JP6004037B2 - Separator and non-aqueous electrolyte battery using the same - Google Patents
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Description
この発明は、セパレータおよびこれを用いた非水電解質電池に関する。詳しくは、微多孔膜を含むセパレータおよびこれを用いた非水電解質電池に関する。 The present invention relates to a separator and a nonaqueous electrolyte battery using the separator. Specifically, the present invention relates to a separator including a microporous membrane and a nonaqueous electrolyte battery using the separator.
近年、リチウムイオン電池などの二次電池を、ハイブリッド自動車、電池自動車などの自動車用蓄電池や、太陽電池、風力発電などの新エネルギーシステムと組み合わせた電力貯蔵用蓄電池として用いる用途が、拡大している。 In recent years, the use of secondary batteries such as lithium-ion batteries as storage batteries for automobiles such as hybrid cars and battery cars, and power storage batteries combined with new energy systems such as solar batteries and wind power generation has expanded. .
これらの蓄電池では、高容量および高出力の他に、小型化、長寿命および高安全性が求められている。高容量および高出力、小型化を実現するため、微多孔膜の薄膜化が求められている。 In these storage batteries, in addition to high capacity and high output, downsizing, long life, and high safety are required. In order to realize high capacity, high output, and downsizing, it is required to reduce the thickness of the microporous film.
微多孔膜を薄膜化することで、電池を高容量化および高出力化することができる一方、その強度が低下するなどして電池の安全性が低下する。そこで、高容量化、高出力化された電池の安全性を高めるために、高分子化合物または高分子化合物と金属酸化物との混合物を微多孔膜に含浸することや塗布することが、提案されている。 By reducing the thickness of the microporous membrane, it is possible to increase the capacity and output of the battery, while the strength of the battery decreases and the safety of the battery decreases. In order to increase the safety of batteries with high capacity and high output, it has been proposed to impregnate or apply a polymer compound or a mixture of a polymer compound and a metal oxide into a microporous membrane. ing.
例えば、特許文献1では、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜に、耐熱性樹脂をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶媒に溶解した溶液を塗布したのち、水などの溶媒中で相分離させた後、乾燥させることで得たセパレータが、提案されている。このセパレータでは、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜の一面に、多孔質構造を有する耐熱性樹脂が形成され、これにより、安全性を高める。 For example, in Patent Document 1, after applying a solution in which a heat-resistant resin is dissolved in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to a microporous membrane of a polyolefin resin, phase separation is performed in a solvent such as water. A separator obtained by drying has been proposed. In this separator, a heat resistant resin having a porous structure is formed on one surface of a polyolefin resin microporous film, thereby improving safety.
しかしながら、高容量化、高出力化された電池において、高安全性を確保するためには、微多孔膜上に、耐熱性樹脂を形成したのみでは十分ではない。例えば、微多孔膜の細孔径、透気度、曲路率のバランスも必要となる。 However, in a battery with high capacity and high output, it is not sufficient to form a heat-resistant resin on the microporous film in order to ensure high safety. For example, it is necessary to balance the pore diameter, air permeability, and curvature of the microporous membrane.
特許文献2では、多孔質セパレータにおいて、細孔径、透気度、曲路率を含めたパラメータから算出される孔数を100個以下にすることで、高安全性を確保できることが、提案されている。 Patent Document 2 proposes that in a porous separator, high safety can be ensured by setting the number of pores calculated from parameters including pore diameter, air permeability, and curvature to 100 or less. Yes.
また、特許文献3では、多孔性フィルムの表面を粗面化したセパレータを用いることが提案されている。表面を粗面化することで、電解液の保液量が増大し、電池の高容量化に好適である共に、フィルムの滑り性が向上して、電池の巻回加工時のハンドリング性が好適になる。このセパレータは、例えば、表面粗度が、最大高さ(Rmax)値として3μm以上のものである。 Patent Document 3 proposes using a separator having a roughened surface of a porous film. By roughening the surface, the amount of electrolyte retained is increased, which is suitable for increasing the capacity of the battery, improving the slipperiness of the film, and improving the handleability during winding of the battery. become. For example, the separator has a surface roughness of 3 μm or more as a maximum height (R max ) value.
特許文献2のように、細孔径、透気度、曲路率を含めたパラメータから算出される孔数を100個以下と少なくした微多孔膜を用いた場合には、電流が電極の一部に集中することで、電極が局所的に急劣化して、電池が短寿命になってしまう。 As in Patent Document 2, when using a microporous membrane with the number of pores calculated from parameters including pore diameter, air permeability, and curvature being reduced to 100 or less, the current is a part of the electrode. By concentrating on the electrode, the electrode rapidly deteriorates locally and the battery has a short life.
特許文献3のように、表面が粗すぎると、部分的に微多孔膜が薄膜化して、ピンホールなどが多くなり、突刺強度などが仮に高かったとしても、十分な安全性は確保できない。 As in Patent Document 3, if the surface is too rough, the microporous membrane is partially thinned to increase pinholes and the like, and even if the puncture strength is high, sufficient safety cannot be ensured.
したがって、この発明の目的は、電池の短寿命化を抑制できると共に、安全性を向上できるセパレータおよびこれを用いた非水電解質電池を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a separator that can suppress the shortening of the battery life and can improve safety, and a nonaqueous electrolyte battery using the separator.
上述した課題を解決するために、第1の発明は、膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜と、微多孔膜の少なくとも一主面に形成されたゲル状の高分子組成物とを含み、微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上であるセパレータである。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
第2の発明は、膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜を含み、微多孔膜の材料は、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースまたはガラス繊維であり、微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm 2 )あたりの孔数Nが200以上であるセパレータである。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2) 2 ×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm 2 )、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
第3の発明は、膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜を含み、微多孔膜の透気度は、600sec/100ml以上1000sec/100ml以下であり、微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm 2 )あたりの孔数Nが200以上であるセパレータである。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2) 2 ×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm 2 )、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
In order to solve the above-described problem, the first invention includes a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less, and a gel-like polymer composition formed on at least one main surface of the microporous film. In addition, the separator is such that the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less and the number N of pores per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
The second invention includes a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less, and the material of the microporous film is polyimide, polyamideimide, cellulose, or glass fiber, and the maximum surface roughness of the microporous film is high. Is a separator in which the number N of holes per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
The third invention includes a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less, and the air permeability of the microporous film is 600 sec / 100 ml or more and 1000 sec / 100 ml or less, and the maximum surface roughness of the microporous film is The separator has a height of 4 μm or less and a number N of holes per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) of 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
第4の発明は、正極と、負極と、電解質と、膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜と、微多孔膜の少なくとも一主面に形成されたゲル状の高分子組成物とを含むセパレータとを備え、微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上である非水電解質電池である。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
第5の発明は、正極と、負極と、電解質と、膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜を含むセパレータとを備え、微多孔膜の材料は、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースまたはガラス繊維であり、微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm 2 )あたりの孔数Nが200以上である非水電解質電池である。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2) 2 ×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm 2 )、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
第6の発明は、正極と、負極と、電解質と、膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜を含むセパレータとを備え、微多孔膜の透気度は、600sec/100ml以上1000sec/100ml以下であり、微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm 2 )あたりの孔数Nが200以上である非水電解質電池である。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2) 2 ×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm 2 )、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less, and a gel-like polymer composition formed on at least one main surface of the microporous film. And the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number N of pores per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more. It is a non-aqueous electrolyte battery.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
A fifth invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator including a microporous film having a film thickness of 13 μm to 25 μm, and the material of the microporous film is polyimide, polyamideimide, cellulose, or glass fiber And the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number N of pores per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more. It is a battery.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
A sixth invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator including a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less, and the air permeability of the microporous film is 600 sec / 100 ml or more and 1000 sec / 100 ml. Non-water with the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane being 4 μm or less and the number of pores N per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) being 200 or more It is an electrolyte battery.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
第1〜第6の発明では、イオン伝導体積が無駄なく確保された状態で、高安全性や長寿命を達成することができる。 In the first to sixth inventions, in the state in which ion-conducting volume is ensured without waste, it is possible to achieve high safety and long life.
この発明によれば、電池の短寿命化を抑制できると共に、安全性を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the shortening of the battery life and improve the safety.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(セパレータの第1の例)
2.第2の実施の形態(セパレータの第2の例)
3.第3の実施の形態(セパレータの第3の例)
4.第4の実施の形態(非水電解質電池の第1の例)
5.第5の実施の形態(非水電解質電池の第2の例)
6.第6の実施の形態(非水電解質電池の第3の例)
7.他の実施の形態(変形例)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (first example of separator)
2. Second embodiment (second example of separator)
3. Third embodiment (third example of separator)
4). Fourth Embodiment (First Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)
5. Fifth embodiment (second example of nonaqueous electrolyte battery)
6). Sixth Embodiment (Third Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)
7). Other embodiment (modification)
1.第1の実施の形態
この発明の第1の実施の形態によるセパレータについて説明する。このセパレータは、微多孔構造を有する微多孔膜からなる。このセパレータは、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質電池などに用いる。
1. First Embodiment A separator according to a first embodiment of the present invention will be described. This separator is made of a microporous film having a microporous structure. This separator is used for nonaqueous electrolyte batteries, such as a lithium ion secondary battery, for example.
この微多孔膜は、膜厚が12μmより大きく25μm以下に選ばれたものであり、表面粗さの最大高さRzが4μm以下であると共に、式(1)で算出される孔数Nが1μm2あたり200個以上とされたものである。この微多孔膜からなるセパレータを用いた電池では、イオン伝導体積が無駄なく確保された状態で、高安全性や長寿命を達成することができる。この微多孔膜からなるセパレータを用いた電池では、高容量、高出力と共に、高安全性や長寿命を達成することができる。 This microporous membrane has a thickness selected from greater than 12 μm to 25 μm or less, the maximum height Rz of the surface roughness is 4 μm or less, and the number of pores N calculated by the formula (1) is 1 μm. are those that have been a 2 per 200 or more. In a battery using a separator made of this microporous membrane, high safety and long life can be achieved with the ion conduction volume being ensured without waste. A battery using a separator made of this microporous membrane can achieve high safety and long life as well as high capacity and high output.
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
微多孔膜の表面粗さの最大高さRzは、以下の理由で4μm以下とされている。すなわち、表面粗さの最大高さRzが、4μmより大きいと、部分的に微多孔膜が薄膜化してピンホールなどが多くなるため、安全性が低下する。なお、微多孔膜の表面粗さは、微多孔構造を有することから、0にはならないが、0により近い方が好ましい。 The maximum height Rz of the surface roughness of the microporous film is set to 4 μm or less for the following reason. That is, when the maximum height Rz of the surface roughness is larger than 4 μm, the microporous film is partially thinned to increase pinholes and the like, resulting in a decrease in safety. The surface roughness of the microporous membrane does not become 0 because it has a microporous structure, but is preferably closer to 0.
微多孔膜の孔数Nは、以下の理由で200個以上とされている。すなわち、微多孔膜の孔数Nが200個以上であると、電解液の保持量が多くなるだけでなく、電極上において、局所的に反応が起きず、電極全体で均一に充放電反応ができるため、容量の急劣化が発生しなくなり長寿命になる。なお、孔数Nは、N≦4000であることが好ましい。孔数Nが大きくなると、これに伴い平均細孔径が小さくなる傾向にあり、例えば平均細孔径が15nm未満になると、電解液の分解物が詰まりやすく、サイクル特性が悪化するからである。 The number N of pores in the microporous membrane is 200 or more for the following reason. That is, when the number of pores N of the microporous membrane is 200 or more, not only the amount of electrolyte retained is increased, but also no local reaction occurs on the electrode, and the entire electrode is uniformly charged and discharged. As a result, sudden deterioration of capacity does not occur and the service life is extended. The number of holes N is preferably N ≦ 4000. This is because as the number of pores N increases, the average pore size tends to decrease accordingly. For example, when the average pore size is less than 15 nm, decomposition products of the electrolytic solution are easily clogged and cycle characteristics are deteriorated.
