JPWO2016051656A1 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
このような用途では、電池を長時間使用可能にする高容量化、電池の低コスト化、落下などの外部から力が加えられた際などの安全性などについて、さらなる改善が望まれている。
ここで、電極群の構造や外装体はこれに限定されない。電極群の構造は、例えばセパレータが電極群の最外周を全て覆う様に捲回してなる電極群であっても良い。
正極極板は、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合剤層とで構成される。正極集電体には、例えば、導電性を有する薄膜体、特にアルミニウムなどの正極の電位範囲で安定な金属箔や合金箔、アルミニウムなどの金属表層を有するフィルムが用いられる。正極合剤層は、正極活物質の他に、導電材及び結着剤を含むことが好ましい。
負極極板は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを備える。負極集電体には、例えば、導電性を有する薄膜体、特に銅などの負極の電位範囲で安定な金属箔や合金箔、銅などの金属表層を有するフィルムが用いられる。負極合剤層は、負極活物質の他に、増粘剤及び結着剤を含むことが好適である。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース又はアルコキシセルロース等を用いることが好ましい。結着剤としてはスチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸やポリイミド等を用いることが好ましい。
非水電解質は、非水系溶媒と、非水系溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質(非水電解液)に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。
セパレータには、例えばイオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。
[正極極板1の作製]
正極活物質としてのLiNi0.82Co0.15Al0.03O2で表されるリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物を100質量部と、導電剤としてのアセチレンブラック(AB)を1質量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を0.9質量部とを混合し、さらに、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)を適量加えた後、正極合剤スラリーを調製した。
負極活物質としての黒鉛粉末を100質量部と、増粘剤としてのCMCを1質量部と、結着剤としてのSBRを1質量部とを混合し、さらに水を適量加えた後、負極合剤スラリーを調製した。
正極活物質としてのLiNi0.91Co0.06Al0.03O2で表されるリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物を100質量部と、導電剤としてのABを1質量部と、結着剤としてのPVdFを0.9質量部とを混合し、さらに、NMPを適量加えた後、正極合剤スラリーを調製した。
負極活物質としての黒鉛粉末を93質量部とケイ素化合物SiOを7質量部と、増粘剤としてのCMCを1質量部と、結着剤としてのSBRを1質量部とを混合し、さらに水を適量加えた後、負極合剤スラリーを調製した。
正極活物質としてのLiNi0.88Co0.09Al0.03O2で表されるリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物を100質量部と、導電剤としてのABを0.75質量部と、結着剤としてのPVdFを0.7質量部とを混合し、さらに、NMPを適量加えた後、正極合剤スラリーを調製した。
負極活物質としての黒鉛粉末を96質量部とケイ素化合物SiOを4質量部と、増粘剤としてのCMCを1質量部と、結着剤としてのSBRを1質量部とを混合し、さらに水を適量加えた後、負極合剤スラリーを調製した。
有機溶媒に樹脂としてポリアミドとアルミナのフィラーを分散させ、ポリエチレンが主成分の微多孔膜のセパレータの片面に塗工して乾燥させ、耐熱性に優れた樹脂膜が形成された耐熱性セパレータを作製した。
このようにして作製した耐熱セパレータを、以下、耐熱セパレータ1と称する。
分散媒にセラミックスとしてベーマイト粒子とバインダーを分散させ、ポリエチレンが主成分の微多孔膜のセパレータの片面に塗工して乾燥させ、セラミックス膜が形成された耐熱性セパレータを作製した。
このようにして作製した耐熱セパレータを、以下、耐熱セパレータ2と称する。
ECと、DMCと、MECとを、20:75:5の体積比で混合した。さらに、電解質としてのLiPF6を、混合溶媒に対して1.4モル/リットルの濃度になるように溶解させて、非水電解液を調製した。
直径18mm、高さ65mmの金属製の容器を外装缶として使用した。外装缶に電極群を挿入し、外装缶と負極集電タブ、封口体と正極集電タブとをそれぞれ接続した。その後、外装缶内に非水電解液を所定の量注液し、非水電解質二次電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み16.8μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが0.72であり、EMD/ETDが0.58であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み17.5μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.37であり、EMD/ETDが0.34であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み17.3μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.12であり、EMD/ETDが0.73であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が258mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚みが16μmの耐熱セパレータ2を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.11であり、EMD/ETDが0.70であった。