ましくは5,000以上であり、上限として好ましくは12,000,000未満、好ましくは2,000,000未満、さらに好ましくは1,000,000未満である。
活性層は、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む層である。実施形態1〜3に係る活性層が、リチウムを吸蔵可能な材料(A)及び上記で説明された樹脂を含む場合、活性層中の材料(A)及び樹脂の含有割合(質量分率)は、デンドライト抑制効果及び耐熱性の点から、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、特に好ましくは90%以上であり、上限として好ましくは100%未満、好ましくは99.99%以下、更に好ましくは99.9%以下、特に好ましくは99%以下である。同様の観点から、実施形態1では、リチウムを吸蔵可能な材料(A)及び導電性材料(B)が活性層に占める割合(質量分率)は、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、特に好ましくは90%以上であり、上限として、好ましくは100%未満、好ましくは99.99%以下、更に好ましくは99.9%以下、特に好ましくは99%以下である。
実施形態1に係るセパレータは、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む活性層に加えて、活性層を担持できる絶縁層を少なくとも1層含むことが好ましく、少なくとも2層の絶縁層を含むことがより好ましい。実施形態2又は3に係るセパレータは、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層を含み、かつリチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む活性層は、第1の絶縁層と第2の絶縁層に挟まれている。
このような無機粒子としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維などが挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用することができる。中でも、電気化学的安定性の観点から、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム及びジルコニアが好ましく、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム及びジルコニアがより好ましい。
1)共役ジエン系重合体、
2)アクリル系重合体、
3)ポリビニルアルコール系樹脂又はセルロース重合体、及び
4)含フッ素樹脂。
このような化合物としては、例えば、下記式(P1)で表される化合物が挙げられる。
CH2=CRY1−COO−RY2 (P1)
{式中、RY1は、水素原子又はメチル基を示し、かつRY2は、水素原子又は1価の炭化水素基を示す。}
RY2が1価の炭化水素基の場合は、置換基を有してよく、かつ/又は鎖内にヘテロ原子を有してよい。1価の炭化水素基としては、例えば、直鎖又は分岐の鎖状アルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基が挙げられる。
RY2の1種である鎖状アルキル基として、より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、及びイソプロピル基である炭素原子数が1〜3の鎖状アルキル基;n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、及びラウリル基等の、炭素原子数が4以上の鎖状アルキル基が挙げられる。また、RY2の1種であるアリール基としては、例えばフェニル基が挙げられる。
また、1価の炭化水素基の置換基としては、例えばヒドロキシル基及びフェニル基が挙げられ、鎖内のヘテロ原子としては、例えばハロゲン原子、酸素原子等が挙げられる。
このような(メタ)アクリル系化合物としては、(メタ)アクリル酸、鎖状アルキル(メタ)アクリレート、シクロアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレート、フェニル基含有(メタ)アクリレート等を挙げることができる。(メタ)アクリル系化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
実施形態1に係るセパレータの製造方法としては、特に限定されないが、例えば、下記(i)〜(iii)の方法が挙げられる:
(i)上記で説明された材料(A)と、上記で説明された導電性材料(B)と、所望により、上記で説明された樹脂とを含む成形前駆体を、分散、加熱、溶融混練、押出、延伸、緩和等により成形して、単層セパレータを得る方法;
(ii)上記で説明された材料(A)と、上記で説明された導電性材料(B)と、所望により、上記で説明された樹脂とを、溶媒に溶解又は分散させて、得られた分散液を絶縁層の少なくとも片面に塗布することによって、積層構造を有するセパレータを得る方法;及び
(iii)材料(A)及び(B)と樹脂とを、必要に応じて可塑剤等と共に、押出機等で加熱混合し、絶縁層の構成材料と共押出しし、押し出された積層シートを形成、延伸若しくは可塑剤抽出に供して、乾燥することによって、積層構造を有するセパレータを得たり、または上記(ii)の積層構造セパレータの活性層の表面に絶縁層を更に塗布することによってセパレータを得たりする方法。
(iv)上記で説明されたリチウムを吸蔵可能な材料(A)ともいう)と、上記で説明された樹脂とを溶媒に溶解又は分散させて、材料(A)の樹脂溶液(分散液)を得て、分散液を絶縁層の少なくとも片面に塗布して積層セパレータを得た後、絶縁層となるスラリーを更に塗布することによって、多層セパレータを製造する方法;及び
(v)上記で説明されたリチウムを吸蔵可能な材料(A)と、上記で説明された樹脂とを、必要に応じて可塑剤等と共に、押出機等で加熱混合し、絶縁層の構成材料と共押出しし、押し出された積層シートを形成、延伸若しくは可塑剤抽出に供して、乾燥することによって、多層セパレータを製造する方法。
また、リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含有する樹脂溶液を安定化させるために、又は絶縁層への塗工性を向上させるために、材料(A)の分散液には、界面活性剤等の分散剤、増粘剤、湿潤剤、消泡剤、酸又はアルカリを含むpH調整剤等の各種添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は、溶媒除去又は可塑剤抽出の際に除去できるものが好ましいが、リチウムイオン二次電池の使用時において、電気化学的に安定であり、電池反応を阻害せず、かつ200℃程度まで安定ならば、電池内(又は電池内のセパレータ)に残存してもよい。
本発明の別の実施形態に係る蓄電デバイスは、正極と、上記で説明されたセパレータと、負極と、所望によりイオン伝導媒体とを備える。積層構造を有するセパレータが、無機粒子を含む絶縁層を有するときには、蓄電デバイスのレート特性及び安全性の観点から、無機粒子を含む絶縁層は、蓄電デバイスにおいて、少なくとも一部の負極面に接するように配置されることが好ましい。イオン伝導媒体は、蓄電デバイスの電解質に応じて、液状、ゲル状、又は固体状であることができる。また、高サイクル性と安全性の観点から、蓄電デバイスの充電時の負極電位(vsLi+/ Li)が、上記で説明されたリチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)の電位(vsLi+/ Li)よりも低いことが好ましい。
ASTM−D4020に基づき、デカリン溶媒における135℃での極限粘度[η](dl/g)を求める。ポリエチレンのMvは次式により算出した。
[η]=6.77×10−4Mv0.67
ポリプロピレンについては、次式によりMvを算出した。
[η]=1.10×10−4Mv0.80
ダイヤルゲージ(尾崎製作所製PEACOCK No.25(商標))で試料の膜厚を測定した。MD10mm×TD10mmのサンプルを多孔膜から切り出し、格子状に9箇所(3点×3点)の厚さを測定した。得られた測定値の平均値を膜厚(μm)又は層厚として算出した。
なお、本実施例及び比較例において得られる各単層の厚みとしては、各製造工程で得られる単層の状態で測定した。積層状態の場合、前記測定した単層の値を差し引いて算出した。共押出により単層の状態が得られないものに関しては、断面SEMから各層の厚みを算出した。
JIS P−8117準拠のガーレー式透気度計(東洋精機製G−B2(商標))を用いて測定した。
剥離強度は、株式会社島津製作所社製の引張試験機(オートグラフ AG−IS)を用い、25℃の環境下において測定した。
セパレータを2.5cm×10cmの大きさに切り出し、基材面をガラスプレートに両面テープ(ニチバン株式会社製 ナイスタック NWBB−15)で固定し、多孔層又は接着層上に3M社製のセロテープ(登録商標)(スコッチ 810−3−12)を貼り付けた。貼り付けたテープの端の5mm程度を剥がし、テープ側を引張試験機の上側(引張側)に、基材側を引張試験機の下側(固定側)にそれぞれ装着し、多孔層の面に対して180°方向に100mm/minの速度で引っ張ったときの積分平均荷重を剥離強度とした。
10cm×10cm角の試料をポリオレフィン微多孔膜から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、それらと真密度(g/cm3)より、次式を用いて計算した。