微多孔膜の空孔率は、30%以上60%以下であることが好ましい。空孔率が30%未満であると、電池の寿命が低下する傾向にあり、60%を超えると、電池の安全性が低下する傾向にある。 The porosity of the microporous membrane is preferably 30% or more and 60% or less. When the porosity is less than 30%, the battery life tends to be reduced, and when it exceeds 60%, the safety of the battery tends to be lowered.
微多孔膜の平均細孔径は、15nm以上60nm以下であることが好ましい。15nm未満であると、電池の寿命が低下したり、高出力が得られない傾向にある。60nmを超えると、電池の安全性が低下する傾向にある。 The average pore diameter of the microporous membrane is preferably 15 nm or more and 60 nm or less. If it is less than 15 nm, the battery life tends to be reduced, or high output tends not to be obtained. If it exceeds 60 nm, the safety of the battery tends to be lowered.
微多孔膜の透気度は、100sec/100ml以上1000sec/100ml以下であることが好ましい。100sec/100ml未満であると、電池の安全性が低下する傾向にあり、1000sec/100mlを超えると、電池の寿命が低下する傾向にある。 The air permeability of the microporous membrane is preferably 100 sec / 100 ml or more and 1000 sec / 100 ml or less. If it is less than 100 sec / 100 ml, the safety of the battery tends to decrease, and if it exceeds 1000 sec / 100 ml, the life of the battery tends to decrease.
微多孔膜の曲路率τは、1.2以上2.5以下であることが好ましい。1.2未満であると、電池の安全性が低下する傾向にあり、2.5を超えると、イオンの透過性が低下し、電池の電気的な特性が低下する傾向にある。 The curvature τ of the microporous film is preferably 1.2 or more and 2.5 or less. If it is less than 1.2, the safety of the battery tends to be lowered, and if it exceeds 2.5, the ion permeability tends to be lowered, and the electrical characteristics of the battery tend to be lowered.
なお、曲路率τは以下のように求める。
空気の流れが、分子拡散流「クヌーセンの流れ」に従うため、式(A)が成立する。
Rgas=(ν×ε×d)/(3×L×τ2×Ps)・・・式(A)
(ν:空気の平均分子速度=500m/sec、ε:空孔率、d:平均細孔径、τ:曲路率、L:膜厚、Ps:標準圧力=101.3kPa)
The curvature ratio τ is obtained as follows.
Since the air flow follows the molecular diffusion flow “Knusen's flow”, the formula (A) is established.
Rgas = (ν × ε × d) / (3 × L × τ 2 × Ps) Expression (A)
(Ν: average molecular velocity of air = 500 m / sec, ε: porosity, d: average pore diameter, τ: curvature, L: film thickness, Ps: standard pressure = 101.3 kPa)
また、空気の流れは、透気度から求まり、式(B)が成立する。
Rgas=135.4/t[μm/s・Pa]
(t:透気度[sec/100ml])
Further, the air flow is obtained from the air permeability, and the formula (B) is established.
Rgas = 135.4 / t [μm / s · Pa]
(T: Air permeability [sec / 100ml])
式(A)および式(B)から、曲路率τを求める式(C)が導出される。
曲路率τ={(d×ε×ν×t)/(405.9×L×Ps)}1/2・・・式(C)
From Expression (A) and Expression (B), Expression (C) for obtaining the curvature τ is derived.
Curvature τ = {(d × ε × ν × t) / (405.9 × L × Ps)} 1/2 Formula (C)
微多孔膜の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロース、ガラス繊維などが挙げられる。 Examples of the material for the microporous membrane include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyimide, polyamideimide, cellulose, and glass fiber.
微多孔膜の材料としては、シャットダウン機能を持たせるために、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましい。この微多孔膜では、孔数Nが200個以上とされていることから、シャットダウン機能がより短時間で発現する。このため、これを用いた電池では、シャットダウン機能をより有効に利用して、より高い安全性を確保できる。 As a material for the microporous film, polyolefin such as polyethylene and polypropylene is preferable in order to provide a shutdown function. In this microporous membrane, since the number N of pores is 200 or more, the shutdown function appears in a shorter time. For this reason, in the battery using this, a shutdown function can be utilized more effectively and higher safety | security can be ensured.
なお、[背景技術]の欄で例示した、特許文献2(特開2003−22838号公報)では、孔数が100個以下の微多孔膜をセパレータとして用いている。このような微多孔膜では、十分なイオン透過面積を確保しようとする場合には、孔数が少ないため、大きな細孔が必要となる。しかしながら、細孔が大きいと、細孔が閉じてシャットダウン機能が働くまで時間がかかり、発熱、熱暴走するなどして安全性を確保できない問題がある。この問題に対して、微多孔膜を用いると同時に反応を抑制するような添加剤を用いる方法やシャットダウン機能を用いずに、内部短絡で自動放電する方法などにより、安全性を確保する方法もある。しかしながら、高容量化、高出力化された電池では、これらの方法では、短絡した時に瞬時に流れる電流が大きく、添加剤の反応速度では対応できない問題や短絡時に発生するエネルギーが大きすぎるため安全性が確保できない問題がある。さらに、特許文献2の微多孔膜の問題として、大きな細孔に微粉化された正極活物質、負極活物質が入り込むなどして、短絡し、生産性も低下してしまう問題もある。第1の実施の形態による微多孔膜からなるセパレータは、孔数Nを200個以上とすることにより、これらの問題を改善することができる。 In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-22838) exemplified in the “Background Art” column, a microporous film having 100 or less pores is used as a separator. In such a microporous membrane, when a sufficient ion permeation area is to be ensured, a large number of pores are required because the number of pores is small. However, if the pores are large, it takes time until the pores are closed and the shutdown function works, and there is a problem that safety cannot be ensured due to heat generation or thermal runaway. For this problem, there is a method of ensuring safety by using a microporous membrane and simultaneously using an additive that suppresses the reaction or by using an automatic short circuit without using a shutdown function. . However, for batteries with high capacity and high output, these methods have a large current that flows instantaneously when they are short-circuited. There is a problem that cannot be secured. Further, as a problem of the microporous film of Patent Document 2, there is a problem that the positive electrode active material and the negative electrode active material finely powdered into the large pores are short-circuited and productivity is lowered. The separator comprising the microporous membrane according to the first embodiment can improve these problems by setting the number of holes N to 200 or more.
2.第2の実施の形態
この発明の第2の実施の形態によるセパレータについて説明する。このセパレータは、微多孔構造を有する微多孔膜からなる。このセパレータは、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池に用いる。
2. Second Embodiment A separator according to a second embodiment of the present invention will be described. This separator is made of a microporous film having a microporous structure. This separator is used for secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery, for example.
この微多孔膜は、膜厚が5μm以上12μm以下に選ばれたものであり、表面粗さの最大高さRzが、膜厚に対して30%以下であると共に、式(1)で算出される孔数Nが1μm2あたり200個以上とされたものである。この微多孔膜からなるセパレータを用いた電池では、イオン伝導体積が無駄なく確保された状態で、高安全性や長寿命を達成することができる。この微多孔膜からなるセパレータを用いた電池では、高容量、高出力と共に、高安全性や長寿命を達成することができる。 This microporous film has a film thickness selected from 5 μm to 12 μm, and the maximum height Rz of the surface roughness is 30% or less with respect to the film thickness, and is calculated by the formula (1). The number of holes N is 200 or more per 1 μm 2 . In a battery using a separator made of this microporous membrane, high safety and long life can be achieved with the ion conduction volume being ensured without waste. A battery using a separator made of this microporous membrane can achieve high safety and long life as well as high capacity and high output.
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
表面粗さの最大高さRzは、以下の理由で膜厚に対して30%以下とされている。すなわち、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%より大きいと、部分的に微多孔膜が薄膜化してピンホールなどが多くなるため、安全性が低下する。なお、表面粗さの最大高さRzは、微多孔構造を有することから、0にはならないが、0により小さい方が好ましい。 The maximum height Rz of the surface roughness is 30% or less with respect to the film thickness for the following reason. That is, when the maximum height Rz of the surface roughness is larger than 30% with respect to the film thickness, the microporous film is partially thinned to increase pinholes and the like, resulting in a decrease in safety. The maximum height Rz of the surface roughness is not 0 because it has a microporous structure, but is preferably smaller than 0.
微多孔膜の孔数Nは、1μm2あたり200個以上である。第1の実施の形態と同様、孔数Nが200個以上であると、電解液の保持量が多くなるだけでなく、電極上において、局所的に反応が起きず、電極全体で均一に充放電反応ができるため、容量の急劣化が発生しなくなり長寿命になる。なお、孔数Nは、第1の実施の形態と同様、N≦4000であることが好ましい。 The number of pores N of the microporous membrane is 200 or more per 1 μm 2 . As in the first embodiment, when the number of holes N is 200 or more, not only the amount of electrolyte retained is increased, but also no local reaction occurs on the electrode, and the entire electrode is uniformly filled. Since a discharge reaction is possible, there is no sudden deterioration of capacity and the life is prolonged. The number of holes N is preferably N ≦ 4000, as in the first embodiment.
第1の実施の形態と同様、微多孔膜の空孔率は、30%以上60%以下であることが好ましい。微多孔膜の平均細孔径は、15nm以上60nm以下であることが好ましい。微多孔膜の透気度は、100sec/100ml以上1000sec/100ml以下であることが好ましい。微多孔膜の曲路率τは、1.2以上2.5以下であることが好ましい。また、微多孔膜の材料は、第1の実施の形態と同様である。また、第2の実施の形態によるセパレータは、第1の実施の形態と同様の効果を有する。 As in the first embodiment, the porosity of the microporous membrane is preferably 30% or more and 60% or less. The average pore diameter of the microporous membrane is preferably 15 nm or more and 60 nm or less. The air permeability of the microporous membrane is preferably 100 sec / 100 ml or more and 1000 sec / 100 ml or less. The curvature τ of the microporous film is preferably 1.2 or more and 2.5 or less. The material of the microporous film is the same as that in the first embodiment. The separator according to the second embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
3.第3の実施の形態
この発明の第3の実施の形態によるセパレータについて説明する。図1は、この発明の第3の実施の形態によるセパレータの断面構成を示す。図1に示すように、セパレータは、微多孔構造を有する微多孔膜1aと、微多孔膜1aの少なくとも一主面に形成された高分子組成物1bとを含む。このセパレータは、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質電池に用いる。このセパレータでは、微多孔膜1aの少なくとも一主面に、高分子組成物1bを有することによって、衝撃や過熱に対して、より高い安全性を付与することができる。
3. Third Embodiment A separator according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a separator according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the separator includes a
(微多孔膜)
微多孔膜1aは、第1の実施の形態または第2の実施の形態で説明した微多孔膜と同様である。
(Microporous membrane)
The
(高分子組成物)
高分子組成物1bは、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、芳香族アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、スチレンブタジエンラテックスなどの選ばれた1種の高分子化合物、または2種以上の高分子化合物の混合物を含む。高分子組成物1bは、上記の高分子化合物と、電解液や可塑剤とが混合されてゲル状となっていてもよい。また、微多孔膜に高分子組成物1bが、含浸されていてもよい。
(Polymer composition)
The
高分子組成物1bは、高分子化合物と共に金属酸化物を含んでいてもよい。これにより、衝撃や加熱に対して、より高い安全性を付与することができる。
The
(金属酸化物)
金属酸化物としては、ケイ素、アルミニウム、タンタル、ニオブ、アンチモン、ゲルマニウム、ガリウム、バナジウム、ジルコニウ、タングステン、チタン、ルテニウム、モリブデン等の酸化物が挙げられる。これらの酸化物を1種または2種以上で用いてもよい。
(Metal oxide)
Examples of the metal oxide include oxides such as silicon, aluminum, tantalum, niobium, antimony, germanium, gallium, vanadium, zirconium, tungsten, titanium, ruthenium, and molybdenum. These oxides may be used alone or in combination of two or more.
