JP7330231B2 - 非水電解液二次電池用積層セパレータ - Google Patents
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Description
上記多孔質層は、バインダー樹脂およびフィラーを含んでおり、
下記耐熱性試験を課した際に、開口部の面積が7.0mm2以下である、非水電解液二次電池用積層セパレータ:
ステップ1.リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な正極活物質を含む正極と、上記非水電解液二次電池用積層セパレータと、リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な負極活物質を含む負極とを、この順で、上記多孔質層と上記正極が備える正極活物質層とが接触するように積層した積層体を、非水電解液に含浸させ、試験用電池を作製する;
ステップ2.上記試験用電池に対し、25℃、1Cの電流で4.6V(vs Li/Li+)まで定電流充電した後に、25℃、4.6V(vs Li/Li+)の条件にて、168時間トリクル充電を課す;
ステップ3.ステップ2を経た上記試験用電池から、上記非水電解液二次電池用積層セパレータを取り出す;
ステップ4.450℃、直径2.2mmの金属芯を、上記非水電解液二次電池用積層セパレータの、上記正極活物質層と接触していた上記多孔質層側から貫通させる。
(ここで、上記正極は、アルミニウム箔上にリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)が積層された正極であり、
上記負極は、銅箔上に天然黒鉛が積層された負極であり、
上記非水電解液は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートを3:5:2(体積比)で混合してなる混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して調製された非水電解液である。)。
上記バインダー樹脂は、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂および水溶性ポリマーからなる群より選択される1種類以上を含んでいる、[1]または[2]に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
X2は、上記ステップ2のトリクル充電後に、当該トリクル充電中に上記正極が備える正極活物質層と接触していた上記多孔質層の表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度である)。
(i)主鎖中の芳香環内に電子吸引性基を有しており、
(ii)分子の少なくとも一方の末端はアミノ基であり、
(iii)主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合のうち、90%超がアミド結合である、[4]または[5]に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
(iv)芳香族ジアミン由来のユニットのうち40%以上が電子吸引性基を有しており、
(v)酸クロリド由来のユニットのうち20%以下が電子吸引性基を有している、[6]または[7]に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
[1]~[10]のいずれかに記載の非水電解液二次電池用積層セパレータと、
負極と、
がこの順に積層されている、非水電解液二次電池用部材。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルム(以下、単に「多孔質フィルム」とも称する)と多孔質層とを備えている非水電解液二次電池用積層セパレータであって、
上記多孔質層は、バインダー樹脂およびフィラーを含んでおり、
下記耐熱性試験を課した際に、開口部の面積が7.0mm2以下である、非水電解液二次電池用積層セパレータである。
ステップ1.リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な正極活物質を含む正極と、上記非水電解液二次電池用積層セパレータと、リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な負極活物質を含む負極とを、この順で、上記多孔質層と上記正極が備える正極活物質層とが接触するように積層した積層体を、非水電解液に含浸させ、試験用電池を作製する;ステップ2.上記試験用電池に対し、25℃、1Cの電流で4.6V(vs Li/Li+)まで定電流充電した後に、25℃、4.6V(vs Li/Li+)の条件にて、168時間トリクル充電を課す;
ステップ3.ステップ2を経た上記試験用電池から、上記非水電解液二次電池用積層セパレータを取り出す;
ステップ4.450℃、直径2.2mmの金属芯を、上記非水電解液二次電池用積層セパレータの、上記正極活物質層と接触していた上記多孔質層側から貫通させる。
(ここで、上記正極は、アルミニウム箔上にリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)が積層された正極であり、
上記負極は、銅箔上に天然黒鉛が積層された負極であり、
上記非水電解液は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートを3:5:2(体積比)で混合してなる混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して調製された非水電解液である。)。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータは、上記耐熱性試験を課した際に、開口部の面積が7.0mm2以下である。上記非水電解液二次電池用積層セパレータは、当該構成を充足するため、後述する実施例に示すように、高電圧条件下で長時間、充電を行った後であっても変質せず、かつ、耐熱性および耐劣化性に優れるという効果を奏する。
上記ステップ1で用いる試験用電池を構成する正極は、リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な正極活物質を含み、上記正極活物質は、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)である。リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物は、平均放電電位が高いため好ましい。
ステップ2は、ステップ1で得た試験用電池に対し、25℃、1Cの電流で4.6V(vs Li/Li+)まで定電流充電した後に、25℃、4.6V(vs Li/Li+)の条件にて、168時間トリクル充電を課す工程である。
ステップ3は、ステップ2を経た上記試験用電池から、上記非水電解液二次電池用積層セパレータを取り出す工程である。上記非水電解液二次電池用積層セパレータを取り出す方法は、特に限定されるものではなく、常法にしたがって上記試験用電池を解体し、上記非水電解液二次電池用積層セパレータを取り出せばよい。
ステップ4は、450℃、直径2.2mmの金属芯を、上記試験用電池から取り出した上記非水電解液二次電池用積層セパレータの、上記正極活物質層と接触していた上記多孔質層側から貫通させる工程である。前述したように、多孔質層のうち、上記正極活物質層と接触する部分に高電圧が長時間付与されるため、上記多孔質層が上記ポリオレフィン多孔質フィルムの両面に形成されている場合は、上記正極活物質層と接触していた上記多孔質層側から金属芯を貫通させる。
上記多孔質層は、上記多孔質フィルムの少なくとも一方の面に積層されて、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータを構成する。多孔質層は、絶縁性の多孔質層であることが好ましい。
