JP7680576B2 - リチウム二次電池用セパレーター及びその製造方法 - Google Patents

リチウム二次電池用セパレーター及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、リチウム二次電池用セパレーター及びその製造方法に関する。
本出願は、２０２２年３月２日付け出願の韓国特許出願第２０２２－００２６８４２号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近年、エネルギー貯蔵技術への関心が益々高まりつつある。携帯電話、カムコーダー及びノート型パソコン、さらには、電気自動車のエネルギーまで適用分野が広がりつつあり、これに伴い、電気化学素子に関する研究及び開発への取り組みが益々具体化されている。多岐にわたる電気化学素子の中でも、充放電が可能であり、作動電圧が高い他、エネルギー密度が遥かに大きなリチウム二次電池が脚光を浴びている。
リチウム二次電池は、リチウムイオンが挿入及び脱離可能な物質を正極及び負極の活物質としてそれぞれ用い、前記正極と負極との間に多孔性セパレーターを配設した後、液体電解質を注入して製造され、前記負極及び正極におけるリチウムイオンの挿入及び脱離に伴う酸化還元反応によって電気が生成又は消費される。
前記多孔性セパレーターとしては、ポリオレフィン素材の微多孔膜が用いられているか、あるいは、機械的な物性及び安全性の改善の側面を考慮して微多孔膜の表面に無機物粒子を含むコーティング層が形成された複合セパレーターが用いられている。
一方、電池のエネルギー密度を高めるための一環として、大面積の電池の開発が考慮されている。しかしながら、電池の面積を広げる場合、電池の内側の中央部までへの電解液の流れ込みがスムーズに行われず、電解液により濡れない部分においては電解液の不足によってリチウムイオンの移動が制限され、これに対し、リチウムイオンの移動が集中する部分からリチウムが析出されてしまうという問題がある。この理由から、大面積の電池においても電池の内部まで電解液の流れ込み特性が改善されたセパレーターの開発が求められているのが現状である。
本発明は、電解液の濡れ性及び電極との接着力に優れた電気化学素子用セパレーターを提供することを目的とする。
本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段又は方法及びその組合せによって実現できることが容易に分かるであろう。
本発明は、上記の課題を解決するために、本発明の第１の側面は、下記の態様による電気化学素子用セパレーターを提供する。
第１の態様による電気化学素子用セパレーターは、多孔性の高分子基材及び前記高分子基材の両方の表面の上に又は少なくとも一方の表面の上に形成される多孔性の有機／無機複合コーティング層を含み、前記有機／無機複合コーティング層は、第１の領域及び第２の領域に画定されており、前記第１の領域及び前記第２の領域は、それぞれ独立して無機物粒子とバインダー材料を含み、式１に基づく第１の領域における無機物粒子の含量比が式２に基づく第２の領域における無機物粒子の含量比よりも高いことを構成的な特徴とする。
［式１］
第１の領域の無機物粒子含量比（ｗｔ％）＝［第１の領域の無機物粒子の量／（第１の領域の無機物粒子の量＋第１の領域のバインダー材料の量）］×１００……（１）
［式２］
第２の領域の無機物粒子の含量比（ｗｔ％）＝［第２の領域の無機物粒子の量／（第２の領域の無機物粒子の量＋第２の領域のバインダー材料の量）］×１００……（２）
第２の態様によれば、前記コーティング層における前記第１の領域の空隙率は前記第２の領域の空隙率よりも高い第１の態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
第３の態様によれば、前記第１の領域の無機物粒子の含量比は、前記第２の領域に比べて高く、かつ、７０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下である第１の態様又は第２の態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
第４の態様によれば、前記第２の領域の無機物粒子の含量比は、前記第１の領域に比べて低く、かつ、８５ｗｔ％以下である第１の態様から第３態様のいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
第５の態様によれば、前記第２の領域は、前記第１の領域の周囲の一部の区間に配置されて前記第１の領域の側面部の少なくとも一部が外部に露出されており、前記第２の領域は、前記第１の領域と境界が接するように配置されている第１の態様から第４態様のいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
第６の態様によれば、前記第２の領域は、一体となっている単一の領域であるか、あるいは、２以上のユニットに分割されており、いずれか１つのユニットが他のユニットと離れて配置されている第１の態様から第５態様のいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