なお、図1において、高分子組成物1bが、微多孔膜1aの一主面に形成された例を示しているが、微多孔膜の両主面に高分子組成物1bを形成するようにしてもよい。この場合、高分子組成物1bの組成は、一主面と、他の主面とでそれぞれ異なる組成としてもよい。また、高分子組成物1bの組成は、一主面と、他の主面とで同一の組成としてもよい。
Although FIG. 1 shows an example in which the
4.第4の実施の形態
(非水電解質電池の構成)
この発明の第4の実施の形態による非水電解質電池について説明する。図2はこの発明の第4の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す。図3は、図2に示した巻回電極体20の一部を拡大して示す。この非水電解質電池は、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
4). Fourth Embodiment (Configuration of Nonaqueous Electrolyte Battery)
A nonaqueous electrolyte battery according to a fourth embodiment of the invention will be described. FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of a nonaqueous electrolyte battery according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an enlarged part of the spirally
この非水電解質電池は、主に、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、セパレータ23を介して正極21と負極22とが積層および巻回された巻回電極体20と、一対の絶縁板12,13とが収納されたものである。この円柱状の電池缶11を用いた電池構造は、円筒型と呼ばれている。
This non-aqueous electrolyte battery mainly includes a
電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12、13がそれぞれ配置されている。
The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding
電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。
At the open end of the battery can 11, a
電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。
The
熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。 When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.
巻回電極体20の中心には、例えば、センターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケル(Ni)などよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。
For example, a
(正極)
正極21は、例えば、一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられたものである。ただし、正極活物質層21Bは、正極集電体21Aの片面だけに設けられていてもよい。
(Positive electrode)
For example, the
正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどの金属材料によって構成されている。
The positive electrode
正極活物質層21Bは、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。
The positive electrode
(正極材料)
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。
(Positive electrode material)
As a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a lithium-containing compound is preferable. This is because a high energy density can be obtained. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. Especially, what contains at least 1 sort (s) of the group which consists of cobalt, nickel, manganese, and iron as a transition metal element is preferable. This is because a higher voltage can be obtained.
リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケル複合酸化物(LixNiO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1-zCozO2(z<1))、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LixNi(1-v-w)CovMnwO2(v+w<1))、またはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)あるいはリチウムマンガンニッケル複合酸化物(LiMn2-tNitO4(t<2))などが挙げられる。中でも、コバルトを含む複合酸化物が好ましい。高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)、リチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-uMnuPO4(u<1))、LixFe1-yM2yPO4(式中、M2は、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。xは、0.9≦x≦1.1の範囲内の値である。)などが挙げられる。 Examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni). 1-z Co z O 2 (z <1)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni (1-vw) Co v Mn w O 2 (v + w <1)), or lithium having a spinel structure Examples thereof include manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) and lithium manganese nickel composite oxide (LiMn 2−t N t O 4 (t <2)). Among these, a complex oxide containing cobalt is preferable. This is because a high capacity can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. Examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ), a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1)), Li x Fe 1-y M2 y PO 4 (wherein M2 is at least one member selected from the group consisting of manganese (Mn), nickel (Ni), cobalt (Co), zinc (Zn), magnesium (Mg)). X is a value within the range of 0.9 ≦ x ≦ 1.1.
この他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどの酸化物や、二硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどの二硫化物や、セレン化ニオブなどのカルコゲン化物や、硫黄、ポリアニリンあるいはポリチオフェンなどの導電性高分子も挙げられる。もちろん、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記した一連の正極材料は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。 In addition, examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide and manganese dioxide, disulfides such as titanium disulfide and molybdenum sulfide, and niobium selenide. And chalcogenides such as sulfur, polyaniline and polythiophene, and other conductive polymers. Of course, the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium may be other than the above. Further, two or more kinds of the series of positive electrode materials described above may be mixed in any combination.
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられる。導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックなどの炭素材料が挙げられる。 Examples of the binder include polymer materials such as polyvinylidene fluoride. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite and carbon black.
(負極)
負極22は、例えば、一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられたものである。ただし、負極活物質層22Bは、負極集電体22Aの片面だけに設けられていてもよい。
(Negative electrode)
In the
負極集電体22Aは、例えば、銅、ニッケルまたはステンレスなどの金属材料によって構成されている。
The negative electrode
負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。この際、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料における充電可能な容量は、正極の放電容量よりも大きくなっていることが好ましい。なお、結着剤および導電剤に関する詳細は、正極と同様である。 The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a negative electrode active material, and a binder, a conductive agent, and the like as necessary. Other materials may be included. At this time, the chargeable capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is preferably larger than the discharge capacity of the positive electrode. The details regarding the binder and the conductive agent are the same as those of the positive electrode.
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。この炭素材料とは、例えば、易黒鉛化性炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化性炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。炭素材料は、リチウムの吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られ、さらに導電剤としても機能するので好ましい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a carbon material. Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon having a (002) plane spacing of 0.37 nm or more, and graphite having a (002) plane spacing of 0.34 nm or less. It is. More specifically, there are pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, activated carbon or carbon blacks. Among these, the cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing and carbonizing a phenol resin, a furan resin, or the like at an appropriate temperature. The carbon material is preferable because the change in crystal structure associated with insertion and extraction of lithium is very small, so that a high energy density can be obtained, and excellent cycle characteristics can be obtained. The shape of the carbon material may be any of a fibrous shape, a spherical shape, a granular shape, and a scale shape.
上述の炭素材料の他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能であると共に金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として有する材料が挙げられる。高いエネルギー密度が得られるからである。このような負極材料は、金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、それらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、この発明における「合金」には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含まれる。また、「合金」は、非金属元素を含んでいてもよい。この組織には、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物、またはそれらの2種以上が共存するものがある。 As the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium in addition to the carbon material described above, for example, it can store and release lithium and constitute at least one of a metal element and a metalloid element The material which has as an element is mentioned. This is because a high energy density can be obtained. Such a negative electrode material may be a single element, an alloy or a compound of a metal element or a metalloid element, and may have one or two or more phases thereof at least in part. The “alloy” in the present invention includes an alloy containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Further, the “alloy” may contain a nonmetallic element. This structure includes a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or one in which two or more of them coexist.
上記した金属元素または半金属元素としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)または白金(Pt)などである。中でも、ケイ素およびスズのうちの少なくとも1種が好ましく、ケイ素がより好ましい。リチウムを吸蔵および放出する能力が大きいため、高いエネルギー密度が得られるからである。 Examples of the metal element or metalloid element described above include a metal element or metalloid element capable of forming an alloy with lithium. Specifically, magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), Examples thereof include bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd), and platinum (Pt). Among these, at least one of silicon and tin is preferable, and silicon is more preferable. This is because a high energy density can be obtained because the ability to occlude and release lithium is large.
ケイ素およびスズのうちの少なくとも1種を有する負極材料としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。 Examples of the negative electrode material having at least one of silicon and tin include at least a part of a simple substance, an alloy or a compound of silicon, a simple substance, an alloy or a compound of tin, or one or more phases thereof. The material which has in is mentioned.
ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。 As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc ( One containing at least one of the group consisting of Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb) and chromium (Cr) Can be mentioned. Examples of tin alloys include silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), and manganese (Mn) as second constituent elements other than tin (Sn). , Zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb) and chromium (Cr). Including.
スズの化合物またはケイ素の化合物としては、例えば、酸素(O)または炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ(Sn)またはケイ素(Si)に加えて、上記した第2の構成元素を含んでいてもよい。 Examples of the tin compound or the silicon compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and include the second constituent element described above in addition to tin (Sn) or silicon (Si). You may go out.
特に、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1種を含む負極材料としては、例えば、スズ(Sn)を第1の構成元素とし、そのスズ(Sn)に加えて第2の構成元素と第3の構成元素とを含むものが好ましい。勿論、この負極材料を上記した負極材料と共に用いてもよい。第2の構成元素は、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、銀(Ag)、インジウム(In)、セリウム(Ce)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ビスマス(Bi)およびケイ素(Si)からなる群のうちの少なくとも1種である。第3の構成元素は、ホウ素(B)、炭素(C)、アルミニウム(Al)およびリン(P)からなる群のうちの少なくとも1種である。第2の元素および第3の元素を含むことにより、サイクル特性が向上するからである。 In particular, as a negative electrode material containing at least one of silicon (Si) and tin (Sn), for example, tin (Sn) is used as the first constituent element, and in addition to the tin (Sn), the second configuration What contains an element and a 3rd structural element is preferable. Of course, this negative electrode material may be used together with the negative electrode material described above. The second constituent element is cobalt (Co), iron (Fe), magnesium (Mg), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu ), Zinc (Zn), gallium (Ga), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), silver (Ag), indium (In), cerium (Ce), hafnium (Hf), tantalum (Ta) ), Tungsten (W), bismuth (Bi), and silicon (Si). The third constituent element is at least one selected from the group consisting of boron (B), carbon (C), aluminum (Al), and phosphorus (P). This is because the cycle characteristics are improved by including the second element and the third element.
中でも、スズ(Sn)、コバルト(Co)および炭素(C)を構成元素として含み、炭素(C)の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下の範囲内、スズ(Sn)およびコバルト(Co)の合計に対するコバルト(Co)の割合(Co/(Sn+Co))が30質量%以上70質量%以下の範囲内であるCoSnC含有材料が好ましい。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られるからである。 Among them, tin (Sn), cobalt (Co) and carbon (C) are included as constituent elements, and the content of carbon (C) is in the range of 9.9 mass% to 29.7 mass%, tin (Sn) In addition, a CoSnC-containing material in which the ratio of cobalt (Co) to the total of cobalt (Co) (Co / (Sn + Co)) is in the range of 30% by mass to 70% by mass is preferable. This is because in such a composition range, a high energy density is obtained and an excellent cycle characteristic is obtained.
このSnCoC含有材料は、必要に応じて、さらに他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、リン(P)、ガリウム(Ga)またはビスマス(Bi)などが好ましく、それらの2種以上を含んでいてもよい。容量特性またはサイクル特性がさらに向上するからである。 This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. Examples of other constituent elements include silicon (Si), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), niobium (Nb), germanium (Ge), titanium (Ti), and molybdenum. (Mo), aluminum (Al), phosphorus (P), gallium (Ga), bismuth (Bi), and the like are preferable, and two or more of them may be included. This is because the capacity characteristic or cycle characteristic is further improved.