気孔率(%)=(体積−(質量/混合組成物の真密度))/体積×100
なお、混合組成物の密度は、用いたポリオレフィン樹脂と無機粒子の各々の密度と混合比より計算して求められる値を用いた。
キャピラリー内部の流体は、流体の平均自由工程がキャピラリーの孔径より大きいときはクヌーセンの流れに、小さい時はポアズイユの流れに従うことが知られている。そこで、微多孔膜の透気度測定における空気の流れがクヌーセンの流れに、また微多孔膜の透水度測定における水の流れがポアズイユの流れに従うと仮定する。
この場合、孔径d(μm)と屈曲率τ(無次元)は、空気の透過速度定数Rgas(m3/(m2・sec・Pa))、水の透過速度定数Rliq(m3/(m2・sec・Pa))、空気の分子速度ν(m/sec)、水の粘度η(Pa・sec)、標準圧力Ps(=101325Pa)、気孔率ε(%)、及び膜厚L(μm)から、次式を用いて求めることができる。
d=2ν×(Rliq/Rgas)×(16η/3Ps)×106
τ=(d×(ε/100)×ν/(3L×Ps×Rgas))1/2
ここで、Rgasは透気度(sec)から次式を用いて求められる。
Rgas=0.0001/(透気度×(6.424×10−4)×(0.01276×101325))
また、Rliqは透水度(cm3/(cm2・sec・Pa))から次式を用いて求められる。
Rliq=透水度/100
なお、透水度は次のように求められる。直径41mmのステンレス製の透液セルに、予めアルコールに浸しておいた微多孔膜をセットし、その膜のアルコールを水で洗浄した後、約50000Paの差圧で水を透過させ、120sec間経過した際の透水量(cm3)より、単位時間・単位圧力・単位面積当たりの透水量を計算し、これを透水度とした。
また、νは気体定数R(=8.314)、絶対温度T(K)、円周率π、及び空気の平均分子量M(=2.896×10−2kg/mol)から次式を用いて求められる。
ν=((8R×T)/(π×M))1/2
さらに、孔数B(個/μm2)は、次式より求められる。
B=4×(ε/100)/(π×d2×τ)
なお、本実施例及び比較例において得られる絶縁層(I)の平均孔径、孔数は、各製造工程で得られる単層の状態で測定すればよい。
また、積層セパレータにおいて絶縁層(I)の平均孔径、孔数の測定方法としては、特に限定されないが、例えばセロハン(登録商標)テープで層間を剥離し、単層を得て測定する方法、非測定層のバインダを溶解させるような良溶媒中で超音波を当てて層間を剥離し、単層を得る方法等が挙げられる。
走査型電子顕微鏡(SEM)にて拡大した、10μm×10μmの視野を直接に、又はネガより写真に焼き付けた後に、画像解析装置に読み込み、これから計算される各粒子の円換算径(粒子をその面積を同じくする円に換算したときの円の直径)の数平均値を、平均粒径(μm)とした。ただし、写真から画像解析装置に入力する際に粒子境界が不明瞭な場合には、写真のトレースを行い、この図を用いて画像解析装置に入力を行った。実施例において特に断りの無い場合、「平均粒径」は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定される。
円換算径は、過度な力を与えない限りそれ以上ほぐすことのできない最小単位の粒子で計算される。例えば、通常、粒子の円換算径は、一次粒子の円換算径を意味するが、造粒された粒子などのように、過度な力を加えない限りほぐれない粒子に関しては、二次粒子の円換算径を意味する。また、1次粒子が弱い力で結びつき不定形な構造を形成している場合は、その粒子の1次粒径の円換算径を意味する。
なお、試料の平均粒径がSEMより求めることが困難な場合は、レーザー式粒度分布測定装置を用いて測定を行う。この場合、試料を蒸留水に加え、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を少量添加してから超音波ホモジナイザーで1分間分散させた後、レーザー式粒度分布測定装置(日機装(株)製マイクロトラックMT3300EX)を用いて、粒径分布を測定し、各粒子の数平均値を無機フィラーの平均粒径として得ることができる。
直径4cmのアルミニウム製電極で多孔膜及び多層多孔膜を挟み、15gの荷重を掛け、これを菊水電子工業製の耐電圧測定機(TOS9201)に繋いで測定を実施した。測定点数50点の平均値を、その試料の測定値として得た。測定条件は、交流電圧(60Hz)を1.0kV/secの速度で試料に掛けていき、短絡した電圧値を多孔膜及び多層多孔膜の耐電圧(kV)として得るというものであった。
JIS R−9301−2−4に準拠する方法で、重装かさ密度を測定した。
以下の式にて樹脂バインダの体積分率(%)を算出した。
Vb={(Wb/Db)/(Wb/Db+Wf/Df)}×100
Vb:樹脂バインダの体積分率(%)
Wb:樹脂バインダの重量(g)
Wf:無機フィラーの重量(g)
Db:樹脂バインダの密度(g/cm3)
Df:無機フィラーのかさ密度(g/cm3)
島津製作所製TMA50(商標)を用いてサンプルの熱収縮を測定した。MD(TD)方向の値を測定する場合は、TD(MD)方向に幅3mmに切り出したサンプルを、チャック間距離が10mmとなるようにチャックに固定し、専用プローブにセットする。初期荷重を1.0g、定長測定モードとし、30℃から200℃まで10℃/minの昇温速度でサンプルを加熱し、その時に発生する荷重(g)を測定し、その最大値をMD(又はTD)最大熱収縮応力(g)とした。
セパレータをMD方向に100mm、TD方向に100mmに切り取り、所定温度(150℃、又は130℃)のオーブン中に1時間静置する。この時に、温風が直接サンプルに当たらないように、サンプルを2枚の紙に挟む。サンプルをオーブンから取り出して冷却した後、長さ(mm)を測定し、以下の式にてMDおよびTDの熱収縮率を算出した。
MD熱収縮率(%)={(100−加熱後のMDの長さ)/100}×100
TD熱収縮率(%)={(100−加熱後のTDの長さ)/100}×100
セパレータをMD方向に11.0cm、TD方向に0.50cmの短冊状に切り取り、LCRメーターを用いて2端子を短冊長手方向端部からMD方向0.5cmとTD方向0.25mmの部分及び、MD方向10.5cmとTD方向0.25mmの部分の活性層の表面2点に当てて抵抗を測定した。
なお、3層同時押し出し等により製造された、活性層が露出した状態で測定不可能なセパレータに関しては、セロハン(登録商標)テープで表層を剥離する、または斜め切削装置(SAICAS)を用いて表面から斜めに切削することで活性層を露出させて測定することが可能である。
電気抵抗率は以下の式にて算出した。
電気抵抗率(Ωcm)=LCRメーターでの測定値(Ω)×0.5(cm:TD方向幅)×活性層の厚み(cm)/2端子間の距離(cm)
なお、活性層の厚みに関してはセパレータの断面SEMによって確認した。
a.正極の作製
正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を92.2質量%、導電材として鱗片状グラファイトとアセチレンブラックをそれぞれ2.3質量%、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を3.2質量%、N−メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製する。このスラリーを正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面にダイコーターで塗布し、130℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形する。この時、正極の活物質塗布量は125g/m2、活物質かさ密度は3.00g/cm3になるようにする。
負極活物質として人造グラファイト96.6質量%、バインダとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量%とスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス1.7質量%を精製水中に分散させてスラリーを調製する。このスラリーを負極集電体となる厚さ12μmの銅箔の片面にダイコーターで塗布し、120℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形する。この時、負極の活物質塗布量は53g/m2、活物質かさ密度は1.35g/cm3になるようにする。
プロピレンカーボネート:エチレンカーボネート:γ−ブチルラクトン=1:1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiBF4を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させて調製する。
熱電対を繋いだセラミックスプレート上に、65mm×20mmに切り出して非水電解液に1分以上浸漬した負極を載せ、この上に中央部に直径16mmの穴をあけた50mm×50mmに切り出した厚さ9μmのアラミドフィルムを載せ、この上に40mm×40mmに切り出して非水電解液に1時間以上浸漬した試料の多孔膜をアラミドフィルムの穴部を覆うように載せ、この上に65mm×20mmに切り出して非水電解液に1分以上浸漬した正極を負極に接触しないように載せ、その上にカプトンフィルム、更に厚さ約4mmのシリコンゴムを載せる。これをホットプレート上にセットした後、油圧プレス機にて4.1MPaの圧力を掛けた状態で、15℃/minの速度で昇温し、この際の正負極間のインピーダンス変化を交流1V、1kHzの条件下で設定温度25℃から200℃まで測定した。この測定において、インピーダンスが1000Ωに達した時点の温度をシャットダウン温度とし、孔閉塞状態に達した後、再びインピーダンスが1000Ωを下回った時点の温度をショート温度とした。