第７の態様によれば、前記第１の領域は、高分子基材の表面の内側に矩形状に配置され、前記第２の領域は、前記第１の領域のいずれか１つの辺及びこれと向かい合う他の１つの辺にそれぞれユニットが配置され、残りの２つの辺には第２の領域が配置されていない第１の態様から第６態様のいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
第８の態様によれば、前記セパレーターは、アスペクト比が１超の長方形であり、前記第２の領域は、セパレーターの２つの短辺にそれぞれ配置されている第１の態様から第７態様のいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用セパレーターであってもよい。
本発明の第２の側面は、下記の態様による電気化学素子を提供する。
第９の態様による電気化学素子は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に挟持されたセパレーターを含む電極組立体を含む電気化学素子に関するものであって、前記セパレーターが第１の態様から第８の態様のうちのいずれか一つの態様に記載のものである。
第１０の態様によれば、前記電気化学素子は、リチウムイオン二次電池である第９の態様に記載の電気化学素子であってもよい。
本発明の第３の側面は、下記の態様によるセパレーターを製造する方法を提供する。
第１１の態様によるセパレーターの製造方法は、前記第１の態様から第８の態様のうちのいずれか一つの態様に記載のセパレーターを製造する方法であり、前記方法は、長尺の短冊状の高分子基材を連続して供給するロールツーロール工程によって行われ、前記高分子基材の走行方向（ＭＤ方向）と垂直な幅方向（ＴＤ方向）の両端へのそれぞれ所定の幅を有する第２の領域を形成し、前記第２の領域の間に第１の領域を形成して第１の領域と第２の領域を有する複合コーティング層を含むセパレーターストリップを得るステップを含む。
第１２の態様によれば、前記第１の領域及び前記第２の領域の形成は、二重スロットダイを用いて第１の領域及び第２の領域の形成用のスラリーをそれぞれ画定された部分に塗布することにより行われる第１１の態様に記載のセパレーターを製造する方法であってもよい。
第１３の態様によれば、前記セパレーターストリップを所定の幅に切断してセパレーターを収得し、高分子基材のＭＤ方向の両端に前記第１の領域の側面が露出されている第１１の態様又は第１２の態様に記載のセパレーターを製造する方法であってもよい。
本発明の一側面によるセパレーターは、高分子基材の表面に有機／無機複合多孔性コーティング層が形成されており、前記有機／無機複合多孔性コーティング層は、無機物粒子の含量の高い第１の領域と無機物粒子の含量の低い第２の領域とが配置されているものであって、第１の領域によって電解液の濡れ性が改善され、第２の領域によって電極との高い接着力が保持されるという効果を発揮することができるが、本発明の効果がこれに何ら限定されるものではない。
本発明によるセパレーターを概略的に図式化して示すものである。 本発明によるセパレーターの製造方法を概略的に図式化して示すものである。 実施例１の電池から取り出した負極面の写真画像である。 実施例２の電池から取り出した負極面の写真画像である。 比較例１の電池から取り出した負極面の写真画像である。
以下、本発明について詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されるものである。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。
本明細書の全般にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」としたとき、これは、特に断りのない限り、他の構成要素を除外するわけではなく、他の構成要素をさらに含んでいてもよいことを意味する。
本明細書の全般にわたって、「Ａ及び／又はＢ」という記載は、「ＡまたはＢまたはこれらの両方」を意味する。
本発明の一側面は、電気化学素子用セパレーターに関するものである。
前記電気化学素子は、電気化学的な反応によって化学的なエネルギーを電気的なエネルギーに変換する装置であって、一次電池と二次電池（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｂａｔｔｅｒｙ）を網羅する概念である。また、前記二次電池は、充電と放電が可能なものであって、リチウムイオン電池、ニッケル－カドミウム電池、ニッケル－水素電池などを包括する概念である。
本明細書中において、前記セパレーターは、電気化学素子における負極と正極との電気的な接触を遮断しながらイオンを通過させるイオン伝導性バリア（ｐｏｒｏｕｓｉｏｎ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｂａｒｒｉｅｒ）の役割を果たすものである。前記セパレーターの内部には複数の気孔が形成されており、前記気孔は相互間に繋がり合っている構造となっていて、セパレーターの一方の側面から他方の側面へと気体及び／又は液体が通過可能であることが好ましい。