なお、SnCoC含有材料は、スズ(Sn)、コバルト(Co)および炭素(C)を含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、SnCoC含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素あるいは半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下は、スズ(Sn)などが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化が抑制されるからである。 The SnCoC-containing material has a phase containing tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C), and this phase has a low crystallinity or an amorphous structure. preferable. In the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon as a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element as another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to aggregation or crystallization of tin (Sn) or the like, but such aggregation or crystallization is suppressed when carbon is combined with other elements. It is.
元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えば、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)が挙げられる。このXPSでは、金原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正された装置において、グラファイトであれば、炭素の1s軌道(C1s)のピークは284.5eVに現れる。また、表面汚染炭素であれば、284.8eVに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば、炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、C1sのピークは284.5eVよりも低い領域に現れる。すなわち、SnCoC含有材料について得られるC1sの合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる場合には、SnCoC含有材料に含まれる炭素(C)の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。 Examples of the measurement method for examining the bonding state of elements include X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In this XPS, in the apparatus calibrated so that the 4f orbit (Au4f) peak of gold atom is obtained at 84.0 eV, the peak of 1s orbit (C1s) of carbon appears at 284.5 eV in the case of graphite. . Moreover, if it is surface contamination carbon, it will appear at 284.8 eV. In contrast, when the charge density of the carbon element is high, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV. That is, when the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the SnCoC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV, a metal in which at least a part of carbon (C) contained in the SnCoC-containing material is another constituent element Bonded with element or metalloid element.
なお、XPSでは、例えば、スペクトルのエネルギー軸の補正に、C1sのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、これをエネルギー基準とする。XPSにおいて、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、SnCoC含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。 In XPS, for example, the peak of C1s is used to correct the energy axis of the spectrum. Usually, since surface-contaminated carbon exists on the surface, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, which is used as an energy standard. In XPS, the waveform of the peak of C1s is obtained as a form including the peak of surface contamination carbon and the peak of carbon in the SnCoC-containing material. For example, by analyzing using commercially available software, the surface contamination The carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).
また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物なども挙げられる。金属酸化物とは、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどであり、高分子化合物とは、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。 Further, examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include metal oxides or polymer compounds capable of inserting and extracting lithium. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide. Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.
なお、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記の負極材料は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。 The negative electrode material capable of inserting and extracting lithium may be other than the above. Moreover, 2 or more types of said negative electrode materials may be mixed by arbitrary combinations.
負極活物質層22Bは、例えば、気相法、液相法、溶射法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの2以上を組み合わせてもよい。負極活物質層22Bを気相法、液相法、溶射法若しくは焼成法、またはそれらの2種以上の方法を用いて形成する場合には、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体22Aの構成元素が負極活物質層22Bに拡散し、あるいは負極活物質層22Bの構成元素が負極集電体22Aに拡散し、またはそれらの構成元素が互いに拡散し合っていることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層22Bの膨張および収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。
The negative electrode active material layer 22B may be formed by any of, for example, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spray method, a baking method, or a coating method, or a combination of two or more thereof. When the negative electrode active material layer 22B is formed using a vapor phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method or a firing method, or two or more of these methods, the negative electrode active material layer 22B and the negative electrode
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition)法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。 In addition, as a vapor phase method, for example, physical deposition method or chemical deposition method, specifically, vacuum deposition method, sputtering method, ion plating method, laser ablation method, thermal chemical vapor deposition (CVD; Chemical Vapor Deposition) Or plasma chemical vapor deposition. As the liquid phase method, a known method such as electroplating or electroless plating can be used. The firing method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder and dispersed in a solvent and then heat treated at a temperature higher than the melting point of the binder. A known method can also be used for the firing method, for example, an atmospheric firing method, a reactive firing method, or a hot press firing method.
(セパレータ)
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23には、第1の実施〜第3の実施の形態のセパレータを用いることができる。このセパレータ23には、電解液が含浸されている。
(Separator)
The separator 23 separates the
(電解液)
電解液は、溶媒と、電解質塩とを含む。
(Electrolyte)
The electrolytic solution includes a solvent and an electrolyte salt.
(溶媒)
溶媒としては、例えば、炭酸エチレン(EC)、炭酸プロピレン(PC)、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、リン酸トリメチルまたはジメチルスルホキシドなどを用いることができる。この電解液を電池などの電気化学デバイスに用いた場合において、優れた容量、サイクル特性および保存特性が得られるからである。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。
(solvent)
Examples of the solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane. , Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, propion Ethyl acetate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate, ethyl trimethylacetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidi Non, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethyl sulfoxide, or the like can be used. This is because when this electrolytic solution is used in an electrochemical device such as a battery, excellent capacity, cycle characteristics and storage characteristics can be obtained. These may be used alone or in combination of two or more.
中でも、溶媒としては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルからなる群のうちの少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。十分な効果が得られるからである。この場合には、特に、高粘度(高誘電率)溶媒(例えば、比誘電率ε≧30)である炭酸エチレンまたは炭酸プロピレンと、低粘度溶媒(例えば、粘度≦1mPa・s)である炭酸ジメチル、炭酸ジエチルまたは炭酸エチルメチルとを混合して含むものを用いることが好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するため、より高い効果が得られるからである。 Among them, it is preferable to use a solvent containing at least one member selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. This is because a sufficient effect can be obtained. In this case, in particular, ethylene carbonate or propylene carbonate having a high viscosity (high dielectric constant) solvent (for example, relative dielectric constant ε ≧ 30) and dimethyl carbonate having a low viscosity solvent (for example, viscosity ≦ 1 mPa · s). It is preferable to use a mixture containing diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved, so that a higher effect can be obtained.
(電解質塩)
電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩の1種あるいは2種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、テトラフェニルホウ酸リチウム(LiB(C6H5)4)、メタンスルホン酸リチウム(LiCH3SO3)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、テトラクロロアルミン酸リチウム(LiAlCl4)、六フッ化ケイ酸二リチウム(Li2SiF6)、塩化リチウム(LiCl)あるいは臭化リチウム(LiBr)などが挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。電解液の抵抗が低下するからである。特に、六フッ化リン酸リチウムと一緒に四フッ化ホウ酸リチウムを用いることが好ましい。
(Electrolyte salt)
The electrolyte salt contains, for example, one or more light metal salts such as a lithium salt. Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium tetraphenylborate (LiB (C 6 H 5) 4), methanesulfonic acid lithium (LiCH 3 SO 3), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3), tetrachloroaluminate lithium (LiAlCl 4), six Examples thereof include dilithium fluorosilicate (Li 2 SiF 6 ), lithium chloride (LiCl), and lithium bromide (LiBr). Among these, at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, and lithium hexafluoroarsenate is preferable, and lithium hexafluorophosphate is more preferable. This is because the resistance of the electrolytic solution decreases. In particular, it is preferable to use lithium tetrafluoroborate together with lithium hexafluorophosphate.
(非水電解質電池の製造方法)
上述した非水電解質電池は、以下のようにして製造できる。
(Method for producing non-aqueous electrolyte battery)
The nonaqueous electrolyte battery described above can be manufactured as follows.
(正極の製造)
まず、正極21を作製する。例えば、正極材料と、結着剤と、導電剤とを混合して正極合剤としたのち、有機溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、ドクタブレードまたはバーコータなどによって正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを均一に塗布して乾燥させる。最後に、必要に応じて加熱しながらロールプレス機などによって塗膜を圧縮成型して正極活物質層21Bを形成する。この場合には、圧縮成型を複数回に渡って繰り返してもよい。
(Manufacture of positive electrode)
First, the
(負極の製造)
次に、負極22を作製する。例えば、負極材料と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを混合して負極合剤としたのち、これを有機溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、ドクタブレードまたはバーコータなどによって負極集電体22Aの両面に負極合剤スラリーを均一に塗布して乾燥させる。最後に、必要に応じて加熱しながらロールプレス機などによって塗膜を圧縮成型して負極活物質層22Bを形成する。
(Manufacture of negative electrode)
Next, the
次に、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。その後、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12、13で挟み、電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。その後、電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16を、ガスケット17を介してかしめることにより固定する。以上により、図2、図3に示した非水電解質電池が作製される。
Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode
5.第5の実施の形態
(非水電解質電池の構成)
この発明の第5の実施の形態による非水電解質電池について説明する。図4はこの発明の第5の実施の形態による非水電解質電池の分解斜視構成を表しており、図6は図4に示した巻回電極体30の断面を拡大して示している。
5. Fifth embodiment (configuration of nonaqueous electrolyte battery)
A nonaqueous electrolyte battery according to a fifth embodiment of the invention will be described. FIG. 4 shows an exploded perspective configuration of a nonaqueous electrolyte battery according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows an enlarged cross section of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG.
この非水電解質電池は、主に、フィルム状の外装部材40の内部に、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30が収納されたものである。このフィルム状の外装部材40を用いた電池構造は、ラミネートフィルム型と呼ばれている。
In this nonaqueous electrolyte battery, a wound electrode body 30 to which a
正極リード31および負極リード32は、例えば、外装部材40の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード31は、例えば、アルミニウムなどの金属材料によって構成されており、負極リード32は、例えば、銅、ニッケルまたはステンレスなどの金属材料によって構成されている。これらの金属材料は、例えば、薄板状または網目状になっている。
For example, the
外装部材40は、例えば、2枚の矩形状のフィルムからなり、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。この外装部材40は、少なくともアルミニウム層と、熱融着高分子層とを備えたラミネートフィルムからなる。熱融着高分子層としては、ナイロン、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、およびそれらの共重合体が用いられる。ラミネートフィルムは、例えば、図5に示した、ナイロンフィルム40a、アルミニウムフィルム40b、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム40c、未延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム40dがこの順に張り合わさられた多層フィルムとして構成されている。このうち、アルミニウムフィルム40bは、外気の進入を防止する防湿性を有しており、PETフィルム40cおよびCPPフィルム40dは良好な熱融着性を有している。この外装部材40は、例えば、熱融着高分子層が巻回電極体30と対向するように、2枚の矩形型のアルミラミネートフィルムの外縁部同士が融着または接着剤によって互いに接着された構造を有している。
The
外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。この密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料によって構成されている。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂が挙げられる。
An adhesive film 41 is inserted between the
なお、外装部材40は、上記したアルミラミネートフィルムに代えて、他の積層構造を有するラミネートフィルムによって構成されていてもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムによって構成されていてもよい。
In addition, the
図6は、図4に示した巻回電極体30の断面構成を表している。図6に示すように、この巻回電極体30は、微多孔膜35および高分子組成物36を介して正極33と負極34とが積層および巻回された構成を有する。その最外周部は、保護テープ37によって保護されている。
FIG. 6 shows a cross-sectional configuration of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. As shown in FIG. 6, the wound electrode body 30 has a configuration in which a positive electrode 33 and a
正極33は、例えば、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられたものである。負極34は、例えば、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられたものであり、その負極活物質層34Bが正極活物質層33Bと対向するように配置されている。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34A、負極活物質層34Bの構成は、夫々第2の実施の形態の正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22Aおよび負極活物質層22Bの構成と同様である。また、微多孔膜35の構成は、第1〜第2の実施の形態と同様である。
In the positive electrode 33, for example, a positive electrode
電解質36は、電解液と、それを保持する高分子化合物とを含んでいる。電解質36は、例えば、電解液により高分子化合物が膨潤されており、ゲル状電解質となっている。ゲル状電解質は、高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)が得られると共に漏液が防止されるので好ましい。高分子化合物としては、電解液を吸収してゲル化するものが挙げられる。例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体などのフッ化ビニリデン単量体単位を含む共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、またはポリカーボネートなどが挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。また、電解質36は、金属酸化物を含有していてもよい。
The
(非水電解質電池の製造方法)
この非水電解質電池は、例えば、以下の3種類の製造方法(第1〜第3の製造方法)によって製造される。
(Method for producing non-aqueous electrolyte battery)
This nonaqueous electrolyte battery is manufactured, for example, by the following three types of manufacturing methods (first to third manufacturing methods).
