JP7213658B2 - Separator having fine pattern, wound body and non-aqueous electrolyte battery - Google Patents
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Description
本発明は、微細パタンを有するセパレータ、捲回体および非水電解質電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separator having a fine pattern, a wound body, and a non-aqueous electrolyte battery.
近年の電子技術の発展又は環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが用いられている。非水電解質電池の代表例であるリチウムイオン二次電池は、従来、主として小型機器用電源として用いられていたが、近年では、ハイブリッド自動車用電源又は電気自動車用電源としても着目されている。
この種の電池の製造過程では、その電池の内部に、例えば、正極、セパレータ、及び負極の積層体を捲回した捲回物が収納されると共に非水電解質が注液される。セパレータは、微多孔膜を含んで構成されており、正負極間の直接的な接触を防ぎ、かつ微多孔膜中に保持した非水電解質を通じてイオンを透過させる機能を有する。
2. Description of the Related Art Various electrochemical devices have been used with the recent development of electronic technology or growing interest in environmental technology. Lithium ion secondary batteries, which are a typical example of non-aqueous electrolyte batteries, have hitherto been mainly used as power sources for small devices, but in recent years, they have also attracted attention as power sources for hybrid vehicles and electric vehicles.
In the manufacturing process of this type of battery, for example, a wound product obtained by winding a laminate of a positive electrode, a separator, and a negative electrode is placed inside the battery, and a non-aqueous electrolyte is injected. The separator includes a microporous membrane and has the function of preventing direct contact between the positive and negative electrodes and allowing ions to permeate through the non-aqueous electrolyte held in the microporous membrane.
ここで、非水電解質電池用のセパレータを構成する基材の少なくとも片面に、所定の目的に基づいた凹凸形状を設けることが提案されている(例えば、特許文献1~5参照)。基材の少なくとも片面に凹凸形状が好適に設けられることで、非水電解質電池を構成したとき、その電池の内部における電解質の拡散性の向上、ひいては電解液の液回り性の向上が図られることも期待される。
Here, it has been proposed to provide an uneven shape based on a predetermined purpose on at least one side of a base material constituting a separator for a non-aqueous electrolyte battery (see, for example,
基材の表面に凸形状のパタンが設けられると、その凸形状の厚さの分、セパレータが厚膜に形成される。仮にセパレータが過度に厚膜にされ、そのためセパレータの膜厚均一性が確保できなくなると、非水電解質電池を構成したとき、リチウム(Li)イオンに対する膜抵抗が不均一になる可能性が生じる。Liイオンに対する膜抵抗が不均一になると、膜抵抗の低い領域にLiイオンが集中的に拡散するため、負極でのLiイオンの受け入れ性が悪くなり、その結果、負極表面にLiデンドライトが発生して電池特性が急激に劣化する場合がある。また、Liデンドライトがセパレータを突き破って短絡する恐れも生じ、最悪の場合、発火してしまう。
上記の状況の中、特許文献1~5では、電解液の液回り性の向上を図りつつ、負極表面におけるLiデンドライトの発生を防止する観点について検討がなされていなかった。
When the convex pattern is provided on the surface of the base material, the separator is formed as a thick film corresponding to the thickness of the convex shape. If the thickness of the separator is excessively thick and the uniformity of the thickness of the separator cannot be ensured, the membrane resistance to lithium (Li) ions may become uneven when a non-aqueous electrolyte battery is constructed. When the film resistance to Li ions becomes non-uniform, the Li ions diffuse intensively into regions with low film resistance, and the acceptability of Li ions at the negative electrode deteriorates. As a result, Li dendrites are generated on the surface of the negative electrode. battery characteristics may deteriorate rapidly. In addition, Li dendrites may pierce the separator and short-circuit, and in the worst case, ignite.
Under the circumstances described above,
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電解液の液回り性の向上を図りつつ、負極表面におけるLiデンドライトの発生を防止することができる、微細パタンを有するセパレータ、捲回体および非水電解質電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a body and a non-aqueous electrolyte battery.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電解液の液回り性の向上を図りつつ、負極表面におけるLiデンドライトの発生を防止することができる、微細パタンを有するセパレータ、捲回体および非水電解質電池を提供することを目的とする。
[1]
非水電解質電池に用いられるセパレータであって、
前記セパレータは、基材と、前記基材の少なくとも片面に設けられる凸形状のパタンとを備え、
前記パタンは、前記凸形状における面方向の両端に配置された端領域と、対向する前記端領域の間に亘って配置された中央領域とを含み、
前記端領域は、前記面方向に垂直な厚さ方向に突出し、かつ前記中央領域との境に配置された頂部を有し、
前記中央領域は、前記頂部よりも厚さの小さい窪み部を有する、セパレータ。
[2]
前記パタンの体積(V)と、対向する前記端領域に接する仮想平面、及び前記中央領域を含んで画定される空間の体積(V0)とが下記式:
0.01<V/V0<1000
の関係を満たす、[1]に記載の、セパレータ。
[3]
前記パタンは、無機粒子を含む、[1]又は[2]に記載の、セパレータ。
[4]
前記頂部における厚さが最大となる部分での厚さ(T1max)と、前記窪み部における厚さが最小となる部分での該厚さ(T2min)との差{厚さ(T1max)-厚さ(T2min)}が、0.5μm~40μmである、[1]~[3]のいずれか1項に記載のセパレータ。
[5]
前記基材の厚さ方向に沿って視たときに画定される、四辺のそれぞれが前記パタンに接する仮想矩形のアスペクト比が、1~10000である、[1]~[4]のいずれか1項に記載のセパレータ。
[6]
前記パタンの概形の少なくとも2点が接する外接円の直径(Rp)と、前記パタンの概形の少なくとも2点が接する内接円の直径(rp)とで表される数値(Rp/rp)が1以上10未満である、[1]~[4]のいずれか1項に記載のセパレータ。
[7]
[1]~[6]のいずれか1項に記載のセパレータを捲回した、捲回体。
[8]
正極、[1]~[6]のいずれか1項に記載のセパレータ、及び負極が積層された積層体又は前記積層体を捲回した捲回物と、非水電解質とを含む、非水電解質電池。
The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a body and a non-aqueous electrolyte battery.
[1]
A separator used in a non-aqueous electrolyte battery,
The separator includes a base material and a convex pattern provided on at least one side of the base material,
The pattern includes end regions arranged at both ends in the surface direction of the convex shape, and a central region arranged between the opposing end regions,
The end region has a top portion that protrudes in a thickness direction perpendicular to the surface direction and is arranged on the boundary with the central region,
The separator, wherein the central region has a depression that is less thick than the top.
[2]
The volume (V) of the pattern and the volume (V0) of the space defined including the imaginary plane in contact with the opposing end regions and the central region are represented by the following formula:
0.01<V/V0<1000
The separator according to [1], which satisfies the relationship of
[3]
The separator according to [1] or [2], wherein the pattern contains inorganic particles.
[4]
The difference between the thickness (T1max) at the portion where the thickness is maximum at the top and the thickness (T2min) at the portion where the thickness is minimum at the recess {Thickness (T1max) - Thickness (T2min)} is 0.5 μm to 40 μm, the separator according to any one of [1] to [3].
[5]
Any one of [1] to [4], wherein the aspect ratio of the imaginary rectangle defined when viewed along the thickness direction of the base material and having four sides in contact with the pattern is 1 to 10000. Separator as described in section.
[6]
A numerical value (Rp/rp) represented by a diameter (Rp) of a circumscribed circle in contact with at least two points of the outline of the pattern and a diameter (rp) of an inscribed circle in contact with at least two points of the outline of the pattern. is 1 or more and less than 10, the separator according to any one of [1] to [4].
[7]
A wound body obtained by winding the separator according to any one of [1] to [6].
[8]
A non-aqueous electrolyte comprising a positive electrode, a separator according to any one of [1] to [6], and a laminate in which a negative electrode is laminated or a wound product in which the laminate is wound, and a non-aqueous electrolyte. battery.
本発明によれば、電解液の液回り性の向上を図りつつ、負極表面におけるLiデンドライトの発生を防止することができる、セパレータ、捲回体、非水電解質電池、及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, a separator, a wound body, a non-aqueous electrolyte battery, and a lithium-ion secondary battery, which can prevent the generation of Li dendrites on the surface of the negative electrode while improving the liquid circulation of the electrolyte, are provided. can provide.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という。)について説明する。以下の実施形態は、本発明の一態様であり、本発明を以下の実施形態のみに限定する趣旨ではない。従って、以下の実施形態は、本発明の要旨の範囲内で適宜変形して実施可能である。なお、本明細書での「~」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を上限値、及び下限値として含む意味である。また、図面に示される構成、例えば、縮尺、形状、及び長さ等は、発明を詳細に説明する関係上、誇張して示されている場合がある。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (only henceforth "embodiment") for implementing this invention is demonstrated. The following embodiments are aspects of the present invention, and are not intended to limit the present invention only to the following embodiments. Therefore, the following embodiments can be appropriately modified and implemented within the scope of the present invention. In this specification, unless otherwise specified, "-" means that the numerical values before and after it are included as the upper limit and the lower limit. In addition, the structures shown in the drawings, such as scale, shape, length, etc., may be exaggerated for the sake of detailed description of the invention.
〔実施形態1〕
実施形態1は、非水電解質電池に用いられるセパレータである。セパレータは、基材と、基材の少なくとも片面に設けられる凸形状のパタンとを備えている。この種のパタンは、マイクロメートル単位の長軸の長さを有するため、微細パタンとも呼ばれる。
パタンは、主面の全部に設けられてもよく、主面の一部のみに設けられてもよい。また、互いに対向する主面の一方のみにパタンが設けられる態様と、主面の両方にパタンが設けられる態様とのいずれも、本発明の範囲に含まれる。基材が複数のパタンを含む場合、それらのパタンは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
なお、本明細書での「主面」とは、基材の表面のうち、少なくとも3辺を有し、かつ最大面積を有する面を意味する。すなわち、本明細書での「主面」とは、非水電解質電池に組み込まれたときに正極又は負極と対向する面を意味する。
以下、実施形態1に関連する各種の要素について順次説明する。
[Embodiment 1]
The pattern may be provided on the entire main surface, or may be provided only on part of the main surface. In addition, both the aspect in which the pattern is provided on only one of the main surfaces facing each other and the aspect in which the pattern is provided on both of the main surfaces are both included in the scope of the present invention. When the base material includes a plurality of patterns, those patterns may be the same as each other or different from each other.
In addition, the "principal surface" in this specification means a surface having at least three sides and having the maximum area among the surfaces of the substrate. That is, the "main surface" in this specification means the surface facing the positive electrode or the negative electrode when incorporated in a non-aqueous electrolyte battery.
Various elements related to the first embodiment will be sequentially described below.