また、セパレータのEMDは70%であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が300mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚みが14μmの耐熱セパレータ2を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが0.85であり、EMD/ETDが1.29であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が263mmになる様にした正極極板2と、負極極板2とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み16.9μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが2.26であり、EMD/ETDが0.15であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み16.9μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが0.71であり、EMD/ETDが1.41であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み17.2μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.41であり、EMD/ETDが0.45であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み17.8μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが0.74であり、EMD/ETDが1.52であった。
電池A1〜電池A5、電池Z1〜電池Z4の各電池について、25℃で、975mAの電流で、電池電圧が4.2Vとなるまで定電流充電を行い、4.2Vの電圧で電流値が65mAとなるまで定電圧充電を行った。その後、これらの電池をUN輸送試験条件のT6衝突試験の項目(電池中央に直径15.8mmの金属製の丸棒を置き、9.1kgの重りを61cmの高さから落下)に準じて試験を行った。試験後6時間以内に破裂・発火しない電池の試験結果を「○」、それ以外の電池の試験結果を「×」として表1に示す。
表1から明らかな様に、セパレータのMD方向の引っ張り強度(SMD)とTD方向の引っ張り強度(STD)との比(SMD/STD)が0.72以上、1.37以下、かつMD方向の引っ張り伸度(EMD)とTD方向の引っ張り伸度(ETD)との比(EMD/ETD)が0.34以上、1.29以下である電池A1〜電池A5では衝撃試験時に破裂・発火が生じなかった。
[模擬試験電池の作製]
直径18mm、高さ65mmの金属製の容器を外装缶として使用した。外装缶に電極群を挿入し、外装缶と負極集電タブとを接続して模擬試験電池を作製した。なお、セパレータとして厚み16μmのポリエチレンが主成分の微多孔膜を用い、このセパレータのSMD/STDは1.32であり、EMD/ETDは0.65であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が150mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が175mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が200mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が250mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が300mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
電池A6〜電池A9、電池Z7〜電池Z8の各電池について、電池中央に直径15.8mmの金属製の丸棒を置き、9.1kgの重りを61cmの高さから落下させた。試験後模擬試験電池の抵抗測定の結果と、模擬試験電池を解体しセパレータの状態を確認して判断した。セパレータの裂けが生じた結果、短絡している電池の試験結果を「×」、それ以外の電池の試験結果を「○」として表2に示す。
[正極極板4の作製]
正極活物質としてのLiCoO2で表されるコバルト酸リチウムを96.5質量部と、導電剤としてのABを1.5質量部と、結着剤としてのPVdFを2質量部とを混合し、さらに、NMPを適量加えた後、正極合剤スラリーを調製した。
(実験例16)
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が150mmになる様にした正極極板4と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が175mmになる様にした正極極板4と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が300mmになる様にした正極極板4と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間にポリエチレンが主成分の微多孔膜セパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、模擬試験電池を作製した。
電池A8、電池Z7〜電池Z9の各電池について、電池中央に直径15.8mmの金属製の丸棒を置き、9.1kgの重りを61cmの高さから落下させた。試験後電池の抵抗測定の結果と、電池を解体しセパレータの状態を確認して判断した。短絡している、セパレータに裂けが生じている電池の結果を「×」、それ以外の電池の結果を「○」として表3に示す。
表3から明らかな様に、正極活物質に一般式LiaNixM1−xO2(0.9≦a≦1.2、0.8≦x<1、MはCo、Mn、Alからなる群より選択される少なくとも1種類の元素)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物を用いた電池A8は試験後に短絡やセパレータに裂けが生じていなかった。
[電池の作製]
(実験例19)
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が300mmになる様にした正極極板3と、負極極板3とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み14μmの耐熱セパレータ2を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.05であり、EMD/ETDが0.91であった。また、セパレータのEMDは100%であった。
