JPH0574442A - 電池セパレーター - Google Patents

電池セパレーター

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JPH0574442A
JPH0574442A JP3261299A JP26129991A JPH0574442A JP H0574442 A JPH0574442 A JP H0574442A JP 3261299 A JP3261299 A JP 3261299A JP 26129991 A JP26129991 A JP 26129991A JP H0574442 A JPH0574442 A JP H0574442A
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JP
Japan
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separator
battery
polyethylene
polypropylene
active material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3261299A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yoshino
吉野  彰
Katsuhiko Inoue
克彦 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPH0574442A publication Critical patent/JPH0574442A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、しかも電池の安全性を向上させる電
池セパレーターを提供する。 【構成】 Li,Coを主成分とする複合金属酸化物を
正極活物質とし、炭素質材料を負極活物質とする二次電
池において用いるセパレーターであって、該セパレータ
ーがポリプロピレンとポリエチレンの混合不織布であ
り、ポリプロピレンとポリエチレンの重量比が0.1〜
9.0であることを特徴とする電池セパレーター。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサイクル性,保存特性,
安全性に優れた新規な二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、一次電池,二次電池,キャパシタ
ーあるいはコンデンサー等の電気エネルギー蓄積装置に
おいては高容量化および高出力化が進みつつある。これ
に伴い、特に電池において、短絡等の異常時に発生する
安全上の問題が大きくクローズアップされてきている。
【0003】例えば近年著しく使用量が増加してきてい
るリチウム電池を例にとると、電池内外で短絡が起こる
と電池温度が急激に上昇し、このため電池内容物が噴出
し、さらには爆発が発生する。
【0004】かかる問題点を解決するために、正極と負
極とを分離するためのセパレーターに種々の工夫を加え
ることが試みられている。
【0005】例えば特開昭60−23,954号公報で
は、セパレーターとして微細孔を有する合成樹脂フィル
ムを用いることが提案されている。かかる方法によれば
従来の不織布製のセパレーターに比べ、単セルにおける
外部短絡が発生した場合はそれなりの効果が事実見出さ
れるものの、内部短絡あるいは直列に接続された2個以
上の単セルにおける外部短絡等のようにより厳しい条件
における短絡に対しては、微細孔を有する合成樹脂フィ
ルムをセパレーターとして用いることは有効ではなかっ
た。
【0006】また、特開平1−186,751号公報で
はさらなる改良として、上述の微細孔を有する合成樹脂
フィルムに低融点ワックスを塗布することが記載されて
いる。この場合、低温、すなわち実使用温度範囲で内部
抵抗上昇が起こるので好ましくないと共に、かかるワッ
クス状の絶縁膜で覆われることにより室温近辺でも基本
性能が損われ好ましくない。
【0007】一方、特開昭63−308,866号公報
ではポリエチレンとポリプロピレンの2種類の微細多孔
フィルムを重ね合わせて用いることが提案されている。
この場合、安全性面での向上は期待されるが、2枚のセ
パレーターを用いるので、組立工程における煩雑さが増
大し、電池体積が増大し、コストが上昇するという問題
点があった。
【0008】一方、特開昭60−52号公報,特開昭6
1−232,560号公報,特開昭62−283,55
3号公報,特開平1−258,358号公報において不
織布製のセパレーターを何とか改良しようとする試みが
なされている。しかしながら、孔径の大きい不織布を基
材とした場合、セパレーターの厚みが大きくなるので電
池の小型軽量化の主旨に合わない。また短絡時に上昇す
る温度の抑制が不十分であり、厳しい条件下での短絡に
対しては効果がなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記の如くセ
パレーターを改良し安全性を高めようと種々の試みがな
されてきているがコスト的に有利な不織布で安全性に優
れた物は未だ見出されていない。その大きな理由は不織
布の場合通常、微細孔を有する合成樹脂フィルムに見ら
れるような「ヒューズ効果」と称する電池が発熱し、あ
る一定温度に達した時にメルトし、微細孔を閉塞するこ
とにより、イオンの透過性をなくし発熱を停止させると
いう機能を有しないからである。前述のようにコスト的
に有利な不織布セパレーターに、安価な方法で、かかる
「ヒューズ効果」機能を持たせることは実用的で安全な
電池をつくるという観点から解決すべき大きな課題であ
った。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者等は、
かかる観点より種々の不織布を試作し、セパレーターと
して用いた場合の安全性について鋭意検討する過程にお
いて、特定組成の不織布が安全性に優れることを見出し
た。