〔基材〕
基材としては、イオンの透過性が高く、かつ正極と負極とを電気的に隔離する機能を有するもの、例えば、非水電解質電池に用いられる既知の微多孔膜を用いることができる。
具体的には、ポリオレフィン(ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等)、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、及びポリウレタン等のように、電池中の非水電解質に対して安定であり、かつ電気化学的に安定な材料で構成された微多孔膜又は不織布等を基材として用いることができる。
また、基材としては、好ましくは80℃以上(より好ましくは100℃以上)で、かつ好ましくは180℃以下(より好ましくは150℃以下)の温度において、その孔が閉塞する機能(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましい。従って、基材には、融解温度、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度範囲が、好ましくは80℃以上(より好ましくは100℃以上)、好ましくは180℃以下(より好ましくは150℃以下)であるポリオレフィンを含む微多孔膜又は不織布を用いることがより好ましい。この場合、基材となる微多孔膜又は不織布は、例えば、PEのみで構成されていてもよく、PPのみで構成されていてもよく、更には2種類以上の材料を含んでいてもよい。
なお、基材は、単数に限られず、複数の層を含むことができる。従って、基材は、PE製の微多孔膜とPP製の微多孔膜との積層体(PP/PE/PP三層積層体等)、PE製の微多孔膜とポリイミド製の微多孔膜との積層体等でもよい。
基材の代表例としては、ポリオレフィン微多孔膜、及びポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に無機層を備えたもの等が挙げられる。
〔Base material〕
As the base material, a material having a high ion permeability and a function of electrically isolating the positive electrode and the negative electrode, for example, a known microporous membrane used in non-aqueous electrolyte batteries can be used.
Specifically, polyolefins (polyethylene (PE), polypropylene (PP), etc.), polyesters, polyimides, polyamides, polyurethanes, etc., which are stable to non-aqueous electrolytes in batteries and electrochemically A microporous membrane or non-woven fabric made of a stable material can be used as the substrate.
In addition, the substrate preferably has a function of closing its pores at a temperature of 80 ° C. or higher (more preferably 100 ° C. or higher) and preferably 180 ° C. or lower (more preferably 150 ° C. or lower) (i.e., shutdown function ). Therefore, the base material has a melting temperature, that is, a melting temperature range measured using a differential scanning calorimeter (DSC) according to the provisions of JIS K 7121, preferably 80 ° C. or higher (more preferably 100 ° C. or higher). ), preferably 180° C. or lower (more preferably 150° C. or lower), using a microporous membrane or non-woven fabric containing polyolefin. In this case, the microporous membrane or nonwoven fabric that serves as the base material may be composed of, for example, only PE, may be composed only of PP, or may contain two or more kinds of materials.
In addition, the base material is not limited to a single layer, and can include a plurality of layers. Therefore, the base material is a laminate of a PE microporous membrane and a PP microporous membrane (PP/PE/PP three-layer laminate, etc.), a PE microporous membrane and a polyimide microporous membrane. may also be used.
Representative examples of the substrate include a polyolefin microporous membrane and a polyolefin microporous membrane having an inorganic layer on at least one side thereof.
(ポリオレフィン微多孔膜)
ポリオレフィン微多孔膜は、ポリオレフィン樹脂を含んで構成される。ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等のホモポリマー、並びにこれらのコポリマー、多段ポリマー等を用いることができる。より具体的には、特に限定されないが、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、エチレン-プロピレンランダムコポリマー、ポリブテン、及びエチレンプロピレンラバー等が挙げられる。
なかでも、非水電解質電池への用途を想定した場合、ポリオレフィン樹脂としては、低融点、かつ高強度である、高密度ポリエチレンを主成分とする樹脂が好ましい。
(polyolefin microporous membrane)
The polyolefin microporous membrane contains polyolefin resin. The polyolefin resin is not particularly limited, but includes, for example, homopolymers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene, copolymers thereof, multistage polymers, and the like. can be used. More specifically, but not limited to, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, ethylene-propylene random copolymer, polybutene , and ethylene propylene rubber.
Among them, when the application to a non-aqueous electrolyte battery is assumed, the polyolefin resin is preferably a resin mainly composed of high-density polyethylene, which has a low melting point and high strength.
また、ポリプロピレンと、ポリプロピレン以外のポリオレフィン樹脂とを併用することがより好ましい。このようなポリオレフィン樹脂を用いることにより、セパレータの耐熱性がより向上する傾向にある。なお、ポリプロピレンの立体構造としては、特に限定されないが、例えば、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン、及びアタクティックポリプロピレンが挙げられる。 Moreover, it is more preferable to use polypropylene together with a polyolefin resin other than polypropylene. The use of such a polyolefin resin tends to further improve the heat resistance of the separator. The three-dimensional structure of polypropylene is not particularly limited, but examples thereof include isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and atactic polypropylene.
ポリプロピレンの含有量としては、ポリオレフィン樹脂100質量%に対して、1~35質量%が好ましく、3~20質量%がより好ましく、4~10質量%が更に好ましい。ポリプロピレンの含有量が上記の範囲内であることにより、より高い耐熱性とより良好なシャッダウン機能とを両立できる傾向にある。 The polypropylene content is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 3 to 20% by mass, and even more preferably 4 to 10% by mass, based on 100% by mass of the polyolefin resin. When the content of polypropylene is within the above range, it tends to be possible to achieve both higher heat resistance and better shutdown function.
ポリプロピレン以外のポリオレフィン樹脂としては、特に限定されないが、例えば、上記のものが挙げられ、なかでも、ポリエチレン、ポリブテン、及びエチレン-プロピレンランダムコポリマー等が好ましい。特に、シャットダウン特性の観点から、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、及び超高分子量ポリエチレン等がより好ましい。また、強度の観点から、JIS K 7112に従って測定した密度が0.93g/cm3以上であるポリエチレンも好ましい。
なお、ポリオレフィン樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Polyolefin resins other than polypropylene are not particularly limited, but include, for example, those mentioned above, among which polyethylene, polybutene, and ethylene-propylene random copolymers are preferred. In particular, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, and the like are more preferable from the viewpoint of shutdown characteristics. From the viewpoint of strength, polyethylene having a density of 0.93 g/cm 3 or more as measured according to JIS K 7112 is also preferable.
In addition, polyolefin resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
ポリオレフィン樹脂の含有量としては、基材100質量%に対して、50質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上100質量%以下がより好ましく、70質量%以上100質量%以下が更に好ましい。ポリオレフィン樹脂の含有量が上記の範囲内であることにより、非水電解質電池用セパレータとして用いた場合のシャットダウン性能がより向上する傾向にある。 The content of the polyolefin resin is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 100% by mass or less, and further 70% by mass or more and 100% by mass or less, relative to 100% by mass of the base material. preferable. When the content of the polyolefin resin is within the above range, the shutdown performance tends to be further improved when used as a separator for non-aqueous electrolyte batteries.
ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量としては、3万以上1200万以下が好ましく、5万以上200万以下がより好ましく、10万以上100万以下が更に好ましい。粘度平均分子量が3万以上であることにより、溶融成形時のメルトテンションが大きくなり基材の成形性が良好になると共に、ポリマー同士の絡み合いにより基材がより高強度となる傾向にある。一方、粘度平均分子量が1200万以下であることにより、均一に溶融混練をすることが容易となり、シートの成形性、特に厚み安定性に優れる傾向にある。更に、粘度平均分子量が100万以下であることにより、温度上昇時に孔を閉塞し易く良好なシャットダウン機能が得られる傾向にある。なお、例えば、粘度平均分子量100万未満のポリオレフィンを単独で用いる代わりに、粘度平均分子量200万のポリオレフィンと粘度平均分子量27万のポリオレフィンの混合物であって、その粘度平均分子量が100万未満となるポリオレフィン樹脂混合物を用いてもよい。 The viscosity average molecular weight of the polyolefin resin is preferably from 30,000 to 12,000,000, more preferably from 50,000 to 2,000,000, and even more preferably from 100,000 to 1,000,000. When the viscosity-average molecular weight is 30,000 or more, the melt tension at the time of melt molding is increased, the moldability of the substrate is improved, and the entanglement of the polymers tends to increase the strength of the substrate. On the other hand, when the viscosity-average molecular weight is 12,000,000 or less, uniform melt-kneading is facilitated, and sheet moldability, particularly thickness stability tends to be excellent. Further, when the viscosity-average molecular weight is 1,000,000 or less, the pores tend to be easily blocked when the temperature rises, and a good shutdown function can be obtained. For example, instead of using a polyolefin having a viscosity-average molecular weight of less than 1,000,000 alone, a mixture of a polyolefin having a viscosity-average molecular weight of 2,000,000 and a polyolefin having a viscosity-average molecular weight of 270,000 is used, and the viscosity-average molecular weight is less than 1,000,000. Polyolefin resin mixtures may also be used.
基材は、任意の添加剤を含有することができる。添加剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂以外のポリマー;無機粒子;樹脂微粒子;フェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類;紫外線吸収剤;光安定剤;帯電防止剤;防曇剤;着色顔料等が挙げられる。 The substrate can contain optional additives. Examples of additives include, but are not limited to, polymers other than polyolefin resins; inorganic particles; fine resin particles; phenol-based, phosphorus-based, and sulfur-based antioxidants; metal soaps such as calcium stearate and zinc stearate; UV absorbers; light stabilizers; antistatic agents; antifogging agents;
基材に無機粒子、及び/又は樹脂微粒子を含有させる場合には、上記のポリオレフィン微多孔膜中に、無機粒子、及び/又は樹脂微粒子を含有させればよい。 When inorganic particles and/or resin fine particles are contained in the base material, the inorganic particles and/or resin fine particles may be contained in the polyolefin microporous film.
無機粒子としては、好ましくは、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、SiO2-MgO(ケイ酸マグネシウム)、SiO2-CaO(ケイ酸カルシウム)、ハイドロタルサイト、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ランタン、炭酸セリウム、塩基性チタン酸塩、塩基性ケイチタン酸塩、塩基性酢酸銅、塩基性硫酸鉛、層状複水酸化物(Mg-Alタイプ、Mg-Feタイプ、Ni-Feタイプ、Li-Alタイプ)、層状複水酸化物-アルミナシリカゲル複合体、ベーマイト、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、ヘマタイト、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の陰イオン吸着材、リン酸ジルコニウム、リン酸チタニウム、アパタイト、非塩基性チタン酸塩、ニオブ酸塩、ニオブ・チタン酸塩等の陽イオン吸着材、ゼオライト、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、石膏、硫酸バリウム等の炭酸塩、及び硫酸塩、アルミナ三水和物(ATH)、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、ジルコニア、及びイットリア等の酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン、及び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、カオリナイト、タルク、ディカイト、ナクライト、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、アメサイト、ベントナイト等の層状シリケート、アスベスト、ケイ藻土、ガラス繊維、合成層状シリケート、例えば、雲母又はフルオロ雲母、及びホウ酸亜鉛から成る群から選択される。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The inorganic particles are preferably sodium oxide, potassium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, barium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, SiO 2 —MgO (magnesium silicate), SiO 2 —CaO ( calcium silicate), hydrotalcite, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, lanthanum carbonate, cerium carbonate, basic titanate, basic silicate titanate, basic copper acetate, basic sulfuric acid Lead, layered double hydroxide (Mg-Al type, Mg-Fe type, Ni-Fe type, Li-Al type), layered double hydroxide-alumina silica gel composite, boehmite, alumina, zinc oxide, lead oxide, Iron oxide, iron oxyhydroxide, hematite, bismuth oxide, tin oxide, titanium oxide, anion adsorbents such as zirconium oxide, zirconium phosphate, titanium phosphate, apatite, non-basic titanate, niobate, niobium・Cation adsorbents such as titanates, zeolite, calcium sulfate, magnesium sulfate, aluminum sulfate, gypsum, carbonates such as barium sulfate, sulfates, alumina trihydrate (ATH), fumed silica, precipitated silica , zirconia, and oxide ceramics such as yttria, nitride ceramics such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride, silicon carbide, kaolinite, talc, dikite, nacrite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite , amesite, bentonite, etc., asbestos, diatomaceous earth, glass fibers, synthetic layered silicates such as mica or fluoromica, and zinc borate. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
樹脂微粒子としては、耐熱性、及び電気絶縁性を有し、非水電解質に対して安定であり、かつ非水電解質電池の作動電圧範囲において酸化還元され難い、電気化学的に安定な樹脂で構成されることが好ましい。このような樹脂微粒子を形成するための樹脂としては、スチレン樹脂(ポリスチレン等)、スチレン-ブタジエンゴム、アクリル樹脂(ポリメチルメタクリレート等)、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシド等)、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン等)、及びこれらの誘導体から成る群から選ばれる少なくとも1種の樹脂の架橋体、尿素樹脂、並びにポリウレタン等が例示できる。樹脂微粒子は、上記で例示された樹脂を1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、樹脂微粒子は、必要に応じて、樹脂に添加されることができる既知の添加剤、例えば、酸化防止剤等を含有してもよい。 The fine resin particles are composed of an electrochemically stable resin that has heat resistance and electrical insulation, is stable with respect to a nonaqueous electrolyte, and is difficult to be oxidized and reduced in the operating voltage range of the nonaqueous electrolyte battery. preferably. Examples of resins for forming such resin fine particles include styrene resin (polystyrene etc.), styrene-butadiene rubber, acrylic resin (polymethyl methacrylate etc.), polyalkylene oxide (polyethylene oxide etc.), fluorine resin (polyvinylidene fluoride etc.), and at least one resin crosslinked product selected from the group consisting of these derivatives, urea resin, polyurethane, and the like. As the resin fine particles, one of the resins exemplified above may be used alone, or two or more of them may be used in combination. The resin fine particles may also contain known additives that can be added to the resin, such as antioxidants, if necessary.