a.正極の作製
項目(14)のaで作製した正極を面積2.00cm2の円形に打ち抜いた。
b.負極の作製
項目(14)のbで作製した負極を面積2.05cm2の円形に打ち抜いた。
c.非水電解液
エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート=1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させて調製した。
d.電池組立と評価
正極と負極の活物質面が対向するように、鉛直方向に沿って下から負極、セパレータ、正極の順に重ね、蓋付きステンレス金属製容器に収納する。容器と蓋とは絶縁されており、容器は負極の銅箔と、蓋は正極のアルミ箔と接している。この容器内に、項目(15)のc.で調製した非水電解液を注入して密閉する。
[評価ランク]
S:150mA/g以上
A:140mA/g超〜150mA/g未満
B:140mA/g以下
次に、25℃雰囲気下、電流値3mA(約1.0C)で電池電圧4.2Vまで充電し、さらに4.2Vを保持するようにして電流値を3mAから絞り始めるという方法で、合計約3時間充電を行い、そして電流値30mA(約10.0C)で電池電圧3.0Vまで放電して、その時の放電容量を10C放電容量(mAh)として得た。
1C放電容量に対する10C放電容量の割合を算出し、この値をレート特性として、下記基準により評価した。
レート特性(%)=10C放電容量/1C放電容量×100
[評価ランク]
S:50%以上
A:30超〜50%未満
B:30%以下
このサイクルにおける1サイクル目の放電容量に対する300サイクル後の放電容量の割合を容量維持率(%)として求め、下記基準によりサイクル特性を評価した。
[評価ランク]
S:50%以上
A:30超〜50%未満
B:30%以下
<デンドライト短絡試験(A)>
項目(15)で作製したセルにおいて正極及び負極を金属リチウム(Li)に変更したこと以外は項目(15)と同様にしてセルを作製した。
上記のようにして組み立てた、正負極に金属Liを用いたセルに2mA/cm2、5mA/cm2、10mA/cm2、17mA/cm2、25mA/cm2の順に、10分間電流を流し、10分間の休止を繰り返すことでLiの溶解析出に伴うデンドライトを発生させ、電圧をモニターし、短絡が生じる電流値を確認した。なお、短絡の判断としては、電圧変動がΔ0.025Vとなる不連続な点が10点以上確認できた場合、または電圧が完全に0Vとなった場合を短絡と判断した。下記基準に従って試験結果を評価した。
[評価ランク]
S: 短絡せず
A: 25mA/cm2で短絡
B: 17mA/cm2で短絡
C: 10mA/cm2で短絡
D: 5mA/cm2で短絡
E: 2mA/cm2で短絡
デンドライト短絡試験(A)と同様のセルを作製した。セルに15mA/cm2の電流を2時間流し続けることで、Liの溶解析出に伴うデンドライトを発生させ、電圧をモニターし、短絡が生じる電流値を確認した。なお、短絡の判断としては、電圧変動がΔ0.025Vとなる不連続な点が10点以上確認できた場合、または電圧が完全に0Vとなった場合を短絡と判断した。下記基準に従って試験結果を評価した。
[評価ランク]
S: 短絡せず
A: 1〜2時間で短絡
B: 15〜60分で短絡
C: 15分以内に短絡
<積層ラミネート型電池の作製>
<正極の作製>
正極活物質であるリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉末(LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)とリチウムマンガン複合酸化物粉末(LiMn2O4)を質量比率70:30で機械混合した混合正極活物質:85質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:6質量部、およびバインダであるPVdF:9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。この正極合剤含有ペーストを、アルミニウム箔から成る厚さ20μmの集電体の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレス機で圧縮成形を行って、全厚が130μmになるように正極合剤層の厚みを調整した。短辺95mm、長辺120mmの長方形状シートの短辺上部に、長さ20mmの活物質未塗工のアルミニウム箔をリードタブとして設置した正極を作製した。
負極活物質である黒鉛:91質量部と、バインダであるPVdF:9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、銅箔から成る厚さ15μmの集電体の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレス機で圧縮成形を行って、全厚が130μmになるように負極合剤層の厚みを調整した。
短辺95mm、長辺120mmの長方形状シートの短辺上部に、長さ20mmの活物質未塗工の銅箔をリードタブとして設置した負極を作製した。
非水電解液としてエチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させて調製した。
<セル作製>
上記の正極シート3枚、負極シート4枚を交互に重ね、それぞれをセパレータにて隔離することで電極板積層体を作製した。セパレータは125mm幅の帯状のセパレータであり、これを交互に九十九折に折り畳むことで電極板積層体を作製した。
この電極板積層体を平板状にプレスした後、アルミニウム製ラミネートフィルムに収納し、3辺をヒートシールした。なお、正極リードタブと負極リードタブをラミネートフィルム1辺から導出させた。さらに、乾燥後、この容器内に上記の非水電解液を注入し、残りの1辺を封口した。
上述のようにして作製したラミネートセルを、電流値0.3A、終止電池電圧4.2Vの条件下で3時間に亘って定電流定電圧(CCCV)充電した。その後、ラミネートセルを防爆ブース内の鉄板上に静置し、セル中央部に、直径2.5mmの鉄製釘を、25℃前後の環境下で、3mm/秒の速度で貫通させた。目視でセルを観察して、下記基準に従って評価した。
[評価ランク]
S:変化なし
A:ガス噴出
B:発火
釘刺し評価の充電電圧を4.3Vに変更したこと以外は項目(18)と同様にして釘刺し試験を行った。
Mvが70万であるホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、
Mvが30万であるホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、
Mvが40万であるホモポリマーのポリプロピレン5質量部と、
をタンブラーブレンダーでドライブレンドした。
得られたポリオレフィン混合物99質量部に酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーでドライブレンドすることにより、混合物を得た。
得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。
また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
押し出される全混合物100質量部中の、流動パラフィンの割合が65質量部、及びポリマー濃度が35質量部となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で200℃に加熱しながら溶融混練し、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度80℃に制御された冷却ロール上に押し出し、その押出物を冷却ロールに接触させ、成形(cast)して冷却固化することにより、厚み1170μmのシート状成形物を得た。
次いで、薄片状の黒鉛90質量部とカーボンブラック5質量部とアクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg=−10℃)5質量部、及びポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)2.0質量部を100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、上述の絶縁層(I)上にグラビアコーターを用いて塗布した。絶縁層(I)上のコーティング層を60℃で乾燥して水を除去し、絶縁層(I)上に、厚さ5μmの、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)を形成した(絶縁層(I)+活性層)。
最後に熱ラミネーターを用い、上記積層体(絶縁層(I)+活性層)と絶縁層(I)を重ねて、60℃及び0.2MPaに設定されたゴムロール内を通し、3積層構造のセパレータを得た。
活性層材料の重量比率を表1に記載の値に調整したこと以外は実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