(式中、X1は、(a)上記ステップ2のトリクル充電を開始する前に、上記多孔質層の表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度;または(b)上記ステップ2のトリクル充電後に、上記多孔質層の表面のうち、当該トリクル充電中に上記正極が備える正極活物質層と接触していなかった表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度であり、
X2は、上記ステップ2のトリクル充電後に、当該トリクル充電中に上記正極が備える正極活物質層と接触していた上記多孔質層の表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度である)
上記1490~1530cm-1の範囲には、アミド基由来のピークが現れる。上記アラミド樹脂が上記関係を満たすということは、トリクル試験を経た後も、上記多孔質層が含有するアラミド樹脂のアミド基の残存率が高いことを意味する。すなわち、高電圧が長時間付与された後でも、アラミド樹脂の構造の保持率が高いことになる。そのため、上記関係を充足する本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータは、耐熱性および耐劣化性が高いと言える。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面または両面に、上述したバインダー樹脂およびフィラーを含む塗工液を積層する工程と、上記塗工液中の溶媒を除去する工程と、を含む方法によって製造することができる。
(B)得られたポリオレフィン樹脂組成物を一対の圧延ローラで圧延し、速度比を変えた巻き取りローラで引っ張りながら段階的に冷却し、シートを成形する工程、
(C)得られたシートの中から適当な溶媒にて孔形成剤を除去する工程、
(D)孔形成剤が除去されたシートを適当な延伸倍率にて延伸する工程。
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用部材は、正極と、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータと、負極とがこの順に積層されている。
正極としては、例えば、正極活物質および結着剤を含む活物質層が集電体上に成形された構造を備える正極シートを使用することができる。なお、上記活物質層は、さらに導電剤を含んでもよい。
(式(2)中、M1はNa、K、B、F、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn及びWからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、-0.1≦x≦0.30、0≦a≦0.5、を満たす。)
Li[Liy(Ni1-bM2 b)1-y]O2・・・(3)
(式(3)中、M2はNa、K、B、F、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn及びWからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、-0.1≦y≦0.30、0≦b≦0.5、を満たす。)
LizMn2-cM3 cO4・・・(4)
(式(4)中、M3はNa、K、B、F、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn及びWからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、0.9≦z、0≦c≦1.5を満たす。)
Li1+wM4 dM5 eO2・・・(5)
(式(5)中、M4及びM5はAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg及びCaからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、0<w≦1/3、0≦d≦2/3、0≦e≦2/3、w+d+e=1を満たす。)
上記式(2)~(5)で示されたリチウム複合酸化物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi0.5Mn0.5O2、LiNi0.85Co0.10Al0.05O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiMn2O4、LiMn1.5Ni0.5O4、LiMn1.5Fe0.5O4、LiCoMnO4、Li1.21Ni0.20Mn0.59O2、Li1.22Ni0.20Mn0.58O2、Li1.22Ni0.15Co0.10Mn0.53O2、Li1.07Ni0.35Co0.08Mn0.50O2、Li1.07Ni0.36Co0.08Mn0.49O2等が挙げられる。
(式(6)中、M6は、Mn、Co、またはNiであり、M7は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、またはMoであり、M8は、VIA族およびVIIA族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、M9は、VIA族およびVIIA族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、1.2≧a≧0.9、1≧b≧0.6、0.4≧c≧0、0.2≧d≧0、0.2≧e≧0、1.2≧f≧0.9を満たす。)。
非水電解液としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiSO3F、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(COCF3)、Li(C4F9SO3)、LiC(SO2CF3)3、Li2B10Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateのことである。)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上の混合物として使用してもよい。なかでもリチウム塩としては、フッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiSO3F、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2およびLiC(SO2CF3)3からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。
負極としては、例えば、負極活物質および結着剤を含む活物質層が集電体上に成形された構造を備える負極シートを使用することができる。なお、上記活物質層は、さらに導電剤を含んでもよい。
負極活物質としては、例えば、炭素材料、カルコゲン化合物(酸化物、硫化物など)、窒化物、金属または合金であって、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープおよび脱ドープが可能な材料などが挙げられる。
(1.耐熱性試験)
(1-1.試験用電池の正極について)
正極は、正極活物質であるLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 92重量部、導電材5重量部、および結着剤3重量部を含有し、厚み58μm、密度2.5g/cm3である電極フープを株式会社八山から購入して用いた。
負極は、天然黒鉛98重量部、結着剤1重量部、カルボキシメチルセルロース1重量部を含有し、厚み48μm、密度1.5g/cm3である電極フープを株式会社八山から購入して用いた。
ラミネートパウチ内で、後述する実施例および比較例で調製した非水電解液二次電池用積層セパレータの多孔質層と正極の正極活物質層とが接触するようにして、かつ、上記非水電解液二次電池用積層セパレータのポリエチレン多孔質フィルムと負極の負極活物質層とが接触するようにして、上記正極、上記非水電解液二次電池用積層セパレータ、および負極をこの順で積層(配置)することにより、非水電解液二次電池用部材を得た。