無機粒子又は樹脂微粒子の形態としては、板状、鱗片状、針状、柱状、球状、多面体状、及び塊状等のいずれの形態であってもよい。上記形態を有する無機粒子又は樹脂微粒子は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。透過性向上の観点からは複数の面から成る多面体状が好ましい。 The shape of the inorganic particles or resin fine particles may be plate-like, scale-like, needle-like, columnar, spherical, polyhedral, block-like, or the like. The inorganic particles or resin fine particles having the above morphology may be used singly or in combination of two or more. From the viewpoint of improving permeability, a polyhedral shape composed of a plurality of faces is preferable.
無機粒子又は樹脂微粒子の粒子径としては、その平均粒子径(D50)が、0.1μm~4.0μmであることが好ましく、0.2μm~3.5μmであることがより好ましく、0.4μm~3.0μmであることが更に好ましい。このような範囲内に平均粒子径を調整することで高温での熱収縮がより抑制される傾向にある。 As for the particle size of the inorganic particles or resin fine particles, the average particle size (D50) is preferably 0.1 μm to 4.0 μm, more preferably 0.2 μm to 3.5 μm, and 0.4 μm. It is more preferably ~3.0 μm. By adjusting the average particle size within such a range, thermal shrinkage at high temperatures tends to be more suppressed.
これらの添加剤の合計含有量としては、基材100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましく、5質量部以下が更に好ましい。合計含有量の下限値は、特に制限されるものではなく、例えば、基材100質量部に対して、0質量部を超えることができる。 The total content of these additives is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the base material. The lower limit of the total content is not particularly limited, and can exceed 0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the substrate, for example.
少なくとも片面に無機層を備えるポリオレフィン微多孔膜も、本発明が想定する基材の範囲に含まれる。このような基材を用いた場合、少なくとも片面に無機の被覆層が形成されたセパレータが構成される。
ポリオレフィン微多孔膜の、パタンが形成される面に無機層が設けられてもよく、パタンが形成される面とは反対側の面に無機層が設けられていてもよい。また、パタンが形成される面のうち、パタンに重なるように無機層が設けられてもよく、パタンに重ならないように無機層が設けられてもよい。また、無機層の一部を含んでパタンが構成されていてもよい。この場合、無機粒子を含むパタンが構成されることになる。
A polyolefin microporous membrane having an inorganic layer on at least one side is also included in the scope of the substrate envisaged by the present invention. When such a base material is used, a separator having an inorganic coating layer formed on at least one side is constructed.
The inorganic layer may be provided on the surface of the polyolefin microporous membrane on which the pattern is formed, or the inorganic layer may be provided on the surface opposite to the surface on which the pattern is formed. Further, of the surface on which the pattern is formed, the inorganic layer may be provided so as to overlap the pattern, or the inorganic layer may be provided so as not to overlap the pattern. Moreover, the pattern may be configured including a part of the inorganic layer. In this case, a pattern containing inorganic particles is formed.
(無機層)
無機層としては、特に限定されないが、例えば、無機フィラーと樹脂製バインダを含むものが挙げられる。
このうち、無機フィラーとしては、上記で無機粒子として例示したものを好ましく用いることができる。なかでも、電気化学的安定性、及び微多孔膜の耐熱特性を向上させる観点から、アルミナ、ベーマイト等の酸化アルミニウム化合物;又はカオリナイト、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライト等のイオン交換能を持たないケイ酸アルミニウム化合物が好ましい。酸化アルミニウム化合物としては、水酸化酸化アルミニウムが好ましい。イオン交換能を持たないケイ酸アルミニウム化合物としては、安価で入手も容易なため、カオリン鉱物で主に構成されているカオリンが好ましい。カオリンには湿式カオリン、及びこれを焼成処理した焼成カオリンがあるが、焼成カオリンは焼成処理の際に結晶水が放出されるのに加え、不純物が除去されるので、電気化学的安定性の点で特に好ましい。
(Inorganic layer)
The inorganic layer is not particularly limited, but includes, for example, one containing an inorganic filler and a resin binder.
Among these, as the inorganic filler, those exemplified above as the inorganic particles can be preferably used. Among them, from the viewpoint of improving the electrochemical stability and heat resistance of the microporous membrane, aluminum oxide compounds such as alumina and boehmite; Aluminum silicate compounds that do not have ions are preferred. As the aluminum oxide compound, aluminum oxide hydroxide is preferred. Kaolin, which is mainly composed of kaolin minerals, is preferable as the aluminum silicate compound having no ion exchange ability because it is inexpensive and readily available. There are two types of kaolin: wet kaolin and calcined kaolin obtained by calcining the wet kaolin. Calcined kaolin releases water of crystallization during the calcining treatment and removes impurities. is particularly preferred.
無機フィラーの形状としては、特に限定されないが、例えば、板状、鱗片状、針状、柱状、球状、多面体状、及び塊状等が挙げられ、上記形状を有する無機フィラーを複数種組み合わせて用いてもよい。なかでも、複数の面からなる多面体状、柱状、紡錘状が好ましい。このような無機フィラーを用いることにより、透過性がより向上する傾向にある。 The shape of the inorganic filler is not particularly limited. good too. Among them, a polyhedral shape, a columnar shape, and a spindle shape having a plurality of surfaces are preferable. The use of such an inorganic filler tends to further improve the permeability.
無機フィラーの含有量としては、無機層100質量%に対して、50質量%以上100質量%未満が好ましく、70質量%以上99.99質量%以下がより好ましく、80質量%以上99.9質量%以下が更に好ましく、90質量%以上99質量%以下が特に好ましい。無機フィラーの含有量が上記の範囲内であることにより、無機フィラーの結着性、耐熱性、及び多層の微多孔膜とした場合における透過性等がより向上する傾向にある。 The content of the inorganic filler is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass, more preferably 70% by mass or more and 99.99% by mass or less, and 80% by mass or more and 99.9% by mass with respect to 100% by mass of the inorganic layer. % or less is more preferable, and 90% by mass or more and 99% by mass or less is particularly preferable. When the content of the inorganic filler is within the above range, the binding property of the inorganic filler, the heat resistance, and the permeability in the case of forming a multi-layer microporous film tend to be further improved.
樹脂製バインダとしては、特に限定されないが、非水電解質に対して不溶であり、かつリチウムイオン二次電池の使用範囲で電気化学的に安定なものを用いることが好ましい。このような樹脂製バインダとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂;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、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム;スチレン-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びその水素化物、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、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;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、ポリエステル等の融点、及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂等が挙げられる。 Although the resin binder is not particularly limited, it is preferable to use one that is insoluble in the non-aqueous electrolyte and electrochemically stable within the usage range of the lithium ion secondary battery. Examples of such a resin binder include, but are not limited to, polyolefins such as polyethylene and polypropylene; fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer; fluorine-containing rubbers such as ethylene-tetrafluoroethylene copolymers; styrene-butadiene copolymers and hydrides thereof; acrylonitrile-butadiene copolymers and hydrides thereof; hydrides thereof, methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, rubbers such as ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate; ethyl cellulose, Cellulose derivatives such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose; resins having a melting point and/or a glass transition temperature of 180°C or higher, such as polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, polyester, etc. etc.
樹脂製バインダとしてポリビニルアルコールを用いる場合、そのケン化度は、85%以上100%以下が好ましく、90%以上100%以下がより好ましく、95%以上100%以下が更に好ましく、99%以上100%以下が特に好ましい。PVAのケン化度が85%以上であることにより、セパレータの短絡する温度(ショート温度)が向上し、より良好な安全性能が得られる傾向にある。 When polyvinyl alcohol is used as the resin binder, the degree of saponification is preferably 85% or more and 100% or less, more preferably 90% or more and 100% or less, still more preferably 95% or more and 100% or less, and 99% or more and 100%. The following are particularly preferred. When the degree of saponification of PVA is 85% or more, the short-circuit temperature (short-circuit temperature) of the separator tends to be improved, and better safety performance can be obtained.
ポリビニルアルコールの重合度としては、200以上5,000以下が好ましく、300以上4,000以下がより好ましく、500以上3,500以下が更に好ましい。重合度が200以上であることにより、少量のポリビニルアルコールで焼成カオリン等の無機フィラーを無機層に強固に結着でき、無機層の力学的強度を維持しながら基材の透気度増加を抑えることができる傾向にある。また、重合度が5,000以下であることにより、塗布液を調製する際のゲル化等を防止できる傾向にある。 The degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 200 or more and 5,000 or less, more preferably 300 or more and 4,000 or less, and even more preferably 500 or more and 3,500 or less. When the degree of polymerization is 200 or more, an inorganic filler such as calcined kaolin can be firmly bound to the inorganic layer with a small amount of polyvinyl alcohol, and an increase in the air permeability of the substrate can be suppressed while maintaining the mechanical strength of the inorganic layer. tend to be able to Further, when the degree of polymerization is 5,000 or less, it tends to be possible to prevent gelation or the like during preparation of the coating liquid.
樹脂製バインダとしては、樹脂製ラテックスバインダが好ましい。樹脂製ラテックスバインダを用いることにより、イオン透過性が低下し難く、高出力特性が得られ易い傾向にある。加えて、異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウン特性を示し、高い安全性が得られ易い傾向にある。 As the resin binder, a resin latex binder is preferable. By using a resin-made latex binder, the ion permeability tends to be less likely to decrease, and high output characteristics tend to be easily obtained. In addition, even when the temperature rises rapidly during abnormal heat generation, it tends to exhibit smooth shutdown characteristics and provide high safety.