絶縁層(I)及び(II)の原料として、Mvが30万の高密度ポリエチレンを95質量部と、Mvが40万のポリプロピレンを5質量部と、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部と、を混合して、絶縁層(I)及び絶縁層(II)を構成する第1組成物を調製した。
リチウムを吸蔵可能な材料を含む層の原料として、薄片状の黒鉛22.4質量部とカーボンブラック22.4質量部とMvが70万の高密度ポリエチレン樹脂を10.4質量部と、可塑剤として流動パラフィンを44.8質量部と、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部とをヘンシェルミキサーにて予備混合して、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)を構成する第2組成物を調製した。
第1樹脂組成物と第2樹脂組成物それぞれを窒素雰囲気下でフィーダーにより2台の二軸押出機フィード口へ供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を二軸押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。第1樹脂組成物を溶融混練して押し出される全混合物中に占める可塑剤量比が55質量%となるように、かつ第2樹脂組成物を溶融混練して押し出される全混合物中に占める可塑剤量比が60質量%となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。
続いて、第1及び第2樹脂組成物を200℃にて溶融混練し、それぞれ、200℃に温度設定されたギアポンプ、導管、2種3層の共押出が可能なTダイを経て、表面温度80℃のロールにて冷却させ、第1組成物から成る絶縁層(I)及び絶縁層(II)が表層となり、第2組成物から成る活性層が中間層となっているシート状の組成物を得た。
次に、連続して同時二軸延伸機でシート状の組成物の温度及び倍率を調整し、延伸し、その後、延伸物を塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥した。その後、得られたシートの横延伸と緩和熱処理を行い、セパレータを得た。
活性層材料の重量比率を表1又は2に記載の値に調整したこと以外は実施例4と同様にしてセパレータを作製した。
実施例1において最後の絶縁層(I)を重ねて熱プレスを行う代わりに、板状の水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)96.0質量部とアクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg−10℃)4.0質量部、及びポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部を100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)上にグラビアコーターを用いて塗布した。活性層上のコーティング層を60℃にて乾燥して水を除去し、活性層上に厚さ5μmの絶縁層(II)を形成した多層多孔膜を得た。なお電池は、絶縁層(II)を負極面に対向させて作製した。
<実施例8>
絶縁層(II)の無機フィラーを板状のケイ酸アルミニウム(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例7と同様にしてセパレータを得た。
<実施例9>
絶縁層(II)の無機フィラーの形状をブロック状(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例8と同様にしてセパレータを得た。
カーボンブラックの代わりに表2に記載の鱗片状黒鉛を用いたこと以外は実施例1と同様にしてセパレータを得た。
積層数、活性層の構成、絶縁層(I)及び(II)の構成、層厚などを表3又は4に示すとおりに変更したことを除いて、実施例1と同様にセパレータを得た。
活性層材料の重量比率を表4に記載の値に調製したこと以外は、実施例4と同様にしてセパレータを得た。
<実施例19>
絶縁層(II)を押し出さないこと以外は実施例18と同様にして、2積層のセパレータを得た。なお、電池は活性層を負極面に対向させて作製した。
<実施例20>
活性層のみを押し出し、吐出量を調整することで厚みを調整したこと以外は実施例18と同様にして、単層のセパレータを得た。
活性層の構成を表5に示すとおりに変更したことを除いて、実施例20と同様にして単層セパレータを得た。
<比較例2>
カーボンブラックを含まずに、活性層の材料を表5に記載の重量比率に調整し、絶縁層(I)を重ねて熱ラミネートする工程を省略したこと以外は実施例1と同様にして、2積層のセパレータを得た。なお、電池は活性層を負極面に対向させて作製した。
<比較例3>
比較例2のセパレータを用いて、活性層を正極面に対向させることにより電池を作製した。
<比較例4>
実施例1で作製した絶縁層(I)をセパレータとして用いた。
NMPとPVDFと、黒鉛とを重量比率50:5:1で混合したものを10時間攪拌して、PVDFをNMPに溶解させた。このようにして作製したペーストをガラス板上に均一な厚さで塗布した後、水中に浸漬してNMPを除去することによってPVDFを固化して、黒鉛を含むPVDF膜を製作した。ポリマーが固化する際、水中でNMPが抜け出る経路が孔となるため、形成された膜は、連通孔を有する多孔膜となった。この膜を65℃で10時間真空乾燥して、水分を除去し、厚み20μmの多孔膜を得た。この多孔膜をプレスすることによって10μmの厚さの活性層を得て、これを実施例1で得た絶縁層(I)の片面に熱ラミネーター(60℃及び0.2MPaに設定)を通して張り合わせ、セパレータとして用いた。なお、電池は、活性層を負極面に対向させて作製した。
<比較例6>
比較例5で作製したセパレータのもう片面に、実施例1で得た絶縁層(I)を熱ラミネーター(60℃及び0.2MPaに設定)を通して張り合わせることで活性層の両面に絶縁層(I)が積層されたセパレータを得た。
球状のチタニアと、アクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg−10℃)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、それらの材料の質量比が固形分比で98:1:1となるように水と混合し、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)用塗料を調製した。この塗料を、実施例1で得た絶縁層(I)片面にバーコーターにより塗布して60℃で乾燥し、水分を除去することにより、リチウムを吸蔵可能な材料を含む厚み5μmの層(活性層)を形成した。
次いでアルミナと、アクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、それらの材料の質量比が固形分比で98:1:1となるように水と混合し、絶縁層(II)用塗料を調製した。この絶縁層(II)用塗料を、上記で得られた活性層の表面にバーコーターで塗布して60℃で乾燥し、水分を除去することにより厚み5μmの絶縁層(II)を形成し、中間層に活性層を含むセパレータを得た。
<比較例8>
活性層にカーボンブラックを含まないこと以外は実施例1と同様してセパレータを得た。
表6に示すとおりに構成された絶縁層(I)を単層セパレータとして用いた。
<比較例10>
表6に示すとおりに構成された活性層を単層セパレータとして用いた。
Mvが70万であるホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、
Mvが30万であるホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、
Mvが40万であるホモポリマーのポリプロピレン5質量部と、
をタンブラーブレンダーでドライブレンドした。
得られたポリオレフィン混合物99質量部に酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーでドライブレンドすることにより、混合物を得た。
得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。
また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
押し出される全混合物100質量部中の、流動パラフィンの割合が65質量部、及びポリマー濃度が35質量部となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
このシートを同時二軸延伸機にて、122℃でMD7倍×TD6.4倍に延伸し、その後、延伸物を塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去した後に乾燥した。その後、シートを横延伸機にて125℃で2.0倍に横延伸し、続いて128℃で最終的に1.8倍になるように緩和熱処理を行い、ポリオレフィン微多孔膜を得た。得られたポリオレフィン微多孔膜を絶縁層(I)とした。以下、冷却シート厚み、同時二軸延伸温度、横延伸倍率および温度、緩和熱処理倍率および温度などを調整し、得られる絶縁層(I)の厚み、孔径、孔数などを調整した。
最後に熱ラミネーターを用い、上記積層体(絶縁層(I)+活性層)と絶縁層(I)を重ねて、60℃及び0.2MPaに設定されたゴムロール内を通し、3積層構造のセパレータを得た。