実施例および比較例で調製した非水電解液二次電池用積層セパレータを用いて作製した非水電解液二次電池に対し、東洋システム株式会社製の充放電試験装置を用い、25℃、1Cの電流で4.5V(すなわち4.6V(vs Li/Li+))まで定電流充電した後に、25℃、4.5V(すなわち4.6V(vs Li/Li+))の条件にて、168時間トリクル充電を課した。
実施形態1のステップ4で説明したとおり、図1に示すはんだ試験装置を用い、450℃、直径2.2mmの金属芯を、上記トリクル充電を課した非水電解液二次電池用積層セパレータの、上記正極活物質層と接触していた多孔質層側から貫通させた。上記金属芯の先端部が上記多孔質層の表面に接してから、上記先端部を上記表面から離間させるまでの時間は、10秒であった。金属芯貫通試験終了後、上記非水電解液二次電池用積層セパレータの開口部の面積を求めた。開口部の面積は、(株)キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX-5000を用いて、付属の画像解析ソフトを使用して測定した。
実施例および比較例で調製した非水電解液二次電池用積層セパレータの、多孔質層表面のIR強度をATR-IR法によって測定し、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度(X1)を求めた。装置としては、Agilent社製Cary600
FTIRを用いた。
(1.塗工液の調製)
撹拌翼、温度計、窒素流入管および粉体添加口を有する500mLのセパラブルフラスコを使用した。当該フラスコ内に窒素を流入させることにより充分に乾燥させた後、フラスコ内に、有機溶媒としてN-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPと略す)を409.2g入れ、塩化物として塩化カルシウム(200℃で2時間、真空乾燥して使用)を30.8g添加し、100℃に昇温させて塩化カルシウムを完全に溶解させた。その後、得られた溶液の温度を室温(25℃)に戻して、溶液の含水率が500ppmとなるように調整した。
次いで、芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンを18.11g添加し、完全に溶解させた。この溶液の温度を20±2℃に保持しつつ攪拌しながら、酸クロリドとしてのテレフタル酸ジクロリド(以下、TPCと略す)を25.19g添加した。
超高分子量ポリエチレンからなるポリオレフィン樹脂組成物を延伸して得られた多孔質フィルム基材の片面に、グラビアコーターを用いて塗工液1を塗工し、乾燥させて、塗工液1に含まれるアラミド樹脂1を析出させた。これにより、基材表面に多孔質層が積層された非水電解液二次電池用積層セパレータ1を得た。
非水電解液二次電池用積層セパレータ1を、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を7.46gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を10.30gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂2を得た。アラミド樹脂2は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの100%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.47dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ2を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を2.49gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を3.51gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂3を得た。アラミド樹脂3は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの100%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が3.85dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ3を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-シアノ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を5.40g、酸クロリドとしてのTPCの添加量を8.15gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂4を得た。アラミド樹脂4は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてシアノ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの100%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が2.62dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ4を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を5.53g、パラフェニレンジアミンの添加量を5.53gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を9.38gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂5を得た。アラミド樹脂5は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの75%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.55dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ5を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を3.72g、パラフェニレンジアミンの添加量を2.81gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を10.48gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂6を得た。アラミド樹脂6は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの50%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が3.67dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ6を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を84.83gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を117.05gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂7を得た。アラミド樹脂7は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの100%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が2.40dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ7を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を6.98g、パラフェニレンジアミンの添加量を5.15gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を19.06gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂8を得た。アラミド樹脂8は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの50%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.90dL/gであった。