【0011】本発明はかかる観点よりなされたものでL
i,Coを主成分とする複合金属酸化物を正極活物質と
し、炭素質材料を負極活物質とする二次電池において用
いるセパレーターであって、該セパレーターがポリプロ
ピレンとポリエチレンの混合不織布であり、ポリプロピ
レンとポリエチレンの重量比が0.1〜9.0であるこ
とを特徴とするものである。
【0012】本発明でいうLi,Coを主成分とする複
合金属酸化物とは、層状構造を有し電気化学的にLiイ
オンがインターカレート,ディインターカレートし得る
化合物であり、少なくともCoを金属成分の中で50重
量%以上含むものである。特に限定されないが、かかる
複合金属酸化物の一例を示せば、例えば特開昭55−1
36,131号公報で開示されるLiCoO2 ,特開昭
62−90,863号公報で開示されている一般式Li
x Coyz2 (但し、NはAl,In,Snの群か
ら選ばれた少なくとも一種を表わし、x,y,zは各々
0.05≦x≦1.10,0.85≦y≦1.00,
0.001≦z≦0.10の数を表わす。)、又、特開
平3−49,155号公報で開示されるLix Niy
(1-y)2 (但し、0<x≦1,0≦y<0.50)
等が挙げられる。
【0013】かかる化合物を得るには、水酸化リチウ
ム,酸化リチウム,炭酸リチウム,硝酸リチウム等のL
i化合物と酸化コバルト,水酸化コバルト,炭酸コバル
ト,硝酸コバルト等のコバルト化合物と、更に要すれ
ば、他金属化合物との焼成反応により容易に得られるも
のである。
【0014】これらの複合酸化物は何れも正極活物質と
して、高電圧,高容量という他の活物質には見られない
優れた特性を有している。特に前記一般式Lix Coy
z2 (但し、NはAl,In,Snの群から選ばれ
た少なくとも一種を表わし、x,y,zは各々0.05
≦x≦1.10,0.85≦y≦1.00,0.001
≦z≦0.10の数を表わす。)は特にサイクル性等の
特性に優れており本発明で好ましく用いられる複合酸化
物である。
【0015】又、本発明でいう炭素質材料とは、特に限
定されるものではないが、その一例を示せば特開昭58
−35,881号公報に記載の高表面積炭素材料、又特
開昭58−209,864号公報に記載のフェノール系
樹脂等の焼成炭化物、又特開昭61−111,907号
公報に記載の縮合多環炭化水素系化合物の焼成炭化物等
が挙げられる。中でも特開昭62−90,863号公報
で開示されるBET法比表面積A(m2 /g)が0.1
<A<100の範囲でX線回折における結晶厚みLc
(Å)と真密度ρ(g/cm3 )の値が下記条件1.7
0<ρ<2.18かつ10<Lc<120ρ−189を
満たす範囲にある炭素質材料は高容量かつ優れたサイク
ル特性を有しており、本発明において特に好ましく用い
られる。
【0016】本発明の非水系二次電池を組立てる場合の
基本構成要素として、前記本発明の活物質を用いた電
極、更にはセパレーター,非水電解液が挙げられる。
【0017】本発明で用いるセパレーターはポリプロピ
レンとポリエチレンの混合不織布であり、ポリプロピレ
ンとポリエチレンの重量比、ポリプロピレン重量/ポリ
エチレン重量が0.1〜9.0でなければならない。重
量比が0.1未満又は9.0を越す場合には、電池セパ
レーターとしての安全性が発現せず用いられない。もち
ろんポリプロピレン,ポリエチレン単独の不織布も同様
の理由で用いられない。何故、特定の重量比範囲におい
てのみ、かかる安全性が見出されるのかは定かではない
が、ポリエチレン,ポリプロピレンの融点に達した時に
混合不織布独特の溶融流動特性により前記の「ヒューズ
効果」が発現するものと推察される。上記の理由から不
織布の糸径は細い方が好ましく、特に限定するものでは
ないが、10μ以下の範囲、好ましくは7μ以下、更に
好ましくは5μ以下である。かかるポリプロピレン,ポ
リエチレンの混合不織布は従来公知の不織布の製造装置
にて容易に製造されるが、糸径の細い不織布を得るには
特にフラッシュ紡糸法等の方法が好ましい。
【0018】本発明で用いる正極及び負極の組合せは、
金属リチウムを負極に用いたリチウム二次電池に見られ
るようなデンドライト現象がない為に、微細孔合成樹脂
フィルムセパレーターに比べ孔径の大きな不織布であっ
ても、デンドライト短絡等の現象が発生せず特に好都合
である。
【0019】非水電解液の電解質としては特に限定され
ないが、一例を示せば、LiClO4 ,LiBF4 ,L
iAsF6 ,CF3 SO3 Li,LiPF6 ,LiI,
LiAlCl4 ,NaClO4 ,NaBF4 ,NaI,
(n−Bu)4+ ClO4,(n−Bu)4+ BF4
,KPF6 等が挙げられる。又、用いられる電解液の
有機溶媒としては、例えばエーテル類、ケトン類、ラク
トン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、硫黄化合
物、塩素化炭化水素類、エステル類、カーボネート類、
ニトロ化合物、リン酸エステル系化合物、スルホラン系
化合物等を用いることができるが、これらのうちでもエ
ーテル類、ケトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、
カーボネート類、スルホラン系化合物が好ましい。更に
好ましくは環状カーボネート類である。
【0020】これらの代表例としては、テトラヒドロフ
ラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキ
サン、アニソール、モノグライム、アセトニトリル、プ
ロピオニトリル、4−メチル−2−ペンタノン、ブチロ
ニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、1,2−
ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタ
ン、メチルフォルメイト、プロピレンカーボネート、エ
チレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホ
ルムアミド、スルホラン、3−メチル−スルホラン、リ
ン酸トリメチル、リン酸トリエチルおよびこれらの混合
溶媒等をあげることができるが、必ずしもこれらに限定
されるものではない。
【0021】更に要すれば、集電体、端子、絶縁板等の
部品を用いて電池が構成される。又、電池の構造として
は、特に限定されるものではないが、正極、負極、更に
要すればセパレーターを単層又は複層としたペーパー型
電池、積層型電池、又は正極、負極、更に要すればセパ
レーターをロール状に巻いた円筒状電池等の形態が一例
として挙げられる。
【0022】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
する。
【0023】実施例1 Li1.03Co0.92Sn0.022 の組成を有するLi,C
o複合酸化物100重量部とグラファイト2.5重量
部、アセチレンブラック2.5重量部を混合した後、フ
ッ素ゴム2重量部を酢酸エチル/エチルセロソルブの
1:1(重量比)混合溶剤60重量部に溶解させた液を
混合しスラリー状塗工液を得た。
【0024】ドクターブレードコーターヘッドを有する
塗工機を用い巾600mm厚さ15μのAl箔の両面に
上記塗工液を塗布した。両面塗工後の塗工厚は290μ
であった。
【0025】ニードルコークス粉砕品100重量部とフ
ッ素ゴム5重量部を酢酸エチル/エチルセロソルブの
1:1(重量比)混合溶剤90重量部に溶解させた液を
混合しスラリー状塗工液を得た。
【0026】ドクターブレードコーターヘッドを有する
塗工機を用い巾600mm厚さ10μのCu箔の両面に
上記塗工液を塗布した。両面塗工後の塗工厚は350μ
であった。
【0027】前記2種類の塗工品をカレンダーロールに
てプレス後、両者共にスリッターを用い41mm巾にス
リットした。Li1.03Co0.92Sn0.022 塗工品を正
極とし、ニードルコークス塗工品を負極とし、セパレー
ターとしてポリプロピレンとポリエチレンの混合不織布
(重量比1.0,厚さ75μ,糸径3μ)を用い、捲回
機により外径14.9mmのコイル状に捲回した。この
捲回コイルを外径16mmの電池缶に入れた後、プロピ
レンカーボネート/エチレンカーボネート/γ−ブチロ
ラクトンの1:1:2(重量比)の混合溶剤にLiBF
4 を1M濃度に溶かしたものを電解液として含浸した後
封口し、図1に示す高さ50mmのAサイズの電池缶を
試作した。
【0028】本電池を4.2V定電圧で充電後、単セル
での0Ωの外部短絡試験を行ったが、破裂等の現象は見
られなかった。
【0029】実施例2〜6,比較例1〜3 混合不織布を表1の物に変えた以外は実施例1と同じ操
作を行い、同じく単セルでの0Ωの外部短絡試験を行っ
た。
【0030】結果を併せて表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】本発明のポリプロピレンとポリエチレン
の混合不織布をセパレーターとして用いることにより工
業的に安価で、しかも短絡時に破裂,漏液等の現象を起
こさずに、温度上昇も小さく、電池としての安全性を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電池の半裁断面図
【符号の説明】
1 正極 2 セパレーター 3 負極 4 絶縁板 5 負極リード 6 正極リード 7 ガスケット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Li,Coを主成分とする複合金属酸化
    物を正極活物質とし、炭素質材料を負極活物質とする二
    次電池において用いるセパレーターであって、該セパレ
    ーターがポリプロピレンとポリエチレンの混合不織布で
    あり、ポリプロピレンとポリエチレンの重量比が0.1
    〜9.0であることを特徴とする電池セパレーター。
JP3261299A 1991-09-13 1991-09-13 電池セパレーター Withdrawn JPH0574442A (ja)

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JP3261299A JPH0574442A (ja) 1991-09-13 1991-09-13 電池セパレーター

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856039A (en) * 1996-03-27 1999-01-05 Sanyo Electric Company, Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary cell
US6200706B1 (en) 1995-03-31 2001-03-13 Mitsubishi Paper Mills Limited Nonwoven fabric for separator of non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery using the same
JP2009009947A (ja) * 1998-05-20 2009-01-15 Osaka Gas Co Ltd 非水系二次電池
KR20170118099A (ko) * 2015-02-04 2017-10-24 프리얼 푸즈 엘엘씨 착탈식 스핀들 및 모니터링된 저장조를 갖는 블렌더

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KR20170118099A (ko) * 2015-02-04 2017-10-24 프리얼 푸즈 엘엘씨 착탈식 스핀들 및 모니터링된 저장조를 갖는 블렌더

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Legal Events

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 19981203