絶縁層(I)及び(II)の原料として、Mvが30万の高密度ポリエチレンを95質量部と、Mvが40万のポリプロピレンを5質量部と、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部と、を混合して、絶縁層(I)及び絶縁層(II)を構成する第1組成物を調製した。
リチウムを吸蔵可能な材料を含む層の原料として、薄片状の黒鉛44.8質量部(樹脂と黒鉛との総量中の割合として81質量%)と、Mvが70万の高密度ポリエチレン樹脂を10.4質量部(樹脂と黒鉛との総量中の割合として19質量%)と、可塑剤として流動パラフィンを44.8質量部と、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部とをヘンシェルミキサーにて予備混合して、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)を構成する第2組成物を調製した。
第1樹脂組成物と第2樹脂組成物それぞれを窒素雰囲気下でフィーダーにより2台の二軸押出機フィード口へ供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を二軸押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。第1樹脂組成物を溶融混練して押し出される全混合物中に占める可塑剤量比が55質量%となるように、かつ第2樹脂組成物を溶融混練して押し出される全混合物中に占める可塑剤量比が60質量%となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。
続いて、第1及び第2樹脂組成物を200℃にて溶融混練し、それぞれ、200℃に温度設定されたギアポンプ、導管、2種3層の共押出が可能なTダイを経て、表面温度80℃のロールにて冷却させ、第1組成物から成る絶縁層(I)及び絶縁層(II)が表層となり、第2組成物から成る活性層が中間層となっているシート状の組成物を得た。
次に、連続して同時二軸延伸機でシート状の組成物の温度及び倍率を調整し、延伸し、その後、延伸物を塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥した。その後、得られたシートの横延伸と緩和熱処理を行い、セパレータを得た。
実施例21において最後の絶縁層(I)を重ねて熱プレスを行う代わりに、板状の水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)96.0質量部とアクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg−10℃)4.0質量部、及びポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部を100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)上にグラビアコーターを用いて塗布した。活性層上のコーティング層を60℃にて乾燥して水を除去し、活性層上に厚さ5μmの絶縁層(II)を形成した多層多孔膜を得た。なお電池は、絶縁層(II)を負極面に対向させて作製した。
薄片状の黒鉛と高密度ポリエチレン樹脂の重量比率50:50になるように調整した以外は実施例22と同様にしてセパレータを得た。
吐出量と冷却シートの厚みを調整して絶縁層の厚みを調整したこと以外は実施例22と同様にしてセパレータを得た。
吐出量、延伸温度、及び倍率を調整することにより孔数及び孔径を調整したこと以外は実施例22と同様にしてセパレータを得た。
表8に示すとおりに金(Au)をスパッタした材料(A)を用いたこと以外は実施例22と同様にしてセパレータを得た。
絶縁層(II)の無機フィラーを板状のケイ酸アルミニウム(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例23と同様にしてセパレータを得た。
絶縁層(II)の無機フィラーを板状の硫酸バリウム(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例23と同様にしてセパレータを得た。
絶縁層(II)の無機フィラーの形状をブロック状(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例34と同様にしてセパレータを得た。
絶縁層(II)の無機フィラーの形状を鱗片状(平均粒径3.0μm)に変更したこと以外は実施例34と同様にしてセパレータを得た。
黒鉛とアクリル重合体ラテックスの重量比率を98:2に変更したこと以外は実施例23と同様にしてセパレータを得た。
実施例21において最後の絶縁層(I)を重ねて熱ラミネートする工程を省略し、2積層のセパレータを得た。なお、電池は、活性層を負極面に対向させて作製した。
比較例11のセパレータを用いて、活性層を正極面に対向させることにより電池を作製した。
実施例21で作製した絶縁層(I)をセパレータとして用いた。
NMPとPVDFと、黒鉛とを重量比率50:5:1で混合したものを10時間攪拌して、PVDFをNMPに溶解させた。このようにして製作したペーストをガラス板上に均一な厚さで塗布した後、水中に浸漬してNMPを除去することによってPVDFを固化して、黒鉛を含むPVDF膜を製作した。ポリマーが固化する際、水中でNMPが抜け出る経路が孔となるため、形成された膜は、連通孔を有する多孔膜となった。この膜を65℃で10時間真空乾燥して、水分を除去し、厚み20μmの多孔膜を得た。この多孔膜をプレスすることによって10μmの厚さの活性層を得て、これを実施例22で得た絶縁層(I)の片面に熱ラミネーター(60℃及び0.2MPaに設定)を通して張り合わせセパレータとして用いた。なお、電池は、活性層を負極面に対向させて作製した。
比較例14で作製したセパレータのもう片面に、実施例21で得た絶縁層(I)を熱ラミネーター(60℃及び0.2MPaに設定)を通して張り合わせることで活性層の両面に絶縁層(I)が積層されたセパレータを得た。
球状のチタニアと、アクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg−10℃)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、それらの材料の質量比が固形分比で98:1:1となるように水と混合し、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)用塗料を調製した。この塗料を、実施例21で得た絶縁層(I)片面にバーコーターにより塗布して60℃で乾燥し、水分を除去することにより、リチウムを吸蔵可能な材料を含む厚み5μmの層(活性層)を形成した。
次いでアルミナと、アクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、それらの材料の質量比が固形分比で98:1:1となるように水と混合し、絶縁層(II)用塗料を調製した。この絶縁層(II)用塗料を、上記で得られた活性層の表面にバーコーターで塗布して60℃で乾燥し、水分を除去することにより厚み5μmの絶縁層(II)を形成し、中間層に活性層を含むセパレータを得た。
黒鉛30質量部とPVDF70質量部に変更したこと以外は比較例14と同様にしてセパレータを得た。
Mvが70万であるホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、
Mvが30万であるホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、
Mvが40万であるホモポリマーのポリプロピレン5質量部と、
をタンブラーブレンダーでドライブレンドした。
得られたポリオレフィン混合物99質量部に酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーでドライブレンドすることにより、混合物を得た。
得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。
また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
押し出される全混合物100質量部中の、流動パラフィンの割合が65質量部、及びポリマー濃度が35質量部となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で180℃に加熱しながら溶融混練し、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度80℃に制御された冷却ロール上に押し出し、その押出物を冷却ロールに接触させ、成形(cast)して冷却固化することにより、厚み1350μmのシート状成形物を得た。
このシートを同時二軸延伸機にて、122℃でMD7倍×TD6.4倍に延伸し、その後、延伸物を塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去した後に乾燥した。その後、シートを横延伸機にて128℃で1.9倍に横延伸し、続いて133℃で最終的に1.65倍になるように緩和熱処理を行い、ポリオレフィン微多孔膜を得た。得られたポリオレフィン微多孔膜を絶縁層(I)とした。以下、冷却シート厚み、同時二軸延伸温度、横延伸倍率および温度、緩和熱処理倍率および温度などを調整し、得られる絶縁層(I)の厚み、孔径、孔数などを調整した。