本発明の一側面によるセパレーター１００は、複数の気孔を含み、高分子材料を含む多孔性の高分子基材１１０を含む。また、前記セパレーターは、前記高分子基材１１０の両方の表面の上に、又は少なくとも一方の表面の上に多孔性の有機／無機複合コーティング層（以下、コーティング層１２０と称する。）が配置されているものである。
本発明の一実施形態において、前記コーティング層は、無機物粒子及びバインダー材料を含み、前記無機物粒子は、前記バインダー材料によって結着されている層状構造を有し得る。前記コーティング層は、前記無機物粒子の間に形成された空間（間隙容量（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅｓ））に起因する多孔性構造を有するものである。このような多孔性構造によってセパレーターの電解液の保持力が向上するという効果がある。
本発明の一実施形態において、前記セパレーターは、全体の総体積１００ｖｏｌ％に基づいて、前記コーティング層が３ｖｏｌ％～４０ｖｏｌ％であり得、これと同時に、又はこれとは独立して、前記セパレーターの全体の総膜厚１００％に対して、前記コーティング層の層厚が５％～５０％であり得る。
本発明の一実施形態において、前記高分子基材は、高分子材料を含み、複数の気孔を有するシート（ｓｈｅｅｔ）状の多孔膜である。例えば、前記高分子基材は、多孔性の高分子フィルム及び不織布のうちから選択されたいずれか１つ以上を１枚以上含む形態を有し得る。前記気孔は、オープン型の気孔を含み、前記オープン型の気孔は、相互間に繋がり合っている構造となっていて、高分子基材の一方の側面から他方の側面へと気体及び／又は液体が通過可能である。
本発明の一実施形態において、前記高分子基材は、電池の出力及びサイクル特性の側面からみて、２０００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下の通気度及び３０ｖｏｌ％～６０ｖｏｌ％の気孔度を有し得る。一方、本発明において、前記高分子基材は、気孔の直径が１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲を有し得る。
本発明において、前記通気度は、１００ｍｌの空気が４．８インチの一定の空気圧力下で１平方インチの大きさの高分子基材又はセパレーターを通過するのにかかる時間（秒）を意味する。前記通気度は、例えば、旭精工株式会社製のＥＧ０１－５５－１ＭＲ装置を用いて測定可能である。
本発明において、前記気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）は、全体の体積に対して気孔が占める体積の割合を意味し、その単位としてｖｏｌ％を用い、空隙率、多孔度などの用語と互いに置換して使用可能である。本発明において、前記気孔度の測定は、特に限定されず、本発明の一実施形態により、例えば、窒素気体を用いたブルナウアー－エメット－テラー（ＢＥＴ：Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ）測定法又は水銀法気孔率（Ｈｇｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって測定可能である。あるいは、本発明の一実施形態において、気孔度の測定対象の密度（見かけ密度）と前記対象を構成する成分の組成比と各成分の密度とから測定対象の真密度を計算し、見かけ密度（ａｐｐａｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）と真密度（ｎｅｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）との差から測定対象の気孔度を計算し得る。
本発明の一実施形態において、前記高分子基材は、電気化学素子の薄膜化及び高エネルギー密度化の側面からみて、厚さが５μｍ～２０μｍであり得る。高分子基材の厚さが前記数値範囲に満たない場合には、伝導性バリアの機能が不十分であり、これに対し、前記範囲を過剰に超える場合（すなわち、厚過ぎると）、セパレーターの抵抗が過剰に増加する恐れがある。
本発明の一実施形態において、前記高分子材料は、シャットダウン（ｓｈｕｔｄｏｗｎ）機能を与えるという観点からみて、融点が２００℃以下である熱可塑性樹脂であることが好ましく、ポリオレフィン系樹脂のうちの１種以上を含み得る。シャットダウン機能とは、電池の温度が高くなった場合に、高分子樹脂が溶けて高分子基材の気孔を閉鎖することにより、正極と負極との間のイオンの移動を遮断して、電池の熱暴走を防ぐ機能のことをいう。
前記ポリオレフィン系樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテンからなる群から選択されたいずれか１種以上を含み得る。特に、前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン及び／又はポリプロピレンであり得る。また、前記高分子材料は、前記ポリオレフィン系樹脂とともに、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンナフタレンのような高分子樹脂のうちから選択されたいずれか１種以上をさらに含み得る。