電池A4及び電池A10の電池について、25℃で、975mAの電流で電池電圧が4.2Vとなるまで、定電流充電を行い、4.2Vの電圧で電流値が65mAとなるまで定電圧充電を行った。その後、これらの電池をUN輸送試験条件のT6衝突試験の項目(電池中央に直径15.8mmの金属製の丸棒を置き、9.1kgの重りを61cmの高さから落下)に準じて試験を行った。試験後6時間以内に破裂・発火がない電池の試験後のセル到達温度を表4に示す。
上記表4で明らかな様に、セパレータのMD方向の引っ張り伸度(EMD)が100%の電池A10は、セパレータのMD方向の引っ張り伸度(EMD)が70%の電池A4と比較して、試験後のセル到達温度で7℃低い結果になった。そのため、電池A10は電池A4と比較してよりセパレータの裂けが抑えられていると考えられ、セパレータのMD方向の引っ張り伸度(EMD)は100%以上であることがより望ましいと考えられる。
(実験例20)
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み16μmでポリエチレンが主成分の微多孔膜のセパレータを介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.25であり、EMD/ETDが0.68であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み17.2μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが0.85であり、EMD/ETDが0.89であった。
電池A11及び電池A12の電池について、25℃で、975mAの電流で電池電圧が4.2Vとなるまで、定電流充電を行い、4.2Vの電圧で電流値が65mAとなるまで定電圧充電を行った。その後、これらの電池をUN輸送試験条件のT6衝突試験の項目(電池中央に直径15.8mmの金属製の丸棒を置き、9.1kgの重りを61cmの高さから落下)に準じて試験を行った。試験後6時間以内に破裂・発火がない電池の試験後のセル到達温度を表5に示す。
表5から明らかな様に、セパレータに耐熱層を有する電池A12はセパレータに耐熱層のない電池A11と比較して、試験後のセル到達温度で2℃低い結果になった。そのため、電池A12は耐熱層を有していることで耐熱性が改善され、微少な短絡が生じた場合に短絡電流が流れることで発生した熱が耐熱層を有していることセパレータの溶融を軽減していると考えられるので、セパレータは耐熱層を有していることがより望ましい。
[正極極板5の作製]
正極活物質としてのLiNi0.91Co0.06Al0.03O2で表されるリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物を100質量部と、導電剤としてのABを1.3質量部と、結着剤としてのPVdFを1質量部とを混合し、さらに、NMPを適量加えた後、正極合剤スラリーを調製した。
負極活物質としての黒鉛粉末を93質量部と、ケイ素化合物SiOを7質量部と、増粘剤としてのCMCを1質量部と、結着剤としてのSBRを1質量部とを混合し、さらに水を適量加えた後、負極合剤スラリーを調製した。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が315mmになる様にした正極極板1と、負極極板1とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み16.7μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.10であり、EMD/ETDが0.59であった。
正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離(L)が279mmになる様にした正極極板5と、負極極板4とが対向する様に配置し、正極極板と負極極板の間に厚み16.7μmの耐熱セパレータ1を介して渦巻き状に捲回して電極群を作製し、電池を作製した。なお、セパレータのSMD/STDが1.10であり、EMD/ETDが0.59であった。
電池A13及び電池A14の電池について、25℃で、975mAの電流で電池電圧が4.2Vとなるまで、定電流充電を行い、4.2Vの電圧で電流値が65mAとなるまで定電圧充電を行った。その後、これらの電池をUN輸送試験条件のT6衝突試験の項目(電池中央に直径15.8mmの金属製の丸棒を置き、9.1kgの重りを61cmの高さから落下)に準じて試験を行った。試験後6時間以内に破裂・発火がない電池の試験後のセル到達温度を表6に示す。
16 正極極板
17 負極極板
18 セパレータ
19 正極集電タブ20 負極集電タブ
L 正極極板の巻始めから正極集電タブまでの距離
A 巻始め
B 巻終わり
Claims (4)
- 正極活物質を有する正極極板と、負極活物質を有する負極極板とを、セパレータを介して捲回された電極群を有する非水電解質二次電池において、
前記正極活物質は、一般式LiaNixM1−xO2(0.9≦a≦1.2、0.8≦x<1、MはCo、Mn、Alからなる群より選択される少なくとも1種の元素)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物を用い、
前記正極極板には、集電タブが、正極極板の巻始めから200mm以上の位置に配置され、
前記セパレータは、MD方向の引っ張り強度(SMD)とTD方向の引っ張り強度(STD)との比(SMD/STD)が、0.72以上、1.37以下であり、MD方向の引っ張り伸度(EMD)とTD方向の引っ張り伸度(ETD)との比(EMD/ETD)が、0.34以上、1.29以下である非水電解質二次電池。 - 前記セパレータのMD方向の引っ張り伸度(EMD)が100%以上である請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記セパレータが、耐熱層を有する請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極活物質が、SiOx(0.5≦x≦1.5)を含む請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
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---|---|---|---|---|
JP7029676B2 (ja) * | 2016-09-23 | 2022-03-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用負極、非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池用負極の製造方法 |
JP6404512B1 (ja) * | 2017-05-15 | 2018-10-10 | 旭化成株式会社 | 非水系電解液電池用セパレータおよび非水電解液電池 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63279562A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池 |
JPH07320770A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 渦巻電極体を備えた電池 |
JPH11204142A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 防爆型非水二次電池 |
JP2002015771A (ja) * | 2000-04-28 | 2002-01-18 | Toshiba Corp | 非水電解質及び非水電解質二次電池 |
JP2005317512A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 非水電解質電池 |
WO2007069560A1 (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-21 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | ポリオレフィン製微多孔膜 |
JP2008146969A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解液電池 |
WO2010134258A1 (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用電極板及び非水電解質二次電池 |
JP2011113915A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Sony Corp | セパレータ、これを用いた電池およびセパレータの製造方法、並びに微多孔膜および微多孔膜の製造方法 |
WO2013038701A1 (ja) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1153933B1 (en) * | 2000-05-12 | 2005-08-31 | Seiko Epson Corporation | Process for the manufacture of polyuronic acids |
CN1204648C (zh) * | 2001-02-28 | 2005-06-01 | 东芝株式会社 | 非水电解质及非水电解质二次电池 |
EP1494128A1 (en) * | 2003-06-30 | 2005-01-05 | Sap Ag | Method and system for creating a book text structure |
DE102004036387B4 (de) * | 2004-07-27 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Hochvolt-MOS-Transistor und entsprechendes Herstellungsverfahren |
DE602006012416D1 (de) * | 2005-04-04 | 2010-04-08 | Panasonic Corp | Lithium-sekundär batterie |
JP2008269928A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
WO2009009661A1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Thermage, Inc. | Treatment apparatus and methods for delivering high frequency energy across large tissue areas |
US20140030236A1 (en) * | 2010-02-25 | 2014-01-30 | The Johns Hopkins University | Derivation and maturation of synthetic and contractile vascular smooth muscle cells from human pluripotent stem cells |
JP2012178237A (ja) | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63279562A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池 |
JPH07320770A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 渦巻電極体を備えた電池 |
JPH11204142A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 防爆型非水二次電池 |
JP2002015771A (ja) * | 2000-04-28 | 2002-01-18 | Toshiba Corp | 非水電解質及び非水電解質二次電池 |
JP2005317512A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 非水電解質電池 |
WO2007069560A1 (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-21 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | ポリオレフィン製微多孔膜 |
JP2008146969A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解液電池 |
WO2010134258A1 (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用電極板及び非水電解質二次電池 |
JP2011113915A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Sony Corp | セパレータ、これを用いた電池およびセパレータの製造方法、並びに微多孔膜および微多孔膜の製造方法 |
WO2013038701A1 (ja) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
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