最後に熱ラミネーターを用い、上記積層体(絶縁層(I)+活性層)と絶縁層(I)を重ねて、60℃及び0.2MPaに設定されたゴムロール内を通し、3積層構造のセパレータを得た。
絶縁層(I)及び(II)の原料として、Mvが30万の高密度ポリエチレンを95質量部と、Mvが40万のポリプロピレンを5質量部と、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部と、を混合して、絶縁層(I)及び絶縁層(II)を構成する第1組成物を調製した。
リチウムを吸蔵可能な材料を含む層の原料として、薄片状の黒鉛40質量部と板状の水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)40質量部とMvが70万の高密度ポリエチレン樹脂を20質量部と、可塑剤として流動パラフィンを44.8質量部と、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部とをヘンシェルミキサーにて予備混合して、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)を構成する第2組成物を調製した。
第1樹脂組成物と第2樹脂組成物それぞれを窒素雰囲気下でフィーダーにより2台の二軸押出機フィード口へ供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を二軸押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。第1樹脂組成物を溶融混練して押し出される全混合物中に占める可塑剤量比が55質量%となるように、かつ第2樹脂組成物を溶融混練して押し出される全混合物中に占める可塑剤量比が60質量%となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。
続いて、第1及び第2樹脂組成物を200℃にて溶融混練し、それぞれ、200℃に温度設定されたギアポンプ、導管、2種3層の共押出が可能なTダイを経て、表面温度80℃のロールにて冷却させ、第1組成物から成る絶縁層(I)及び絶縁層(II)が表層となり、第2組成物から成る活性層が中間層となっているシート状の組成物を得た。
次に、連続して同時二軸延伸機でシート状の組成物の温度及び倍率を調整し、延伸し、その後、延伸物を塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥した。その後、得られたシートの横延伸と緩和熱処理を行い、セパレータを得た。
実施例39において最後の絶縁層(I)を重ねて熱プレスを行う代わりに、板状の水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)96.0質量部とアクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg=−10℃)4.0質量部、及びポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部を100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)上にグラビアコーターを用いて塗布した。活性層上のコーティング層を60℃にて乾燥して水を除去し、活性層上に厚さ5μmの絶縁層(II)を形成した多層多孔膜を得た。なお電池は、絶縁層(II)を負極面に対向させて作製した。
活性層の材料を表11に記載の重量比率となるように調整することにより活性層の電気抵抗率を調整し、吐出量、延伸温度、及び倍率を調整することにより孔数及び孔径を調整したこと以外は実施例40と同様にしてセパレータを得た。
<実施例44、45>
吐出量と冷却シートの厚みを調整して絶縁層の厚みを調整したこと以外は実施例39と同様にしてセパレータを得た。
吐出量、延伸温度、及び倍率を調整することにより孔数及び孔径を調整したこと以外は実施例39と同様にしてセパレータを得た。
活性層の導電性粒子を表13に示すとおりに変更したこと以外は実施例39と同様にしてセパレータを得た。
<実施例51〜53>
表13に示すとおりに金(Au)をスパッタした材料(A)を用いたこと以外は実施例39と同様にしてセパレータを得た。
絶縁層(II)の無機フィラーを板状のケイ酸アルミニウム(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例41と同様にしてセパレータを得た。
<実施例56>
絶縁層(II)の無機フィラーを板状の硫酸バリウム(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例41と同様にしてセパレータを得た。
<実施例57>
絶縁層(II)の無機フィラーの形状をブロック状(平均粒径1.0μm)に変更したこと以外は実施例55と同様にしてセパレータを得た。
<実施例58>
絶縁層(II)の無機フィラーの形状を鱗片状(平均粒径3.0μm)に変更したこと以外は実施例55と同様にしてセパレータを得た。
活性層の材料を表15に記載の重量比率に調製し、絶縁層(I)を重ねて熱ラミネートする工程を省略したこと以外は実施例39と同様にして、2積層のセパレータを得た。
なお、電池は、活性層を負極面に対向させて作製した。
<比較例19>
比較例18のセパレータを用いて、活性層を正極面に対向させることにより電池を作製した。
<比較例20>
実施例39で作製した絶縁層(I)をセパレータとして用いた。
NMPとPVDFと、黒鉛とを重量比率50:5:1で混合したものを10時間攪拌して、PVDFをNMPに溶解させた。このようにして製作したペーストをガラス板上に均一な厚さで塗布した後、水中に浸漬してNMPを除去することによってPVDFを固化して、黒鉛を含むPVDF膜を製作した。ポリマーが固化する際、水中でNMPが抜け出る経路が孔となるため、形成された膜は、連通孔を有する多孔膜となった。この膜を65℃で10時間真空乾燥して、水分を除去し、厚み20μmの多孔膜を得た。この多孔膜をプレスすることによって10μmの厚さの活性層を得て、これを実施例39で得た絶縁層(I)の片面に熱ラミネーター(60℃及び0.2MPaに設定)を通して張り合わせてセパレータとして用いた。なお、電池は、活性層を負極面に対向させて作製した。
<比較例22>
比較例21で作製したセパレータのもう片面に、実施例39で得た絶縁層(I)を熱ラミネーター(60℃及び0.2MPaに設定)を通して張り合わせることで活性層の両面に絶縁層(I)が積層されたセパレータを得た。
球状のチタニアと、アクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg=−10℃)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、それらの材料の質量比が固形分比で98:1:1となるように水と混合し、リチウムを吸蔵可能な材料を含む層(活性層)用塗料を調製した。この塗料を、実施例39で得た絶縁層(I)片面にバーコーターにより塗布して60℃で乾燥し、水分を除去することにより、リチウムを吸蔵可能な材料を含む厚み5μmの層(活性層)を形成した。
次いでアルミナと、アクリル重合体ラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、Tg=−10℃)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、それらの材料の質量比が固形分比で98:1:1となるように水と混合し、絶縁層(II)用塗料を調製した。この絶縁層(II)用塗料を、上記で得られた活性層の表面にバーコーターで塗布して60℃で乾燥し、水分を除去することにより厚み5μmの絶縁層(II)を形成し、中間層に活性層を含むセパレータを得た。
<実施例24b>
活性層の構成材料比を表15に記載の値に調整したこと以外は実施例39と同様にしてセパレータを得た。
Claims (28)
- リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)を有する活性層を含み、かつ透気度が650s/100ml以下であり、
前記活性層は、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)と、導電性材料(B)とを含み、かつ前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、前記導電性材料(B)の平均粒径の1.1倍以上であり、かつ