次いで、セパレーターのコーティング層に含まれる無機物粒子とバインダー材料について説明する。
本発明の一実施形態において、前記無機物粒子は、所望のコーティング層の層厚よりも小さな粒径、例えば、コーティング層の層厚に比べて１／２～１／１，０００のサイズの粒径を有し、電気化学的に安定さえしていれば、特に制限されない。例えば、前記無機物粒子の直径は、１０ｎｍ以上であり得る。一方、例えば、前記無機物粒子の直径は、１０μｍ以下、７μｍ以下、５μｍ以下、２μｍ以下、又は１μｍ以下であり得る。すなわち、前記無機物粒子は、適用される電気化学素子の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋を基準として０～５Ｖ）において酸化及び／又は還元反応が起こらないものであれば、特に制限されない。特に、イオン伝達能のある無機物粒子を用いる場合、電気化学素子内のイオン伝導度を高めて性能の向上を図ることができる。また、無機物粒子として誘電率の高い無機物粒子を用いる場合、液体電解質内の電解質塩、例えば、リチウム塩の解離度の増加に寄与して電解液のイオン伝導度を向上させることができる。
前述した理由により、本発明の具体的な一実施形態において、前記無機物粒子は、誘電定数が５以上、又は１０以上である高誘電率無機物粒子、リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子又はこれらの混合体を含み得る。誘電定数が５以上である無機物粒子の非限定的な例としては、ＢａＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ１－ｘＬａｘＺｒ１－ｙＴｉｙＯ３（ＰＬＺＴ、ここで、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１である。）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ハフニア（ＨｆＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＴｉＯ２などをそれぞれ単独にて又は２種以上を混合して使用可能である。特に、前述したＢａＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ１－ｘＬａｘＺｒ１－ｙＴｉｙＯ３（ＰＬＺＴ、ここで、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１である。）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ハフニア（ＨｆＯ２）のような無機物粒子は、誘電定数が１００以上である高誘電率特性を示すだけではなく、一定の圧力を印加して引張または圧縮される場合に電荷が生じて両方の面の間に電位差が生じる圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）を有することにより、外部の衝撃による両方の電極の内部短絡の発生を防いで電気化学素子の安全性の向上を図ることができる。また、前述した高誘電率の無機物粒子とリチウムイオン伝達能を有する無機物粒子とを混用する場合、これらの相乗効果は倍加できる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子は、リチウム元素を含有するが、リチウムを貯蔵せず、リチウムイオンを移動させる機能を有する無機物粒子を指すものであり、リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子は、粒子構造の内部に存在する一種の欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）によってリチウムイオンを伝達及び移動させることができるので、電池内のリチウムイオンの伝導度が向上し、これにより、電池性能の向上を図ることができる。前記リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子の非限定的な例としては、リチウムホスフェート（Ｌｉ３ＰＯ４）、リチウムチタンホスフェート（ＬｉｘＴｉｙ（ＰＯ４）３，０＜ｘ＜２，０＜ｙ＜３）、リチウムアルミニウムチタンホスフェート（ＬｉｘＡｌｙＴｉｚ（ＰＯ４）３，０＜ｘ＜２，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜３）、１４Ｌｉ２Ｏ－９Ａｌ２Ｏ３－３８ＴｉＯ２－３９Ｐ２Ｏ５などの（ＬｉＡｌＴｉＰ）ｘＯｙ系ガラス（０＜ｘ＜４，０＜ｙ＜１３）、リチウムランタンチタネート（ＬｉｘＬａｙＴｉＯ３，０＜ｘ＜２，０＜ｙ＜３）、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４などのリチウムゲルマニウムチオホスフェート（ＬｉｘＧｅｙＰｚＳｗ，０＜ｘ＜４，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，０＜ｗ＜５）、Ｌｉ３Ｎなどのリチウムニトリド（ＬｉｘＮｙ，０＜ｘ＜４，０＜ｙ＜２）、Ｌｉ３ＰＯ４－Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２などのＳｉＳ２系ガラス（ＬｉｘＳｉｙＳｚ，０＜ｘ＜３，０＜ｙ＜２，０＜ｚ＜４）、ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５などのＰ２Ｓ５系ガラス（ＬｉｘＰｙＳｚ，０＜ｘ＜３，０＜ｙ＜３，０＜ｚ＜７）又はこれらの混合物などが挙げられる。
