JP7123121B2 - 分離膜を含むリチウム二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
正極、負極及び前記正極と負極との間に介在された分離膜を含むリチウム二次電池であって、
前記分離膜は、シャットダウン温度が125~145℃であり、前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃であり、前記正極の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む、リチウム二次電池に関する。
前記正極は、集電体、及び前記集電体上に位置して正極活物質を含む正極活物質層を備え、
前記正極活物質は、Li[NiaCobMncM1dM2e]O2(M1及びM2は相互独立して、Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択されたいずれか一つであり、a、b、c、d及びeは相互独立した酸化物組成元素の原子分率であって、a≧0.5、a+b+c+d+e=1、b>d>eである)を含む、リチウム二次電池に関する。
前記正極の自己発熱温度が150~220℃である、リチウム二次電池に関する。
前記シャットダウン温度が136~141℃である、リチウム二次電池に関する。
前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が40~74℃である、リチウム二次電池に関する。
前記正極の自己発熱温度より9~34℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む、リチウム二次電池に関する。
前記正極活物質は、d及びeが0であり、0.5≦a≦0.95である、リチウム二次電池に関する。
前記正極活物質は、d及びeが0であり、0.6≦a≦0.95である、リチウム二次電池に関する。
前記正極活物質は、M1がAlであり、0.6≦a≦0.95であり、0.01≦d≦0.10である、リチウム二次電池に関する。
前記架橋ポリオレフィン多孔性膜のメルトダウン温度が150~230℃である、リチウム二次電池に関する。
前記架橋ポリオレフィン多孔性膜のメルトダウン温度が179~210℃である、リチウム二次電池に関する。
前記正極の自己発熱温度が158~183℃である、リチウム二次電池に関する。
前記架橋ポリオレフィン多孔性膜がシロキサン架橋結合または過酸化物架橋結合によって架橋されたものである、リチウム二次電池に関する。
前記架橋ポリオレフィン多孔性膜の架橋度が20~90%である、リチウム二次電池に関する。
(S1)重量平均分子量が200,000~1,000,000である高密度ポリオレフィン、希釈剤、ビニル基含有アルコキシシラン、開始剤及び架橋触媒を押出機に投入及び混合して調製したシラングラフト化ポリオレフィン組成物を反応押出した後、成形及び延伸する段階と、
(S2)前記延伸したシートから希釈剤を抽出してポリオレフィン多孔性膜を製造する段階と、
(S3)前記多孔性膜を熱固定した後、水分存在下で15時間~48時間架橋させて架橋ポリオレフィン多孔性膜を備えた分離膜を製造する段階と、
(S4)前記架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む分離膜を正極と負極との間に介在させる段階とを含み、
前記ビニル基含有アルコキシシランの含量は、前記ポリオレフィンと希釈剤との総量100重量部を基準にして0.1~4重量部であり、
前記分離膜は、シャットダウン温度が125~145℃であり、前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃であり、前記正極に備えられた正極活物質の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む、リチウム二次電池の製造方法に関する。
前記正極は、集電体、及び前記集電体上に位置して正極活物質を含む正極活物質層を備え、
前記正極活物質は、Li[NiaCobMncM1dM2e]O2(M1及びM2は相互独立して、Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択されたいずれか一つであり、a、b、c、d及びeは相互独立した酸化物組成元素の原子分率であって、a≧0.5、a+b+c+d+e=1、b>d>eである)を含む、リチウム二次電池の製造方法に関する。
前記分離膜は、シャットダウン温度が125~145℃であり、前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃であり、前記正極の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む。
架橋ポリオレフィン多孔性膜のシャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃である架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む。
前記分離膜は、前記正極の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む。
[化学式1]
-(OH)2Si-O-Si(OH)2-
本発明の具体的な一実施形態において、前記過酸化物架橋結合は、化学式2で表すことができる。
[化学式2]
-O-O-
架橋度=100-抽出物%
前記ビニル基含有アルコキシシランの含量は、前記ポリオレフィンと希釈剤との総量100重量部を基準にして0.1~4重量部であり、
前記分離膜は、シャットダウン温度が125~145℃であり、前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃であり、前記正極の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む、リチウム二次電池の製造方法である。
前記Rは、ビニル基、アクリルオキシ基、メタアクリルオキシ基または炭素数1~20のアルキル基であり、このとき、前記アルキル基の少なくとも一つの水素が、ビニル基、アクリルオキシ基またはメタアクリルオキシ基に置換される。
前記正極活物質は、Li[NiaCobMncM1dM2e]O2(M1及びM2は相互独立して、Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択されたいずれか一つであり、a、b、c、d及びeは相互独立した酸化物組成元素の原子分率であって、a≧0.5、a+b+c+d+e=1、b>d>eである)を含むことができる。
(1)分離膜の製造