樹脂製ラテックスバインダとしては、特に限定されないが、例えば、電気化学的安定性と結着性を向上させる観点から、脂肪族共役ジエン系単量体、不飽和カルボン酸単量体、並びに、脂肪族共役ジエン系単量体、及び/又は不飽和カルボン酸単量体と脂肪族共役ジエン系単量体、及び/又は不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な他の単量体とを乳化重合して得られるものが好ましい。乳化重合の方法としては、特に制限はなく、既知の方法を用いることができる。単量体、及びその他の成分の添加方法については特に制限されるものではなく、一括添加方法、分割添加方法、連続添加方法の何れも採用することができ、また、一段重合、二段重合又は多段階重合等の何れも採用することができる。 Although the resin latex binder is not particularly limited, for example, from the viewpoint of improving electrochemical stability and binding properties, aliphatic conjugated diene monomers, unsaturated carboxylic acid monomers, and aliphatic Emulsifying a conjugated diene-based monomer and/or an unsaturated carboxylic acid monomer and an aliphatic conjugated diene-based monomer and/or another monomer copolymerizable with the unsaturated carboxylic acid monomer Those obtained by polymerization are preferred. The emulsion polymerization method is not particularly limited, and known methods can be used. The method of adding the monomers and other components is not particularly limited, and any of a batch addition method, a divisional addition method, and a continuous addition method can be employed. Any of multi-stage polymerization and the like can be employed.
脂肪族共役ジエン系単量体としては、特に限定されないが、例えば、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3ブタジエン、2-クロル-1,3-ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換、及び側鎖共役ヘキサジエン類等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記のなかでも、特に1,3-ブタジエンが好ましい。 The aliphatic conjugated diene-based monomer is not particularly limited, but examples include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3 butadiene, 2-chloro-1 , 3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among the above, 1,3-butadiene is particularly preferred.
不飽和カルボン酸単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノ又はジカルボン酸(無水物)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記のなかでも、特にアクリル酸、メタクリル酸が好ましい。 Examples of unsaturated carboxylic acid monomers include, but are not limited to, mono- or dicarboxylic acids (anhydrides) such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, acrylic acid and methacrylic acid are particularly preferred.
脂肪族共役ジエン系単量体、及び/又は不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な他の単量体としては、特に限定されないが、例えば、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なかでも、特に不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体が好ましい。不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、特に限定されないが、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2-エチルヘキシルアクリレート等が挙げられ、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記のなかでも、特にメチルメタクリレートが好ましい。
なお、これらの単量体に加えて様々な品質、及び物性を改良するために、上記以外の単量体成分を更に用いることもできる。
Aliphatic conjugated diene monomers and/or other monomers copolymerizable with unsaturated carboxylic acid monomers are not particularly limited, but for example, aromatic vinyl monomers, vinyl cyanide system monomers, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers, unsaturated monomers containing hydroxyalkyl groups, unsaturated carboxylic acid amide monomers, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Among these, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers are particularly preferred. Examples of unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include, but are not limited to, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl Maleate, dimethyl itaconate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate, etc., may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Among these, methyl methacrylate is particularly preferred.
In addition to these monomers, monomer components other than those described above can be used to improve various qualities and physical properties.
樹脂製バインダの平均粒径としては、50~800nmが好ましく、60~700nmがより好ましく、80~500nmが更に好ましい。樹脂製バインダの平均粒径が50nm以上であることにより、無機層をポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に積層した際、イオン透過性が低下し難く、高出力特性が得られ易い傾向にある。加えて、異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウン特性を示し、高い安全性が得られ易い傾向にある。樹脂製バインダの平均粒径が800nm以下であることにより、良好な結着性を発現し、多層の微多孔膜とした場合に熱収縮が良好となり安全性に優れる傾向にある。なお、樹脂製バインダの平均粒径は、重合時間、重合温度、原料組成比、原料投入順序、pH等を調整することで制御することが可能である。 The average particle size of the resin binder is preferably 50-800 nm, more preferably 60-700 nm, and even more preferably 80-500 nm. When the average particle size of the resin binder is 50 nm or more, when the inorganic layer is laminated on at least one side of the polyolefin microporous membrane, the ion permeability tends to be less likely to decrease and high output characteristics tend to be obtained. In addition, even when the temperature rises rapidly during abnormal heat generation, it tends to exhibit smooth shutdown characteristics and provide high safety. When the resin binder has an average particle size of 800 nm or less, it exhibits good binding properties, and when it is formed into a multilayer microporous film, it tends to have good heat shrinkage and excellent safety. The average particle size of the resin binder can be controlled by adjusting the polymerization time, polymerization temperature, raw material composition ratio, raw material input order, pH, and the like.
無機層の層厚としては、1~50μmが好ましく、1.5~20μmがより好ましく、2~10μmが更に好ましく、3~10μmがより更に好ましく、3~7μmが特に好ましい。無機層の層厚が1μm以上であることにより、基材の耐熱性、及び絶縁性がより向上する傾向にある。また、無機層の層厚が50μm以下であることにより、電池容量と透過性がより向上する傾向にある。 The layer thickness of the inorganic layer is preferably 1 to 50 μm, more preferably 1.5 to 20 μm, still more preferably 2 to 10 μm, still more preferably 3 to 10 μm, and particularly preferably 3 to 7 μm. When the layer thickness of the inorganic layer is 1 μm or more, the heat resistance and insulating properties of the substrate tend to be further improved. Further, when the layer thickness of the inorganic layer is 50 μm or less, the battery capacity and permeability tend to be further improved.
無機層の層密度としては、0.5~2.0g/cm3が好ましく、0.7~1.5g/cm3がより好ましい。無機層の層密度が0.5g/cm3以上であることにより、高温での熱収縮率が良好となる傾向にある。また、無機層の層密度が2.0g/cm3以下であることにより、透気度がより低下する傾向にある。 The layer density of the inorganic layer is preferably 0.5 to 2.0 g/cm 3 , more preferably 0.7 to 1.5 g/cm 3 . When the layer density of the inorganic layer is 0.5 g/cm 3 or more, the thermal shrinkage rate at high temperatures tends to be good. Further, when the layer density of the inorganic layer is 2.0 g/cm 3 or less, the air permeability tends to be further lowered.
[微細パタン]
図1~図4の各々は、セパレータ1のパタン10を、基材5の面方向に垂直な厚さ方向に沿って切断したときの断面の一例と、基材5の面方向に垂直な厚さ方向に沿って視たときの上面の一例とを対応させて示している。各図中、基材5の面方向に沿い、かつ、互いに直交する2つの方向が、X方向、及びY方向として表され、また、X方向、及びY方向の両方に直交する方向(すなわち、面方向に垂直な厚さ方向)がZ方向として表されている。
[Fine pattern]
1 to 4 each show an example of a cross section when the
各図に示すように、パタン10は、凸形状における面方向の両端に配置された端領域11と、対向する端領域11の間に亘って配置された中央領域12とを含む。そして、端領域11は、Z方向(面方向に垂直な厚さ方向)に突出し、かつ中央領域12との境に配置された頂部13を有し、中央領域12は、頂部13よりも厚さの小さい窪み部14を有する。
端領域11が頂部13を有することで、電池の内部における電解質の拡散性の向上を図ることができる。よって、セパレータ1を含む非水電解質電池を構成したとき、電解液の液回り性の向上を図ることができる。
また、中央領域12が窪み部14を有することで、凸形状のパタンの頂点を端領域11にずらし、セパレータ1が過度に厚膜にされるのを防止することができる。このため、セパレータ1の膜厚均一性を確保でき、ひいては、Liイオンに対する膜抵抗の均一性を確保できる。よって、セパレータ1を含む非水電解質電池を構成したとき、負極表面におけるLiデンドライトの発生を防止することができる。
As shown in each figure, the
Since the
In addition, since the
各図中、図1~2では、隣り合う端領域11同士が連続して形成され、これにより、1つの円周形状である端領域11が配置されている。そして、このような円周形状の端領域11の内周側に亘って、中央領域12が配置されている。
特に、図1に示すパタン10aは、Z方向に沿って視たとき、真円形状の中央領域12を有する。また、図2に示すパタン10bは、Z方向に沿って視たとき、楕円形状の中央領域12を有する。勿論、中央領域は、Z方向に沿って視たとき、多角形状を有していてもよく、円形状と多角形状とを組み合わせた形状であってもよい。このような、Z方向に沿って視たときに円形状又は多角形状の中央領域であれば、複数のパタンが格子状に配置される場合(例えば、図8参照)、そのパタンの各々において、本発明に係るパタン形状を実現し易くなる。なお、複数のパタンが格子状に配置される場合の、その配列やパタン間のピッチは、特に限定されない。
In FIGS. 1 and 2,
In particular, the
図3~4では、非連続的な一対の端領域11が配置されている。そして、このような一対の端領域11の間に亘って、中央領域12が配置されている。
特に、図3に示すパタン10cは、Z方向に沿って視たとき、直線形状の中央領域12を有する。また、図4に示すパタン10dは、Z方向に沿って視たとき、波線形状の中央領域を有する。勿論、パタンは、Z方向に沿って視たとき、直線形状と波線形状とを組み合わせた形状であってもよい。このような、Z方向に沿って視たときに直線形状又は波線形状の中央領域であれば、複数のパタンがライン・アンド・スペース状に配置される場合(例えば、図8参照)、そのパタンの各々において、本発明に係るパタン形状を実現し易くなる。なお、複数のパタンがライン・アンド・スペース状に配置される場合の、パタン間のピッチは、特に限定されない。
3-4, a pair of
In particular, the
従来の凸形状パタンは、いわゆる錐(きり)形状や台形状を有しており、そのため、端領域を裾野として中央領域の中心に向かうにつれ徐々に高くなり、そのような中心位置に頂点が形成される、または中心位置が最もパタン形状の中で高くなるものであった。
これに対して、図1~4に示す窪み部14は、Z方向に沿って視たとき、中央領域12の中心Cを含むように設けられている。例えば、図1~2では、Z方向に沿って視たとき、円形状の中央領域12の中心点を含むように窪み部14が配置されている。また、例えば、図3~4では、Z方向に沿って視たとき、線形状の中央領域12の中心線を含むように窪み部14が配置されている。
このような構成によれば、本来的に凸形状が形成され得る領域に、窪み部14を位置させることができるため、セパレータ1を含む非水電解質電池を構成したとき、負極表面におけるLiデンドライトの発生を抑制することができる。
A conventional convex pattern has a so-called conical or trapezoidal shape, and therefore, the end regions are used as bases, and the height gradually increases toward the center of the central region, and the apex is formed at such a central position. or the center position is the highest among the pattern shapes.