(第1の製造方法)
第1の製造方法では、最初に、例えば、上記した第4の実施の形態の正極21および負極22の作製手順と同様の手順により、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成して正極33を作製する。また、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成して負極34を作製する。
(First manufacturing method)
In the first manufacturing method, first, for example, the positive electrode
また、電解液と、高分子化合物と、溶剤とを含む溶液を調製して、この溶液を正極33および負極34に塗布したのち、溶剤を揮発させてゲル状の高分子組成物(電解質36)を形成する。続いて、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける
In addition, a solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a solvent is prepared, and this solution is applied to the positive electrode 33 and the
続いて、ゲル状の高分子組成物が形成された正極33と負極34とを微多孔膜35を介して積層してから、長手方向に巻回し、その最外周部に保護テープ37を接着させて巻回電極体30を作製する。このとき、微多孔膜35にゲル状の高分子組成物が含浸されていてもよい。最後に、例えば、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込んだのち、その外装部材40の外縁部同士を熱融着などで接着させて巻回電極体30を封入する。この際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に、密着フィルム41を挿入する。これにより、非水電解質電池が完成する。
Subsequently, the positive electrode 33 and the
(第2の製造方法)
第2の製造方法では、最初に、正極33に正極リード31を取り付けると共に、負極34に負極リード32を取り付ける。続いて、微多孔膜35を介して正極33と負極34とを積層して巻回させたのち、その最外周部に保護テープ37を接着させて、巻回電極体30の前駆体である巻回体を作製する。
(Second manufacturing method)
In the second manufacturing method, first, the
続いて、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を熱融着などで接着させて、袋状の外装部材40の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材40の内部に注入したのち、その外装部材40の開口部を熱融着などで密封する。最後に、モノマーを熱重合させて高分子化合物とすることにより、ゲル状の電解質36を形成する。これにより、非水電解質電池が完成する。
Subsequently, after sandwiching the wound body between the two film-shaped
(第3の製造方法)
まず、第1の製造方法と同様、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成して正極33を作製する。また、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成して負極34を作製する。
(Third production method)
First, as in the first manufacturing method, the positive electrode
次に、微多孔膜35の少なくとも一主面に、高分子化合物を含む高分子組成物を塗布、乾燥させることにより、微多孔膜35の少なくとも一主面に高分子組成物を形成する。なお、このとき、高分子組成物が金属酸化物を含むようにしてもよい。この他は、第2の製造方法と同様にして、巻回体を形成して袋状の外装部材40の内部に収納する。
Next, a polymer composition containing a polymer compound is applied to at least one main surface of the
微多孔膜35に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ化ビニリデン単量体単位を含む共重合体が好ましい。これをN−メチル−2−ピロリドンなどの極性有機溶媒に溶解したものを塗布してもよい。これを塗布後、水などの上記極性有機溶媒に対して相溶性があり、上記高分子化合物に対して貧溶媒である溶媒中に浸漬させ、その後乾燥させて、多孔構造を有する高分子化合を含む高分子組成物を形成してもよい。
As the polymer compound applied to the
続いて、電解液を調製して外装部材40の内部に注入したのち、その外装部材40の開口部を熱融着などで密封する。最後に、外装部材40に加重をかけながら加熱し、高分子組成物を介して微多孔膜35を正極33および負極34に密着させる。これにより、高分組成物がゲル化し、ゲル状の電解質36が形成され、非水電解質電池が完成する。
Subsequently, after the electrolytic solution is prepared and injected into the
6.第6の実施の形態
この発明の第6の実施の形態による非水電解質電池について説明する。この発明の第6の実施の形態による非水電解質電池は、巻回電極体30において、電解液を高分子化合物に保持させたもの(電解質36)に代えて、電解液をそのまま用いた点以外は、第5の実施の形態による非水電解質電池と同様である。したがって、以下では、第5の実施の形態と異なる点を中心にその構成を詳細に説明する。
6). Sixth Embodiment A nonaqueous electrolyte battery according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to the sixth embodiment of the present invention is different from the wound electrode body 30 in that the electrolyte solution is used as it is instead of the electrolyte solution held by the polymer compound (electrolyte 36). Is the same as that of the nonaqueous electrolyte battery according to the fifth embodiment. Therefore, in the following, the configuration will be described in detail with a focus on differences from the fifth embodiment.
(非水電解質電池の構成)
この発明の第6の実施の形態による非水電解質電池では、巻回電極体30は、電解質36が省略された構成を有し、電解液が微多孔膜35に含浸されている。
(Configuration of non-aqueous electrolyte battery)
In the nonaqueous electrolyte battery according to the sixth embodiment of the present invention, the wound electrode body 30 has a configuration in which the
(非水電解質電池の製造方法)
この非水電解質電池は、例えば、以下のように製造する。
(Method for producing non-aqueous electrolyte battery)
This nonaqueous electrolyte battery is manufactured as follows, for example.
まず、例えば正極活物質と結着剤と導電剤とを混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを両面に塗布し、乾燥させ圧縮成型して正極活物質層33Bを形成し正極33を作製する。次に、例えば正極集電体33Aに正極リード31を、例えば超音波溶接、スポット溶接などにより接合する。
First, for example, a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent are mixed to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode mixture slurry. Next, this positive electrode mixture slurry is applied to both sides, dried and compression molded to form the positive electrode
また、例えば負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体34Aの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層34Bを形成し、負極34を作製する。次に、例えば負極集電体34Aに負極リード32を例えば超音波溶接、スポット溶接などにより接合する。
Further, for example, a negative electrode material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode mixture slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the negative electrode
続いて、正極33と負極34とを微多孔膜35を介して巻回して外装部材40の内部に挟み込んだのち、外装部材40の内部に、電解液を注入し、外装部材40を密閉する。これにより、非水電解質電池が得られる。
Subsequently, the positive electrode 33 and the
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
まず、以下の表1に示すサンプル1〜サンプル30の微多孔膜を用意した。なお、サンプル1〜サンプル30において、膜厚、透気度、空孔率、平均細孔径、曲路率、最大高さ、孔数は、以下のようにして求めたものである。 First, microporous membranes of Sample 1 to Sample 30 shown in Table 1 below were prepared. In Samples 1 to 30, the film thickness, air permeability, porosity, average pore diameter, curvature, maximum height, and number of holes were determined as follows.
(膜厚)
微多孔膜の膜厚を5箇所測定し、測定値の平均を算出することにより、平均膜厚を求めた。
(Film thickness)
The film thickness of the microporous film was measured at five locations, and the average of the measured values was calculated to obtain the average film thickness.
(透気度)
JIS 8117に準じて、株式会社東京精機製作所製のガーレーデンソーメータを用いて測定した。
(Air permeability)
According to JIS 8117, measurement was performed using a Gurley Densometer manufactured by Tokyo Seiki Seisakusho.
(表面粗さ)
JIS B0601に準じて、株式会社キーエンス製のナノスケールハイブリット顕微鏡(製品名:VN−8000)を用いて測定した。
(Surface roughness)
According to JIS B0601, it measured using the nano scale hybrid microscope (product name: VN-8000) by Keyence Corporation.
(平均細孔径)
西華産業株式会社製の非水銀パームポロメータ(製品名:IEP−200−A)を用いて測定した。
(Average pore diameter)
Measurement was performed using a non-mercury palm porometer (product name: IEP-200-A) manufactured by Seika Sangyo Co., Ltd.
(空孔率)
微多孔膜(100mm×100mm)を流動パラフインに24時間浸漬し、表層の流動パラフインを十分に拭き取った後の質量(W2)を測定し、該微多孔膜の浸漬前の質量(W1)及び流動パラフインの密度(ρ)より次式で求める。
空孔率=(W2−W1)/(V×ρ)
ここで、Vは微多孔膜の見かけ体積(膜厚、寸法より計算される値)である。
(Porosity)
A microporous membrane (100 mm × 100 mm) is immersed in fluid paraffin for 24 hours, and the mass (W 2 ) after sufficiently wiping off the fluid paraffin on the surface layer is measured, and the mass before the microporous membrane is immersed (W 1 ) And the density of flowing paraffin (ρ).
Porosity = (W 2 −W 1 ) / (V × ρ)
Here, V is the apparent volume (a value calculated from the film thickness and dimensions) of the microporous film.
(曲路率)
透気度、空孔率、平均細孔径、膜厚の測定値から式(C)により、曲路率τを算出した。
曲路率τ={(d×ε×ν×t)/(405.9×L×Ps)}1/2・・・式(C)
(t:透気度、ν:空気の平均分子速度=500m/sec、ε:空孔率、d:平均細孔径、τ:曲路率、L:膜厚、Ps:標準圧力=101.3kPa)
(Curvature)
The curvature τ was calculated from the measured values of air permeability, porosity, average pore diameter, and film thickness according to the formula (C).
Curvature τ = {(d × ε × ν × t) / (405.9 × L × Ps)} 1/2 Formula (C)
(T: air permeability, ν: average molecular velocity of air = 500 m / sec, ε: porosity, d: average pore diameter, τ: curvature, L: film thickness, Ps: standard pressure = 101.3 kPa )
(孔数)
空孔率、膜厚、平均細孔径の測定値、曲路率τの算出値から式(1)により、1μm2あたりの孔数Nを算出した。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率)
(Number of holes)
The number N of pores per 1 μm 2 was calculated from the measured value of the porosity, film thickness, average pore diameter, and calculated value of the curvature τ by the formula (1).
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
<実施例1−1>
正極活物質としてコバルト酸リチウム95質量部と、導電剤としてカーボンブラック2質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを、厚み15μmのアルミニウム箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮して正極板を得た。この正極板を帯状に裁断し、正極端子として厚み80μmのアルミニウム箔を溶接し正極を得た。
<Example 1-1>
A slurry prepared by mixing 95 parts by mass of lithium cobaltate as a positive electrode active material, 2 parts by mass of carbon black as a conductive agent, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Was made. This slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a positive electrode plate. This positive electrode plate was cut into a strip shape, and an aluminum foil having a thickness of 80 μm was welded as a positive electrode terminal to obtain a positive electrode.
負極活物質として黒鉛98質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン2質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを、厚み12μmの銅箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮し負極板を得た。この負極板を帯状に裁断し、負極端子として厚み100μmのニッケル箔を溶接して負極を得た。 A slurry was prepared by mixing 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a negative electrode plate. This negative electrode plate was cut into a strip shape, and a nickel foil having a thickness of 100 μm was welded as a negative electrode terminal to obtain a negative electrode.
次に、正極と負極とをセパレータを介して積層後巻回し、これを電池缶に収納した。この電池缶に六フッ化リン酸リチウム:エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=5:16:12(質量比)で混合した電解液を注液した。セパレータとしては、サンプル1の微多孔膜を用いた。その後、絶縁板、ガスケット、安全弁を介して電池缶を密封して、実施例1−1の電池を得た。 Next, the positive electrode and the negative electrode were stacked via a separator and then wound, and this was stored in a battery can. An electrolyte mixed with lithium hexafluorophosphate: ethylene carbonate: diethyl carbonate = 5: 16: 12 (mass ratio) was poured into the battery can. As the separator, the microporous film of Sample 1 was used. Thereafter, the battery can was sealed through an insulating plate, a gasket, and a safety valve to obtain a battery of Example 1-1.