本発明の一実施形態において、前記コーティング層に使用可能なバインダー材料の非限定的な例としては、ポリビニリデンフルオリド－ヘキサフルオロプロピレン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ－ｃｏ－ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンフルオリド－トリクロロエチレン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ－ｃｏ－ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリブチルアクリレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ポリビニールピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリビニールアセテート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ）、エチレンビニールアセテート共重合体（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｃｏ－ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）、シアノエチルプルラン（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｐｕｌｌｕｌａｎ）、シアノエチルポリビニールアルコール（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、シアノエチルセルロース（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、シアノエチルスクロース（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｓｕｃｒｏｓｅ）、プルラン（ｐｕｌｌｕｌａｎ）及びカルボキシルメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）からなる群から選択されたいずれか１種の高分子樹脂又はこれらのうちの２種以上の混合物が挙げられる。しかしながら、特にこれらに何ら限定されるものではない。
一方、本発明の一実施形態によるセパレーターにおいて、前記コーティング層は、第１の領域及び第２の領域に画定されており、前記第１の領域及び第２の領域は、それぞれ独立して無機物粒子とバインダー材料を含み、式１に基づく第１の領域における無機物粒子の含量比が式２に基づく第２の領域における無機物粒子の含量比よりも高いことが好ましい場合がある。
［式１］
第１の領域の無機物粒子含量比（ｗｔ％）＝［第１の領域の無機物粒子の量／（第１の領域の無機物粒子の量＋第１の領域のバインダー材料の量）］×１００……（１）
［式２］
第２の領域の無機物粒子含量比（ｗｔ％）＝［第２の領域の無機物粒子の量／（第２の領域の無機物粒子の量＋第２の領域のバインダー材料の量）］×１００……（２）
図１は、本発明の一実施形態によるセパレーター１００の形態を示すものである。同図を参照すると、無機物粒子の含量比が高い第１の領域１２１が配置されており、第１の領域の側面部の一部が外部に露出されており、前記第１の領域の向かい合う２つの辺に無機物粒子の含量比が低い第２の領域１２２が配置されている。
このように、前記コーティング層１２０が第１の領域と第２の領域を備えることにより、本発明によるセパレーターが電極の製造に供される場合、第１の領域により電池の内部への電解液の流れ込みが促され、これと同時に、第２の領域は、第１の領域に比べてバインダー材料の含量が高いことから、第２の領域を用いてはセパレーターと電極との間の高い接着力を成し遂げることができる。
本発明の一実施形態において、前記第１の領域の無機物粒子の含量比は、前記第２の領域の無機物粒子の含量比よりも高いものであって、７０ｗｔ％以上、７５ｗｔ％以上、又は８０ｗｔ％以上であり得る。一方、前記無機物粒子の含量は、前記範囲を満たす範囲において９０ｗｔ％以下であり得る。一方、本発明の好ましい一実施形態において、前記第１の領域は、バインダー樹脂の含量が１０ｗｔ％を超えることが好ましい。バインダー樹脂の含量が前記範囲に満たない場合には、セパレーターと電極において電極組立体の形態安定性及び耐久性の保持に必要となる接着力を確保し難い。本発明の一実施形態において、前記第２の領域の無機物粒子の含量比は、前記第１の領域の無機物粒子の含量比よりも低いものであって、９０ｗｔ％未満、８９ｗｔ％以下、８５ｗｔ％以下、又は８０ｗｔ％以下、又は７５ｗｔ％以下であり得る。本発明の一実施形態において、前記無機物粒子の含量は、第１の領域において７５ｗｔ％を超え、第２の領域において７５ｗｔ％以下であり得る。あるいは、前記無機物粒子の含量は、第１の領域において８０ｗｔ％を超え、第２の領域において８０ｗｔ％以下であり得る。