前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)及び前記導電性材料(B)が、平均粒径について区別可能な複数の材料である、蓄電デバイス用セパレータ。 - 前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、前記導電性材料(B)の平均粒径の2倍以上である、請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が、前記導電性材料(B)の平均粒径の500倍以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が1μm以上であり、かつ前記導電性材料(B)の平均粒径が1μm未満である、請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)の平均粒径が30μm以下であり、前記導電性材料(B)の平均粒径が0.005μm以上である、請求項4に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記導電性材料(B)の平均粒径が、0.1μm未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記導電性材料(B)として、カーボンブラック;グラファイト;ハードカーボン;低温焼成炭素;非晶質カーボン;カーボンファイバー;アセチレンブラック;Al、Sb、Be、Cr、Cu、Au、Fe、Pb、Mg、Mn、Hg、Mo、Ni、Pt、Ag、Ti、Sn、Zr、Zn、Li、Na、K、Ca、V、Co、Mo、Y又はこれらの合金;モネル;ニクロム;スチール;ステンレス、又はポリチオフェン;ポリアセチレン;ポリアニリン;及びポリピロールから成る群から選択される少なくとも1つを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 蓄電デバイス用セパレータは、少なくとも1層の絶縁層を有し、かつ前記活性層が、前記絶縁層上に設けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 蓄電デバイス用セパレータは、第1の絶縁層及び第2の絶縁層を有し、かつ前記活性層が、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層に挟まれている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層が、ポリオレフィン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステル及び無機粒子から成る群から選択される少なくとも1つを含む、請求項9に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記第1の絶縁層又は第2の絶縁層が、ポリオレフィン樹脂を含み、かつ前記第1の絶縁層又は第2の絶縁層中に含まれる前記ポリオレフィン樹脂の含有量は、30質量%以上100質量%以下である、請求項9又は10に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)を有する活性層を含み、かつ透気度が650s/100ml以下である蓄電デバイス用セパレータであって、
前記蓄電デバイス用セパレータが、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む前記活性層と、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層とを含み、
前記活性層が、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層に挟まれており、
前記活性層の面方向の電気抵抗率が、10−7Ωcm以上10.0Ωcm以下であり、かつ
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、135個/μm 2 以下である、蓄電デバイス用セパレータ。 - 前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、10個/μm2以上である、請求項12に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)を有する活性層を含み、かつ透気度が650s/100ml以下である蓄電デバイス用セパレータであって、
前記蓄電デバイス用セパレータが、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含む前記活性層と、前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)を含まない第1及び第2の絶縁層とを含み、
前記活性層が、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層に挟まれており、
前記活性層の面方向の電気抵抗率が、10.0Ωcm超過105Ωcm未満であり、かつ
前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、10個/μm 2 以上である、蓄電デバイス用セパレータ。 - 前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔数が、200個/μm2以下である、請求項14に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記第1の絶縁層又は前記第2の絶縁層が、ポリオレフィン樹脂を含み、かつ前記第1の絶縁層又は前記第2の絶縁層中に含まれるポリオレフィン樹脂の含有量は、30質量%以上100質量%以下である、請求項12〜15のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方の平均孔径が、0.03〜0.15μmである、請求項9〜16のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記第1及び第2の絶縁層の少なくとも一方が、無機粒子を含む、請求項9〜17のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記無機粒子の形状が、鱗片状、板状及びブロック状から成る群から選択される少なくとも1つである、請求項18に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記無機粒子が、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム及びジルコニアから成る群から選択される少なくとも1つである、請求項18又は19に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記リチウムを吸蔵可能な材料(A)が、薄片状、鱗片状、板状、ブロック状、又は球状である、請求項1〜20のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 耐電圧測定試験において短絡したときの電圧値が、0.3〜4.5kVである、請求項1〜21のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記透気度が、30s/100ml以上である、請求項1〜22のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 正極と、請求項1〜23のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータと、負極と、電解液とを含む蓄電デバイス。
- 正極と、請求項1〜23のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータと、負極と、リチウム(Li)伝導媒体とを含み、かつ前記Li伝導媒体が、ゲル状又は固体状である蓄電デバイス。
- 前記蓄電デバイス用セパレータは、無機粒子を含む絶縁層を有し、かつ前記無機粒子を含む前記絶縁層が、少なくとも一部の負極面に接するように配置された、請求項24又は25に記載の蓄電デバイス。
- 充電時の前記負極の電位(vsLi+/ Li)が、前記リチウム(Li)を吸蔵可能な材料(A)の電位(vsLi+/ Li)よりも低い、請求項24〜26のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
- リチウム電池又はリチウムイオン二次電池である、請求項24〜27のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017223764 | 2017-11-21 | ||
JP2017223796 | 2017-11-21 | ||
JP2017223776 | 2017-11-21 | ||
JP2017223776 | 2017-11-21 | ||
JP2017223796 | 2017-11-21 | ||
JP2017223764 | 2017-11-21 | ||
PCT/JP2018/042891 WO2019103011A1 (ja) | 2017-11-21 | 2018-11-20 | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019103011A1 JPWO2019103011A1 (ja) | 2020-04-09 |
JP6945008B2 true JP6945008B2 (ja) | 2021-10-06 |
Family
ID=66632057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019555319A Active JP6945008B2 (ja) | 2017-11-21 | 2018-11-20 | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11769930B2 (ja) |
EP (3) | EP3920300A1 (ja) |
JP (1) | JP6945008B2 (ja) |
KR (1) | KR102369524B1 (ja) |
CN (1) | CN111373569B (ja) |