塗工液1の代わりに塗工液8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池用積層セパレータ8を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を3.72g、パラフェニレンジアミンの添加量を2.79gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を9.45gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂1を得た。比較用アラミド樹脂1は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの50%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.10dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液1を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ1を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を1.86g、パラフェニレンジアミンの添加量を4.24gとし、酸クロリドとしてのTPCを9.50gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂2を得た。比較用アラミド樹脂2は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの25%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が0.66dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ2を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
主鎖中の芳香環内に電子吸引性基を有さず、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットが電子吸引性基を有さず、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.90dL/gである比較用アラミド樹脂3を使用した。
塗工液1の代わりに比較用塗工液3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ3を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を7.44g、酸クロリドとしてのTPCの添加量を10.29gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂4を得た。比較用アラミド樹脂4は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの100%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が2.40dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ4を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしてのパラフェニレンジアミンの添加量を13.25gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を24.27gとし、最後に添加する末端封止用の塩化ベンゾイルを5.09g用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂5を得た。比較用アラミド樹脂5は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基を有さず、分子の両末端にアミノ基を有さず、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットが電子吸引性基を有さず、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.78dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ5を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしてのパラフェニレンジアミンの添加量を12.77gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を24.71gとし、末端封止用アニリンとして4-アミノベンゾニトリル0.85gを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂6を得た。比較用アラミド樹脂6は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基を有さず、分子の両末端にアミノ基を有さず、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットが電子吸引性基を有さず、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が0.73dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ6を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を1.87g、パラフェニレンジアミンの添加量を4.22gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を10.51gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂7を得た。比較用アラミド樹脂7は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの25%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が3.55dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ7を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての2-クロロ-1,4-フェニレンジアミンの添加量を11.20gとし、酸クロリドとしての4,4'-オキシビス(ベンゾイルクロリド)の添加量を10.51gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂8を得た。比較用アラミド樹脂8は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の66%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの100%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.50dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ8を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