一方、本発明の一実施形態において、空隙率は、無機物粒子の含量範囲が増加すれば増加するほど高くなり得、このため、前記第１の領域の空隙率は、第２の領域の空隙率よりも高くなり得る。一方、通気度（ｓｅｃ／１００ｃｃ）は、第１の領域の方が第２の領域に比べて低くなり得る。
次いで、コーティング層の様々な実施様態を例にとって説明する。しかしながら、提供される実施態様は、単に本発明の理解を深めるためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらに何ら限定されることはない。
本発明の一実施形態において、前記第２の領域は、第１の領域の周りの一部の区間に配置されて第１の領域の側面部の少なくとも一部が外部に露出されていることが好ましい。また、前記第２の領域は、前記第１の領域と境界が接するように配置されているものである。本発明によるセパレーターにおいて、前記第１の領域は、前記コーティング層中に、電解液の内部への流れ込みを促すために配置されるものである。前記第１の領域は、バインダー樹脂の含量が低く、無機物粒子の含量が高いので、第２の領域と比較して相対的に電極との接着力や密着力が低い。第２の領域の場合には、セパレーターと電極が第１の領域に比べて相対的にさらに高い密着力を示すので、電解液がそれらの間に浸透していくのに邪魔になる虞がある。このような理由から、第１の領域を介した電解液の流れ込みが第２の領域を介した流れ込みに比べて相対的にさらに高速にてかつ容易に行われる。電池の製造に際して、セパレーターの頂面と底面は電極と接することになるので、電解液の流れ込みは、セパレーターの側面を介して行われる。したがって、前記第１の領域の周りの全区間がすべて第２の領域によって取り囲まれる場合、すなわち、第１の領域の側面が第２の領域によってすべて被覆される場合には、電解液の流れ込みを促す効果を発揮し難い。
また、本発明の一実施形態において、前記第２の領域は、一体となっている単一の領域として形成され得る。他の一実施形態において、前記第２の領域は、２以上のユニットに分割されており、どちらか一方のユニットは、残りの他方のユニットと離れて配置されていることがある。一方、第２の領域が２以上のユニッに分けられて複数配備される場合、ユニット同士を互いに離し合って分布させることにより、セパレーターの全体に亘って電極との一様な接着力を確保することができる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記第１の領域は、高分子基材の表面の内側に矩形状に配置され、前記第２の領域は、前記第１の領域のいずれか１つの辺及びこれと向かい合う他の１つの辺にそれぞれユニットが配置され、残りの２つの辺には第２の領域が配置されないことがある。このような形状に第２の領域が配置される場合には、第２の領域が配置されていない第１の領域の側面を介しては電解液の流れ込みが促され、セパレーターの幅方向の両端又は長手方向の両端のすべてにおいて高い接着力によって電極とセパレーターとが結着されることが可能になる。本発明の一実施形態において、電解液の流れ込みの側面を考慮すれば、前記セパレーターがアスペクト比１超の長方形である場合、第２の領域はセパレーターの２つの短辺にそれぞれ配置され、セパレーターの長辺が露出されるようにし得る。本発明の一実施形態において、後述するように、前記セパレーターが製造されるときには、ＭＤ方向に製造される長さがＴＤ方向に製造される長さよりもさらに長い短冊状に製造されるので、製造工程中には第２の領域がセパレーターストリップの長辺に形成されることが可能である。但し、製造されたセパレーターストリップをカッターなどの器具を用いて所定の幅に切断してセパレーターを収得し、このようにして収得されたセパレーターを電池の組み立てに用いるので、最終的には、（製造工程時の）ＭＤ方向が短く、ＴＤ方向が長い長方形の形状のセパレーターが提供されることが可能になる。このとき、製造されたセパレーターの短辺に第２の領域が配置されていることもある。
図１は、本発明の一実施形態によるセパレーターを概略的に図式化して示すものである。同図を参照すると、第１の領域は、４つの辺を有する矩形状に形成されており、第１の領域の周りの一部の区間に第２の領域が配置されている。さらに具体的には、第２の領域は２つのユニットから構成されており、これらのうちのどちらか一方のユニットが第１の領域のいずれか１つの辺と接するように配置されており、残りのユニットがこれと向かい合う他の１つの辺に配置されている。また、第２の領域が配置されていない残りの２つの辺には、第１の領域の側面が露出されている。
図２は、本発明の一実施形態によるセパレーターの製造方法を概略的に図式化して示すものである。同図を参照してセパレーターを製造する方法について説明する。