まず、押出機にポリオレフィンとして重量平均分子量が300,000である高密度ポリエチレン(大韓油化製、VH095)10.5kg、希釈剤として液体パラフィンオイル(極東油化製、LP350F、40℃で動粘度67.89cSt)19.5kg、ビニル基含有アルコキシシランとしてビニルトリメトキシシラン600g、架橋触媒としてジブチルスズジラウレート6g、開始剤として2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン(DHBP)6gを投入し混合した。高密度ポリエチレンと液体パラフィンオイルとの重量比は35:65であった。すなわち、ビニルトリメトキシシランは、ポリオレフィン及び希釈剤の総含量100重量部を基準にして2重量部で使用した。
1)負極の製造
人造黒鉛、カーボンブラック、カルボキシメチルセルロース(CMC)、バインダー(ゼオン社製、BM-L301)を95.8:1:1.2:2の重量比で水と混合して負極スラリーを製造した。前記負極スラリーを50μmの厚さで銅ホイル上にコーティングして薄い極板にした後、135℃で3時間以上乾燥してから圧延して負極を製造した。
ニッケルコバルトマンガン系列の正極活物質であるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(ニッケル:コバルト:マンガン=8:1:1、GS EM製、GL80、自己発熱温度155℃)、カーボンブラック、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)を97:1.5:1.5の重量比でN-メチル-2-ピロリドン(NMP)と混合して正極スラリーを製造した。前記正極スラリーを20μmの厚さでアルミニウムホイル上にコーティングして薄い極板にした後、135℃で3時間以上乾燥してから圧延して正極を製造した。
上記のように製造した分離膜を負極と正極との間に介在してから積層して積層型電極組立体を製造し、それをパウチ外装材に収納して、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを30:70の体積比で混合した溶媒に1MのLiPF6が溶解された電解液を注入してリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
正極を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
正極を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
正極を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造し、実施例6で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
実施例8で製造した分離膜を使用し、実施例7で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造し、実施例5で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
比較例3で製造した分離膜を使用し、実施例5で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造したことを除き、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造し、実施例6で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
比較例2で製造された分離膜を使用し、実施例5で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
分離膜を以下のように製造し、実施例6で製造した正極を使用したことを除いて、実施例1と同様にリチウム二次電池を製造した。
正極を以下のように製造したことを除き、比較例2と同様にリチウム二次電池を製造した。
実施例1~10及び比較例1~9で製造した正極、分離膜及びリチウム二次電池の性能を評価して表1に示した。
正極の自己発熱温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定する。増加する温度条件(30℃から始めて5℃/分)に露出させた正極の発熱方向の熱量変化のうち、一回目のピークの温度を自己発熱温度と定義する。
シャットダウン温度を測定するため、多孔性膜の透気度を測定しながら、前記多孔性膜を増加する温度条件(30℃から始めて5℃/分)に露出させる。前記多孔性膜のシャットダウン温度は、微細多孔膜の透気度(ガーレ値)が初めて100,000秒/100ccを超過する温度と定義する。このとき、前記多孔性膜の透気度は、JIS P8117に従って透気度測定機(旭精工製、EGO-IT)を使用して測定し得る。
メルトダウン温度は、多孔性膜のサンプルを製造進行方向(MD)及び進行方向の垂直方向(TD)でそれぞれ採取した後、熱機械的分析方法(TMA)で測定する。具体的には、TMA装置(Q400)に長さ10mmのサンプルを入れて10mNの張力を加えた状態で、増加する温度条件(30℃から始めて5℃/分)に露出させる。温度の上昇とともにサンプルの長さが変化し、長さが急激に伸びてサンプルが切れる温度を測定する。MD及びTDをそれぞれ測定し、より高い温度を当該サンプルのメルトダウン温度と定義する。
製造された電池を日置製の抵抗計を用いて1kHz条件で抵抗を測定し、実施例1を基準にして3%範囲以内であれば「適合」と判断した。
製造された電池を満充電した後、常温で釘貫通実験をして電池安全性を評価した。釘が貫通してから12時間内に発火しなければ、適合と判断した。
実施例1~4、比較例1、2及び9で製造した電池のそれぞれの容量を25℃、0.2Cの充放電速度で確認した後、各電池の当該容量を基準にして、同一温度で0.7CでCC/CV充電(4.2V、0.05Cカットオフ)及び0.5CでCC放電(3.0Vカットオフ)でサイクル特性を評価した。ただし、比較例9の場合は、同じく4.2Vで充電すると、他の実験例に比べてエネルギー密度が低くなり過ぎるため、充電電圧を4.35Vに変更して評価した。600回充放電を繰り返した後、1回目放電容量に対する300回目の放電容量を残留容量として確認した。
Claims (15)
- 正極、負極及び前記正極と負極との間に介在された分離膜を含むリチウム二次電池であって、
前記分離膜は、シャットダウン温度が125~145℃であり、前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃であり、前記正極の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含み、
前記正極は、集電体、及び前記集電体上に位置して正極活物質を含む正極活物質層を備え、