On the other hand, the recessed
According to such a configuration, since the recessed
図5に示すように、パタン10の体積Vと、対向する端領域11に接する仮想平面L、及び中央領域12を含んで画定される空間の体積V0とが下記式:
0.01<V/V0<1000
の関係を満たすことが好ましい。このうち、体積V0は、中央領域12の窪みによって形成される空間の体積に相当する。従って、パタン10に対する中央領域12の窪み量が大きくなるほど、V/V0は小さくなり、パタン10に対する中央領域12の窪み量が小さくなるほど、V/V0は大きくなる。
このため、V/V0の下限は、0.01であることが好ましく、0.05であることがより好ましく、0.1であることが更に好ましい。下限が上記の値であることにより、パタン10に対する中央領域12の窪み量が小さくなり過ぎることを防止することができ、ひいては、パタン10における中央領域12の窪み量を好適に確保できる。このため、中央領域12が窪み部14を有することによる効果を、確実に得ることができる。
V/V0の下限は、1.0以上であってもよく、5.0以上であってもよく、10以上であってもよく、50以上であってもよく、100以上であってもよい。
また、V/V0の上限は、1000であることが好ましく、900であることがより好ましく、800であることが更に好ましい。上限が上記の値であることにより、パタン10に対する中央領域12の窪み量が大きくなり過ぎることを防止することができ、ひいては、パタン10における端領域11の体積を好適に確保できる。このため、端領域11が頂部13を有することによる効果を、確実に得ることができる。V/V0の上限は、700以下であってもよく、500以下であってもよく、300以下であってもよく、100以下であってもよい。
As shown in FIG. 5, the volume V of the
0.01<V/V0<1000
It is preferable to satisfy the relationship of Among these, the volume V0 corresponds to the volume of the space formed by the depression of the
Therefore, the lower limit of V/V0 is preferably 0.01, more preferably 0.05, and even more preferably 0.1. By setting the lower limit to the above value, it is possible to prevent the amount of depression in the
The lower limit of V/V0 may be 1.0 or more, 5.0 or more, 10 or more, 50 or more, or 100 or more. .
The upper limit of V/V0 is preferably 1000, more preferably 900, and even more preferably 800. By setting the upper limit to the above value, it is possible to prevent the recess amount of the
仮想平面L、及び中央領域12により密閉空間が形成される場合には、かかる密閉空間の体積が、上記の体積V0となる。一方、パタン10の形状によっては、仮想平面L、及び中央領域12のみにより密閉空間が形成されない場合があり得る。この場合でも、仮想平面L、及び中央領域12により形成される空間の形状を仮想面により適宜補い、仮想の密閉空間を想定できれば、その空間の体積を、上記の体積V0とすることができる。
When a closed space is formed by the virtual plane L and the
なお、上記の体積V、及び上記の体積V0は、例えば、以下の手法により測定することができる。測定にはキーエンス(株)製のマイクロスコープ「VHX-3000」を使用する。撮影における倍率は、20倍である。このときの入射光量は自動とする。なお、光量は観察範囲内の全てにおいてハレーションを起こしていないことを確認する。各画像の焦点が合致した点を結ぶことで、像を得ると同時に、深さプロファイルを取得することができる。この深さプロファイルからパタン10の体積Vと、対向する端領域11に接する仮想平面L、及び中央領域12を含んで画定される空間の体積V0を比較的簡便に求めることができる。パタンを無作為に10点について同様の処理をし、V、及びV0の平均値を算出する。なお、ここではキーエンス(株)製のマイクロスコープ「VHX-3000」を使用可能な装置として挙げているが、同様のことが可能な顕微鏡又は撮像機器であれば良く、限定されない。また、より高精度な測定をするためには、走査型電子顕微鏡を用いることができる。パタンを数点の異なる角度から撮影し、V、及びV0を見積もることができる。また、パタンの断面方向でFIB加工し、断層画像を連続に取得することによっても上記の値を見積もることができる。
The above volume V and the above volume V0 can be measured, for example, by the following method. A microscope "VHX-3000" manufactured by Keyence Corporation is used for the measurement. Magnification in photographing is 20 times. The amount of incident light at this time is set automatically. In addition, it is confirmed that the amount of light does not cause halation in the entire observation range. By connecting the focused points of each image, the depth profile can be acquired at the same time as the image is acquired. From this depth profile, the volume V0 of the space defined by including the volume V of the
また、図5に示すように、頂部13における厚さT1は、その頂部13とパタン10の底面(例えば、基材5の表面)との間の、Z方向の垂直距離である。頂部13における厚さT1が最大となる部分での厚さは、厚さT1maxとして表される。
このような厚さT1maxは、2μm~100μmであることが好ましく、3μm~90μmであることがより好ましく、4μm~80μmであることが更に好ましい。
厚さT1maxの下限が上記の値であることにより、端領域11において所定の厚さを確保でき、このため、端領域11が頂部13を有することによる効果を確実に得ることができる。
また、厚さT1maxの上限が上記の値であることにより、端領域11における厚さが過剰であるために不利益が生じるのを回避することができる。
Also, as shown in FIG. 5, the thickness T1 at the
Such a thickness T1max is preferably 2 μm to 100 μm, more preferably 3 μm to 90 μm, even more preferably 4 μm to 80 μm.
By setting the lower limit of the thickness T1max to the above value, it is possible to ensure a predetermined thickness in the
Further, by setting the upper limit of the thickness T1max to the value described above, it is possible to avoid disadvantages due to excessive thickness in the
更に、図5に示すように、窪み部14における厚さT2は、その窪み部14の底部とパタン10の底面(例えば、基材5の表面)との間の、Z方向の垂直距離である。窪み部14における厚さT2が最小となる部分での厚さは、厚さT2minとして表される。
このような厚さT2minは、0.1μm~99μmであることが好ましく、0.2μm~89μmであることがより好ましく、0.3μm~79μmであることが更に好ましい。厚さT2minの下限が上記の値であることにより、中央領域12において所定の窪み量を確保でき、このため、中央領域12が窪み部14を有することによる効果を確実に得ることができる。
また、厚さT2minの上限が上記の値であることにより、中央領域12における窪み量が過剰であるために不利益が生じるのを回避することができる。
T2minの下限は、0.5μm以上であってもよく、1.0μm以上であってもよく、3.0μm以上であってもよく、5.0μm以上であってもよく、10.0μm以上であってもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the thickness T2 of the
Such thickness T2min is preferably 0.1 μm to 99 μm, more preferably 0.2 μm to 89 μm, even more preferably 0.3 μm to 79 μm. By setting the lower limit of the thickness T2min to the above value, a predetermined recess amount can be secured in the
Further, by setting the upper limit of the thickness T2min to the value described above, it is possible to avoid disadvantages due to an excessive recess amount in the
The lower limit of T2min may be 0.5 μm or more, 1.0 μm or more, 3.0 μm or more, 5.0 μm or more, or 10.0 μm or more. There may be.
ここで、厚さT1maxと、厚さT2minとの差(厚さT1max-厚さT2min)が、0.5μm~40μmであることが好ましい。
特に、厚さT1maxと厚さT2minとの差の下限は、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、4μm以上であることが更に好ましい。下限が上記の値であることにより、厚さT1maxと厚さT2minとの間に好適な有意差を生じさせることができ、そのため、本発明による効果を確実に得ることができるようになる。
T1maxと厚さT2minとの差の下限は、5μm以上であってもよく、10μm以上であってもよい。
また、厚さT1maxと厚さT2minとの差の上限は、100μm以下であることが好ましく、90μm以下であることがより好ましく、80μm以下であることが更に好ましい。上限が上記の値であることにより、厚さT1maxが厚過ぎる状況、また、厚さT2minが薄過ぎる状況を回避することができ、パタンの物理的強度の低下を防ぐことができるため、本発明による効果を確実に得ることができるようになる。
Here, the difference between the thickness T1max and the thickness T2min (thickness T1max−thickness T2min) is preferably 0.5 μm to 40 μm.
In particular, the lower limit of the difference between the thickness T1max and the thickness T2min is preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more, and even more preferably 4 μm or more. By setting the lower limit to the above value, a suitable significant difference can be produced between the thickness T1max and the thickness T2min, so that the effects of the present invention can be reliably obtained.
The lower limit of the difference between T1max and thickness T2min may be 5 μm or more, or may be 10 μm or more.
Also, the upper limit of the difference between the thickness T1max and the thickness T2min is preferably 100 μm or less, more preferably 90 μm or less, and even more preferably 80 μm or less. When the upper limit is the above value, it is possible to avoid a situation in which the thickness T1max is too thick and a situation in which the thickness T2min is too thin, and to prevent a decrease in the physical strength of the pattern. You will be able to reliably obtain the effects of
なお、凸形状における各種の厚さは、例えば、以下の手法により測定することができる。測定にはVやV0同様、キーエンス(株)製のマイクロスコープ「VHX-3000」を使用する。撮影における倍率は、20倍である。このときの入射光量は自動とする。なお、光量は観察範囲内の全てにおいてハレーションを起こしていないことを確認する。各画像の焦点が合致した点を結ぶことで、像を得ると同時に、深さプロファイルを取得することができる。この深さプロファイルから凸形状における各種の厚さを比較的簡便に求めることができる。パタンを無作為に10点について同様の処理をし、V、及びV0の平均値を算出する。なお、ここではキーエンス(株)製のマイクロスコープ「VHX-3000」を使用可能な装置として挙げているが、同様のことが可能な顕微鏡又は撮像機器であれば良く、限定されない。また、より高精度な測定をするためには、走査型電子顕微鏡を用いることができる。パタンを数点の異なる角度から撮影し、凸形状における各種の厚さを見積もることができる。また、パタンの断面方向でFIB加工し、断層画像を連続に取得することによっても上記の値を見積もることができる。 Various thicknesses of the convex shape can be measured, for example, by the following methods. Similar to V and V0, a microscope "VHX-3000" manufactured by Keyence Corporation is used for measurement. Magnification in photographing is 20 times. The amount of incident light at this time is set automatically. In addition, it is confirmed that the amount of light does not cause halation in the entire observation range. By connecting the focused points of each image, the depth profile can be acquired at the same time as the image is acquired. From this depth profile, various thicknesses of the convex shape can be obtained relatively easily. The same process is performed on 10 random patterns, and the average value of V and V0 is calculated. Here, a microscope "VHX-3000" manufactured by Keyence Corporation is mentioned as a device that can be used, but any microscope or imaging device capable of the same function may be used without limitation. A scanning electron microscope can also be used for more accurate measurements. The pattern can be photographed from several different angles to estimate various thicknesses in the convex shape. The above value can also be estimated by performing FIB processing in the cross-sectional direction of the pattern and continuously acquiring tomographic images.