<実施例1−2〜実施例1−5>
サンプル1の微多孔膜の代わりに、サンプル2〜サンプル5の微多孔膜を用いた点以外は、実施例1−1と同様にして、実施例1−2〜実施例1−5の電池を作製した。
<Example 1-2 to Example 1-5>
The batteries of Example 1-2 to Example 1-5 were obtained in the same manner as Example 1-1 except that the microporous film of Sample 2 to Sample 5 was used instead of the microporous film of Sample 1. Produced.
<比較例1−1〜比較例1−9>
サンプル1の代わりに、サンプル6〜サンプル14の微多孔膜を用いた点以外は、実施例1−1と同様にして、比較例1−1〜比較例1−9の電池を作製した。
<Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-9>
Batteries of Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-9 were fabricated in the same manner as Example 1-1 except that the microporous membranes of Sample 6 to Sample 14 were used instead of Sample 1.
実施例1−1〜実施例1−5および比較例1−1〜比較例1−9の電池について、以下の容量維持率測定および釘刺し試験を行った。 The batteries of Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-9 were subjected to the following capacity maintenance rate measurement and nail penetration test.
(容量維持率測定)
作製した電池について、25℃の雰囲気下、満充電状態における開回路電圧が4.20Vとなるように充電した後、0.5ItAの定電流で3.0Vとなるまで放電し、容量を測定した。また、同様の条件で、充放電を500サイクル行い、500サイクル目の容量を測定した。500サイクル目の容量に対する1サイクル目の容量の百分率を容量維持率(「1サイクル目の容量/500サイクル目の容量」×100%)として求めた。なお、ItAは電流の大きさを示す。例えば0.5ItAの電流は、例えば電池容量G[Ah]の電池において、0.5×G=0.5G[A]に相当する。
(Capacity maintenance rate measurement)
About the produced battery, after charging so that the open circuit voltage in a full charge state might be 4.20V in 25 degreeC atmosphere, it discharged until it became 3.0V with the constant current of 0.5 ItA, and the capacity | capacitance was measured. . Moreover, 500 cycles of charging / discharging were performed on the same conditions, and the capacity | capacitance of 500th cycle was measured. The percentage of the capacity of the first cycle with respect to the capacity of the 500th cycle was determined as a capacity maintenance ratio (“capacity of the first cycle / capacity of the 500th cycle” × 100%). ItA indicates the magnitude of current. For example, a current of 0.5 ItA corresponds to 0.5 × G = 0.5 G [A] in a battery with a battery capacity G [Ah], for example.
(釘刺し試験)
作製した電池について、釘刺し試験を行った。25℃の雰囲気下において、0.5ItAの電流値で総充電時間4時間の定電流定電圧充電を行い、充電状態とした。その際、上限電圧を4.25V、4.30V、4.35Vとした。充電された電池に直径3mmの釘を90cm/minの速度で電池中央に垂直に貫通させ発火の有無を調べた。
(Nail penetration test)
The manufactured battery was subjected to a nail penetration test. In an atmosphere of 25 ° C., constant current / constant voltage charging was performed at a current value of 0.5 ItA for a total charging time of 4 hours to obtain a charged state. At that time, the upper limit voltage was 4.25V, 4.30V, 4.35V. A nail having a diameter of 3 mm was passed through the charged battery at a speed of 90 cm / min perpendicularly to the center of the battery to check for ignition.
実施例1−1〜実施例1−5および比較例1−1〜比較例1−9の電池について行った、容量維持率測定、釘刺し試験の結果を表2に示す。なお、表2では、釘刺し試験による評価について、発火有りを○、発火無しを×で示す。 Table 2 shows the results of the capacity retention rate measurement and the nail penetration test performed on the batteries of Example 1-1 to Example 1-5 and Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-9. In Table 2, with respect to the evaluation by the nail penetration test, the presence of ignition is indicated by ○, and the absence of ignition is indicated by ×.
表2に示すように、実施例1−1〜実施例1−5では、膜厚が12μmより大きく25μm以下であり、孔数Nが200個以上であり、表面粗さの最大高さRzが4μm以下である微多孔膜をセパレータとして用いた。したがって、容量維持率が良好であると共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も良好であった。 As shown in Table 2, in Examples 1-1 to 1-5, the film thickness is greater than 12 μm and is 25 μm or less, the number of holes N is 200 or more, and the maximum height Rz of the surface roughness is A microporous film having a thickness of 4 μm or less was used as a separator. Therefore, the capacity retention rate was good and the result of safety evaluation by the nail penetration test was also good.
一方、比較例1−1、比較例1−3、比較例1−5および比較例1−7では、容量維持率は高かったが、微多孔膜の表面粗さの最大高さRzが4μmを超えているため、釘刺し試験による安全性評価の結果は悪かった。また、比較例1−2、比較例1−4、比較例1−6および比較例1−8では、安全性評価の結果は良好であったが、微多孔膜の孔数Nが200未満であるため、容量維持率は低かった。比較例1−9では、微多孔膜の表面粗さの最大高さRzが4μmを超えると共に、微多孔膜の孔数Nが200未満であるため、容量維持率が低いと共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も悪かった。 On the other hand, in Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-3, Comparative Example 1-5, and Comparative Example 1-7, the capacity retention rate was high, but the maximum height Rz of the surface roughness of the microporous membrane was 4 μm. The result of the safety evaluation by the nail penetration test was bad. Moreover, in Comparative Example 1-2, Comparative Example 1-4, Comparative Example 1-6, and Comparative Example 1-8, the results of the safety evaluation were good, but the number N of pores of the microporous membrane was less than 200. As a result, the capacity maintenance rate was low. In Comparative Example 1-9, since the maximum height Rz of the surface roughness of the microporous membrane exceeds 4 μm and the number N of pores of the microporous membrane is less than 200, the capacity retention rate is low and the nail penetration test is performed. The result of the safety evaluation was also poor.
<実施例2−1>
正極活物質としてコバルト酸リチウム95質量部と、導電剤としてカーボンブラック2質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを、厚み15μmのアルミニウム箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮して正極板を得た。この正極板を帯状に裁断し、端子として厚み80μmのアルミニウム箔を溶接し正極を得た。
<Example 2-1>
A slurry prepared by mixing 95 parts by mass of lithium cobaltate as a positive electrode active material, 2 parts by mass of carbon black as a conductive agent, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Was made. This slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a positive electrode plate. This positive electrode plate was cut into a strip shape, and an aluminum foil having a thickness of 80 μm was welded as a terminal to obtain a positive electrode.
負極活物質として黒鉛98質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン2質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを、厚み12μmの銅箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮して負極板を得た。この負極板を帯状に裁断し、端子として厚み100μmのニッケル箔を溶接して負極を得た。 A slurry was prepared by mixing 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a negative electrode plate. This negative electrode plate was cut into a strip shape, and a nickel foil having a thickness of 100 μm was welded as a terminal to obtain a negative electrode.
次に、サンプル1の微多孔膜の両面に高分子組成物を形成したセパレータを作製した。高分子組成物は,以下のように形成した。すなわち、まず、ポリフッ化ビニリデン3質量部に、N―メチル−2−ピロリドンを加え、溶液を調製した。この溶液に、粉末状のAl2O31質量部加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを微多孔膜の両面に塗布後乾燥し、これにより、高分子組成物を形成した。 Next, a separator in which a polymer composition was formed on both surfaces of the microporous membrane of Sample 1 was produced. The polymer composition was formed as follows. That is, first, N-methyl-2-pyrrolidone was added to 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride to prepare a solution. To this solution, 1 part by mass of powdered Al 2 O 3 was added and mixed to prepare a slurry. This slurry was applied to both sides of the microporous membrane and then dried, thereby forming a polymer composition.
次に、正極と負極とをセパレータを介して積層後巻回し、これを電池缶に収納した。この電池缶に六フッ化リン酸リチウム:エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=5:16:12(質量比)で混合した電解液を注液した。その後、絶縁板、ガスケット、安全弁を介して電池缶を密封して電池を得た。 Next, the positive electrode and the negative electrode were stacked via a separator and then wound, and this was stored in a battery can. An electrolyte mixed with lithium hexafluorophosphate: ethylene carbonate: diethyl carbonate = 5: 16: 12 (mass ratio) was poured into the battery can. Thereafter, the battery can was sealed through an insulating plate, a gasket, and a safety valve to obtain a battery.
<実施例2−2〜実施例2−5>
サンプル2〜サンプル5、サンプル15〜サンプル17のセパレータを用いた点以外は、実施例2−1と同様にして、実施例2−2〜実施例2−5の電池を作製した。
<Example 2-2 to Example 2-5>
Batteries of Example 2-2 to Example 2-5 were fabricated in the same manner as Example 2-1, except that the separators of Samples 2 to 5 and
<比較例2−1〜比較例2−9>
サンプル6〜サンプル14のセパレータを用いた点以外は、実施例2−1と同様にして、比較例2−1〜比較例2−9の電池を作製した。
<Comparative Example 2-1 to Comparative Example 2-9>
Batteries of Comparative Example 2-1 to Comparative Example 2-9 were fabricated in the same manner as in Example 2-1, except that the separators of Sample 6 to Sample 14 were used.
<実施例3−1〜実施例3−6>
サンプル15〜サンプル20のセパレータを用いた点以外は、実施例2−1と同様にして、実施例3−1〜実施例3−6の電池を作製した。
<Example 3-1 to Example 3-6>
The batteries of Example 3-1 to Example 3-6 were fabricated in the same manner as Example 2-1, except that the separators of
<比較例3−1〜比較例3−9>
サンプル21〜23、25〜30のセパレータを用いた点以外は、実施例2−1と同様にして、比較例3−1〜比較例3−9の電池を作製した。
<Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-9>
Batteries of Comparative Examples 3-1 to 3-9 were fabricated in the same manner as Example 2-1, except that the separators of
(容量維持率測定)
作製した電池について、実施例1−1と同様にして、容量維持率測定を行った。
(Capacity maintenance rate measurement)
About the produced battery, it carried out similarly to Example 1-1, and performed capacity | capacitance maintenance factor measurement.
(釘刺し試験)
作製した電池について、釘刺し試験を行った。25℃の雰囲気下において、0.5ItAの電流値で総充電時間4時間の定電流定電圧充電を行い、充電状態とした。その際、上限電圧を4.30V、4.35V、4.40Vとした。充電された電池に直径3mmの釘を90cm/minの速度で電池中央に垂直に貫通させ発火の有無を調べた。
(Nail penetration test)
The manufactured battery was subjected to a nail penetration test. In an atmosphere of 25 ° C., constant current / constant voltage charging was performed at a current value of 0.5 ItA for a total charging time of 4 hours to obtain a charged state. At that time, the upper limit voltage was set to 4.30V, 4.35V, and 4.40V. A nail having a diameter of 3 mm was passed through the charged battery at a speed of 90 cm / min perpendicularly to the center of the battery to check for ignition.
実施例2−1〜実施例2−5および比較例2−1〜比較例2−9、並びに、実施例3−1〜実施例3−6および比較例3−1〜比較例3−9の電池について、行った容量維持率測定、釘刺し試験の結果を表3に示す。なお、表3では、釘刺し試験による評価について、発火有りを○、発火無しを×で示す。 Examples 2-1 to 2-5 and Comparative Examples 2-1 to 2-9 and Examples 3-1 to 3-6 and Comparative Examples 3-1 to 3-9 Table 3 shows the results of the capacity retention rate measurement and the nail penetration test performed on the battery. In Table 3, with respect to the evaluation by the nail penetration test, the presence of ignition is indicated by ○, and the absence of ignition is indicated by ×.