芳香族ジアミンとしての4,4'-ジアミノジフェニルエーテルの添加量を17.31gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を17.38gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較用アラミド樹脂9を得た。比較用アラミド樹脂9は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基を有さず、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の66%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットが電子吸引性基を有さず、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.65dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液9を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ9を得て、上記<試験方法>に記載した試験に供した。結果を表1,2に示す。
(1.塗工液の調製)
パラフェニレンジアミンの添加量を5.15gとし、酸クロリドとしてのTPCの添加量を19.06gとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、アラミド樹脂10を得た。比較用アラミド樹脂10は、主鎖中の芳香環内に電子吸引性基としてクロロ基を有し、分子の両末端にアミノ基を有し、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合の100%がアミド結合であり、芳香族ジアミン由来のユニットの50%が電子吸引性基を有し、酸クロリド由来のユニットが電子吸引性基を有しておらず、固有粘度が1.90dL/gであった。
塗工液1の代わりに比較用塗工液10を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較用非水電解液二次電池用積層セパレータ10を得た。しかし、多孔質層の細孔が十分形成されず、上記<試験方法>に記載した試験を実施できなかった。結果を表1,2に示す。
Claims (8)
- ポリオレフィン多孔質フィルムと多孔質層とを備えている非水電解液二次電池用積層セパレータであって、
上記多孔質層は、バインダー樹脂およびフィラーを含んでおり、
下記耐熱性試験を課した際に、開口部の面積が7.0mm2以下であり、
上記多孔質層におけるフィラーの含有量は、当該多孔質層の重量を100重量%とすると、40重量%以上、70重量%以下であり、
上記バインダー樹脂は、アラミド樹脂を含んでおり、
上記アラミド樹脂は、
(i)主鎖中の芳香環内に電子吸引性基を有しており、
(ii)分子の少なくとも一方の末端はアミノ基であり、
(iii)主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合のうち、90%超がアミド結合であり、
(iv)芳香族ジアミン由来のユニットのうち40%以上が電子吸引性基を有しており、
(v)酸クロリド由来のユニットのうち20%以下が電子吸引性基を有している、非水電解液二次電池用積層セパレータ:
ステップ1.リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な正極活物質を含む正極と、上記非水電解液二次電池用積層セパレータと、リチウムイオンをドープおよび脱ドープ可能な負極活物質を含む負極とを、この順で、上記多孔質層と上記正極が備える正極活物質層とが接触するように積層した積層体を、非水電解液に含浸させ、試験用電池を作製する;
ステップ2.上記試験用電池に対し、25℃、1Cの電流で4.6V(vs Li/Li+)まで定電流充電した後に、25℃、4.6V(vs Li/Li+)の条件にて、168時間トリクル充電を課す;
ステップ3.ステップ2を経た上記試験用電池から、上記非水電解液二次電池用積層セパレータを取り出す;
ステップ4.450℃、直径2.2mmの金属芯を、下方に荷重をかけることなく、上記金属芯の先端部を上記非水電解液二次電池用積層セパレータの、上記正極活物質層と接触していた上記多孔質層側の表面に接触した位置に保持することによって開口部を形成し、上記金属芯を、上記非水電解液二次電池用積層セパレータの、上記正極活物質層と接触していた上記多孔質層側から貫通させる。
(ここで、上記正極は、アルミニウム箔上にリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)が積層された正極であり、
上記負極は、銅箔上に天然黒鉛が積層された負極であり、
上記非水電解液は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートを3:5:2(体積比)で混合してなる混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して調製された非水電解液である。) - 上記フィラーは、金属酸化物フィラーである、請求項1に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
- 上記多孔質層に含まれている上記アラミド樹脂は、(X2/X1)×100≧80(%)の関係を満たしている、請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
(式中、X1は、(a)上記ステップ2のトリクル充電を開始する前に、上記多孔質層の表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範
囲における最大ピーク強度;または(b)上記ステップ2のトリクル充電後に、上記多孔質層の表面のうち、当該トリクル充電中に上記正極が備える正極活物質層と接触していな
かった表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度であり、
X2は、上記ステップ2のトリクル充電後に、当該トリクル充電中に上記正極が備える正極活物質層と接触していた上記多孔質層の表面のIR強度をATR-IR法で測定したときの、1490~1530cm-1の範囲における最大ピーク強度である) - 上記アラミド樹脂は、主鎖中に含まれる芳香環を連結する結合としてエーテル結合を有していない、請求項1~3の何れか1項に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
- 上記電子吸引性基は、ハロゲン、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される1種類以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
- 上記アラミド樹脂の固有粘度は1.4~4.0dL/gである、請求項1~5のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
- 正極と、
請求項1~6のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータと、
負極と、
がこの順に積層されている、非水電解液二次電池用部材。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ、または、請求項7に記載の非水電解液二次電池用部材、を備えている、非水電解液二次電池。
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