ここで、図6に示すように、窪み部14が、底面15として構成されていることが好ましい。底面15は、基材5の表面に水平であってもよく、水平でなくてもよい。窪み部14がこのような底面15として構成されていることで、窪み部14を広範囲に亘って配置し易くなるため、セパレータ1が過度に厚膜にされるのをより確実に防止することができる。
特に、Z方向に沿って視たとき、パタンの面積Apに対する底面15の面積Abの割合(100×Ab/Ap)が、0.1%~99.9%であることが好ましく、0.5%~99%であることがより好ましく、1%~95%であることが更に好ましい。パタンの面積Apは、パタンをZ方向に沿って視たときの、パタンの外縁、すなわち図6の符号Apで示された領域により囲まれる部分の面積である。また、底面15の面積Abは、パタンをZ方向に沿って視たときの、底面15パタンの外縁、すなわち図6の符号Abで示された領域により囲まれる部分の面積である。パタンの面積Apに対する底面15の面積Abの割合の下限は3%以上であってもよく、5%以上であってもよく、10%以上であってもよく、20%以上であってもよい。パタンの面積Apに対する底面15の面積Abの割合の上限は90%以下であってもよく。80%以下であってもよく、70%以下であってもよく、50%以下であってもよく、40%以下であってもよく、30%以下であってもよい。
この割合(100×Ab/Ap)の下限が上記の値であることにより、窪み部14を広範囲に亘って更に配置し易くなる。
また、この割合(100×Ab/Ap)の上限が上記の値であることにより、窪み部14を広範囲に亘って配置され過ぎて、パタン10を設けることによる効果が低減することを回避することができる。
Here, as shown in FIG. 6, it is preferable that the recessed
In particular, when viewed along the Z direction, the ratio of the area Ab of the
When the lower limit of this ratio (100×Ab/Ap) is the above value, it becomes easier to dispose the
In addition, since the upper limit of this ratio (100×Ab/Ap) is the above value, it is possible to avoid that the recessed
なお、図6では、Z方向に沿って視たときに真円形状となるパタンを例示しているが、Z方向に沿って視たときに楕円形状、直線形状、及び波線形状、並びに上記の形状を組み合わせた形状となるパタンであっても、窪み部14が上記の底面15として構成されている場合には同様に、面積Ap、及び面積Abを算出することができ、従って、上記の割合(100×Ab/Ap)を算出することができる。面積Ap、面積Ab、及び上記の割合(100×Ab/Ap)を導出する手法は特に限定されず、例えば、所定の画像解析装置等を用いることができる。
Note that FIG. 6 exemplifies a pattern that has a perfect circular shape when viewed along the Z direction. Even if the pattern is a combination of shapes, if the recessed
図7に示すように、Z方向に沿って視たときに画定される、四辺のそれぞれがパタンに接する仮想矩形Sqのアスペクト比が、1~10000であることが好ましい。
すなわち、Z方向に沿って視たときに画定される仮想矩形Sqが正方形となる場合には、アスペクト比が1となる。そして、Z方向に沿って視たときに画定される仮想矩形Sqが長方形となる場合であっても、アスペクト比が10000以下となる場合まで、本発明の範囲に含まれることが好ましい。
特に、アスペクト比の上限は、10000であることが好ましく、1000であることがより好ましく、100であることが更に好ましい。アスペクト比の上限が上記の値であることにより、多様な形状のパタンに対しても、本発明の適用により、電解液の液回り性の向上を図りつつ、負極表面におけるLiデンドライトの発生を防止することができるようになる。
アスペクト比を算出する手法は特に限定されない。例えば、所定の画像解析装置等により仮想矩形Sqを画定して、その長辺、及び短辺を決定し、アスペクト比(長辺/短辺)を算出すればよい。
As shown in FIG. 7, it is preferable that the aspect ratio of the virtual rectangle Sq, which is defined along the Z direction and whose four sides are in contact with the pattern, is 1 to 10,000.
That is, the aspect ratio is 1 when the virtual rectangle Sq defined when viewed along the Z direction is a square. Even if the virtual rectangle Sq defined when viewed along the Z direction is a rectangle, it is preferable that the aspect ratio is 10000 or less within the scope of the present invention.
In particular, the upper limit of the aspect ratio is preferably 10,000, more preferably 1,000, and even more preferably 100. Since the upper limit of the aspect ratio is the above value, the application of the present invention to patterns of various shapes prevents the generation of Li dendrites on the surface of the negative electrode while improving the liquid circulation of the electrolytic solution. be able to
A method for calculating the aspect ratio is not particularly limited. For example, a virtual rectangle Sq is defined by a predetermined image analysis device or the like, its long sides and short sides are determined, and the aspect ratio (long side/short side) is calculated.
また、パタンの概形の少なくとも2点が接する外接円の直径Rpと、前記パタンの概形の少なくとも2点が接する内接円の直径rpとで表される数値Rp/rpが1以上10未満であることが好ましい。1≦Rp/rp<10の範囲内では、セパレータの端領域11への応力集中が容易になり、セパレータの捲回体、セパレータと電極との積層体、及びかかる積層体を捲回した捲回物の安定性を向上させることができる。Rp/rpは、1以上9未満であることがより好ましく、1以上8未満であることがさらに好ましい。
Further, the numerical value Rp/rp represented by the diameter Rp of the circumscribed circle where at least two points of the outline of the pattern are in contact and the diameter rp of the inscribed circle where at least two points of the outline of the pattern are in contact is 1 or more and less than 10. is preferably Within the range of 1≦Rp/rp<10, stress concentration on the
〔セパレータ〕
セパレータは、上記の基材を含んで構成される。セパレータの空孔率は、非水電解質の保持量を確保してイオン透過性を良好にするために、セパレータの乾燥した状態で、30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましい。一方、セパレータの強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、セパレータの乾燥した状態で、80%以下であることが好ましく、70%以下であることがより好ましい。なお、セパレータの空孔率Po(%)は、上記で説明された凹又は凸形状のパタンの高さを含むセパレータの厚み、面積当たりの質量、及び構成成分の密度から、下記式:
Po={1-(m/t)/(Σai・ρi)}×100
{式中、aiは、全体の質量を1としたときの成分iの比率であり、ρiは、成分iの密度(g/cm3)であり、mは、セパレータの単位面積当たりの質量(g/cm2)であり、かつtは、セパレータの厚み(cm)である。}
を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
[Separator]
The separator includes the base material described above. The porosity of the separator is preferably 30% or more, more preferably 40% or more in a dry state, in order to ensure the retention amount of the non-aqueous electrolyte and improve the ion permeability. more preferred. On the other hand, the porosity of the separator in a dry state is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, from the viewpoint of ensuring the strength of the separator and preventing internal short circuits. The porosity Po (%) of the separator is calculated by the following formula from the thickness of the separator including the height of the concave or convex pattern described above, the mass per area, and the density of the constituent components:
Po={1−(m/t)/(Σa i ρ i )}×100
{Wherein, a i is the ratio of component i when the total mass is 1, ρ i is the density of component i (g/cm 3 ), and m is the density per unit area of the separator. is the mass (g/cm 2 ) and t is the thickness (cm) of the separator. }
can be calculated by calculating the sum for each component i using .
セパレータの総厚は、上記で説明した凸形状のパタンの高さも含めて、5μm以上200μm以下が好ましく、6μm以上100μm以下がより好ましく、7μm以上50μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。セパレータの厚みが5μm以上であることにより、セパレータの機械強度がより向上する傾向にある。また、セパレータの厚みが200μm以下であることにより、電池内におけるセパレータの占有体積が減るため、非水電解質電池がより高容量化し、イオン透過性がより向上する傾向にある。 The total thickness of the separator, including the height of the convex pattern described above, is preferably 5 μm or more and 200 μm or less, more preferably 6 μm or more and 100 μm or less, even more preferably 7 μm or more and 50 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less. When the thickness of the separator is 5 μm or more, the mechanical strength of the separator tends to be further improved. In addition, since the thickness of the separator is 200 μm or less, the volume occupied by the separator in the battery is reduced, so that the capacity of the non-aqueous electrolyte battery tends to be higher and the ion permeability is further improved.
セパレータの透気度は、10秒/100cc以上500秒/100cc以下であることが好ましく、より好ましくは20秒/100cc以上450秒/100cc以下であり、更に好ましくは30秒/100cc以上450秒/100cc以下である。透気度が10秒/100cc以上であることにより、セパレータを非水電解質電池に用いた際の自己放電がより少なくなる傾向にある。また、透気度が500秒/100cc以下であることにより、より良好な充放電特性が得られる傾向にある。 The air permeability of the separator is preferably 10 sec/100 cc or more and 500 sec/100 cc or less, more preferably 20 sec/100 cc or more and 450 sec/100 cc or less, and still more preferably 30 sec/100 cc or more and 450 sec/ 100 cc or less. When the air permeability is 10 sec/100 cc or more, self-discharge tends to be reduced when the separator is used in a non-aqueous electrolyte battery. Further, when the air permeability is 500 sec/100 cc or less, there is a tendency that better charge/discharge characteristics can be obtained.
セパレータは、その少なくとも片面に、有機の被覆層が形成されていてもよい。すなわち、セパレータは、所望により、接着層を含んで構成されてもよい。接着層は熱可塑性ポリマーを含む。接着層のセパレータにおける位置については、セパレータの表面に形成されていれば、特に限定されない。例えば、セパレータの少なくとも片面に接着層が配されたものや、上記の微多孔膜の少なくとも片面に無機層を配し、更にパタンを少なくとも片面に配したセパレータに対して、更に少なくとも片面に接着層を付与したもの等が挙げられる。基材を用いた場合、少なくとも片面に無機の被覆層が形成されたセパレータが構成される。このような基材を用いた場合、少なくとも片面に無機の被覆層が形成されたセパレータが構成される。
接着層は、セパレータの少なくとも片面の全部に配置されてもよく、一部のみに配置されてもよい。接着層において、熱可塑性ポリマーを含む部分と熱可塑性ポリマーを含まない部分とが海島状に存在していてもよい。
ただ、接着層は、パタンを有する主面とは反対側の主面に形成されていることが好ましく、これにより、パタンと接着層の接触面積を減らすことができる。
The separator may have an organic coating layer formed on at least one side thereof. That is, the separator may be configured including an adhesive layer, if desired. The adhesive layer includes a thermoplastic polymer. The position of the adhesive layer on the separator is not particularly limited as long as it is formed on the surface of the separator. For example, an adhesive layer is arranged on at least one side of the separator, or an inorganic layer is arranged on at least one side of the above microporous membrane, and a pattern is arranged on at least one side. and the like. When a base material is used, a separator having an inorganic coating layer formed on at least one side is constructed. When such a base material is used, a separator having an inorganic coating layer formed on at least one side is constructed.
The adhesive layer may be arranged all over at least one side of the separator, or may be arranged only partially. In the adhesive layer, a portion containing the thermoplastic polymer and a portion not containing the thermoplastic polymer may exist in a sea-island pattern.
However, the adhesive layer is preferably formed on the main surface opposite to the main surface having the pattern, so that the contact area between the pattern and the adhesive layer can be reduced.
〔セパレータの製造方法〕
(基材の製造方法)
基材を製造する方法としては、特に限定されないが、例えば、既知の製造方法を採用することができる。既知の製造方法としては、例えば、ポリオレフィン樹脂等を含む組成物(以下、「樹脂組成物」ともいう。)と可塑剤とを溶融混練してシート状に成形した後、場合により延伸した後、可塑剤を抽出することにより多孔化させる方法;樹脂組成物を溶融混練して高ドロー比で押出した後、熱処理と延伸によって樹脂結晶界面を剥離させることにより多孔化させる方法;樹脂組成物と無機充填材とを溶融混練してシート状に成形した後、延伸によって樹脂と無機充填材との界面を剥離させることにより多孔化させる方法;樹脂組成物の溶解後、樹脂に対する貧溶媒に浸漬させ樹脂を凝固させると同時に溶剤を除去することにより多孔化させる方法等が挙げられる。
[Method for producing separator]
(Method for manufacturing base material)
The method for producing the substrate is not particularly limited, but for example, known production methods can be adopted. As a known production method, for example, a composition containing a polyolefin resin or the like (hereinafter also referred to as a “resin composition”) and a plasticizer are melt-kneaded to form a sheet, and then optionally stretched. A method of making porosity by extracting a plasticizer; A method of making porosity by extruding a resin composition by melt-kneading and extruding at a high draw ratio, and then exfoliating the resin crystal interface by heat treatment and stretching; Resin composition and inorganic A method in which a filler is melted and kneaded to form a sheet, and then the interface between the resin and the inorganic filler is exfoliated by stretching to form a porous structure; and a method of making porous by removing the solvent at the same time as solidifying the material.