表3に示すように、実施例2−1〜実施例2−5では、膜厚が12μmより大きく25μm以下であり、孔数Nが200個以上であり、表面粗さの最大高さRzが4μm以下である微多孔膜を含むセパレータを用いた。したがって、容量維持率が良好であると共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も良好であった。 As shown in Table 3, in Example 2-1 to Example 2-5, the film thickness is larger than 12 μm and 25 μm or less, the number of holes N is 200 or more, and the maximum height Rz of the surface roughness is A separator including a microporous film having a size of 4 μm or less was used. Therefore, the capacity retention rate was good and the result of safety evaluation by the nail penetration test was also good.
一方、比較例2−1、比較例2−3、比較例2−5および比較例2−7では、容量維持率は高かったが、微多孔膜の表面粗さの最大高さRzが4μmを超えているため、釘刺し試験による安全性評価の結果は悪かった。また、比較例2−2、比較例2−4、比較例2−6および比較例2−8では、安全性評価の結果は良好であったが、微多孔膜の孔数Nが200未満であるため、容量維持率は低かった。比較例2−9では、微多孔膜の表面粗さの最大高さRzが4μmを超えると共に、微多孔膜の孔数Nが200未満であるため、容量維持率が低いと共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も悪かった。 On the other hand, in Comparative Example 2-1, Comparative Example 2-3, Comparative Example 2-5, and Comparative Example 2-7, the capacity retention rate was high, but the maximum height Rz of the surface roughness of the microporous membrane was 4 μm. The result of the safety evaluation by the nail penetration test was bad. Moreover, in Comparative Example 2-2, Comparative Example 2-4, Comparative Example 2-6, and Comparative Example 2-8, the results of safety evaluation were good, but the number of pores N of the microporous membrane was less than 200. As a result, the capacity maintenance rate was low. In Comparative Example 2-9, since the maximum height Rz of the surface roughness of the microporous membrane exceeds 4 μm and the number N of pores of the microporous membrane is less than 200, the capacity retention rate is low and the nail penetration test is performed. The result of the safety evaluation was also poor.
実施例3−1〜実施例3−6では、膜厚が5μm以上12μm以下であり、孔数Nが200個以上であり、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%以下である微多孔膜を含むセパレータを用いた。したがって、容量維持率が良好であると共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も良好であった。 In Example 3-1 to Example 3-6, the film thickness is 5 μm or more and 12 μm or less, the number of holes N is 200 or more, and the maximum height Rz of the surface roughness is 30% or less with respect to the film thickness. A separator containing a microporous membrane was used. Therefore, the capacity retention rate was good and the result of safety evaluation by the nail penetration test was also good.
一方、比較例3−1、比較例3−5、比較例3−7および比較例3−8では、容量維持率は高かったが、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%を超えているため、釘刺し試験による安全性評価の結果は悪かった。比較例3−2では、安全性評価の結果は良好であったが、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率は低かった。比較例3−6および比較例3−9では、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率が低かった。また、比較例3−6および比較例3−9では、膜厚が薄いため、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%未満であっても、孔数Nが200個未満では、安全性評価の結果が悪かった。比較例3−3および比較例3−4では、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%を超えていると共に、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率が低く、安全性評価の結果も悪かった。 On the other hand, in Comparative Example 3-1, Comparative Example 3-5, Comparative Example 3-7, and Comparative Example 3-8, the capacity retention ratio was high, but the maximum height Rz of the surface roughness was 30 with respect to the film thickness. The result of the safety evaluation by the nail penetration test was bad. In Comparative Example 3-2, the result of the safety evaluation was good, but the capacity retention rate was low because the number of holes N was less than 200. In Comparative Example 3-6 and Comparative Example 3-9, since the number of holes N was less than 200, the capacity retention rate was low. Further, in Comparative Examples 3-6 and 3-9, since the film thickness is thin, even when the maximum height Rz of the surface roughness is less than 30% with respect to the film thickness, the number of holes N is less than 200. Then, the result of safety evaluation was bad. In Comparative Example 3-3 and Comparative Example 3-4, the maximum height Rz of the surface roughness exceeds 30% with respect to the film thickness, and the number N of holes is less than 200. It was low and the result of safety evaluation was also bad.
<実施例4−1>
正極活物質としてコバルト酸リチウム95質量部と、導電剤としてカーボンブラック2質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを厚み15μmのアルミニウム箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮して正極板を得た。この正極板を帯状に裁断し、端子として厚み80μmのアルミニウム箔を溶接し正極を得た。
<Example 4-1>
A slurry prepared by mixing 95 parts by mass of lithium cobaltate as a positive electrode active material, 2 parts by mass of carbon black as a conductive agent, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Was made. This slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a positive electrode plate. This positive electrode plate was cut into a strip shape, and an aluminum foil having a thickness of 80 μm was welded as a terminal to obtain a positive electrode.
負極活物質として黒鉛98質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン2質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを厚み12μmの銅箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮し負極板を得た。この負極板を帯状に裁断し、端子として厚み100μmのニッケル箔を溶接し負極を得た。 A slurry was prepared by mixing 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. The slurry was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a negative electrode plate. This negative electrode plate was cut into a strip shape, and a nickel foil having a thickness of 100 μm was welded as a terminal to obtain a negative electrode.
次に、ポリフッ化ビニリデン:六フッ化リン酸リチウム:エチレンカーボネート:プロピレンカーボネート=3:3:10:7(質量比)で混合して、高分子組成物を作製した。この高分子組成物にジメチルカーボートを混合した溶液を、正極および負極のそれぞれに塗布し、その後、ジメチルカーボネートを揮発させた。これにより、ゲル状の高分子組成物を正極、負極上に形成した。 Next, polyvinylidene fluoride: lithium hexafluorophosphate: ethylene carbonate: propylene carbonate = 3: 3: 10: 7 (mass ratio) was mixed to prepare a polymer composition. A solution in which dimethyl carboat was mixed with this polymer composition was applied to each of the positive electrode and the negative electrode, and then dimethyl carbonate was volatilized. Thereby, the gel-like polymer composition was formed on the positive electrode and the negative electrode.
次に、サンプル15の微多孔膜を、正極、負極の間に介して巻回し、80℃で処理することで、微多孔膜に高分子組成物が含浸されたセパレータが形成され、これにより、電池素子を得た。この電池素子をアルミニウムラミネートフィルムを外装材として用いて包装し電池を得た。
Next, the microporous membrane of
<実施例4−2〜実施例4−6>
サンプル15の微多孔膜の代わりに、サンプル16〜サンプル20のセパレータを用いた点以外は、実施例4−1と同様にして、実施例4−2〜実施例4−6の電池を作製した。
<Example 4-2 to Example 4-6>
Batteries of Example 4-2 to Example 4-6 were fabricated in the same manner as Example 4-1, except that the separators of Samples 16 to 20 were used instead of the microporous film of
<比較例4−1〜比較例4−9>
サンプル15の微多孔膜の代わりに、サンプル21〜24、26〜30のセパレータを用いた点以外は、実施例4−1と同様にして、比較例4−1〜比較例4−9の電池を作製した。
<Comparative Example 4-1 to Comparative Example 4-9>
Batteries of Comparative Examples 4-1 to 4-9 are the same as Example 4-1, except that the separators of
実施例4−1〜実施例4−6および比較例4−1〜比較例4−9の電池について、以下の容量維持率の測定および釘刺し試験を行った。 The batteries of Examples 4-1 to 4-6 and Comparative Examples 4-1 to 4-9 were subjected to the following capacity maintenance rate measurement and nail penetration test.
(容量維持率測定)
作製した電池について、実施例1−1と同様にして、容量維持率測定を行った。
(Capacity maintenance rate measurement)
About the produced battery, it carried out similarly to Example 1-1, and performed capacity | capacitance maintenance factor measurement.
(釘刺し試験)
作製した電池について、釘刺し試験を行った。25℃の雰囲気下において、0.5ItAの電流値で総充電時間4時間の定電流定電圧充電を行い、充電状態とした。その際、上限電圧を4.20V、4.25V、4.30Vとした。充電された電池に直径3mmの釘を90cm/minの速度で電池中央に垂直に貫通させ発火の有無を調べた。
(Nail penetration test)
The manufactured battery was subjected to a nail penetration test. In an atmosphere of 25 ° C., constant current / constant voltage charging was performed at a current value of 0.5 ItA for a total charging time of 4 hours to obtain a charged state. At that time, the upper limit voltage was 4.20V, 4.25V, and 4.30V. A nail having a diameter of 3 mm was passed through the charged battery at a speed of 90 cm / min perpendicularly to the center of the battery to check for ignition.
測定結果を表4に示す。なお、表4では、釘刺し試験による評価について、発火有りを○、発火無しを×で示す。 Table 4 shows the measurement results. In Table 4, with respect to the evaluation by the nail penetration test, the presence of ignition is indicated by ○, and the absence of ignition is indicated by ×.
表4に示すように、実施例4−1〜実施例4−6では、膜厚が5μm以上12μm以下であり、孔数Nが200個以上であり、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%以下である微多孔膜を含むセパレータを用いた。したがって、容量維持率が良好であると共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も良好であった。 As shown in Table 4, in Examples 4-1 to 4-6, the film thickness is 5 μm or more and 12 μm or less, the number of holes N is 200 or more, and the maximum height Rz of the surface roughness is the film. A separator including a microporous film that is 30% or less with respect to the thickness was used. Therefore, the capacity retention rate was good and the result of safety evaluation by the nail penetration test was also good.
一方、比較例4−1、比較例4−5、比較例4−7および比較例4−8では、容量維持率は高かったが、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%を超えているため、釘刺し試験による安全性評価の結果は悪かった。比較例4−2および比較例4−4では、安全性評価の結果は良好であったが、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率は低かった。比較例4−6および比較例4−9では、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率が低かった。また、比較例4−9では、膜厚が薄いため、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%未満であっても、孔数Nが200個未満では、安全性評価の結果が悪かった。比較例4−3では、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%を超えていると共に、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率が低く、安全性評価の結果も悪かった。 On the other hand, in Comparative Example 4-1, Comparative Example 4-5, Comparative Example 4-7, and Comparative Example 4-8, the capacity retention ratio was high, but the maximum height Rz of the surface roughness was 30 with respect to the film thickness. The result of the safety evaluation by the nail penetration test was bad. In Comparative Example 4-2 and Comparative Example 4-4, the results of safety evaluation were good, but the capacity retention rate was low because the number of holes N was less than 200. In Comparative Examples 4-6 and 4-9, since the number N of holes was less than 200, the capacity retention rate was low. In Comparative Example 4-9, since the film thickness is thin, even if the maximum height Rz of the surface roughness is less than 30% with respect to the film thickness, if the number of holes N is less than 200, the safety evaluation is performed. The result was bad. In Comparative Example 4-3, the maximum height Rz of the surface roughness exceeds 30% with respect to the film thickness, and the number of holes N is less than 200, so the capacity retention rate is low, and the safety evaluation The result was also bad.