WO (1) | WO2019103011A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111480248A (zh) * | 2017-12-18 | 2020-07-31 | 日本碍子株式会社 | Ldh隔板及锌二次电池 |
JP7351906B2 (ja) * | 2019-05-13 | 2023-09-27 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
JP2022042818A (ja) * | 2020-09-03 | 2022-03-15 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | 非水系二次電池用セパレータ、二次電池、及び二次電池の製造方法 |
JP2022153190A (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-12 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990040319A (ko) * | 1997-11-17 | 1999-06-05 | 성재갑 | 고분자 표면의 이온 입자 조사에 의한 미세 기공 막의 제조 |
CN1363124A (zh) * | 2000-02-24 | 2002-08-07 | 日本电池株式会社 | 非水电解质二次电池 |
JP4789330B2 (ja) * | 2001-02-22 | 2011-10-12 | 株式会社クレハ | 非水溶媒二次電池用電極材料、電極および二次電池 |
JP5402127B2 (ja) | 2009-03-19 | 2014-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | 電池用セパレータ、これを用いた電池、及びこれを用いた車両及び電池搭載機器 |
US8481195B1 (en) * | 2010-04-14 | 2013-07-09 | Hrl Laboratories, Llc | Lithium battery structures |
JP5575537B2 (ja) * | 2010-05-10 | 2014-08-20 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解質電池 |
KR101283487B1 (ko) | 2011-07-20 | 2013-07-12 | 주식회사 엘지화학 | 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자 |
JP5748108B2 (ja) | 2011-11-17 | 2015-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム二次電池 |
CN103999280B (zh) * | 2011-12-19 | 2017-04-19 | 丰田自动车株式会社 | 锂二次电池 |
KR20140131544A (ko) * | 2012-03-28 | 2014-11-13 | 아사히 가세이 이-매터리얼즈 가부시키가이샤 | 다공막 및 다층 다공막 |
HUE053039T2 (hu) * | 2012-03-30 | 2021-06-28 | Toray Industries | Többrétegû mikropórusos poliolefin film |
JP6154585B2 (ja) * | 2012-06-25 | 2017-06-28 | 三菱ケミカル株式会社 | 積層多孔性フィルム |
WO2014073451A1 (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-15 | 積水化学工業株式会社 | 耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法、非水電解液二次電池用セパレータ並びに非水電解液二次電池 |
CN107204414A (zh) | 2016-03-18 | 2017-09-26 | 东北师范大学 | 一种基于富氮分子修饰隔膜制备高性能锂硫电池的方法 |
-
2018
- 2018-11-20 WO PCT/JP2018/042891 patent/WO2019103011A1/ja unknown
- 2018-11-20 EP EP21182131.9A patent/EP3920300A1/en active Pending
- 2018-11-20 JP JP2019555319A patent/JP6945008B2/ja active Active
- 2018-11-20 EP EP21182119.4A patent/EP3920201A1/en active Pending
- 2018-11-20 KR KR1020207014109A patent/KR102369524B1/ko active IP Right Grant
- 2018-11-20 CN CN201880075185.9A patent/CN111373569B/zh active Active
- 2018-11-20 EP EP18882165.6A patent/EP3716359A4/en active Pending
- 2018-11-20 US US16/765,252 patent/US11769930B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111373569A (zh) | 2020-07-03 |
KR20200072520A (ko) | 2020-06-22 |
EP3920300A1 (en) | 2021-12-08 |
US20220006157A1 (en) | 2022-01-06 |
JPWO2019103011A1 (ja) | 2020-04-09 |
EP3716359A4 (en) | 2021-01-20 |
CN111373569B (zh) | 2022-12-30 |
EP3716359A1 (en) | 2020-09-30 |
WO2019103011A1 (ja) | 2019-05-31 |
US11769930B2 (en) | 2023-09-26 |
KR102369524B1 (ko) | 2022-03-03 |
EP3920201A1 (en) | 2021-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6309661B2 (ja) | 多孔膜及び多層多孔膜 | |
JP6945008B2 (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス | |
JP5681703B2 (ja) | 電気化学素子用セパレータおよびそれを用いた電気化学素子、並びにその電気化学素子用セパレータの製造方法 | |
JP7471477B2 (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス | |
KR102481773B1 (ko) | 다층 세퍼레이터 | |
JP2017027945A (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ | |
JP2008210782A (ja) | 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 | |
KR20130046401A (ko) | 전지용 세퍼레이터 및 전지 | |
JP6412760B2 (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ | |
JP5451426B2 (ja) | 電池用セパレータおよびそれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP6378998B2 (ja) | 蓄電デバイス用セパレータの製造方法 | |
JP6526359B1 (ja) | 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池 | |
JP2016181439A (ja) | 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池 | |
JP7034841B2 (ja) | 多層セパレータ | |
JP2023151386A (ja) | 蓄電池用セパレータ及び電池 | |
JP2023151353A (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス | |
WO2024010091A1 (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210202 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210405 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210824 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210913 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6945008 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |