TWI696495B - 非水電解質電池用無機粒子及使用其之非水電解質電池 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種非水電解質電池用無機粒子,其可提供安全性及壽命特性優異之非水電解質電池。又,本發明之目的亦在於提供一種用以檢查非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力的有效率且實效之方法。本發明之非水電解質電池用無機粒子包含高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體。本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力之檢查方法包括如下步驟:製備包含特定濃度之金屬離子之非水電解質液;向上述非水電解質液添加特定量之非水電解質電池用無機粒子而製備非電解質混合液;於特定條件下攪拌上述非電解質混合液;利用特定之分析機對攪拌後之非電解質混合液中之金屬離子濃度進行定量。
Description
本發明係關於一種非水電解質電池用無機粒子及使用其之非水電解質電池。
隨著近年來電子技術之發展或對環境技術之關心高漲,正開發各種電化學裝置。尤其是對省能源化之要求較多,對能夠貢獻於該等之電化學裝置之期待日益高漲。
為蓄電裝置之代表例且亦為非水電解質電池之代表例之鋰離子二次電池先前主要作為小型設備用電源而使用,近年來亦著眼於作為油電混合車及電動汽車用電源而使用。
鋰離子二次電池隨著裝置之高性能化正進展高能量密度化,可靠性之確保變得重要。又,車輛用電源等中型或大型之鋰離子二次電池較小型設備而言尤其需要確保可靠性。進而,作為車輛用電源,正尋求可結合製品週期持續長時間維持充放電電容之鋰離子二次電池。
例如,專利文獻1記載有一種絕緣層形成用漿料,其係用以形成具有離子透過性及耐熱性之絕緣層之漿料,且含有耐熱性微粒子、增黏劑及介質,上述耐熱性微粒子之至少一部分為磷灰石,pH值為7~11。
專利文獻2記載有一種積層體,其係於以聚烯烴為主成分之多孔質膜之至少一面積層有包含微粒子之多孔質層者,且使用JIS A5508所規定之N50之釘以釘之降下速度50μm/min之條件進行測定的釘刺導通試驗之積
層體於導通時之試驗力與絕緣破壞時之試驗力之差(導通時之試驗力一絕緣破壞時之試驗力)為特定範圍。
專利文獻3記載有一種積層體,其係使以聚烯烴為主成分之多孔質膜之至少一面積層有包含微粒子之多孔質層者,且使用JIS A5508所規定之N50之釘以釘之降下速度50μm/min之條件進行測定的釘刺導通試驗之自積層體之絕緣破壞至導通之積層體之厚度方向之位移為特定範圍。
專利文獻4記載有一種非水電解液二次電池之分隔件用之多孔質層,其具有特定之空隙率變動率,含有聚烯烴等特定之樹脂及填料,且填料之體積基準之平均粒徑為特定範圍。
[專利文獻1]日本專利特開2011-018588號公報
[專利文獻2]日本專利第5973674號公報
[專利文獻3]日本專利第5973675號公報
[專利文獻4]日本專利第5976947號公報
非水電解質電池存在如下情況:於其系中存在或有時產生之金屬離子對電池之安全性及壽命特性造成不良影響。例如,鋰離子二次電池藉由鋰(Li)離子於正極-負極間移動而進行充放電。已知:此處,若於電池內存在除Li離子以外之微量之金屬離子例如鈷離子(Co2+)、鎳離子(Ni2+)、錳離子(Mn2+),則該等金屬會析出至負極表面而引起電池壽命降低,或因所析出之金屬破壞分隔件並到達正極而引起短路,安全性會降低。關於此種
金屬離子,一般而言,有時來自構成電池構成構件之材料之雜質,又,除此以外,亦有時來自如下情況:正極活性物質等電池構成構件所包含之金屬伴隨電池內之副反應而向非水電解質溶出。例如,存在如下情況:因非水電解質之分解反應等而產生氫氟酸(HF),正極活性物質所包含之金屬藉由HF而溶出。進而指出,此種金屬之溶出於電池暴露於高溫下之情形時變得更明顯。
又,於研究用以吸附金屬離子之材料之情形時,一般採用如下方法:(i)將材料加入電池內,檢查充放電後之負極之金屬析出量;或(ii)向包含金屬離子且不包含電解質之環狀及/或鏈狀碳酸酯溶液加入材料,檢查金屬離子之減少量。然而,(i)之方法存在電池組裝步驟繁雜、材料研究需要時間之問題,(ii)之方法存在如下問題:不包含存在阻礙金屬離子之吸附之可能性之鋰離子,無法再現實際之電池內之吸附反應。
本發明所欲解決之問題之一在於提供一種可提供安全性及壽命特性優異之非水電解質電池的非水電解質電池用無機粒子。又,本發明之目的亦在於提供一種用以檢查非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力之有效率且實效之方法。
本申請發明者等人為了解決上述問題反覆進行了努力研究,結果發現:藉由使用包含高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體的非水電解質電池用無機粒子,可提供安全性及壽命特性優異之非水電解質電池。又,發現藉由如下方法能夠有效率有實效地對非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力進行檢查,該方法包括如下步驟:製備包含特定濃度之金屬離子之非水電解質液;向上述非水電解質液添加特定量之非水電解
質電池用無機粒子而製備非電解質混合液;於特定條件下攪拌上述非電解質混合液;利用特定之分析機對攪拌後之非電解質混合液中之金屬離子濃度進行定量。即,本發明如下。
一種非水電解質電池用無機粒子,其包含高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體。
如項目1記載之非水電解質電池用無機粒子,其中上述高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體為選自羥磷灰石、氟磷灰石、氯磷灰石、質子化鈉長石、錳氧化物、β-氧化鋁、六鈦酸鉀、鎢酸鉀、及鉬酸鉀、八鈦酸鹽(Octatitanate)、及鎵鈦鎵酸鹽(Gallotitanogallate)中之1種以上。
如項目1或2記載之非水電解質電池用無機粒子,其中上述一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體為羥磷灰石,且上述羥磷灰石於藉由使用Cu-Kα射線作為光源之X射線繞射測定所獲得之X射線繞射圖中,於繞射角(2θ)25.5~26.5°存在(002)面之波峰,於繞射角(2θ)32.5~33.5°存在(300)面之波峰,上述(002)面之波峰之半值寬度為0.3°以下。
如項目3記載之非水電解質電池用無機粒子,其中上述(002)面之波峰之半值寬度為0.15°以下。
如項目1~4中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子,其
BET(Brunauer-Emmett-Teller,布厄特)比表面積為3m2/g以上。
如項目1~5中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子,其中對於5ppm之Mn2+離子與1mol/L之LiPF6、及環狀及/或鏈狀碳酸酯之混合液100質量份,將上述非水電解質電池用無機粒子0.035質量份於23℃之氛圍下浸漬6小時後,上述Mn2+離子於上述非水電解質電池用無機粒子之吸附率為10%以上。
如項目1~6中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子,其進而包含混合用無機粒子。
如項目7記載之非水電解質電池用無機粒子,其中上述混合用無機粒子之平均厚度厚於上述陽離子交換體。
如項目7或8記載之非水電解質電池用無機粒子,其中上述混合用無機粒子為陰離子交換體。
如項目7~9中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子,其中於將上述陽離子交換體及上述混合用無機粒子之合計質量設為100質量%時,上述陽離子交換體未達50質量%。
一種電池構成構件,其包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子。
一種非水電解質電池,其具備包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層。
一種非水電解質電池,其係具有正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體者,並且上述正極、上述負極、上述分隔件、上述非水電解質、及上述外裝體之至少1者包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子。
如項目12記載之非水電解質電池,其包含正極、負極、及分隔件,且上述含無機粒子層係形成於選自上述分隔件內部、上述正極與上述分隔件之間、及上述負極與上述分隔件之間中之至少一者之一部分或全部。
如項目14記載之非水電解質電池,其中上述含無機粒子層係形成於上述正極與上述分隔件之間之一部分或全部。
一種非水電解質電池用分隔件,其包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子。
一種非水電解質電池用分隔件,其至少於單面具有項目12記載之含
無機粒子層。
一種非水電解質電池用塗料,其包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子。
一種非水電解質電池用樹脂固形物,其包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子及樹脂。
一種鋰離子二次電池,其具有積層體或上述積層體之捲繞體、及非水電解質,該積層體依序積層有正極、包含如項目1~10中任一項記載之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層、分隔件、及負極。
一種方法,其係非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力之檢查方法,且上述方法包括以下步驟:於露點-40℃以下,向包含0.1~6.0mol/L之LiPF6之環狀及/或鏈狀碳酸酯溶液中添加金屬化合物,藉此製備金屬離子濃度為0.1~10,000ppm之非水電解質液;向上述非水電解質液100質量份添加上述非水電解質電池用無機粒子0.001~100質量份,而製備非電解質混合液;將上述非電解質混合液於0~45℃下攪拌1秒~1000小時;及利用感應耦合電漿分光分析機(IPC-AES)或感應耦合電漿質量分析機(ICP-MS)對攪拌後之非電解質混合液中之金屬離子濃度進行定量。
本發明之非水電解質電池用無機粒子由於能夠有效率地吸附非水電解質電池內存在或有時產生之金屬離子,故而可提供安全性及壽命特性優異之非水電解質電池。
圖1係實施例1~3所使用之羥磷灰石之藉由使用Cu-Kα射線作為光源之X射線繞射測定所獲得之X射線繞射圖。
以下,為了例示本發明之實施形態(以下,稱為「本實施形態」)而進行詳細說明,但本發明並不限定於本實施形態。於本申請說明書中,各數值範圍之上限值及下限值可任意地組合。
本實施形態之非水電解質電池更佳為具備含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層。非水電解質電池一般而言具有正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體。於一實施形態中,較佳為正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體之至少1者包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。更佳為分隔件包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。作為對分隔件添加無機粒子之具體方法,可於分隔件內、例如作為基材之微多孔膜或不織布內添加無機粒子。又,亦可於作為分隔件之基材之微多孔膜或不織布之單面或兩面配置含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層。含無機粒子層較佳為形成於選自分隔件內部、正極與分隔件之間、及負極與分隔件之間中之至少一者之一部分或全部,更佳為形成於正極與分隔件之間之一部分或全部。於本申請說明書中,有列舉鋰離子二次電池為例作為非水電解質電池進行說明之
情況,此說明僅係為了幫助本發明之理解,本實施形態之非水電解質電池並不限定於鋰離子二次電池。
於本申請說明書中,將包含正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體之構成電池之構件總稱為「電池構成構件」。作為構成電池構成構件之材料,典型而言例如對外裝體使用鋁等;對正極活性物質使用鎳、鈷、錳、鐵、鋅、銅、及鋁等;又,對集電箔使用銅、及鋁等。該等金屬例如藉由與HF接觸成為金屬離子而溶出至電池內。所溶出之金屬離子於負極被還原而析出,例如於鋰離子二次電池中產生含Li化合物而引起電容之降低。其結果為,有電池之安全性及壽命特性明顯降低之情況。本實施形態之非水電解質電池由於包含下文所述之特定無機粒子,故而能夠有效地吸附電池內存在或產生之金屬離子,從而能夠抑制金屬之析出,而使電池之壽命特性提昇。又,由於能夠抑制負極中之金屬之析出,且能夠進一步有效地抑制短路,故而可有助於電池之安全性之提昇。
於本發明中,正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體之中至少1者包含無機粒子。本實施形態之非水電解質電池用無機粒子包含高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體。於一實施形態中,非水電解質電池用無機粒子可由高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體所構成,亦可除高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體以外進而包含下文所述之混合用無機粒子,亦可由高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體及混合用無機粒子所構成。
於本申請說明書中,所謂「一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體」
係指具有一維隧道型結晶結構,能夠使電池內所存在或產生之陽離子吸附於該隧道內,另一方面能夠釋出隧道內所存在之其他陽離子(亦稱為「交換性陽離子」)之物質。交換性陽離子由於在一維隧道型結晶結構內於一個方向規律地排列,故而結晶內之移動性較高,有其他陽離子之吸附能力亦優異之傾向。
於本申請說明書中,所謂「高結晶性」係指以Cu-Kα射線作為光源之X射線繞射測定中之源自一維隧道狀結晶結構之波峰形狀陡峭。更具體而言係指源自一維隧道狀結晶結構之波峰之半值寬度為0.3°以下。
由於一維隧道型結晶結構之結晶性較高,故而交換性陽離子於結晶內之移動性更高,有其他陽離子之吸附能力亦更優異之傾向。
作為一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體,並無限定,例如可列舉:羥磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,亦稱為「羥磷灰石」)、氟磷灰石(Ca10(PO4)6F2,亦稱為「氟磷灰石」)、氯磷灰石(Ca10(PO4)6Cl2)、質子化鈉長石、錳氧化物(例如,軟錳礦型、斜方錳礦型、鹼硬錳礦型、鋇硬錳礦(Romanechite)型、RUB-7型、鈣錳礦型等)、β-氧化鋁、六鈦酸鉀、鎢酸鉀、鉬酸鉀、中孔物質(FSM-16等)、奈米管狀鋁矽酸鹽(絲狀鋁英石(Imogolite)等)、柱紅石、八鈦酸鹽(Octatitanate)、及鎵鈦鎵酸鹽(Gallotitanogallate)等。
該等之中,就容易提高結晶性之方面而言,較佳為選自由羥磷灰石、氟磷灰石、氯磷灰石、質子化鈉長石、錳氧化物、β-氧化鋁、六鈦酸鉀、鎢酸鉀、鉬酸鉀、八鈦酸鹽(Octatitanate)、及鎵鈦鎵酸鹽(Gallotitanogallate)所組成之群中之至少一者之陽離子交換體。
就防止電池之鼓出等觀點而言,作為一維隧道狀結晶結構之陽離子
交換體,較佳為羥磷灰石。陽離子交換體可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
關於羥磷灰石,只要可保持高結晶性之一維隧道狀結晶結構,則各部位可部分地置換為其他元素及或元素群。例如,Ca部位可置換為Na、K、Rb、Cs、Mg、Zn、Ba、Y、V、Sb、Ge、Ti等元素。PO4部位可置換為SO4、CO3、HPO4、AsO4、VO4、BO3、CrO4、SiO4、GeO4、BO4等元素群。OH部位可置換為OH、F、Cl、Br、I、O、CO3、H2O等之元素及或元素群。上述元素及或元素群可僅為1種,亦可包含2種以上。
羥磷灰石較佳為如下者:於藉由使用Cu-Kα射線作為光源之X射線繞射測定所獲得之X射線繞射圖中,於繞射角(2θ)25.5~26.5°存在(002)面之波峰,於繞射角(2θ)32.5~33.5°存在(300)面之波峰。
羥磷灰石之(002)面之波峰之半值寬度較佳為0.3以下,更佳為0.20以下,進而較佳為0.15以下。
作為獲得羥磷灰石之方法,並無特別限定,可使用公知之方法。作為羥磷灰石之製造方法,例如可列舉乾式法、濕式法。乾式法係以碳酸鈣、焦磷酸鈣、磷酸氫鈣等為原料,於1200℃左右之高溫下進行熱處理之方法。另一方面,濕式法係於水溶液體中之反應,藉由於常壓附近或水熱條件下使鈣鹽與磷酸及/或磷酸鹽於中性至鹼性之條件下反應可獲得羥磷灰石。存在如下傾向:與乾式法相比,利用濕式法所獲得之羥磷灰石之純度或結晶性優異。又,藉由濕式法所獲得之羥磷灰石可於200~1300℃下進行燒成處理。藉由進行燒成處理,可於非水電解質電池中去除成為電池之鼓出之原因的吸附水,並且結晶性亦提高,因而溶出離子之吸附能力亦能夠提昇。
於本申請說明書中,所謂「混合用無機粒子」係指能夠使一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體之分散性提昇之無機粒子。於本實施形態中,無機粒子較佳為不僅包含高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體,而且包含混合用無機粒子。又,上述混合用無機粒子更佳為平均厚度厚於上述陽離子交換體。此處所述之「厚度」係指粒子之最短軸方向之長度。無機粒子藉由含有陽離子交換體以及該具有特定之平均厚度之混合用無機粒子,陽離子交換體之分散性尤其提高,能夠有效率地吸附金屬離子。
作為測定粒子之平均厚度之方法,並無特別限制,例如可藉由如下方式進行測定:利用穿透式電子顯微鏡對100個粒子之最短軸方向之長度進行觀察,並算出平均值。
作為混合用無機粒子,並無限定,例如較佳為具有200℃以上之熔點、電氣絕緣性較高且於非水電解質電池之使用範圍內電化學穩定者。作為此種無機粒子,並無特別限定,例如可列舉選自由陰離子交換體、磷酸鋯、磷酸鈦、鈦酸鹽、鈮酸鹽、鈮/鈦酸鹽、沸石等陽離子交換體;硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋁、石膏、硫酸鋇等碳酸鹽及硫酸鹽;氧化鋁三水合物(ATH)、煙熏二氧化矽、沈澱二氧化矽、氧化釔等氧化物系陶瓷;氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、氧化鍶、氧化釩、SiO2-MgO(矽酸鎂)、SiO2-CaO(矽酸鈣)、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鑭、碳酸鈰氮化矽、氮化鈦、氮化硼等氮化物系陶瓷;氫氧化鎂、碳化矽、滑石、狄克石、透輝橄無球粒隕石、多水高嶺土、葉蠟石、蒙脫石、絹雲母、鎂綠泥石、膨潤土等層狀矽酸鹽;石棉、矽藻土、玻璃
纖維等合成層狀矽酸鹽;例如雲母或氟雲母等中性層狀矽酸鹽;例如鋰膨潤石、皂石、或蛭石、奈米黏土等含有改善嵌入及剝離之改良劑之天然或合成層狀矽酸鹽;及硼酸鋅所組成之群中之無機粒子等。
混合用無機粒子較佳為陰離子交換體。於本申請說明書中,所謂「陰離子交換體」係指能夠吸附電池內存在或產生之陰離子且另一方面釋出其他陰離子的物質。藉由混合用無機粒子為陰離子交換體,不僅能夠提昇陽離子交換體於無機粒子層內之分散性,而且能夠更有效率地吸附金屬離子,因而更佳。作為其具體之機制,理論上並不限定,推測:由於包含陰離子交換體,故而向陽離子交換體向非水電解質中擴散之陽離子於非水電解質中之穩定性提昇,且於陽離子交換體附近之析出得到抑制,作為結果,防止陽離子交換體之離子交換能力降低。
作為陰離子交換體,並無限定,例如可列舉層狀複合氫氧化物(Mg-Al型、Mg-Fe型、Ni-Fe型、Li-Al型)、層狀複合氫氧化物-氧化鋁二氧化矽凝膠複合體、勃姆石(boehmite)、氧化鋁、氧化鋅、氧化鉛、氧化鐵、氧化氫氧化鐵、赤鐵礦、氧化鑭、氧化鉍、氧化錫、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯、鹼性乙酸銅及鹼性硫酸鉛等。就水分量相對較少、防止電池之鼓出之觀點而言,作為陰離子交換體,較佳為勃姆石、氧化鋁、氧化鋅、氧化鉛、氧化鐵、氧化氫氧化鐵、赤鐵礦、氧化鑭、氧化鉍、氧化錫、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯。陰離子交換體可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
本實施形態之非水電解質電池用無機粒子亦可含有除一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體、及平均厚度厚於上述陽離子交換體之混合用無機粒子以外之其他無機粒子。
陽離子交換體之BET比表面積較佳為3m2/g以上,更佳為5m2/g以上。藉由BET比表面積為3m2/g以上,能夠使非水電解質電池之壽命特性及安全性進一步提昇。陽離子交換體之BET比表面積較佳為2000m2/g以下,更佳為1000m2/g以下,進而較佳為100m2/g以下,進一步進而較佳為50m2/g以下。藉由BET比表面積為2000m2/g以下,存在如下傾向:可抑制無機粒子之凝集,非水電解質電池之能量密度提昇。
關於非水電解質電池用無機粒子,於對於5ppm之Mn2+離子與1mol/L之LiPF6、及環狀及/或鏈狀碳酸酯之混合液100質量份,將無機粒子0.035質量份於23℃之氛圍下浸漬6小時後,Mn2+離子於無機粒子之吸附率較佳為10%以上,更佳為15%以上,進而較佳為20%以上。若Mn2+離子於無機粒子之吸附率為10%以上,則能夠使非水電解質電池之壽命特性及安全性進一步提昇。
非水電解質電池用無機粒子之平均二次粒徑(D50)較佳為0.05μm~4μm,更佳為0.1μm~3.5μm,進而較佳為0.2μm~3μm。藉由平均二次粒徑為0.05μm~4μm,存在非水電解質電池之能量密度提高之傾向。
作為將非水電解質電池用無機粒子之平均二次粒徑控制於0.05μm~4.0μm之範圍內之方法,並無特別限定,可列舉先前公知之方法,例如:軸流式磨機法、環形磨機法、輥磨機法、球磨機法、珠磨機法、噴射磨機法、容器旋轉式壓縮剪切磨機法、利用磁器乳缽進行粉碎之方法等。
本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之形狀可為球狀、板狀、針狀等,較佳為板狀或針狀。無機粒子之縱橫比並不限定。
關於非水電解質電池用無機粒子中所包含之混合用無機粒子及陽離
子交換體之量,於將混合用無機粒子及陽離子交換體之合計質量設為100質量%時,陽離子交換體之含量較佳為未達50質量%,更佳為40%以下。於將混合用無機粒子及陽離子交換體之合計質量設為100質量%時,陽離子交換體之含量較佳為1%以上,更佳為5%以上,進而較佳為10%以上。若陽離子交換體未達50質量%,則存在如下傾向:較高地維持非水電解質電池之能量密度,且金屬離子吸附率優異。尤其是於使用非球形例如針狀之陽離子交換體例如羥磷灰石時,將陽離子交換體設為未達50質量%之效果變得更明顯。
非水電解質電池分隔件(以下,亦簡稱為「分隔件」)只要為離子之透過性較高且具有將正極與負極電隔離之功能者,則並不限定。可使用非水電解質電池所使用之公知之分隔件。
作為分隔件之材料,並不限定,可列舉對電池中之非水電解質穩定且電化學穩定之材料,例如:聚烯烴,例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等;聚酯;聚醯亞胺;聚醯胺;聚胺基甲酸酯。作為分隔件之形態,並無限定,例如可列舉微多孔膜、及不織布等。
分隔件較佳為具有如下性質:於較佳為80℃以上且180℃以下、更佳為100℃以上且150℃以下,其孔封閉(亦稱為「關閉功能」)。因此,作為分隔件,更佳為使用包含依據JIS K 7121之規定並使用示差掃描熱量計(DSC)測得之熔解溫度較佳為80℃以上且180℃以下、更佳為100℃以上且150℃以下之聚烯烴的微多孔膜或不織布。
作為分隔件之微多孔膜或不織布例如可包含PE,亦可包含PP,或亦可包含2種以上材料。分隔件亦可為由PE所構成之微多孔膜與由PP所構成
之微多孔膜之積層體,例如依序積層有PP、PE、PP之三層積層體。
作為微多孔膜,例如可使用先前已知之藉由溶劑萃取法、乾式或濕式延伸法等所形成的具有多個孔之離子透過性之多孔質膜,可為作為非水電解質電池之分隔件通用之微多孔膜。
非水電解質電池用分隔件可具有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。於分隔件具有本實施形態之無機粒子之情形時,可(i)於作為基材之微多孔膜或不織布中含有無機粒子,亦可(ii)於基材之至少單面具有本實施形態之無機粒子,例如可於微多孔膜或不織布之單面或兩面上配置含有無機粒子之多孔質之含無機粒子層(以下,亦稱為「具有含無機粒子層之分隔件」)。
於具有含無機粒子層之分隔件之情形時,微多孔膜或不織布成為具有防止正極與負極之短路並且使離子透過之分隔件原本之功能的層,含無機粒子層擔負對自正極活性物質溶出至非水電解質中之金屬離子進行吸附之作用。就此種觀點而言,本實施形態之非水電解質電池用分隔件較佳為於基材之至少單面較佳為與正極對向之面上具有含無機粒子層。
於具有含無機粒子層之分隔件中,為了確保關閉功能,分隔件較佳為具有以具有上述熔解溫度之聚烯烴為主體之微多孔膜或不織布作為基材,更佳為具有以具有上述熔解溫度之聚烯烴為主體之微多孔膜作為基材。即,具有含無機粒子層之分隔件尤佳為於作為基材之以具有上述熔解溫度之聚烯烴為主體之多孔質層之至少單面上具有含無機粒子層。
於具有含無機粒子層之分隔件中,作為基材之微多孔膜或不織布與含無機粒子層可為一體,亦可分別作為獨立之膜存在,於電池內重疊而構成分隔件。
於本申請說明書中,所謂以聚烯烴「作為主體」之多孔質層係指其構成成分之總體積(除去空孔部分之總體積)中之聚烯烴之含量為30體積%以上者,較佳為70體積%以上。
以聚烯烴為主體之多孔質層尤其是微多孔膜因電池內變成高溫而容易熱收縮。然而,不易熱收縮之含有非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層作為耐熱層發揮功能,可抑制分隔件整體之熱收縮,因此能夠獲得於更高溫下之安全性優異之非水電解質電池。
於使用具有含無機粒子層之分隔件之情形時,含無機粒子層由於會使非水電解質電池用無機粒子彼此黏結,及/或由於會使含無機粒子層與基材(不織布或者微多孔膜)黏結,故而較佳為含有黏合劑。
作為含無機粒子層之黏合劑,並無限定,例如較佳為對使用之非水電解質不溶或難溶、且電化學穩定者。作為此種黏合劑,並無限定,例如可列舉:聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴;偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟樹脂;偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡膠;苯乙烯-丁二烯共聚物及其氫化物、丙烯腈-丁二烯共聚物及其氫化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及其氫化物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯橡膠、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯等橡膠類;乙基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物;聚苯醚、聚碸、聚醚碸、聚苯碸、聚苯硫醚、聚醚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚酯等熔點及/或玻璃轉移溫度為180℃以上之樹脂等。
作為上述黏合劑,並無特別限定,進而較佳為選自由非導電性聚合物或具有核殼結構之聚合物之粒子所組成之群中之至少1者。
非導電性聚合物或具有核殼結構之聚合物之粒子包含大致分類為下述(b1)~(b4)之樹脂:
(b1)腈系樹脂
(b2)丙烯酸系樹脂
(b3)脂肪族共軛二烯系樹脂
(b4)與上述(b1)~(b3)不同之樹脂
腈系樹脂係包含具有腈基之聚合單元作為主成分之樹脂。本說明書中,所謂包含聚合單元作為主成分,意指相對於聚合時所添加之所有單體之合計莫耳為50莫耳%以上。腈系樹脂可根據所需而包含具有腈基之聚合單元、以及選自由乙烯性不飽和化合物、碳數4以上之直鏈伸烷基聚合單元、具有親水性基之聚合單元、具有反應性基之聚合單元、芳香族乙烯基聚合單元、具有熱交聯性基之聚合單元所組成之群中之至少1者。
作為熱交聯性基,例如可列舉:環氧基、N-羥甲基醯胺基、唑啉基、烯丙基等。於具有熱交聯性基之情形時,腈系樹脂之具有熱交聯性基之單體單元之存在量較佳為相對於(甲基)丙烯腈單體單元與(甲基)丙烯酸酯單體單元之合計量100質量份為0.01質量份以上且4質量份以下。
腈系樹脂之碘值較佳為3~60mg/100mg,更佳為3~30mg/100mg,進而較佳為3~10mg/100mg。
腈系樹脂可藉由具有腈基之單體之聚合、或具有腈基之單體與其他單體之共聚而獲得。具有腈基之單體例如為(甲基)丙烯腈等。(甲基)丙烯腈意指丙烯腈或甲基丙烯腈。
其他單體可列舉乙烯性不飽和化合物,例如丙烯酸、2-甲基丙烯
酸、2-戊烯酸、2,3-二甲基丙烯酸、3,3-二甲基丙烯酸、伊康酸、及該等之鹼金屬鹽等(甲基)丙烯酸等。(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,於(甲基)丙烯酸酯單體中,烷基亦可為一部分或全部氫被取代為氟等鹵素之鹵烷基。與(甲基)丙烯酸烷基酯之非羰基性氧原子鍵結之烷基之碳數較佳為1~14,更佳為1~5。
作為與非羰基性氧原子鍵結之烷基之碳數為1~5之(甲基)丙烯酸烷基酯,可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、及(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等丙烯酸烷基酯;乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等具有2個以上之碳-碳雙鍵之羧酸酯類。
作為其他(甲基)丙烯酸烷基酯,可列舉:丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸環己酯、及丙烯酸異莰酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基之碳數為6~18之丙烯酸烷基酯;甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸硬脂酯、及甲基丙烯酸環己酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基之碳數為6~18之甲基丙烯酸烷基酯;丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、丙烯酸2-(全氟辛基)乙酯、丙烯酸2-(全氟壬基)乙酯、丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、丙烯酸2-(全氟十二烷基)乙酯、丙烯酸2-(全氟十四烷基)乙酯、及丙烯酸2-(全氟十六烷基)乙酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基之碳數為6~18之丙烯酸2-(全氟烷基)乙酯;甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟辛基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟壬基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、甲
基丙烯酸2-(全氟十二烷基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟十四烷基)乙酯、及甲基丙烯酸2-(全氟十六烷基)乙酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基之碳數為6~18之甲基丙烯酸2-(全氟烷基)乙酯。
碳數4以上之直鏈伸烷基聚合單元例如為丁二烯、異戊二烯、戊二烯等。
所謂親水性基係指於水性溶劑中使質子游離之官能基、及質子被陽離子取代之鹽,具體而言,可列舉:羧酸基、磺酸基、羥基、磷酸基及該等之鹽等。上述親水性基之含有比率較佳為處於0.05~10質量%之範圍。
親水性基於腈系樹脂中之導入可將包含羧酸基、磺酸基、羥基、磷酸基及該等之金屬鹽或銨鹽等之單體進行聚合而進行。
作為具有羧酸基之單體,可列舉單羧酸及其衍生物或二羧酸、及該等之衍生物等。作為單羧酸,可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、3-丁烯酸、及丁烯酸等。作為單羧酸衍生物,可列舉:2-乙基丙烯酸、異丁烯酸、α-乙醯氧基丙烯酸、β-反式-芳氧基丙烯酸、α-氯-β-E-甲氧基丙烯酸、β-二胺基丙烯酸、反式-丁烯二酸、及順-丁烯二酸等。作為二羧酸,可列舉:順丁烯二酸、反丁烯二酸、及伊康酸等。作為二羧酸衍生物,可列舉:甲基順丁烯二酸、二甲基順丁烯二酸、苯基順丁烯二酸、氯順丁烯二酸、二氯順丁烯二酸、及氟順丁烯二酸等,進而可列舉:順丁烯二酸甲酯烯丙酯、順丁烯二酸二苯酯、順丁烯二酸壬酯、順丁烯二酸癸酯、順丁烯二酸十二烷基酯、順丁烯二酸十八烷基酯、及順丁烯二酸氟烷基酯等順丁烯二酸酯。又,亦可使用藉由水解生成羧基之酸酐。作為二羧酸之酸酐,可列舉:順丁烯二酸酐、丙烯酸酐、甲基順丁烯二酸酐、及二甲基順丁烯二酸酐等。
作為具有磺酸基之單體,可列舉:乙烯基磺酸、甲基乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)丙烯酸2-磺酸基乙酯、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、及3-烯丙氧基-2-羥基丙磺酸等。
作為具有羥基之單體,可列舉:(甲基)烯丙醇、3-丁烯-1-醇、及5-己烯-1-醇等乙烯性不飽和醇;丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、順丁烯二酸二-2-羥基乙酯、順丁烯二酸二-4-羥基丁酯、及伊康酸二-2-羥基丙酯等乙烯性不飽和羧酸之烷醇酯類;通式CH2=CR1-COO-((CH2)nO)m-H(m表示2至9之整數,n表示2至4之整數,R1表示氫或甲基)所表示之聚伸烷基二醇與(甲基)丙烯酸之酯類;2'-(甲基)丙烯醯氧基苯二甲酸2-羥基乙酯、2'-(甲基)丙烯醯氧基聚丁二酸2-羥基乙酯等二羧酸之二羥基酯之單(甲基)丙烯酸酯類;2-羥基乙基乙烯醚、2-羥基丙基乙烯醚等乙烯醚類;(甲基)烯丙基-2-羥基乙基醚、(甲基)烯丙基-2-羥基丙基醚、(甲基)烯丙基-3-羥基丙基醚、(甲基)烯丙基-2-羥基丁基醚、(甲基)烯丙基-3-羥基丁基醚、(甲基)烯丙基-4-羥基丁基醚、及(甲基)烯丙基-6-羥基己基醚等伸烷基二醇之單(甲基)烯丙醚類;二乙二醇單(甲基)烯丙醚、二丙二醇單(甲基)烯丙醚等聚氧伸烷基二醇(甲基)單烯丙醚類或甘油單(甲基)烯丙醚;(甲基)烯丙基-2-氯-3-羥基丙基醚、(甲基)烯丙基-2-羥基-3-氯丙基醚等(聚)伸烷基二醇之鹵素及羥基取代體之單(甲基)烯丙醚;丁香酚、異丁香酚等多酚之單(甲基)烯丙醚及其鹵素取代體;(甲基)烯丙基-2-羥基乙基硫醚、(甲基)烯丙基-2-羥基丙基硫醚等伸烷基二醇之(甲基)烯丙基硫醚類等。
作為具有磷酸基之單體,可列舉:磷酸2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯、磷酸甲酯-2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯、及磷酸乙酯-(甲基)丙烯醯氧基乙酯
等。
具有反應性基之聚合單元可為了與無機粒子之表面官能基之反應性、或製造漿料時之無機粒子之分散性之提昇而加入。作為具有反應性基之聚合單元,於無機粒子之表面官能基為胺基之情形時,作為腈系樹脂之反應性基,較佳為環氧基、羰基、及羧基,更佳為環氧基。
又,於上述無機粒子之表面官能基為環氧基之情形時,作為腈系樹脂之反應性基,較佳為磺酸基、胺基、磷酸基、羥基、巰基、及異氰酸酯基,更佳為磺酸基、胺基。
又,於上述無機粒子之表面官能基為巰基之情形時,作為腈系樹脂之反應性基,較佳為環氧基、巰基。
又,於上述無機粒子之表面官能基為異氰酸酯基之情形時,作為腈系樹脂之反應性基,較佳為環氧基、羥基。
進而,腈系樹脂亦可除上述重複單元(即,(甲基)丙烯腈單體單元、(甲基)丙烯酸酯單體單元、及具有熱交聯性基之單體單元)以外包含其他任意重複單元。若列舉與上述任意重複單元相對應之單體之例,則可列舉:苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基甲苯、第三丁基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基萘、氯甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、及二乙烯基苯等苯乙烯系單體;乙烯、丙烯等烯烴類;氯乙烯、偏二氯乙烯等含鹵素原子之單體;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、及丁酸乙烯酯等乙烯酯類;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、及丁基乙烯醚等乙烯醚類;甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丁基乙烯基酮、己基乙烯基酮、及異丙烯基乙烯基酮等乙烯基
酮類;N-乙烯基吡咯啶酮、乙烯基吡啶、及乙烯基咪唑等含雜環之乙烯系化合物;丙烯醯胺等醯胺系單體、丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸等磺酸酯;亞胺基化合物、順丁烯二醯亞胺、不飽和聚伸烷基二醇醚系單體、乙烯官能性含矽單體、螯合化合物、異噻唑啉類、矽氧烷類、磺基琥珀酸酯及其鹽等。再者,腈系樹脂可僅包含1種上述任意重複單元,亦能夠以任意比率組合包含2種以上。其中,就明顯地發揮藉由包含如上述之(甲基)丙烯腈單體單元及(甲基)丙烯酸酯單體單元所帶來之優勢之觀點而言,上述任意重複單元之量較佳為較少,尤佳為不包含上述任意重複單元。
腈系樹脂之重量平均分子量較佳為10,000以上,更佳為20,000以上,且較佳為2,000,000以下,更佳為50,0000以下。若腈系樹脂之重量平均分子量處於上述範圍,則容易使本發明之多孔膜之強度及非導電性聚合物之分散性良好。
腈系樹脂之體積平均粒徑D50較佳為0.01μm以上,及較佳為0.5μm以下,更佳為0.2μm以下。藉由將腈系樹脂之體積平均粒徑D50設為上述範圍之下限值以上,能夠較高地維持本發明之多孔膜之多孔性並抑制多孔膜之電阻,從而良好地保持電池物性,又,藉由設為上述範圍之上限值以下,能夠使非導電性粒子與非水溶性粒子狀聚合物之接著點增多從而提高黏結性。
腈系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為20℃以下,更佳為15℃以下,尤佳為5℃以下。藉由上述玻璃轉移溫度(Tg)為上述範圍,本發明之多孔膜之柔軟性提高,電極及分隔件之耐彎曲性提昇,從而能夠降低因本發明之多孔膜破裂而引起之不良率。又,於將本發明之多孔膜、分隔件及電極捲取成輥時或捲繞時,亦能夠抑制皸裂、缺漏等。再者,非水溶性粒子狀
聚合物之玻璃轉移溫度可藉由將各種單體進行組合而進行調整。腈系樹脂之玻璃轉移溫度之下限並無特別限定,可設為-50℃以上。
於腈系樹脂之製造步驟中,聚合法所使用之分散劑可為通常之合成所使用者,作為具體例,可例示:十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯基醚磺酸鈉等苯磺酸鹽;月桂基硫酸鈉、四-十二烷基硫酸鈉等烷基硫酸鹽;二辛基磺基琥珀酸鈉、二己基磺基琥珀酸鈉等磺基琥珀酸鹽;月桂酸鈉等脂肪酸鹽;聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉鹽、聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸鈉鹽等乙氧基硫酸鹽;烷磺酸鹽;烷基醚磷酸酯鈉鹽;聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂基酯、及聚氧乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物等非離子性乳化劑;明膠、順丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物、聚乙烯基吡咯啶酮、聚丙烯酸鈉、及聚合度700以上且皂化度75%以上之聚乙烯醇等水溶性高分子等,該等可單獨使用,亦可將2種以上併用而使用。該等之中,較佳為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯基醚磺酸鈉等苯磺酸鹽;月桂基硫酸鈉、四-十二烷基硫酸鈉等烷基硫酸鹽,就耐氧化性優異之方面而言,進而較佳為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯基醚磺酸鈉等苯磺酸鹽。分散劑之添加量可任意地設定,相對於單體總量100質量份,通常為0.01~10質量份左右。
腈系樹脂分散於分散介質時之pH值較佳為5~13,進而為5~12,最佳為10~12。藉由腈系樹脂之pH值處於上述範圍,腈系樹脂之保存穩定性提昇,進而機械穩定性提昇。
調整腈系樹脂之pH值之pH值調整劑可例示:氫氧化鋰、氫氧化鈉、及氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物、作為第2族元素氧化物之氫氧化鎂、氫氧化鈣、及氫氧化鋇等鹼土金屬氧化物、氫氧化鋁等長週期表中屬於IIIA屬
之金屬之氫氧化物等氫氧化物;碳酸鈉、碳酸鉀等鹼金屬碳酸鹽、碳酸鎂等2族元素碳酸鹽等碳酸鹽等,作為有機胺,可列舉:乙基胺、二乙基胺、及丙基胺等烷基胺類;單甲醇胺、單乙醇胺、及單丙醇胺等醇胺類;氨水等氨類等。該等之中,就黏結性或操作性之觀點而言,較佳為鹼金屬氫氧化物,尤佳為氫氧化鈉、氫氧化鉀、及氫氧化鋰。
關於腈系樹脂,具體而言,為聚丙烯腈、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、或該等之氫化物等。
丙烯酸系樹脂係將丙烯酸系化合物作為主要單體而使用所獲得之樹脂。作為主要單體而使用,意指相對於聚合時所添加之所有單體之合計莫耳為50莫耳%以上。丙烯酸系化合物係具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基即(甲基)丙烯醯基之單體。
丙烯酸系樹脂亦可根據所需,除具有丙烯醯基之聚合單元以外,還包含選自由(甲基)丙烯腈之乙烯性不飽和化合物、碳數4以上之直鏈伸烷基聚合單元、具有親水性基之聚合單元、具有反應性基之聚合單元、芳香族乙烯基聚合單元、具有熱交聯性基之聚合單元所組成之群中之至少1者。作為熱交聯性基,例如可列舉:環氧基、N-羥甲基醯胺基、唑啉基、及烯丙基等。於具有熱交聯性基之情形時,丙烯酸系樹脂中之具有熱交聯性基之單體單元之存在量較佳為相對於(甲基)丙烯腈單體單元與(甲
基)丙烯酸酯單體單元之合計量100質量份為0.01質量份以上且4質量份以下。
丙烯酸系樹脂可藉由丙烯酸系化合物之聚合、或丙烯酸系化合物與其他單體之共聚而獲得。
作為丙烯酸系化合物,可使用以下單體:若列舉(甲基)丙烯酸之例,例如可列舉:丙烯酸、2-甲基丙烯酸、2-戊烯酸、2,3-二甲基丙烯酸、3,3-二甲基丙烯酸、伊康酸、及該等之鹼金屬鹽等。
若列舉(甲基)丙烯酸酯之例,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、及(甲基)丙烯酸-2乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等具有2個以上碳-碳雙鍵之二丙烯酸酯化合物;三丙烯酸酯化合物、四丙烯酸酯化合物、二甲基丙烯酸酯化合物、及三甲基丙烯酸酯化合物等。又,亦可列舉含氟丙烯酸酯、含有醯胺基之(甲基)丙烯酸或含有醯胺基之(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸官能性含矽單體等。
關於其他單體,乙烯性不飽和化合物例如以(甲基)丙烯腈為代表,作為(甲基)丙烯酸烷基酯,可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、及(甲基)丙烯酸-2乙基己酯等丙烯酸烷基酯;乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等具有2個以上碳-碳雙鍵之羧酸酯類。
作為其他(甲基)丙烯酸烷基酯,可列舉:丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸環己酯、及丙烯酸異莰酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基的碳數為6~18之丙烯酸烷基酯;甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸硬脂酯、及甲基丙烯酸環己酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基的碳數為6~18之甲基丙烯酸烷基酯;丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、丙烯酸2-(全氟辛基)乙酯、丙烯酸2-(全氟壬基)乙酯、丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、丙烯酸2-(全氟十二烷基)乙酯、丙烯酸2-(全氟十四烷基)乙酯、及丙烯酸2-(全氟十六烷基)乙酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基的碳數為6~18之丙烯酸2-(全氟烷基)乙酯;甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟辛基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟壬基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟十二烷基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟十四烷基)乙酯、及甲基丙烯酸2-(全氟十六烷基)乙酯等與非羰基性氧原子鍵結之烷基的碳數為6~18之甲基丙烯酸2-(全氟烷基)乙酯。
進而,丙烯酸系樹脂亦可除上述重複單元(即,(甲基)丙烯酸單體單元、(甲基)丙烯腈單體單元、(甲基)丙烯酸酯單體單元、及具有熱交聯性基之單體單元)以外還包含其他任意重複單元。若列舉與上述任意重複單元相對應之單體之例,可列舉:碳數4以上之直鏈伸烷基聚合單元、具有羧酸基之單體、具有磺酸基之單體、具有羥基之單體、具有磷酸基之單體、反應性聚合單元、苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基甲苯、第三丁基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基萘、氯甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、及二乙烯基苯等苯乙烯系單體;乙烯、丙烯等烯烴類;氯乙
烯、偏二氯乙烯等含鹵素原子之單體;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、及丁酸乙烯酯等乙烯酯類;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、及丁基乙烯醚等乙烯醚類;甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丁基乙烯基酮、己基乙烯基酮、及異丙烯基乙烯基酮等乙烯基酮類;N-乙烯基吡咯啶酮、乙烯基吡啶、及乙烯基咪唑等含雜環之乙烯系化合物;丙烯醯胺等醯胺系單體、丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸等磺酸酯;亞胺基化合物、順丁烯二醯亞胺、不飽和聚伸烷基二醇醚系單體、乙烯官能性含矽單體、螯合化合物、異噻唑啉類、矽氧烷類、磺基琥珀酸酯及其鹽等。再者,丙烯酸系樹脂可僅包含1種上述任意重複單元,亦可以任意比率組合包含2種以上。其中,就明顯地發揮藉由包含如上述之(甲基)丙烯腈單體單元及(甲基)丙烯酸酯單體單元而帶來之優勢之觀點而言,上述任意之重複單元之量較佳為較少,尤佳為不包含上述任意重複單元。
丙烯酸系樹脂之重量平均分子量較佳為10,000以上,更佳為20,000以上,且較佳為2,000,000以下,更佳為500,000以下。若丙烯酸系樹脂之重量平均分子量處於上述範圍,則容易使本發明之多孔膜之強度及非導電性聚合物之分散性良好。
丙烯酸系樹脂之體積平均粒徑D50較佳為0.01μm以上,又,較佳為0.5μm以下,更佳為0.2μm以下。藉由將丙烯酸系樹脂之體積平均粒徑D50設為上述範圍之下限值以上,能夠較高地維持本發明之多孔膜之多孔性並且抑制多孔膜之電阻,從而良好地保持電池物性,又,藉由設為上述範圍之上限值以下,能夠使非導電性聚合物與非水溶性粒子狀聚合物之接著點增多,從而提高黏結性。
丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為20℃以下,更佳為15℃以
下,尤佳為5℃以下。藉由上述玻璃轉移溫度(Tg)為上述範圍,本發明之多孔膜之柔軟性提高,電極及分隔件之耐彎曲性提昇,能夠降低因本發明之多孔膜破裂而引起之不良率。又,於將本發明之多孔膜、分隔件及電極捲取成輥時或捲繞時,亦能夠抑制皸裂、缺漏等。再者,非水溶性粒子狀聚合物之玻璃轉移溫度可藉由將各種單體進行組合而進行調整。丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度之下限並無特別限定,可設為-50℃以上。
於丙烯酸系樹脂之製造步驟中,聚合法所使用之分散劑可為通常之合成所使用者。
丙烯酸系樹脂分散於分散介質時之pH值較佳為5~13,進而為5~12,最佳為10~12。藉由丙烯酸系樹脂之pH值處於上述範圍,丙烯酸系樹脂之保存穩定性提昇,進而機械穩定性提昇。
丙烯酸系樹脂之pH值可利用pH值調整劑進行調節。
丙烯酸系樹脂可包含交聯劑。
關於丙烯酸系樹脂,具體而言,為丙烯酸軟質聚合物、丙烯酸硬質聚合物、丙烯酸-苯乙烯共聚物、磺化丙烯酸聚合物、或該等之種子聚合物、氫化物或者接枝物等。
丙烯酸系樹脂可為非導電性有機粒子之形態。丙烯酸系樹脂於由丙烯酸系化合物及含矽單體而形成時,可為水溶性。丙烯酸系樹脂可包含羧甲基纖維素作為增黏劑。
脂肪族共軛二烯系樹脂係將具有共軛二烯之脂肪族單體作為主成分而使用所獲得之樹脂。本說明書中,所謂作為主成分而使用,意指相對於聚合時所添加之所有單體之合計莫耳為50莫耳%以上。
具有共軛二烯之脂肪族單體為取代或未經取代之鏈狀二烯,且可為直鏈或支鏈。關於具有共軛二烯之脂肪族單體,具體而言,為1,3-丁二烯、1,3-異戊二烯、1,4-二甲基-1,3-丁二烯、1,2-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,2,3-三甲基-1,3-丁二烯、1,3,5-己三烯、及別羅勒烯(Allo-ocimen)等。
脂肪族共軛二烯系樹脂可藉由具有共軛二烯之脂肪族單體之聚合、或具有共軛二烯之脂肪族單體與其他單體之共聚而獲得。
作為其他單體,可使用乙烯系不飽和羧酸、含磺酸基之單體、含腈基之單體、芳香族乙烯基單體、具有熱交聯性基之單體、及芳香族乙烯系化合物等。
關於脂肪族共軛二烯系樹脂,具體而言,可為1,3-丁二烯聚合物、二烯系橡膠、熱塑性彈性體、或該等之無規共聚體、嵌段共聚物、氫化物或酸改性物。脂肪族共軛二烯系樹脂可根據所需而包含酚系與硫醚系之組合、或酚系化合物與亞磷酸酯系化合物之組合等抗老化劑。
與樹脂(b1)~(b3)不同之樹脂(b4)例如為烯烴系樹脂、氟樹脂、含磺酸基之樹脂、及纖維素系樹脂等。樹脂(b4)可為有機聚合物之粒子、接枝聚合物、聚合物乳膠、及含矽聚合物等形態。
關於烯烴系樹脂,具體而言,可列舉聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、乙烯-α-烯烴共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、及乙烯‧丙烯‧苯乙烯共聚物等烯烴化合物之均聚物或與能夠與之共聚之單體之共聚物等。
作為氟樹脂,可列舉:聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙
烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、全氟烷氧基氟樹脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯系橡膠、及四氟乙烯-丙烯共聚物等。
作為含磺酸基之樹脂,可列舉磺化聚合物,例如磺化聚醚碸、磺化聚碸等。
作為纖維素系樹脂,例如可列舉纖維素系半合成高分子、及其鈉鹽或銨鹽等。纖維素系樹脂可具有硫原子、陽離子性基、酸基、及炔丙基等。
作為含矽聚合物,例如可列舉二甲基聚矽氧烷、二苯基聚矽氧烷、及二羥基聚矽氧烷等。
具有核殼結構之聚合物之粒子具有包含聚合物之核部、及包含聚合物之殼部。又,具有核殼結構之樹脂較佳為具有呈現出對非水電解質之相溶性之鏈段及不呈現對非水電解質之相溶性之鏈段。作為核部或殼部之聚合物,可使用上述所說明之樹脂(b1)~(b4)。
具有核殼結構之聚合物之粒子例如可藉由如下方式而製造:使用形成核部之聚合物之單體及形成殼部之聚合物之單體,經時性地改變該等單體之比率,階段性地進行聚合。具體而言,首先,將形成核部之聚合物之單體進行聚合,而製造種子聚合物粒子。該種子聚合物粒子成為粒子之核部。其後,於包含種子聚合物粒子之聚合系中,將形成殼部之聚合物之單體進行聚合。藉此,於核部之表面可形成殼部,因此可獲得具有核殼結構之聚合物之粒子。此時,可視需要例如使用反應媒、聚合起始劑、界面活性劑等。
粒子之核部一般於175℃以上、較佳為220℃以上、更佳為225℃以上具有軟化起始點或分解點。於175℃以上之溫度範圍具有軟化起始點或分解點之核部於二次電池之使用環境及人工壓製時不易變形,能夠抑制微多孔性膜之孔之閉塞。又,由於能夠抑制微多孔性膜之剛性降低,故而亦能夠抑制分隔件之收縮。因此,能夠穩定地防止於高溫環境中之短路。又,對核部之軟化起始點或分解點之上限無限制,通常為450℃以下。
以下,對軟化起始點之測定法進行說明。
首先,稱取測定試樣10mg置於鋁鍋中,利用示差熱分析測定裝置,使用空鋁鍋作為參考,於測定溫度範圍-100℃~500℃之間,以升溫速度10℃/min,於常溫常濕下測定DSC曲線。將該升溫過程中即將出現微分信號(DDSC)成為0.05mW/min/mg以上之DSC曲線之吸熱波峰的基準線與於吸熱波峰後最初出現之彎曲點之DSC曲線之切線的交點設為玻璃轉移點(Tg)。進而,將高於該玻璃轉移點25℃之溫度設為軟化起始點。
再者,於較非導電性粒子之核部之軟化起始點,分解點較低時,有因分解而無法觀測到軟化起始點之情況。
以下,對分解點之測定法進行說明。
於氮氣氛圍下,將測定試樣利用示差熱熱重量同時測定裝置自30℃以升溫速度10℃/min進行加熱。此時,將減量比率達到10質量%之溫度設為分解點。
再者,於可觀測到粒子之核部之軟化起始點及分解點之兩者時,將更低之溫度視為核部之軟化起始點。
作為形成核部之聚合物,例如可列舉樹脂(b1)~(b4)之經高度交聯之聚合物。藉由高度之交聯,即便於聚合物之玻璃轉移點以上之溫度亦可抑
制聚合物之分子移動,因此核部能夠維持形狀。
形成核部之聚合物較佳為藉由將交聯性乙烯基單體進行聚合而獲得。作為交聯性乙烯基單體,例如可列舉通常具有2個以上較佳為具有2個共聚性雙鍵之化合物。又,交聯性乙烯基單體可單獨使用1種,亦可將2種以上以任意比率組合而使用。
作為較佳之交聯性乙烯基單體,例如可列舉非共軛二乙烯基化合物、多元丙烯酸酯化合物等。
作為非共軛二乙烯基化合物之例,可列舉二乙烯基苯等。
作為多元丙烯酸酯之例,可列舉:聚乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、2,2'-雙(4-丙烯醯氧基丙氧基苯基)丙烷、及2,2'-雙(4-丙烯醯氧基二乙氧基苯基)丙烷等二丙烯酸酯化合物;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、及四羥甲基甲烷三丙烯酸酯等三丙烯酸酯化合物;四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等四丙烯酸酯化合物;乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、及2,2'-雙(4-甲基丙烯醯氧基二乙氧基苯基)丙烷等二甲基丙烯酸酯化合物;三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯等三甲基丙烯酸酯化合物等。
關於交聯性乙烯基單體之比率,較佳為相對於形成核部之聚合物之所有單體為20質量%以上,更佳為25質量%以上,進而較佳為30質量%以上。藉由將交聯性乙烯基單體之比率設為20質量%以上,能夠使核部之硬
度、耐熱性及耐溶劑性提昇。又,上限通常較佳為100質量%以下,更佳為98質量%以下,進而較佳為95質量%以下。此處,交聯性乙烯基單體之量例如藉由除去稀釋劑及雜質等之純品(pure form)換算而進行。
粒子之殼部之軟化起始點較佳為85℃以上,更佳為87℃以上,進而較佳為89℃以上,另一方面,較佳為145℃以下,更佳為125℃以下,進而較佳為115℃以下。藉由軟化起始點為85℃以上,能夠使微多孔性膜之耐黏連性提昇。又,由於殼部於二次電池之使用溫度下不易熔解,故而能夠抑制分隔件之孔之閉塞,藉此能夠使二次電池之速率特性提昇。又,藉由軟化起始點為145℃以下,於人工壓製時能夠容易地使殼部熔解,因而會使分隔件之接著性提昇,藉此能夠使二次電池之循環特性提昇。
作為形成殼部之聚合物,較佳為使用包含(甲基)丙烯酸酯單元之聚合物。藉由利用包含(甲基)丙烯酸酯單元之聚合物形成殼部,能夠使多孔膜之電穩定性提昇。作為丙烯酸酯,例如可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、及丙烯酸2-乙基己基乙酯等。作為甲基丙烯酸酯,例如可列舉:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、及甲基丙烯酸2-乙基己酯等。
關於形成殼部之聚合物中之(甲基)丙烯酸酯單元之比率,就電穩定性之觀點而言,較佳為50質量%以上,更佳為60質量%以上,進而較佳為70質量%以上,且為100質量%以下。
非導電性粒子之個數平均粒徑較佳為50nm以上,更佳為200nm以上,進而較佳為300nm以上,另一方面,較佳為1,500nm以下,更佳為
1,200nm以下,進而較佳為500nm以下。藉由將粒子之個數平均粒徑設為此種範圍,能夠於粒子彼此具有接觸部且不阻礙離子之移動之程度下形成粒子彼此之間隙。因此,微多孔性膜之強度提昇,且能夠防止電池之短路,且能夠使二次電池之循環特性提昇。
粒子之個數平均粒徑可藉由如下方式測定。自利用場發射式掃描電子顯微鏡以25,000倍之倍率所拍攝之照片任意選擇200個粒子。於將該粒子像之最長邊設為La、將最短邊設為Lb時,將(La+Lb)/2設為粒徑。求出200個粒子之粒徑之平均作為平均粒徑。
殼部之厚度較佳為相對於粒子之個數平均粒徑為3%以上,更佳為5%以上,進而較佳為7%以上,又,較佳為18%以下,更佳為16%以下,進而較佳為14%以下。若相對於殼部之厚度個數平均粒徑為3%以上,則能夠提高分隔件之接著性從而使二次電池之循環特性提昇。又,若殼部之厚度相對於個數平均粒徑為18%以下,則能夠於不妨礙離子之移動之程度下增大分隔件之孔徑,藉此能夠使二次電池之速率特性提昇。又,由於藉由減薄殼部,能夠相對地增大核部,故而能夠提高粒子之剛性。因此,能夠提高微多孔性膜之剛性,而抑制分隔件之收縮。
殼部之厚度(S)例如可由形成殼部前之種子聚合物粒子之個數平均粒徑(D1)及形成殼部後之非導電性粒子之個數平均粒徑(D2),根據以下式而算出:(D2-D1)/2=S。
多孔膜中之非導電性粒子或具有核殼結構之聚合物之粒子之含有比率通常較佳為70質量%以上,更佳為75質量%以上,進而較佳為80質量%
以上,且通常較佳為98質量%以下,更佳為96質量%以下,進而較佳為94質量%以下。若粒子之含有比率為上述範圍內,則能夠於粒子彼此具有接觸部且不阻礙離子之移動之程度下形成粒子彼此之間隙,藉此能夠使分隔件強度提昇,從而穩定地防止電池之短路。
於分隔件具有含無機粒子層之情形時,關於含無機粒子層中的無機粒子之量,就良好地確保因使用其而產生之效果之觀點而言,以多孔質層之構成成分之總體積(除空孔部分以外之總體積)作為基準,較佳為1體積%以上,更佳為5體積%以上。
分隔件可具有除本實施形態之非水電解質電池用無機粒子以外之其他無機粒子、及/或樹脂粒子。藉由分隔件具有其他無機粒子及/或樹脂粒子,例如能夠進一步提高高溫下之分隔件整體之形狀穩定性。
作為其他無機粒子,如上述「〈非水電解質電池用無機粒子〉」之欄所說明般,可使用除一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體、及平均厚度厚於上述陽離子交換體之混合用無機粒子以外之其他無機粒子。
作為樹脂粒子,較佳為以具有耐熱性及電氣絕緣性、對電池中之非水電解質穩定、且於電池之作動電壓範圍內不易氧化還原之電化學穩定之樹脂所構成。作為此種用於形成樹脂粒子之材料,可列舉:選自由苯乙烯樹脂(聚苯乙烯等)、苯乙烯丁二烯橡膠、丙烯酸系樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚環氧烷(聚環氧乙烷等)、氟樹脂(聚偏二氟乙烯等)、及該等之衍生物所組成之群中之至少1種樹脂之交聯體;脲樹脂;及聚胺基甲酸酯等。樹脂粒子可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。又,樹脂粒子可視需要含有可添加至樹脂中之公知添加劑,例如抗氧化劑等。
其他無機粒子及樹脂粒子之形態分別獨立為板狀、鱗片狀、針狀、
柱狀、球狀、多面體狀、塊狀等中之任一形態,就提昇透過性之觀點而言,較佳為具有複數個面之多面體狀。
其他無機粒子及樹脂粒子之平均粒徑(D50)分別獨立較佳為0.1μm~4.0μm,更佳為0.2μm~3.5μm,進而較佳為0.4μm~3.0μm。藉由使平均粒徑為0.1μm~4.0μm,有進一步抑制高溫下之分隔件之熱收縮之傾向。
於分隔件具有其他無機粒子及/或樹脂粒子之情形時,關於該等粒子,例如可使之含有於(i)含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層(含無機粒子層)、或(ii)與含無機粒子層及基材不同之其他多孔質層(以下,亦簡稱為「其他多孔質層」)。
於使其他無機粒子及/或樹脂粒子含有於(i)含無機粒子層之情形時,較佳為以本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之含量成為上述所說明之較佳範圍內之方式對其他無機粒子及樹脂粒子之含量進行調整。
於使樹脂粒子含有於(ii)其他多孔質層之情形時,該其他多孔質層例如:可配置於作為基材之不織布或微多孔膜之單面上(與設置有包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層的面相反之側之面上);亦可配置於含無機粒子層與基材之間;或者亦可配置於含無機粒子層之表面中與接觸基材之面相反之面上。
包含其他無機粒子及/或樹脂粒子之其他多孔質層可與基材及/或含無機粒子層一體化,亦可以與該等獨立之膜之形式而存在,於電池內與該等重疊而構成分隔件。
於使其他無機粒子及/或樹脂粒子含有於(ii)其他多孔質層之情形時,關於該其他多孔質層中之其他無機粒子及樹脂粒子之含量,於其他多孔質
層之總體積(除去空孔部分之總體積)中較佳為5體積%以上,更佳為10體積%以上,進而較佳為50體積%以上。
於使其他無機粒子及/或樹脂粒子含有於(ii)其他多孔質層之情形時,該多孔質層較佳為具有黏合劑。關於其他多孔質層中之其他無機粒子及樹脂粒子之含量,於其他多孔質層之總體積(除去空孔部分之總體積)中,較佳為99.5體積%以下。作為黏合劑,可使用與作為能夠於含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層使用者進行例示之黏合劑相同者。
即便非水電解質電池用分隔件不具有含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層之情形時,分隔件亦可為具有上述不織布或微多孔膜作為基材、於其單面或兩面上具有包含其他無機粒子或樹脂粒子之其他多孔質層的分隔件。
關於非水電解質電池用分隔件之空孔率,為了確保非水電解質之保持量使離子透過性良好,於分隔件之乾燥之狀態下較佳為30%以上,更佳為40%以上。就分隔件強度之確保及內部短路之防止之觀點而言,分隔件之空孔率於分隔件之乾燥之狀態下較佳為80%以下,更佳為70%以下。於本申請說明書中,分隔件之空孔率P(%)可藉由如下方式進行計算:根據分隔件之厚度、每單位面積之質量、及構成成分之密度,使用下述式求出關於各成分i之總和。
P={1-(m/t)/(Σai‧ρi)}×100
{式中,ai為將整體之質量設為1時之成分i之比率,ρ i為成分i之密度(g/cm3),m為分隔件之每單位面積之質量(g/cm2),且t為分隔件之厚度(cm)}
關於非水電解質電池用分隔件之總厚度,於具有上述多孔質層之情形及不具有之情形之任一情況下均較佳為2μm以上且200μm以下,更佳為5μm以上且100μm以下,進而較佳為7μm以上且30μm以下。藉由分隔件之總厚度為2μm以上,存在分隔件之機械強度進一步提昇之傾向。又,藉由分隔件之總厚度為200μm以下,電池內之分隔件之佔有體積減少,因而存在非水電解質電池進一步高電容化、離子透過性進一步提昇之傾向。
非水電解質電池用分隔件之透氣度較佳為10秒/100cc以上且500秒/100cc以下,更佳為20秒/100cc以上且450秒/100cc以下,進而較佳為30秒/100cc以上且450秒/100cc以下。藉由透氣度為10秒/100cc以上,存在將分隔件用於非水電解質電池時之自放電進一步變少之傾向。藉由透氣度為500秒/100cc以下,存在可獲得更良好之充放電特性之傾向。
於分隔件具有含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層之情形時,多孔質層之厚度較佳為1μm~10μm。
於分隔件具有包含其他無機粒子或樹脂粒子之其他多孔質層之情形時,該其他多孔質層之厚度較佳為1μm~10μm。
分隔件之基材本身例如不織布或多孔質膜本身之厚度較佳為5μm~40μm。
含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層可藉由將使本實施形態之非水電解質電池用無機粒子、及黏合劑等分散或溶解於水或有機溶劑所製備之組合物(例如,膏、漿料等)塗佈於欲形成多孔質層之位置並使之乾燥而形成,亦可將組合物塗佈於樹脂膜等基材上使之乾燥之後進行剝離,以獨立之膜之形式而形成。包含其他無機粒子或樹脂粒子之
其他多孔質層亦可與上述相同地形成。
含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層可進而包含水溶性聚合物。作為水溶性聚合物,可使用一般作為水系分散劑或水系增黏劑而為人所知之一般之水系分散劑或水系增黏劑。
作為水系分散劑,例如可列舉:有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股)製造)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(共榮社化學(股)製造)、W001(裕商(股))等陽離子系界面活性劑;聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等非離子系界面活性劑;W004、W005、W017(裕商(股))等陰離子系界面活性劑;EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450(均為Ciba Specialty Chemicals公司製造)、Disperse Aid 6、Disperse Aid 8、Disperse Aid 15、Disperse Aid 9100、SN Dispersant 5040、5033、5034、5468、5020(均為SAN NOPCO(股)製造)、(均為SAN NOPCO(股)製造)、Solsperse 3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000、41000等各種Solsperse分散劑(Lubrizol公司製造)等高分子分散劑;Adeka Pluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(ADEKA(股)製造)及Ionet S-20(三洋化成工業(股)製造)、DISPERBYK 101、103、106、108、109、110、111、112、116、118、130、140、142、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、184、190、191、194N、2000、
2001、2010、2015、2050、2055、2150、2152、2155、2164(BYK-Chemie公司製造)等分散劑;Demol EP、Poiz 520、Poiz 521、Poiz 530、Poiz 535、Demol P、(花王公司製造)等分散劑;Aron T-50、A-6012、A-6017、AT-40H、A-6001、A-30SL、A-6114、A-210、SD-10、A-6712、A-6330、CMA-101、JURYMER(註冊商標)AC-10NPD(均為東亞合成(股)製造)及Nuosperse FX-605、FX-609、FX-600、FX-504(Elementis公司製造)等各種聚羧酸系分散劑。又,作為分散劑,除上述以外亦可列舉丙烯酸系共聚物等之分子末端或者側鏈具有極性基之低聚物或聚合物。分散劑可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
作為水系增黏劑,例如可列舉:SEPIGEL 305、NS、EG、FL、SEPIPLUS265、S、400、SEPINOV EMT10、P88、SEPIMAX ZEN(成和化成公司製造)、Aron A-10H、A-20P-X、A-20L、A-30、A-7075、A-7100、A-7185、A-7195、A-7255、B-300K、B-500K、JURYMER(註冊商標)AC-10LHPK、AC-10SHP、RHEOGIC 260H、845H、JUNRON PW-120(東亞合成公司製造)、DISPERBYK 410、411、415、420、425、428、430、431、7410ET、7411ES、7420ES、OPTIFLO-L1400(BYK-Chemie公司製造)、Kosukatto GA468(大阪有機化學工業公司製造)、纖維素衍生物系材料(羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥基纖維素等)、蛋白質系材料(酪蛋白、酪蛋白酸鈉、酪蛋白酸銨等)、海藻酸系材料(海藻酸鈉等)聚乙烯系材料(聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯苄醚共聚物等)、聚丙烯酸系材料(聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸-(甲基)丙烯酸共聚物等)、聚醚系材料(普朗尼克聚醚、聚醚二烷基酯、聚醚二烷基醚、聚醚胺基甲酸酯改性物、聚醚環氧基改性物等)、順丁烯二酸酐共聚物系材料(乙
烯醚-順丁烯二酸酐共聚物之偏酯、乾性油脂肪酸烯丙醇酯-順丁烯二酸酐之半酯等)。作為增黏劑,除上述以外亦可列舉聚醯胺蠟鹽、乙炔乙二醇、三仙膠(Xanthan gum)、分子末端或者側鏈具有極性基之低聚物或聚合物。增黏劑可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
關於含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層中之水溶性聚合物之含量,以該多孔質層之總質量為基準,較佳為0.1質量%~100質量%,更佳為0.2質量%~10質量%。
正極一般具有電體、及形成於其上之正極合劑層,且正極合劑層較佳為包含正極活性物質、導電助材、及黏合劑。
作為正極活性物質,可使用能夠電化學地吸藏及釋出鋰離子之公知者。作為正極活性物質,較佳為包含鋰之材料。作為正極活性物質,例如為下述式(1):LixMn2-yMyOz (1)
{式中,M表示選自由過渡金屬元素所組成之群中之至少1種元素,0<x≦1.3,0.2<y<0.8,且3.5<z<4.5}
所表示之氧化物;下述式(2):LixMyOz (2)
{式中,M表示選自由過渡金屬元素所組成之群中之至少1種元素,0<x≦1.3,0.8<y<1.2,且1.8<z<2.2}
所表示之層狀氧化物;
下述式(3):LiMn2-xMaxO4 (3)
{式中,Ma表示選自由過渡金屬元素所組成之群中之至少1種元素,且0.2≦x≦0.7}
所表示之尖晶石型氧化物;下述式(4):Li2McO3 (4)
{式中,Mc表示選自由過渡金屬元素所組成之群中之至少1種元素}所表示之氧化物與下述式(5):LiMdO2 (5)
{式中,Md表示選自由過渡金屬元素所組成之群中之至少1種元素}所表示之氧化物之複合氧化物,可列舉:下述式(6):zLi2McO3-(1-z)LiMdO2 (6)
{式中,Mc及Md分別與上述式(4)及(5)中之Mc及Md同義,且0.1≦z≦0.9}
所表示之Li過量之層狀之氧化物正極活性物質;下述式(7):LiMb1-yFeyPO4 (7)
{式中,Mb表示選自由Mn及Co所組成之群中之至少1種元素,且0≦y≦1.0}
所表示之橄欖石型正極活性物質;及下述式(8):Li2MePO4F (8)
{式中,Me表示選自由過渡金屬元素所組成之群中之至少1種元素。}所表示之化合物。正極活性物質可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
正極活性物質較佳為能夠使之於更高電位作動從而提高電池之能量密度者。由於本實施形態之非水電解質電池藉由自正極活性物質溶出並向負極析出能夠有效地吸附使電池特性降低或引起短路之金屬離子,藉此能夠抑制電池性能降低,因而作為正極活性物質,較佳為使用選自由上述式(3)所表示之尖晶石型鋰錳複合氧化物、及上述式(2)所表示之層狀化合物所組成之群中之至少1種。
正極之導電助材、黏合劑、及集電體可使用公知者。
正極可具有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。於正極具有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之情形時,作為其態樣,並無限定,例如可列舉:(i)使正極合劑層中含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之方法、或(ii)使正極合劑層之表面含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子而形成多孔質層之方法。於後者之方法之情形時,含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層可藉由與於上述「〈非水電解質電池用分隔件〉」之欄中所說明之多孔質層相同之方法而形成,又,其構成亦可援用上述多孔質層之構成。
關於正極中之非水電解質電池用無機粒子之含量,就良好地確保藉由其使用而帶來之效果之觀點而言,例如於除去集電體之正極之構成成分之總體積(除去空孔部分之總體積)中,較佳為0.5體積%以上,更佳為1體積%以上。又,就電池之能量密度及內部電阻之觀點而言,關於正極中之非水電解質電池用無機粒子之含量,於除去集電體之正極之構成成分之總
體積(除去空孔部分之總體積)中,較佳為10體積%以下,更佳為6體積%以下。
於正極不含有非水電解質電池用無機粒子之情形時,以正極合劑層之總質量為基準,正極活性物質之含量較佳為87質量%~97質量%,導電助劑之含量較佳為1.5質量%~6.5質量%,黏合劑之含量較佳為1.5質量%~6.5質量%。
於正極含有非水電解質電池用無機粒子之情形時,以正極合劑層之總質量為基準,正極活性物質之含量較佳為79.4質量%~96.4質量%,導電助劑之含量較佳為1.4質量%~6.5質量%,黏合劑之含量較佳為1.4質量%~6.5質量%。
負極一般具有集電體、及形成於其上之負極合劑層,負極合劑層較佳為包含負極活性物質、及黏合劑。
作為負極之集電體,並無限定,例如可列舉:銅、鎳、及不鏽鋼等金屬之箔、延伸金屬、沖孔金屬、發泡金屬;碳材料,例如交叉形狀碳纖維(carbon cross)、及碳紙(carbon papper)等。負極之集電體可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
作為負極活性物質,可使用能夠電化學地吸藏及釋出鋰離子之公知者。作為負極活性物質,並無限定,例如可列舉:石墨粉末、中間相碳纖維、及中間相小球體等碳材料;以及金屬、合金、氧化物及氮化物。負極活性物質可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
作為負極之黏合劑,可使用能夠將構成負極活性物質、導電助材、及集電體之負極之材料之中至少2者進行黏結之公知者。作為此種黏合
劑,並無限定,例如可列舉:羧甲基纖維素、苯乙烯-丁二烯之交聯橡膠乳膠、丙烯酸系乳膠、及聚偏二氟乙烯。黏合劑可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
負極可包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。於負極具有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之情形時,作為其態樣,並無限定,例如可列舉:(i)使負極合劑層中含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之方法、或(ii)使負極合劑層之表面含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子而形成多孔質層之方法。於後者之方法之情形時,含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層可藉由與於上述「〈非水電解質電池用分隔件〉」之欄中所說明之多孔質層相同之方法而形成,其構成亦可援用上述多孔質層之構成。
關於負極中之非水電解質電池用無機粒子之含量,就良好地確保藉由其使用而帶來之效果之觀點而言,例如於除去集電體之負極之構成成分之總體積(除去空孔部分之總體積)中,較佳為1.5體積%以上,更佳為2體積%以上。又,就電池之能量密度及內部電阻之觀點而言,關於負極中之非水電解質電池用無機粒子之含量,於除去集電體之負極之構成成分之總體積(除去空孔部分之總體積)中,較佳為25體積%以下,更佳為15體積%以下。
於負極不含有非水電解質電池用無機粒子之情形時,以負極合劑層之總質量為基準,負極活性物質之含量較佳為88質量%~99質量%,黏合劑之含量較佳為1質量%~12質量%,於使用導電助劑之情形時,導電助劑之含量較佳為0.5質量%~6質量%。
於負極含有非水電解質電池用無機粒子之情形時,以負極合劑層之
總質量為基準,負極活性物質之含量較佳為68質量%~98質量%,黏合劑之含量較佳為0.8質量%~11.8質量%,於使用導電助劑之情形時,導電助劑之含量較佳為0.9質量%~5.9質量%。
作為非水電解質,並無限定,例如可為將鋰鹽溶解於有機溶劑而成之溶液。作為鋰鹽,並無限定,例如可列舉:LiPF6(六氟磷酸鋰)、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2CkF2k+1(式中,k為1~8之整數)、LiN(SO2CkF2k+1)2(式中,k為1~8之整數)、LiPFn(CkF2k+1)6-n(式中,n為1~5之整數,且k為1~8之整數)、LiPF4(C2O4)、及LiPF2(C2O4)2等。該等之中,作為鋰鹽,較佳為LiPF6。藉由使用LiPF6,存在如下傾向:即便於高溫時,電池特性及安全性亦更優異。鋰鹽可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
作為非水電解質所使用之非水溶劑並不限定,可使用公知者,例如較佳為非質子性極性溶劑。
作為非質子性極性溶劑,並無限定,例如可列舉:碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸1,2-丁二酯、碳酸2,3-丁二酯、碳酸1,2-戊二酯、碳酸2,3-戊二酯、三氟甲基碳酸乙二酯、碳酸氟乙二酯及4,5-二碳酸氟乙二酯等環狀碳酸酯;γ-丁內酯及γ-戊內酯等內酯;環丁碸等環狀碸;四氫呋喃及二烷等環狀醚;碳酸甲酯乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯丙酯、碳酸甲酯異丙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲酯丁酯、碳酸二丁酯、碳酸乙酯丙酯及碳酸甲酯三氟乙酯等鏈狀碳酸酯;乙腈等腈;二甲醚等鏈狀醚;丙酸甲酯等鏈狀羧酸酯;以及二甲氧基乙烷等鏈狀醚碳酸酯化合物。非水電解質可單獨使用1種,或亦可將2種以上併用。
非水電解質所包含之鋰鹽之濃度較佳為0.5mol/L~1.5mol/L,更佳為0.9mol/L~1.25mol/L。
非水電解質可為液體電解質(非水電解液),亦可為固體電解質。
非水電解質可含有本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。關於非水電解質中之非水電解質電池用無機粒子之含量,就良好地確保藉由其使用而帶來之效果之觀點而言,較佳為每1mL非水電解質5mg以上,更佳為10mg以上。
非水電解質亦可視需要含有其他添加劑。作為此種添加劑,並無特別限定,例如可列舉:除上述所例示以外之鋰鹽、含有不飽和鍵之碳酸酯、含鹵素原子之碳酸酯、羧酸酐、含硫原子之化合物(例如,硫化物、二硫化物、磺酸酯、亞硫酸鹽、硫酸鹽、磺酸酐等)、含腈基之化合物等。
其他添加劑之具體例如下:鋰鹽:例如單氟磷酸鋰、二氟磷酸鋰、雙(草酸基)硼酸鋰、二氟(草酸基)硼酸鋰、四氟(草酸基)磷酸鋰、二氟雙(草酸基)磷酸鋰等;含有不飽和鍵之碳酸酯:例如碳酸伸乙烯酯、碳酸乙烯基乙二酯等;含鹵素原子之碳酸酯:例如碳酸氟乙二酯、碳酸三氟甲基乙二酯等;羧酸酐:例如乙酸酐、苯甲酸酐、琥珀酸酐、順丁烯二酸酐等;含有硫原子之化合物:例如環硫乙烷、1,3-丙烷磺內酯、1,3-丙烯磺內酯、1,4-丁烷磺內酯、硫酸乙烯酯、硫酸伸乙烯酯等;含腈基之化合物:例如丁二腈等。
藉由非水電解質包含此種其他添加劑,存在電池之循環特性進一步提昇之傾向。
其中,就使電池之循環特性進一步提昇之觀點而言,較佳為選自二氟磷酸鋰及單氟磷酸鋰所組成之群中之至少1種。關於選自由二氟磷酸鋰及單氟磷酸鋰所組成之群中之至少1種添加劑之含量,相對於非水電解質100質量%,較佳為0.001質量%以上,更佳為0.005質量%以上,進而較佳為0.02質量%以上。若該含量為0.001質量%以上,則存在鋰離子二次電池之循環壽命進一步提昇之傾向。又,該含量較佳為3質量%以下,更佳為2質量%以下,進而較佳為1質量%以下。若該含量為3質量%以下,則存在鋰離子二次電池之離子傳導性進一步提昇之傾向。
非水電解質中之其他添加劑之含量例如可藉由31P-NMR、19F-NMR等之NMR測定進行確認。
作為外裝體,並無限定,例如可列舉鋼罐、鋁罐等金屬罐。作為外裝體之形態,可列舉筒形,例如角筒形、圓筒形等。又,亦可使用蒸鍍有金屬之層壓薄膜作為外裝體,而形成非水電解質電池。
本實施形態之非水電解質電池用塗料包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。本實施形態之非水電解質電池用塗料可為包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子、以及樹脂、分散劑、水、及有機溶劑等追加成分的液體塗料,或亦可為包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子以及樹脂等造膜成分的粉末塗料。作為塗料所包含之樹脂,為了形成水電解質電池之構成要素,可使用上述所說明之各種樹脂。塗料例如可藉
由混合、攪拌、分散等已知之方法而形成。
本實施形態之非水電解質電池用樹脂固形物包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子及樹脂。作為樹脂固形物所包含之樹脂,為了形成非水電解質電池之構成要素,可使用上述所說明之樹脂。樹脂固形物例如可藉由使用混練、混合、擠出、成形等已知之方法,將本實施形態之非水電解質電池用無機粒子與樹脂進行混合而形成。亦可使用該樹脂固形物形成含有本實施形態之無機粒子之多孔質層。
本實施形態之非水電解質電池之製造方法並無限定,例如可藉由如下方式而製造:將正極及負極介隔分隔件進行積層而獲得積層體,或將積層體進一步進行捲繞而獲得捲繞體,將所獲得之積層體或捲繞體與非水電解質一併收容於外裝體內;且於任一步驟中,使正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體之中至少1者包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子。
較佳為可列舉如下方法:依序積層正極、包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層、分隔件、及負極而獲得積層體,或將該積層體進行捲繞而獲得捲繞體,將所獲得之積層體或捲繞體及非水電解質收容於外裝體內。於非水電解質電池例如為鋰離子二次電池之情形時,藉由以此種順序排列鋰離子二次電池之複數個構成要素,得以確保鋰離子於電池內之移動,且對電池之壽命特性或安全性產生影響之金屬離子之吸附變得明顯。
包含本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之多孔質層可使用上
述所說明之非水電解質電池用樹脂固形物而形成,或可作為上述所說明之分隔件之一部分預先形成。
本實施形態之非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力可藉由包括以下步驟之檢查方法進行評價:於露點-40℃以下,向包含0.1~6.0mol/L之LiPF6之環狀及/或鏈狀碳酸酯溶液中添加金屬化合物,藉此製備金屬離子濃度為0.1~10,000ppm之非水電解質液;向上述非水電解質液100質量份中添加非水電解質電池用無機粒子0.001~100質量份,而製備非電解質混合液;將上述非電解質混合液於0~45℃下攪拌1秒~1000小時;及對攪拌後之上述非電解質混合液中之金屬離子濃度利用感應耦合電漿分光分析(IPC-AES)或感應耦合電漿質量分析(ICP-MS)進行定量。
該方法可任意地於攪拌之步驟之後具有利用孔徑0.1~1.0μm之過濾器過濾攪拌後之非電解質混合液而獲得濾液之步驟。於此情形時,可利用感應耦合電漿分光分析(IPC-AES)或感應耦合電漿質量分析(ICP-MS)對濾液中之金屬離子濃度進行定量。
評價分隔件時,上述非電解質混合液中之無機粒子之量以相對於非水電解質液100質量份,無機粒子為0.001~100質量份之方式進行添加即可。分隔件可為一片,亦可進行分割。
LiPF6由於若暴露於H2O中則會分解、產生HF、金屬吸附能力之定量性降低,故而較佳為於去除水分之氛圍中進行評價。作為露點,較佳為-40℃以下,更佳為-45℃以下,進而較佳為-50℃以下。尤其是金屬吸附
能力更佳為於惰性氣體氛圍下進行評價,進而較佳為於氮氣或氬氣中進行評價,最佳為於氬氣氛圍下進行評價。
關於LiPF6與環狀及/或鏈狀碳酸酯之混合液之組成,只要相對於環狀及/或鏈狀碳酸酯溶液,LiPF6為0.1~6.0mol/L,則並不特別限定。
藉由將金屬化合物溶解於包含LiPF6之環狀及/或鏈狀碳酸酯混合液,而製備金屬離子濃度為0.1~10,000ppm之非水電解質液。
作為金屬化合物,並無特別限定,就於非水電解液中保持充分之溶解度、金屬吸附能力之定量性優異之方面而言,更佳為金屬化合物包含選自三氟甲磺酸、四氟硼酸、乙醯丙酮酸鹽中之1種以上陰離子。
作為將金屬化合物溶解於非水電解液之方法,並無特別限定,例如可列舉螺旋攪拌、振動攪拌、旋轉混合器、漩渦攪拌器、超音波等。
就定量之精度之觀點而言,上述電解質中之金屬離子之濃度較佳為濃於固定之濃度,較佳為0.5ppm以上,較佳為3ppm以上。又,關於其上限,為了再現實際之電池內之狀態,較佳為10,000ppm以下,較佳為5,000ppm以下,進而較佳為1,000ppm以下。
用於反應之容器只要為具有化學耐性尤其是酸耐性者,則並不特別限定。
就定量精度之觀點而言,無機粒子之量較佳為濃於固定之濃度,較佳為相對於該非水電解質液100質量份,多於0.01質量份,進而較佳為多於0.02質量份。又,關於其上限,就無損該非水電解質液之流動性之觀點而言,較佳為100質量份以下,更佳為50質量份以下,進而較佳為30質量份以下。
關於吸附反應之溫度,就流動性之觀點而言,較佳為0℃以上,更佳
為20℃以上,又,關於上限,較佳為該非水電解質液不易蒸發之溫度,較佳為80℃以下,更佳為70℃以下,進而較佳為60℃以下。
又,較佳為經常攪拌以使該非水電解質液體中不產生金屬離子之濃度梯度,關於其攪拌方法,並無特別限定,例如可列舉:螺旋攪拌、振動攪拌、旋轉混合器、漩渦攪拌器、超音波等。關於攪拌時間,就使之充分地吸附之觀點而言,較佳為1秒以上,更佳為1小時以上,進而較佳為5小時以上。又,關於其上限,就評價之處理量(throughput)之觀點而言,較佳為1000小時以下,更佳為100小時以下,進而較佳為80小時以下。
於攪拌後該非水電解質液體中殘留粉體之情形時,較佳為通過過濾器過濾。例如,可使用薄膜過濾器(membrane filter)。關於孔徑,就過濾之觀點而言,較佳為0.1~1.0μm。為了確實地過濾粒子,過濾器徑更佳為0.5μm以下,進而較佳為0.2μm以下。又,關於其下限,就評價之處理量之觀點而言,較佳為0.1μm以上。可使用之過濾器之種類只要能夠如上所述地達成粉體過濾,則並不特別限定。例如可使用PP製、PTFE(polytetrafluornethylene,聚四氟乙稀)製薄膜過濾器等。
於不會自分隔件落粉之情形時,過濾之步驟並非必需。另一方面,於擔憂落粉之情形時,較佳為包含過濾之步驟。
關於濾液中之金屬離子濃度之測定,只要金屬離子能夠定量,則並不特別限定。例如可使用螯合滴定、離子層析法、原子吸光分析、感應耦合電漿分光分析(IPC-AES)、感應耦合電漿質量分析(ICP-MS)、毛細管電泳法、離子選擇性電極法、螢光X射線分析等。就微小量之定量性之觀點而言,較佳為感應耦合電漿分光分析(IPC-AES)或感應耦合電漿質量分析(ICP-MS)。
於評價分隔件之金屬離子吸附能時,可將分隔件作為隔膜使已知濃度之含有金屬離子之電解液通過,對通過後之電解液體中之金屬離子濃度進行測定。例如,可藉由將分隔件載置於Swinnex保持器,利用注射器壓送電解液,對通過分隔件之電解液之金屬離子濃度進行測定,而對無機粒子之金屬離子吸附能進行評價。
關於每單位面積之通過分隔件之電解液之每單位時間之量,就處理量之觀點而言,較佳為100ml/h/m2以上,較佳為500ml/h/m2以上,更佳為1,000ml/h/m2以上。關於其上限,就使金屬離子吸附於分隔件之觀點而言,較佳為10,000,000ml/h/m2以下,更佳為5,000,000ml/h/m2以下,更佳為1,000,000ml/h/m2以下。
關於金屬離子濃度,就定量性之觀點而言,較佳為採用如下方式而得之值:收集通過之電解液10μl以上,測定複數次金屬離子濃度,並進行平均,更佳為100μl以上,進而較佳為500μl以上。又,就處理量之觀點而言,其上限較佳為11以下,更佳為500ml以下,進而較佳為250ml以下。
以下,藉由實施例及比較例對本發明之實施形態具體地進行說明,但本發明並不受該等實施例及比較例所限定。再者,只要無特別記載,各種測定及評價係於室溫23℃、1個氣壓、及相對濕度50%之條件下進行。
將磷酸氫鈣‧二水合物與碳酸鈣之10%水懸浮液於90℃下進行加熱、攪拌,而合成羥磷灰石。此時,Ca與P之莫耳比設為Ca:P=5:3。
將所獲得之固體於120℃下進行真空乾燥,而獲得粉末狀之羥磷灰石A。又,利用穿透式電子顯微鏡進行觀察而得之100個粒子之平均厚度為150nm。
針對所獲得之羥磷灰石A,藉由定容法對藉由氮氣之吸附等溫線進行測定。於吸附溫度下,於加入有經預處理之無機粒子之玻璃管中,一面提高氮氣之相對壓力一面供給氮氣直至氮氣之相對壓力成為約0.5。一面供給氮氣,一面測定氮氣於無機粒子之吸附量。根據於提高氮氣之相對壓力之步驟所測得之氮氣於無機粒子之吸附量、及氮氣之相對壓力,而獲得吸附等溫線。
根據所獲得之吸附等溫線,藉由BET法(多點法,相對壓力約0.1~0.2之範圍之5點)算出BET比表面積。所獲得之羥磷灰石A之BET比表面積為6.5m2/g。
測定裝置:BELSORP-mini(NIPPON BEL(股)製造)
預處理裝置:BELPREP-vacII(NIPPON BEL(股)製造)
對加入至玻璃管之無機粒子,於200℃下進行真空脫氣8小時。
吸附溫度:77K
吸附質:氮氣
飽和蒸氣壓:實測
吸附質剖面積:0.162nm2
平衡等待時間:500sec
平衡等待時間係達到吸附平衡狀態(吸附脫附時之壓力變化成為特定之值以下之狀態)後之等待時間。
針對所獲得之羥磷灰石A,利用X射線繞射裝置(Bruker公司製造之D2 PHASER),使用Cu-Kα射線,於加速電壓30kV、管電流10mA、發散狹縫1mm、太陽光狹縫(solar slit)4°、空氣散射屏(air scatter screen)1mm、Kβ過濾器0.5mm、計數時間0.15秒、0.02°步距(step)、及測定範圍5°~40°之條件下進行粉末X射線繞射測定。再者,於X射線繞射裝置之修正時使用標準矽粉末。將所獲得之繞射圖案示於圖1。根據該繞射圖案,於25.9°(2θ)附近可看到源自(002)面之繞射波峰、及於32.8°(2θ)附近可看到源自(300)面之繞射波峰,確認為羥磷灰石之結構。又,源自(002)面之繞射波峰之半值寬度為0.14°。
將黏度平均分子量(Mv)700,000之均聚物之聚乙烯47.5質量份、及Mv 250,000之均聚物之聚乙烯47.5質量份、Mv 400,000之均聚物之聚丙烯5質量份使用滾筒混合機進行乾摻,而獲得聚烯烴樹脂混合物。相對於所獲得之聚烯烴樹脂混合物99質量%,添加季戊四醇基-四-[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]1質量%作為抗氧化劑,再次使用滾筒混合機進行乾摻,藉此而獲得聚烯烴樹脂組合物。
將所獲得之聚烯烴樹脂組合物於利用氮氣進行置換之後,於氮氣氛圍下藉由送料機供給至雙軸擠出機。又,將液態石蠟(於37.78℃之動黏度:7.59×10-5m2/s)藉由柱塞泵注入至擠出機針筒。利用雙軸擠出機進行
熔融混練,以所擠出之全部混合物中所占之液態石蠟之質量比成為66質量%(樹脂組合物濃度為34質量%)之方式對送料機及泵進行調整。熔融混練條件為設定溫度200℃、螺桿轉數100rpm、及噴出量12kg/h。
繼而,將熔融混練物經過T型模頭擠出並澆鑄至表面溫度控制於25℃之冷卻輥上,藉此而獲得厚度1600μm之膠貼。繼而,將所獲得之膠貼同時導引至雙軸拉幅延伸機,進行雙軸延伸。設定延伸條件為MD倍率7.0倍、TD倍率6.1倍、及設定溫度123℃。繼而,將雙軸延伸後之膠貼導引至甲基乙基酮槽,充分地浸漬於甲基乙基酮中並萃取去除液態石蠟,其後乾燥去除甲基乙基酮。最後,將乾燥後之膠貼導引至TD拉幅機,並進行延伸及熱鬆弛,而獲得聚烯烴微多孔膜。延伸溫度為125℃,熱鬆弛溫度為133℃,TD最大倍率為1.65倍,且緩和率為0.9。所獲得之聚烯烴微多孔膜之厚度為12μm,且空孔率為40%。
於離子交換水100質量份中混合設為羥磷灰石A:勃姆石(平均厚度:250nm)=40:60(質量比)之無機粒子29質量份、及聚羧酸銨水溶液(SAN NOPCO公司製造之SN Dispersant 5468)0.29質量份。混合後,進行珠磨機處理,將平均粒徑(D50)調整為1.5μm,而獲得分散液。進而,對所獲得之分散液100質量份混合丙烯酸系乳膠懸浮液(固形物成分濃度40%,平均粒徑150nm)2.2質量份作為黏合劑,而製備均勻之多孔質層形成用組合物。再者,上述分散液中之無機粒子之平均粒徑係使用雷射式粒度分佈測定裝置(日機裝(股)製造之Microtrac MT3300EX)對粒徑分佈進行測定,將體積累積頻度成為50%之粒徑設為平均粒徑(μm)。又,樹脂製乳膠黏合劑之平均粒徑係使用藉由光散射法之粒徑測定裝置(LEED & NORTHRUP公司製造之MICROTRACTMUPA150),對體積平均粒徑(nm)進行測定,
並作為平均粒徑而求出。
繼而,使用微凹版塗佈機於上述聚烯烴微多孔膜之表面塗佈上述多孔質層形成用組合物,於60℃下進行乾燥而將水去除,於聚烯烴微多孔膜上配置厚度5μm之包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層,而獲得具有含無機粒子層之分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為95體積%。
將作為正極活性物質之LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、及作為導電助劑之乙炔黑之粉末、作為黏合劑之聚偏二氟乙烯溶液以固形物成分比計以93.9:3.3:2.8之質量比進行混合。於所獲得之混合物中以固形物成分成為35質量%之方式投入作為分散溶劑之N-甲基-2-吡咯啶酮並進一步進行混合,而製備漿料狀之溶液。將該漿料狀之溶液塗佈於厚度10μm之鋁箔之兩面。此時,使鋁箔之一部分露出。其後,對溶劑進行乾燥去除,並利用輥式壓製機(roll press)進行輥軋。將輥軋後之試樣以塗佈部之大小為30mm×50mm、且包含鋁箔之露出部之方式進行剪裁,進而將用以取出電流之鋁製導線片(lead piece)焊接於鋁箔之露出部而獲得正極。
將作為負極活性物質之石墨粉末、作為黏合劑之苯乙烯丁二烯橡膠及羧甲基纖維素水溶液以97.5:1.5:1.0之固形物成分質量比進行混合。對所獲得之混合物以固形物成分濃度成為45質量%之方式添加水作為分散溶劑,而製備漿料狀之溶液。將該漿料狀之溶液塗佈於厚度10μm之銅箔之單面及兩面。此時,使銅箔之一部分露出。其後,對溶劑進行乾燥去除,並利用輥式壓製機進行輥軋。將輥軋後之試樣以塗佈部之大小為32
mm×52mm、且包含銅箔之露出部之方式進行剪裁,進而將用以取出電流之鎳製導線片焊接於銅箔之露出部而獲得負極。
於氬氣氛圍下,將LiPF6以成為1mol/L之方式溶解於將碳酸乙二酯(EC)與碳酸甲酯乙酯(EMC)以體積比1:2進行混合而得之混合溶劑中,而獲得非水電解質(非水電解液)。
使上述正極與上述負極介存上述分隔件並且重疊,而製成積層電極體。再者,分隔件係以包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層與正極對向之方式進行配置。將該積層電極體插入至80×60mm之鋁層壓外裝體內。繼而,將上述非水電解質(非水電解液)注入至外裝體內,其後,將外裝體之開口部密封,而製作內部具有積層電極體之非水電解質電池(鋰離子二次電池)。所獲得之非水電解質電池之額定電容為90mAh。
於氬氣氛圍下將三氟甲磺酸錳[Mn(CF3SO3)2]以Mn之濃度成為5ppm之方式溶解於上述非水電解質電池所使用之非水電解質。於氬氣氛圍下將該溶解有Mn之非水電解質100質量份、及羥磷灰石A 0.035質量份加入至聚丙烯製密閉容器,使用可變旋轉混合器VMR-5R(AS ONE公司製造)於23℃之氛圍下以100rpm持續振動攪拌6小時。其後,利用孔徑0.2μm之PTFE製薄膜過濾器進行過濾。測定該濾液中之Mn之濃度(Mx)(單位:ppm),並根據以下式算出吸附率(Ax)(單位:%),將吸附率未達10%評價為:「×」,將10~20%評價為:「△」,將大於20%評價為:「○」。
Ax=[(5-Mx)/5]×100
再者,Mn之濃度之測定係利用ICP發射光譜分析(ICP發射光譜分析裝置:Optima8300(PerkinElmer公司製造))進行測定。再者,於測定試樣之預處理時進行酸分解(微波法)。
使用鈷(II)乙醯丙酮酸鹽代替三氟甲磺酸錳,除此以外,以與上述Mn吸附能力之測定相同之方式算出Co吸附率,並進行評價。
使用三氟甲磺酸銅[Cu(CF3SO3)2]代替三氟甲磺酸錳,除此以外,以與上述Mn吸附能力之測定相同之方式算出Cu吸附率,並進行評價。
使用三氟甲磺酸鋅[Zn(CF3SO3)2]代替三氟甲磺酸錳,除此以外,以與上述Mn吸附能力之測定相同之方式算出Zn吸附率,並進行評價。
將所獲得之非水電解質二次電池(以下,亦簡稱為「電池」)收容於設定於25℃之恆溫槽(FUTABA公司製造,恆溫槽PLM-73S),與充放電裝置(ASKA ELECTRONIC(股)製造,充放電裝置ACD-01)連接。繼而,對該電池以0.05C之定電流進行充電,於達到4.35V之後,以4.35V之定電壓充電2小時,並以0.2C之定電流放電至3.0V。再者,所謂1C,係電池於1小時所放電之電流值。
將上述初始充電後之電池收容於設定於50℃之恆溫槽(FUTABA公司
製造,恆溫槽PLM-73S),與充放電裝置(ASKA ELECTRONIC(股)製造,充放電裝置ACD-01)連接。繼而,對該電池以0.5C之定電流充電至4.35V,於達到4.35V之後,以4.35V之定電壓進行充電。此時,針對直至達到微短路之時間進行評價。
關於直至達到微短路之時間,於上述充電過程中,對充電電容直至成為額定電容之2倍之時間進行測定,將未達30天評價為:「××」,將30天以上且未達40天評價為:「×」,將40天以上且未達50天評價為:「△」,將50天以上且未達60天評價為:「○」,將60天以上且未達70天評價為:「◎」,將70天以上評價為:「◎◎」。
將水懸浮液之加熱溫度設為80℃,除此以外,以與實施例1相同之方式而獲得羥磷灰石B。所獲得之羥磷灰石B之BET比表面積為52m2/g。又,利用穿透式電子顯微鏡所觀察到之100個粒子之平均厚度為140nm。又,利用與實施例1相同之方法進行X射線繞射測定。將所獲得之繞射圖案示於圖1。根據該繞射圖案,於25.9°(2θ)附近可見到源自(002)面之繞射波峰,及於32.8°(2θ)附近可見到源自(300)面之繞射波峰,確認為羥磷灰石之結構。又,源自(002)面之繞射波峰之半值寬度為0.18°。
使用羥磷灰石B代替羥磷灰石A,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石(平均厚度:250nm)及羥磷灰石B之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石B之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為95體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性/安全性評價。
將羥磷灰石B於空氣氛圍下於1000℃下燒成5小時,並進行粉碎,而獲得羥磷灰石C。所獲得之羥磷灰石C之BET比表面積為7m2/g。又,利用穿透式電子顯微鏡所觀察到之100個粒子之平均厚度為145nm。又,利用與實施例1相同之方法進行X射線繞射測定。將所獲得之繞射圖案示於圖1。根據該繞射圖案,於25.9°(2θ)附近可見到源自(002)面之繞射波峰,及於32.8°(2θ)附近可見到源自(300)面之繞射波峰,確認為羥磷灰石之結構。又,源自(002)面之繞射波峰之半值寬度為0.14°。
使用羥磷灰石C代替羥磷灰石A,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石(平均厚度:250nm)及羥磷灰石之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石C之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為95體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性/安全性評價。
使用羥磷灰石A作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有僅包含羥磷灰石A之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含羥磷灰石之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為90體積%。
又,利用與實施例1相同之方法進行壽命特性/安全性評價。再者,金屬吸附能力之測定結果使用實施例1之值。
將勃姆石自平均厚度:250nm變更成平均厚度:150nm,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為95體積%。又,利用與實施例1相同
之方法進行壽命特性/安全性評價。再者,金屬吸附能力之測定結果使用實施例1之值。
將勃姆石自平均厚度:250nm變更成平均厚度:100nm,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石A之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為95體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行壽命特性/安全性評價。再者,金屬吸附能力之測定結果使用實施例1之值。
使用沸石(比表面積:550m2/g)作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含沸石之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含沸石之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為97體積%。
又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性評價。
使用矽酸鋁(Al2O3‧2SiO2)作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含矽酸鋁之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含矽酸鋁之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為97體積%。
又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性/安全性評價。
使用勃姆石(平均厚度:250nm)作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為97體積%。
又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性/安全性評價。
將水懸浮液之加熱溫度設為60℃,除此以外,以與實施例1相同之方式而獲得羥磷灰石D。所獲得之羥磷灰石D之BET比表面積為96m2/g。又,利用穿透式電子顯微鏡所觀察到之100個粒子之平均厚度為110nm。又,利用與實施例1相同之方法進行X射線繞射測定。將所獲得之繞射圖案示於圖1。根據該繞射圖案,於25.9°(2θ)附近可見到源自(002)面之繞射波峰、及於32.8°(2θ)附近可見到源自(300)面之繞射波峰,確認為羥磷灰石之結構。又,源自(002)面之繞射波峰之半值寬度為0.35°。
使用羥磷灰石D:勃姆石(平均厚度:250nm)=50:50(質量比)作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為94體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性/安全性評價。
使用羥磷灰石D:勃姆石(平均厚度:110nm)=50:50(質量比)作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及
羥磷灰石D之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為93體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行壽命特性/安全性評價。再者,金屬吸附能力之測定結果使用比較例4之值。
使用羥磷灰石D:勃姆石(平均厚度:80nm)=50:50(質量比)作為無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為91體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行壽命特性/安全性評價。再者,金屬吸附能力之測定結果使用比較例4之值。
將磷酸氫鈣‧二水合物與碳酸鈣及氟化鈣之10%水懸浮液於60℃下進行加熱並攪拌,而合成氟磷灰石A。此時,Ca與P之莫耳比設為Ca:P=5:3。將所獲得之固體於120℃下進行真空乾燥,而獲得粉末狀之氟磷灰石A。所獲得之氟磷灰石A之BET比表面積為110m2/g。又,利用穿透式電子顯微鏡所觀察到之100個粒子之平均厚度為100nm。
使用氟磷灰石A代替羥磷灰石D,除此以外,利用與比較例5相同之方法而獲得具有包含勃姆石(平均厚度:250nm)及氟磷灰石A之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及氟磷灰石A之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為93體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行金屬吸附能力及壽命特性/安全性評價。
使用氟磷灰石A:勃姆石(平均厚度:250nm)=40:60(質量比)作為
無機粒子,除此以外,利用與實施例1相同之方法而獲得具有包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層的分隔件。再者,該分隔件之包含勃姆石及羥磷灰石D之含無機粒子層中的無機粒子之體積比率為94體積%。又,利用與實施例1相同之方法進行壽命特性/安全性評價。再者,金屬吸附能力之測定結果使用比較例7之值。
將實施例1~6及比較例1~8之測定及評價結果示於下述表1及2。
本發明之非水電解質電池用無機粒子可使用於非水電解質電池,例如鋰離子二次電池。本發明之非水電解質電池用無機粒子較佳為可使用於非水電解質電池用分隔件,例如鋰離子二次電池用分隔件。
Claims (20)
- 一種非水電解質電池用無機粒子,其包含高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體,上述高結晶性之一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體為選自羥磷灰石、氟磷灰石、氯磷灰石、質子化鈉長石、錳氧化物、β-氧化鋁、六鈦酸鉀、鎢酸鉀、及鉬酸鉀、八鈦酸鹽(Octatitanate)、及鎵鈦鎵酸鹽(Gallotitanogallate)中之1種以上,上述非水電解質電池用無機粒子進而包含混合用無機粒子,且上述混合用無機粒子之平均厚度厚於上述陽離子交換體。
- 如請求項1之非水電解質電池用無機粒子,其中上述一維隧道狀結晶結構之陽離子交換體為羥磷灰石,上述羥磷灰石於藉由使用Cu-Kα射線作為光源之X射線繞射測定所獲得之X射線繞射圖中,於繞射角(2θ)25.5~26.5°存在(002)面之波峰,於繞射角(2θ)32.5~33.5°存在(300)面之波峰,上述(002)面之波峰之半值寬度為0.3°以下。
- 如請求項2之非水電解質電池用無機粒子,其中上述(002)面之波峰之半值寬度為0.15°以下。
- 如請求項1之非水電解質電池用無機粒子,其BET比表面積為3m2/g以上。
- 如請求項1至4中任一項之非水電解質電池用無機粒子,其中對於5ppm之Mn2+離子與1mol/L之LiPF6、及環狀及/或鏈狀碳酸酯之混合液100質量份,將上述非水電解質電池用無機粒子0.035質量份於23℃之氛圍下浸漬6小時後,上述Mn2+離子於上述非水電解質電池用無機粒子之吸附率為10%以上。
- 如請求項1至4中任一項之非水電解質電池用無機粒子,其中上述混合用無機粒子為陰離子交換體。
- 如請求項5之非水電解質電池用無機粒子,其中上述混合用無機粒子為陰離子交換體。
- 如請求項1至4中任一項之非水電解質電池用無機粒子,其中於將上述陽離子交換體及上述混合用無機粒子之合計質量設為100質量%時,上述陽離子交換體未達50質量%。
- 如請求項5之非水電解質電池用無機粒子,其中於將上述陽離子交換體及上述混合用無機粒子之合計質量設為100質量%時,上述陽離子交換體未達50質量%。
- 一種電池構成構件,其包含如請求項1至9中任一項之非水電解質電池用無機粒子。
- 一種非水電解質電池,其具備包含如請求項1至9中任一項之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層。
- 一種非水電解質電池,其係具有正極、負極、分隔件、非水電解質、及外裝體者,並且上述正極、上述負極、上述分隔件、上述非水電解質、及上述外裝體之至少1者包含如請求項1至9中任一項之非水電解質電池用無機粒子。
- 如請求項11之非水電解質電池,其包含正極、負極、及分隔件,並且上述含無機粒子層係形成於選自上述分隔件內部、上述正極與上述分隔件之間、及上述負極與上述分隔件之間之至少一者之一部分或全部。
- 如請求項13之非水電解質電池,其中上述含無機粒子層係形成於上述正極與上述分隔件之間之一部分或全部。
- 一種非水電解質電池用分隔件,其包含如請求項1至9中任一項之非水電解質電池用無機粒子。
- 一種非水電解質電池用分隔件,其至少於單面具有如請求項11之含無機粒子層。
- 一種非水電解質電池用塗料,其包含如請求項1至9中任一項之非水 電解質電池用無機粒子。
- 一種非水電解質電池用樹脂固形物,其包含如請求項1至9中任一項之非水電解質電池用無機粒子及樹脂。
- 一種鋰離子二次電池,其具有積層體或上述積層體之捲繞體、及非水電解質,該積層體依序積層有正極、包含如請求項1至9中任一項之非水電解質電池用無機粒子之含無機粒子層、分隔件、及負極。
- 一種非水電解質電池用無機粒子之金屬吸附能力之檢查方法,其包括以下步驟:於露點-40℃以下,向包含0.1~6.0mol/L之LiPF6之環狀及/或鏈狀碳酸酯溶液中添加金屬化合物,藉此製備金屬離子濃度為0.1~10,000ppm之非水電解質液;向上述非水電解質液100質量份添加上述非水電解質電池用無機粒子0.001~100質量份,而製備非電解質混合液;將上述非電解質混合液於0~45℃下攪拌1秒~1000小時;及利用感應耦合電漿分光分析機(IPC-AES)或感應耦合電漿質量分析機(ICP-MS)對攪拌後之上述非電解質混合液中之金屬離子濃度進行定量。
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