<実施例5−1>
正極活物質としてコバルト酸リチウム95質量部と、導電剤としてカーボンブラック2質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを、厚み15μmのアルミニウム箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮して正極板を得た。この正極板を裁断し、端子として厚み80μmのアルミニウム箔を溶接し正極を得た。
<Example 5-1>
A slurry prepared by mixing 95 parts by mass of lithium cobaltate as a positive electrode active material, 2 parts by mass of carbon black as a conductive agent, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Was made. This slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a positive electrode plate. This positive electrode plate was cut and an aluminum foil having a thickness of 80 μm was welded as a terminal to obtain a positive electrode.
負極活物質として黒鉛98質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン2質量部とを
、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合して、スラリーを作製した。このスラリーを、厚み12μmの銅箔に塗布、乾燥し、ロールプレスにて圧縮して負極板を得た。この負極板を裁断し、端子として厚み100μmのニッケル箔を溶接して負極を得た。
A slurry was prepared by mixing 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and compressed by a roll press to obtain a negative electrode plate. This negative electrode plate was cut and a nickel foil having a thickness of 100 μm was welded as a terminal to obtain a negative electrode.
次に、サンプル15の微多孔膜の両面に高分子組成物を形成したセパレータを作製した。高分子組成物は,以下のように形成した。すなわち、まず、ポリフッ化ビニリデンに、N―メチル−2−ピロリドンを加え、溶液を調製した。この溶液を微多孔膜の両面に塗布後乾燥し、これにより、高分子組成物を形成した
Next, a separator in which a polymer composition was formed on both surfaces of the microporous film of
次に、正極と負極とをセパレータを介して積層、巻回し、電池素子を作製した。この電池素子に、六フッ化リン酸リチウム:エチレンカーボネート:プロピレンカーボネート=3:10:7(質量比)で混合した電解液を含侵させた後、アルミニウムラミネートフィルムを外装材として用いて包装して、電池を得た。 Next, the positive electrode and the negative electrode were laminated and wound via a separator to produce a battery element. This battery element was impregnated with an electrolyte mixed with lithium hexafluorophosphate: ethylene carbonate: propylene carbonate = 3: 10: 7 (mass ratio), and then packaged using an aluminum laminate film as an exterior material. A battery was obtained.
<実施例5−2〜実施例5−6>
サンプル15の微多孔膜の代わりに、サンプル16〜サンプル20の微多孔膜を用いた点以外は、実施例5−1と同様にして、実施例5−2〜実施例5−6の電池を作製した。
<Example 5-2 to Example 5-6>
The batteries of Example 5-2 to Example 5-6 were obtained in the same manner as in Example 5-1, except that the microporous film of Sample 16 to
<比較例5−1〜比較例5−9>
サンプル15の微多孔膜の代わりに、サンプル21〜24、26〜30の微多孔膜を用いた点以外は、実施例5−1と同様にして、比較例5−1〜比較例5−9の電池を作製した。
<Comparative Example 5-1 to Comparative Example 5-9>
Comparative Example 5-1 to Comparative Example 5-9 were carried out in the same manner as Example 5-1, except that instead of the microporous membrane of
実施例5−1〜実施例5−6および比較例5−1〜比較例5−9の電池について、以下の容量維持率の測定および釘刺し試験を行った。 The batteries of Examples 5-1 to 5-6 and Comparative Examples 5-1 to 5-9 were subjected to the following capacity maintenance rate measurement and nail penetration test.
(容量維持率測定)
作製した電池について、実施例4−1と同様にして、容量維持率測定を行った。
(Capacity maintenance rate measurement)
About the produced battery, it carried out similarly to Example 4-1, and performed capacity | capacitance maintenance factor measurement.
(釘刺し試験)
作製した電池について、実施例4−1と同様にして、釘刺し試験を行った。
(Nail penetration test)
About the produced battery, the nail penetration test was done like Example 4-1.
測定結果を表5に示す。なお、表5では、釘刺し試験による評価について、発火有りを○、発火無しを×で示す。 Table 5 shows the measurement results. In Table 5, with respect to the evaluation by the nail penetration test, the presence of ignition is indicated by ○, and the absence of ignition is indicated by ×.
表5に示すように、実施例5−1〜実施例5−6では、膜厚が5μm以上12μm以下であり、孔数Nが200個以上であり、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%以下である微多孔膜を含むセパレータを用いた。したがって、容量維持率が良好であると共に、釘刺し試験による安全性評価の結果も良好であった。 As shown in Table 5, in Examples 5-1 to 5-6, the film thickness is 5 μm or more and 12 μm or less, the number of holes N is 200 or more, and the maximum height Rz of the surface roughness is the film. A separator including a microporous film that is 30% or less with respect to the thickness was used. Therefore, the capacity retention rate was good and the result of safety evaluation by the nail penetration test was also good.
一方、比較例5−1、比較例5−5、比較例5−7および比較例5−8では、容量維持率は高かったが、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%を超えているため、釘刺し試験による安全性評価の結果は悪かった。比較例5−2および比較例5−4では、安全性評価の結果は良好であったが、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率は低かった。比較例5−6および比較例5−9では、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率が低かった。また、比較例5−6および比較例5−9では、膜厚が薄いため、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%未満であっても、孔数Nが200個未満では、安全性評価の結果が悪かった。比較例5−3では、表面粗さの最大高さRzが膜厚に対して30%を超えていると共に、孔数Nが200個未満であるため、容量維持率が低く、安全性評価の結果も悪かった。 On the other hand, in Comparative Example 5-1, Comparative Example 5-5, Comparative Example 5-7, and Comparative Example 5-8, the capacity retention rate was high, but the maximum height Rz of the surface roughness was 30 with respect to the film thickness. The result of the safety evaluation by the nail penetration test was bad. In Comparative Example 5-2 and Comparative Example 5-4, the results of safety evaluation were good, but the capacity retention rate was low because the number of holes N was less than 200. In Comparative Example 5-6 and Comparative Example 5-9, since the number N of holes was less than 200, the capacity retention rate was low. In Comparative Example 5-6 and Comparative Example 5-9, since the film thickness is thin, even if the maximum height Rz of the surface roughness is less than 30% with respect to the film thickness, the number of holes N is less than 200. Then, the result of safety evaluation was bad. In Comparative Example 5-3, the maximum height Rz of the surface roughness exceeds 30% with respect to the film thickness, and the number of holes N is less than 200, so the capacity maintenance rate is low, and the safety evaluation The result was also bad.
7.他の実施の形態
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施の形態および実施例では、円筒型、ラミネートフィルム型の電池構造を有する電池、電極を巻回した巻回構造を有する電池について、説明したが、これらに限定されるものではない。例えば、角型、コイン型、またはボタン型、電極を積み重ねた構造を有するスタック型の電池などの他の電池構造を有する電池、についても同様に、この発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
7). Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiments and examples, a battery having a cylindrical or laminated film type battery structure or a battery having a wound structure in which an electrode is wound is described, but the present invention is not limited thereto. . For example, the present invention can be similarly applied to a battery having another battery structure such as a square battery, a coin battery, a button battery, or a stack battery having a structure in which electrodes are stacked. Can be obtained.
11・・・電池缶、12,13・・・絶縁板、14・・・電池蓋、15A・・・ディスク板、15・・・安全弁機構、16・・・熱感抵抗素子、17・・・ガスケット、20・・・巻回電極体、21・・・正極、21A・・・正極集電体、21B・・・正極活物質層、22・・・負極、22A・・・負極集電体、22B・・・負極活物質層、23・・・セパレータ、24・・・センターピン、25・・・正極リード、26・・・負極リード、27・・・ガスケット、30・・・巻回電極体、31・・・正極リード、32・・・負極リード、33・・・正極、33A・・・正極集電体、33B・・・正極活物質層、34・・・負極、34A・・・負極集電体、34B・・・負極活物質層、35・・・セパレータ、36・・・電解質、37・・・保護テープ、40・・・外装部材、41・・・密着フィルム、71・・・電池素子、72・・・外装部材、73・・・正極リード、74・・・負極リード、81・・・正極、82・・・負極、83・・・セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15A ... Disk board, 15 ... Safety valve mechanism, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20 ... wound electrode body, 21 ... positive electrode, 21A ... positive electrode current collector, 21B ... positive electrode active material layer, 22 ... negative electrode, 22A ... negative electrode current collector, 22B ... negative electrode active material layer, 23 ... separator, 24 ... center pin, 25 ... positive electrode lead, 26 ... negative electrode lead, 27 ... gasket, 30 ... wound
Claims (30)
上記微多孔膜の少なくとも一主面に形成されたゲル状の高分子組成物と
を含み、
上記微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上であるセパレータ。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率) A microporous membrane having a thickness of 13 μm or more and 25 μm or less ;
A gel-like polymer composition formed on at least one principal surface of the microporous membrane ,
A separator in which the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number N of pores per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
上記微多孔膜の材料は、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースまたはガラス繊維であり、
上記微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上であるセパレータ。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率) Including a microporous membrane having a thickness of 13 μm or more and 25 μm or less,
The material of the microporous membrane is polyimide, polyamideimide, cellulose or glass fiber,
A separator in which the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number N of pores per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
上記微多孔膜の透気度は、600sec/100ml以上1000sec/100ml以下であり、
上記微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上であるセパレータ。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率) Including a microporous membrane having a thickness of 13 μm or more and 25 μm or less,
The air permeability of the microporous membrane is 600 sec / 100 ml or more and 1000 sec / 100 ml or less,
A separator in which the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number N of pores per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
負極と、
電解質と、
膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜と、上記微多孔膜の少なくとも一主面に形成されたゲル状の高分子組成物とを含むセパレータと
を備え、
上記微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上である非水電解質電池。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率) A positive electrode;
A negative electrode,
Electrolyte,
A separator comprising a microporous membrane having a thickness of 13 μm or more and 25 μm or less and a gel-like polymer composition formed on at least one principal surface of the microporous membrane ,
A nonaqueous electrolyte battery in which the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number of pores N per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
負極と、
電解質と、
膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜を含むセパレータと
を備え、
上記微多孔膜の材料は、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースまたはガラス繊維であり、
上記微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上である非水電解質電池。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率) A positive electrode;
A negative electrode,
Electrolyte,
A separator including a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less,
The material of the microporous membrane is polyimide, polyamideimide, cellulose or glass fiber,
A nonaqueous electrolyte battery in which the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number of pores N per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
負極と、
電解質と、
膜厚が13μm以上25μm以下である微多孔膜を含むセパレータと
を備え、
上記微多孔膜の透気度は、600sec/100ml以上1000sec/100ml以下であり、
上記微多孔膜の表面粗さの最大高さが4μm以下であると共に、下記式(1)で算出される面積(S=1μm2)あたりの孔数Nが200以上である非水電解質電池。
N=(ε×L×S)/{π×(d/2)2×τ×L}・・・式(1)
(ε:空孔率、L:膜厚(μm)、S:面積(μm2)、d:平均細孔径(μm)、τ:曲路率) A positive electrode;
A negative electrode,
Electrolyte,
A separator including a microporous film having a film thickness of 13 μm or more and 25 μm or less,
The air permeability of the microporous membrane is 600 sec / 100 ml or more and 1000 sec / 100 ml or less,
A nonaqueous electrolyte battery in which the maximum height of the surface roughness of the microporous membrane is 4 μm or less, and the number of pores N per area (S = 1 μm 2 ) calculated by the following formula (1) is 200 or more.
N = (ε × L × S) / {π × (d / 2) 2 × τ × L} Expression (1)
(Ε: porosity, L: film thickness (μm), S: area (μm 2 ), d: average pore diameter (μm), τ: curvature)
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