前記正極活物質は、Li[NiaCobMncM1dM2e]O2(M1及びM2は相互独立して、Al、Fe、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択されたいずれか一つであり、a、b、c、d及びeは相互独立した酸化物組成元素の原子分率であって、a≧0.5、a+b+c+d+e=1、b>d≧eである)を含むことを特徴とするリチウム二次電池。 - 前記正極の自己発熱温度が150~220℃であることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記シャットダウン温度が136~141℃であることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウム二次電池。
- 前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が40~74℃であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極の自己発熱温度より9~34℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含むことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極活物質は、d及びeが0であり、0.5≦a≦0.95であることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極活物質は、d及びeが0であり、0.6≦a≦0.95であることを特徴とする請求項6に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極活物質は、M1はAlであり、0.6≦a≦0.95であり、0.01≦d≦0.10であることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記架橋ポリオレフィン多孔性膜のメルトダウン温度が150~230℃であることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記架橋ポリオレフィン多孔性膜のメルトダウン温度が179~210℃であることを特徴とする請求項9に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極の自己発熱温度が158~183℃であることを特徴とする請求項2に記載のリチウム二次電池。
- 前記架橋ポリオレフィン多孔性膜が、シロキサン架橋結合または過酸化物架橋結合によって架橋されたものであることを特徴とする請求項1から11の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記架橋ポリオレフィン多孔性膜の架橋度が20~90%であることを特徴とする請求項1から12の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- (S1)重量平均分子量が200,000~1,000,000である高密度ポリオレフィン、希釈剤、ビニル基含有アルコキシシラン、開始剤及び架橋触媒を押出機に投入及び混合して調製したシラングラフト化ポリオレフィン組成物を反応押出した後、成形及び延伸する段階と、
(S2)前記延伸したシートから希釈剤を抽出してポリオレフィン多孔性膜を製造する段階と、
(S3)前記多孔性膜を熱固定した後、水分存在下で15時間~48時間架橋させて架橋ポリオレフィン多孔性膜を備えた分離膜を製造する段階と、
(S4)前記架橋ポリオレフィン多孔性膜を含む分離膜を正極と負極との間に介在させる段階とを含み、
前記ビニル基含有アルコキシシランの含量は、前記ポリオレフィンと希釈剤との総量100重量部を基準にして0.1~4重量部であり、
前記分離膜は、シャットダウン温度が125~145℃であり、前記シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が20~80℃であり、前記正極に備えられた正極活物質の自己発熱温度より5~35℃高いメルトダウン温度を有する架橋ポリオレフィン多孔性膜を含むことを特徴とするリチウム二次電池の製造方法。 - 前記正極は、集電体、及び前記集電体上に位置して正極活物質を含む正極活物質層を備え、
前記正極活物質は、Li[NiaCobMncM1dM2e]O2(M1及びM2は相互独立して、Al、Fe、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及びMoからなる群より選択されたいずれか一つであり、a、b、c、d及びeは相互独立した酸化物組成元素の原子分率であって、a≧0.5、a+b+c+d+e=1、b>d≧eである)を含むことを特徴とする請求項14に記載のリチウム二次電池の製造方法。
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EP4329076A1 (en) * | 2021-05-07 | 2024-02-28 | LG Chem, Ltd. | Crosslinked structure-containing olefin polymer porous support, crosslinked structure-containing separator comprising same for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery comprising same separator |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2004030125A1 (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Seimi Chemical Co., Ltd. | リチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
CN1534821A (zh) * | 2003-03-28 | 2004-10-06 | ������������ʽ���� | 非水电解质电池 |
US7374842B2 (en) * | 2003-04-30 | 2008-05-20 | Matsushita Battery Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
KR101448087B1 (ko) * | 2007-08-31 | 2014-10-07 | 도레이 배터리 세퍼레이터 필름 주식회사 | 폴리올레핀 다층 미세 다공막, 그 제조 방법, 전지용 세퍼레이터 및 전지 |
KR20100051710A (ko) * | 2007-10-03 | 2010-05-17 | 히다치 막셀 가부시키가이샤 | 전지용 세퍼레이터 및 비수전해액 전지 |
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