ここで、パタンを形成する方法については、特に限定されないが、例えば、所定のエンボス加工ロールと、所定の弾性バックアップロールとの両ロールの間に、樹脂組成物を通過させる方法が挙げられる。両ロール間の線圧、及び各ロールの外径並びに表面温度等、加工条件は適宜調節することができる。
上記の通り、微多孔膜中に無機粒子を含有させることで、かかる無機粒子を含んだ基材を得ることができる。従って、微多孔膜中に無機粒子を含有させて得られた樹脂組成物に対して上記のエンボス加工を施すことで、無機粒子を含むパタンを得ることができる。無機粒子の例については、上記の通りである。
また、微多孔膜に任意の材料を塗布することにより、パタンを形成してもよい。例えば、微多孔膜の少なくとも片面に、無機フィラーと樹脂製バインダとを含む塗布液を塗布し、必要によりこれを乾燥させることで、無機フィラーを含むパタンを形成することができる。無機フィラーとしては、上記で無機粒子として例示したものを好ましく用いることができる。
パタンが無機粒子を含むことで、液回りを向上させることができる。従って、実施形態1に係るパタンのうち、少なくとも一つが無機粒子を含むことが好ましく、実施形態1に係るパタンの全部が無機粒子を含むことがより好ましい。
Here, the method of forming the pattern is not particularly limited, but examples include a method of passing the resin composition between both rolls of a predetermined embossing roll and a predetermined elastic backup roll. Processing conditions such as the line pressure between both rolls, the outer diameter of each roll, and the surface temperature can be adjusted as appropriate.
As described above, by including inorganic particles in the microporous membrane, a substrate containing such inorganic particles can be obtained. Therefore, a pattern containing inorganic particles can be obtained by applying the embossing to the resin composition obtained by incorporating inorganic particles into the microporous film. Examples of inorganic particles are described above.
Alternatively, a pattern may be formed by applying any material to the microporous membrane. For example, a pattern containing an inorganic filler can be formed by applying a coating liquid containing an inorganic filler and a resin binder to at least one side of a microporous film and drying it if necessary. As the inorganic filler, those exemplified above as the inorganic particles can be preferably used.
The inclusion of inorganic particles in the pattern can improve liquid circulation. Therefore, at least one of the patterns according to
無機フィラーと樹脂製バインダとを、塗布液の溶媒に分散させる方法については、特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散、ディスパーザー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、超音波分散、撹拌羽根等による機械撹拌等が挙げられる。 The method of dispersing the inorganic filler and resin binder in the solvent of the coating liquid is not particularly limited, but examples include ball mill, bead mill, planetary ball mill, vibrating ball mill, sand mill, colloid mill, attritor, roll mill, and high-speed impeller dispersion. , dispersers, homogenizers, high-speed impact mills, ultrasonic dispersion, and mechanical stirring using stirring blades.
塗布液を基材に塗布する方法については、特に限定されないが、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法等が挙げられる。 The method of applying the coating liquid to the substrate is not particularly limited, but for example, gravure coater method, small diameter gravure coater method, reverse roll coater method, transfer roll coater method, kiss coater method, dip coater method, knife coater method, air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, squeeze coater method, cast coater method, die coater method, screen printing method, spray coating method and the like.
塗布後に塗布膜から溶媒を除去する方法については、微多孔膜に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はなく、例えば、微多孔膜を固定しながらその融点以下の温度にて乾燥する方法又は低温で減圧乾燥する方法等が挙げられる。微多孔膜の流れ方向(MD方向)の収縮応力を制御する観点から、乾燥温度、及び巻取り張力等を適宜調整することが好ましい。 The method for removing the solvent from the coating film after coating is not particularly limited as long as it is a method that does not adversely affect the microporous film. A method of drying under reduced pressure at a low temperature and the like can be mentioned. From the viewpoint of controlling the shrinkage stress in the flow direction (MD direction) of the microporous membrane, it is preferable to appropriately adjust the drying temperature, winding tension, and the like.
無機フィラーと樹脂製バインダとを、塗布液の溶媒に分散させる方法については、特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散、ディスパーザー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、超音波分散、撹拌羽根等による機械撹拌等が挙げられる。 The method of dispersing the inorganic filler and resin binder in the solvent of the coating liquid is not particularly limited, but examples include ball mill, bead mill, planetary ball mill, vibrating ball mill, sand mill, colloid mill, attritor, roll mill, and high-speed impeller dispersion. , dispersers, homogenizers, high-speed impact mills, ultrasonic dispersion, and mechanical stirring using stirring blades.
塗布液を基材に塗布する方法については、特に限定されないが、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、転写法等が挙げられる。より具体的には、基材にロールを用いて塗工し乾燥することで微細パタンを形成することができる。 The method of applying the coating liquid to the substrate is not particularly limited, but for example, gravure coater method, small diameter gravure coater method, reverse roll coater method, transfer roll coater method, kiss coater method, die coater method, screen printing method, spray A coating method, a transfer method, and the like can be mentioned. More specifically, a fine pattern can be formed by coating the substrate with a roll and drying.
〔実施形態2〕
実施形態2は、上記のセパレータを捲回した、捲回体(セパ捲回体)である。セパレータを捲回する管(芯)の直径は、製品として用いられる直径であれば良いため、特に限定されないが、2インチ以上が好ましく、より好ましくは3インチ以上、更に好ましくは6インチ以上である。ロールの生産性の観点から、管の直径は、10インチ以下であることができる。
[Embodiment 2]
Embodiment 2 is a wound body (separate wound body) in which the above separator is wound. The diameter of the tube (core) around which the separator is wound is not particularly limited as long as it is a diameter used as a product, but is preferably 2 inches or more, more preferably 3 inches or more, and still more preferably 6 inches or more. . From a roll productivity standpoint, the tube diameter can be 10 inches or less.
セパレータを巻く管の材質は特に限定されない。紙、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、及び塩化ビニル樹脂のいずれかを含んでよい。なかでも樹脂であることが好ましく、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、及び塩化ビニル樹脂のいずれかを含んでよい。 The material of the tube around which the separator is wound is not particularly limited. Any one of paper, ABS resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyester resin, and vinyl chloride resin may be included. Of these, resins are preferred, and any of ABS resins, polyethylene resins, polypropylene resins, polystyrene resins, polyester resins, and vinyl chloride resins may be included.
セパレータの巻長は、特に限定されないが、電池を作製する場合の生産性の観点から、300m以上が好ましく、より好ましくは400m以上、更に好ましくは500m以上である。セパレータの巻長は、ロールの生産性の観点から、5000m以下であることができる。 The winding length of the separator is not particularly limited, but is preferably 300 m or longer, more preferably 400 m or longer, and even more preferably 500 m or longer from the viewpoint of productivity when producing a battery. The winding length of the separator can be 5000 m or less from the viewpoint of roll productivity.
〔実施形態3〕
実施形態3は、正極、上記に記載のセパレータ、及び負極が積層された積層体又はその積層体を捲回したもの(捲回物)と、非水電解質とを含む、非水電解質電池である。
[Embodiment 3]
Embodiment 3 is a non-aqueous electrolyte battery including a laminate in which a positive electrode, the separator described above, and a negative electrode are laminated or a product obtained by winding the laminate (wound product), and a non-aqueous electrolyte. .
非水電解質電池の形態としては、スチール缶、アルミニウム缶等を外装缶として用いた筒形(例えば、角筒形、円筒形等)等が挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体として用いて、非水電解質電池を構成することもできる。非水電解質電池の代表例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。 Examples of the form of the non-aqueous electrolyte battery include cylindrical (for example, prismatic, cylindrical, etc.) using a steel can, an aluminum can, or the like as an exterior can. A non-aqueous electrolyte battery can also be constructed by using a laminate film on which metal is vapor-deposited as an outer package. A typical example of a nonaqueous electrolyte battery is a lithium ion secondary battery.
〔正極〕
正極は、正極活物質と、導電材と、結着材と、集電体とを含むことが好ましい。
[Positive electrode]
The positive electrode preferably includes a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and a current collector.
正極に含まれ得る正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵、及び放出可能な既知のものを用いることができる。なかでも、正極活物質としては、リチウムを含む材料が好ましい。正極活物質としては、例えば、
下記一般式(1):
で表される酸化物;
下記一般式(2):
で表される層状酸化物;
下記一般式(3):
で表されるスピネル型酸化物;
下記一般式(4):
で表される、Liが過剰な層状の酸化物正極活物質;
下記一般式(7):
で表されるオリビン型正極活物質;及び
下記一般式(8):
The following general formula (1):
An oxide represented by;
The following general formula (2):
A layered oxide represented by;
The following general formula (3):
A spinel oxide represented by;
The following general formula (4):
A layered oxide positive electrode active material with excess Li, represented by;
The following general formula (7):
Olivine-type positive electrode active material represented by; and the following general formula (8):
なお、正極を形成するために、本技術分野で既知の導電材、結着材、及び集電体を用いてもよい。 In order to form the positive electrode, conductive materials, binders, and current collectors known in this technical field may be used.
また、正極の正極合剤層において、正極活物質の含有量を87質量%~99質量%に調整し、導電助剤の含有量を0.5質量%~10質量%に調整し、かつ/又はバインダの含有量を0.5質量%~10質量%に調整することが好ましい。 Further, in the positive electrode mixture layer of the positive electrode, the content of the positive electrode active material is adjusted to 87% by mass to 99% by mass, the content of the conductive aid is adjusted to 0.5% by mass to 10% by mass, and/ Alternatively, it is preferable to adjust the content of the binder to 0.5% by mass to 10% by mass.
〔負極〕
負極は、負極活物質と、結着材と、集電体とを含むことが好ましい。
[Negative electrode]
The negative electrode preferably includes a negative electrode active material, a binder, and a current collector.
負極に含まれ得る負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵、及び放出可能な既知の物質を用いることができる。このような負極活物質としては、特に限定されないが、例えば、黒鉛粉末、メソフェーズ炭素繊維、及びメソフェーズ小球体等の炭素材料;並びに金属、合金、酸化物、及び窒化物が好ましい。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As a negative electrode active material that can be contained in the negative electrode, known substances that can electrochemically absorb and release lithium ions can be used. Such negative electrode active materials are not particularly limited, but are preferably carbon materials such as graphite powder, mesophase carbon fibers, and mesophase microspheres; and metals, alloys, oxides, and nitrides. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
負極に含まれ得る結着材としては、負極活物質、負極に含まれ得る導電材、及び負極に含まれ得る集電体のうち少なくとも2つを結着できる既知の材料を用いることができる。このような結着材としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシメチルセルロース、スチレン-ブタジエンの架橋ゴムラテックス、アクリル系ラテックス、及びポリフッ化ビニリデンが好ましい。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the binder that can be contained in the negative electrode, a known material that can bind at least two of the negative electrode active material, the conductive material that can be contained in the negative electrode, and the current collector that can be contained in the negative electrode can be used. Although such a binder is not particularly limited, for example, carboxymethyl cellulose, styrene-butadiene crosslinked rubber latex, acrylic latex, and polyvinylidene fluoride are preferable. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
負極に含まれ得る集電体としては、特に限定されないが、例えば、銅、ニッケル、及びステンレス等の金属箔;エキスパンドメタル;パンチメタル;発泡メタル;カーボンクロス;並びにカーボンペーパーが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Current collectors that can be included in the negative electrode include, but are not limited to, metal foils such as copper, nickel, and stainless steel; expanded metal; punched metal; foamed metal; carbon cloth; and carbon paper. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
また、負極に係る負極合剤層においては、負極活物質の含有量を88質量%~99質量%に調整し、かつ/又はバインダの含有量を0.5質量%~12質量%に調整することが好ましく、導電助剤を用いる場合には、導電助剤の含有量を0.5質量%~12質量%に調整することが好ましい。 In addition, in the negative electrode mixture layer related to the negative electrode, the content of the negative electrode active material is adjusted to 88% by mass to 99% by mass, and/or the content of the binder is adjusted to 0.5% to 12% by mass. When a conductive aid is used, it is preferable to adjust the content of the conductive aid to 0.5% by mass to 12% by mass.
〔非水電解質〕
非水電解質としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液(非水電解液)が用いられる。リチウム塩としては、特に限定されず、既知のものを用いることができる。このようなリチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiPF6(六フッ化リン酸リチウム)、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2CkF2k+1〔式中、kは1~8の整数である〕、LiN(SO2CkF2k+1)2〔式中、kは1~8の整数である〕、LiPFn(CkF2k+1)6-n〔式中、nは1~5の整数であり、かつkは1~8の整数である〕、LiPF4(C2O4)、及びLiPF2(C2O4)2が挙げられる。これらのなかでも、LiPF6が好ましい。LiPF6を用いることにより、高温時においても電池特性、及び安全性により優れる傾向にある。これらのリチウム塩は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
非水電解質に用いられる非水溶媒としては、特に限定されず、既知のものを用いることができる。非水溶媒としては、例えば、非プロトン性極性溶媒が挙げられる。
[Non-aqueous electrolyte]
As the non-aqueous electrolyte, for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent (non-aqueous electrolyte) is used. Lithium salts are not particularly limited, and known ones can be used. Examples of such lithium salts include, but are not limited to, LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate), LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F 2k+1 [formula wherein k is an integer of 1 to 8], LiN(SO 2 C k F 2k+1 ) 2 [wherein k is an integer of 1 to 8], LiPF n (C k F 2k+1 ) 6-n (wherein n is an integer from 1 to 5 and k is an integer from 1 to 8), LiPF 4 (C 2 O 4 ), and LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 . be done. Among these, LiPF 6 is preferred. By using LiPF 6 , battery characteristics and safety tend to be more excellent even at high temperatures. These lithium salts may be used singly or in combination of two or more.
The non-aqueous solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and known solvents can be used. Non-aqueous solvents include, for example, aprotic polar solvents.
非プロトン性極性溶媒としては、特に限定されないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、2,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート、2,3-ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、及び4,5-ジフルオロエチレンカーボネート等の環状カーボネート;γープチロラクトン、及びγーバレロラクトン等のラクトン;スルホラン等の環状スルホン;テトラヒドロフラン、及びジオキサン等の環状エーテル;エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロビルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、及びメチルトリフルオロエチルカーボネート等の鎖状カーボネート;アセトニトリル等のニトリル;ジメチルエーテル等の鎖状エーテル;プロピオン酸メチル等の鎖状カルボン酸エステル;並びにジメトキシエタン等の鎖状エーテルカーボネート化合物が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Aprotic polar solvents include, but are not limited to, ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, and 2,3-pentylene carbonate. cyclic carbonates such as , trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and 4,5-difluoroethylene carbonate; lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; cyclic sulfones such as sulfolane; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; linear carbonates such as methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methylisopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methylbutyl carbonate, dibutyl carbonate, ethylpropyl carbonate, and methyltrifluoroethyl carbonate; nitriles such as acetonitrile; chain ethers such as dimethyl ether; chain carboxylic acid esters such as methyl propionate; and chain ether carbonate compounds such as dimethoxyethane. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
非水電解質は、必要に応じて、その他の添加剤を含有してもよい。このような添加剤としては、特に限定されないが、例えば、上記に例示した以外のリチウム塩、不飽和結合含有カーボネート、ハロゲン原子含有カーボネート、カルボン酸無水物、硫黄原子含有化合物(例えば、スルフィド、ジスルフィド、スルホン酸エステル、スルフィト、スルフェート、スルホン酸無水物等)、ニトリル基含有化合物等が挙げられる。 The non-aqueous electrolyte may contain other additives as needed. Examples of such additives include, but are not limited to, lithium salts other than those exemplified above, unsaturated bond-containing carbonates, halogen atom-containing carbonates, carboxylic acid anhydrides, sulfur atom-containing compounds (e.g., sulfide, disulfide , sulfonic acid esters, sulfites, sulfates, sulfonic acid anhydrides, etc.), nitrile group-containing compounds, and the like.
その他の添加剤の具体例は、以下のとおりである:
リチウム塩:例えば、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロ(オキサラト)ボレート、リチウムテトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート等;
不飽和結合含有カーボネート:例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート等;
ハロゲン原子含有カーボネート:例えば、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート等;
カルボン酸無水物:例えば、無水酢酸、無水安息香酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等;
硫黄原子含有化合物:例えば、エチレンスルフィト、1,3-プロパンスルトン、1,3-プロペンスルトン、1,4-ブタンスルトン、エチレンスルフェート、ビニレンスルフェート等;
ニトリル基含有化合物:例えば、スクシノニトリル等。
Specific examples of other additives are as follows:
Lithium salts: for example, lithium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate, lithium bis(oxalato)borate, lithium difluoro(oxalato)borate, lithium tetrafluoro(oxalato)phosphate, lithium difluorobis(oxalato)phosphate, etc.;
Unsaturated bond-containing carbonates: for example, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, etc.;
Halogen atom-containing carbonates: for example, fluoroethylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, etc.;
Carboxylic anhydrides: for example, acetic anhydride, benzoic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, etc.;
Sulfur atom-containing compounds: for example, ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butane sultone, ethylene sulfate, vinylene sulfate, etc.;
Nitrile group-containing compounds: for example, succinonitrile and the like.
非水電解質が、上記で説明された他の添加剤を含むことにより、電池のサイクル特性がより向上する傾向にある。
なかでも、電池のサイクル特性を更に向上させるという観点から、ジフルオロリン酸リチウム、及びモノフルオロリン酸リチウムから成る群から選択される少なくとも1種が好ましい。ジフルオロリン酸リチウム、及びモノフルオロリン酸リチウムから成る群から選択される少なくとも1種の添加剤の含有量は、非水電解質100質量%に対して、0.001質量%以上が好ましく、0.005質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましい。この含有量が0.001質量%以上であると、リチウムイオン二次電池のサイクル寿命がより向上する傾向にある。また、この含有量は、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましい。この含有量が3質量%以下であると、リチウムイオン二次電池のイオン伝導性がより向上する傾向にある。
非水電解質中のその他の添加剤の含有量は、例えば、31P-NMR、19F-NMR等のNMR測定により確認することができる。
When the non-aqueous electrolyte contains the other additives described above, the cycle characteristics of the battery tend to be further improved.
Among them, at least one selected from the group consisting of lithium difluorophosphate and lithium monofluorophosphate is preferable from the viewpoint of further improving the cycle characteristics of the battery. The content of at least one additive selected from the group consisting of lithium difluorophosphate and lithium monofluorophosphate is preferably 0.001% by mass or more and 0.001% by mass or more relative to 100% by mass of the non-aqueous electrolyte. 005% by mass or more is more preferable, and 0.02% by mass or more is even more preferable. When the content is 0.001% by mass or more, the cycle life of the lithium ion secondary battery tends to be further improved. Also, the content is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less. When the content is 3% by mass or less, the ion conductivity of the lithium ion secondary battery tends to be further improved.
The content of other additives in the non-aqueous electrolyte can be confirmed by NMR measurements such as 31 P-NMR and 19 F-NMR.
非水電解質中のリチウム塩の濃度は、0.5mol/L~6.0mol/Lであることが好ましい。非水電解質の低粘度化の観点から、非水電解質中のリチウム塩の濃度は、0.9mol/L~1.25mol/Lであることがより好ましい。リチウム塩の非水電解質中の濃度は目的に応じて選択することができる。
なお、非水電解質は、液体電解質であってもよく、固体電解質であってもよい。
The lithium salt concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 mol/L to 6.0 mol/L. From the viewpoint of lowering the viscosity of the non-aqueous electrolyte, the lithium salt concentration in the non-aqueous electrolyte is more preferably 0.9 mol/L to 1.25 mol/L. The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte can be selected depending on the purpose.
The non-aqueous electrolyte may be either a liquid electrolyte or a solid electrolyte.
〔他の実施形態〕
以上、本発明の一態様について説明したが、本発明は、上記の実施形態1~3に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
[Other embodiments]
As described above, one aspect of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described
例えば、本発明は、リチウムイオン二次電池を代表例とする非水電解質電池をはじめ、各種の蓄電デバイスに適用可能である。また、本発明は、携帯電子機器用の電源といった、比較的小型の蓄電デバイスはもちろん、住宅用蓄電システム等の電力貯蔵分野、及び電動車両分野等における電源といった、比較的大型の蓄電デバイスにも適用可能である。更に、本発明に係るセパレータは、リチウムイオンキャパシタにも適用可能である。 For example, the present invention can be applied to various electric storage devices including non-aqueous electrolyte batteries typified by lithium ion secondary batteries. In addition, the present invention is applicable not only to relatively small power storage devices such as power sources for portable electronic devices, but also to relatively large power storage devices such as power storage fields such as residential power storage systems and power sources in the electric vehicle field. Applicable. Furthermore, the separator according to the present invention can also be applied to lithium ion capacitors.
1 セパレータ
10,10a~10e 微細パタン(パタン)
11 端領域
12 中央領域
13 頂部
14 底部
15 底面
C 中央領域の中心
V 仮想平面
Sq 仮想矩形
T1 頂部における厚さ
T1max 頂部における厚さが最大となる部分での厚さ
T2 底部における厚さ
T2min 底部における厚さが最小となる部分での厚さ
1
11
Claims (7)
前記セパレータは、基材と、前記基材の少なくとも片面に設けられる凸形状のパタンとを備え、
前記パタンは、無機粒子を含み、かつ、前記凸形状における面方向の両端に配置された端領域と、対向する前記端領域の間に亘って配置された中央領域とを含み、そして、厚み方向に見たとき、前記パタンの前記端領域が円形状を有する、又は、前記パタンがライン・アンド・スペース状に配置されており、
前記端領域は、前記面方向に垂直な厚さ方向に突出し、かつ前記中央領域との境に配置された頂部を有し、
前記中央領域は、前記頂部よりも厚さの小さい窪み部を有する、
セパレータ。 A separator used in a non-aqueous electrolyte battery,
The separator includes a base material and a convex pattern provided on at least one side of the base material,
The pattern contains inorganic particles, and includes end regions arranged at both ends of the convex shape in the surface direction, and a central region arranged between the opposing end regions, and , the end region of the pattern has a circular shape, or the pattern is arranged in a line-and-space pattern,
The end region has a top portion that protrudes in a thickness direction perpendicular to the surface direction and is arranged on the boundary with the central region,
the central region has a depression that is less thick than the apex;
separator.
0.01<V/V0<1000
の関係を満たす、請求項1に記載の、セパレータ。 The volume (V) of the pattern and the volume (V0) of the space defined including the imaginary plane in contact with the opposing end regions and the central region are represented by the following formula:
0.01<V/V0<1000
2. The separator according to claim 1, satisfying the relationship:
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