前記セパレーターは、ロールツーロール方式の連続工程によって製造可能である。図２を参照すると、ロールツーロール装置の走行ロールによって長尺の短冊状の高分子基材１１０が連続して供給され、前記高分子基材の表面にコーティング層形成用のスラリーが塗布される。前記スラリーの塗布は、スロットダイなど通常の塗布装置３００によって行われ得る。一方、前記スラリーは、第１の領域形成用のスラリーと第２の領域形成用のスラリーとに分けられてそれぞれ用意され、各スラリーは、無機物粒子とバインダー材料を適切な溶媒に投入して製造され得る。
各スラリーが用意されれば、前記高分子基材の走行方向（ＭＤ方向）と垂直な幅方向（ＴＤ方向）の両端には第２の領域形成用のスラリーが塗布され、前記第２の領域の間の部分には第１の領域形成用のスラリーが塗布される。前記第１及び第２の領域形成用のスラリーの塗布は、二重スロットダイを用いて同時に塗布するか、あるいは、第１又は第２の領域形成用のスラリーを塗布した後、順次に残りの他のスラリーを塗布する方式により行われ得る。例えば、第１の領域形成用のスラリーを高分子基材の内側の所定の位置に塗布し、第１の領域のスラリーが連続して塗布された幅方向の両端に第２の領域形成用のスラリーが塗布され得る。
この後、塗布されたスラリーを乾燥させて第１の領域と第２の領域を有する複合コーティング層を含むセパレーターストリップを得ることができる。前記乾燥は、乾燥器５００を通過しながら熱や送風によって行われ得る。この後、前記セパレーターストリップをカッター４００などの器具を用いて所定の幅に切断することにより、セパレーターが収得されるが、このとき、収得されたセパレーターは、高分子基材のＭＤ方向の両端に前記第１の領域の側面が露出されている。
本発明の他の側面によれば、正極と負極との間に、前述したリチウム二次電池用セパレーターが介在している電気化学素子が提供される。
本発明の一実施形態において、前記電気化学素子は、リチウムイオン二次電池であり得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記電気化学素子は、正極と、負極、及び正極と負極との間に介在しているセパレーターがこの順に積層されてなる電極組立体に、必要に応じて、非水電解液を注入して製造可能である。このとき、前記電極組立体をなす正極、負極及び非水電解液としては、リチウム二次電池の製造に通常用いられるものがいずれも使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極は、正極集電体の上に正極合剤層を形成して製造可能である。前記正極合剤層は、正極活物質、バインダー、導電材及び溶媒などを含む正極スラリーを正極集電体の上にコートした後、乾燥及び圧延して形成可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極集電体は、当該電池に化学的な変化を引き起こさず、かつ導電性を有するものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、又はアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などにより表面処理を施したものなどが使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極活物質としては、リチウムの可逆的なインターカレーション及びデインターカレーションが可能な化合物（リチウム化されたインターカレーション化合物（層間化合物））が使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属酸化物；リチウム金属鉄リン酸化物；リチウムニッケル－マンガン－コバルト酸化物；リチウムニッケル－マンガン－コバルト酸化物の一部が他の遷移金属で置換された酸化物；又はこれらのうちの２種以上を含み得るが、これらに何ら限定されるものではない。具体的には、前記正極活物質は、例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物や１種又はそれ以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘＯ４（ここで、ｘは、０～０．３３である。）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＶ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１－ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ又はＧａであり、ｘ＝０．０１～０．３である。）で示されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ２－ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ又はＴａであり、ｘ＝０．０１～０．１である。）又はＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＺｎである。）で示されるリチウムマンガン複合酸化物；リチウム金属リン酸化物ＬｉＭＰＯ４（ここで、Ｍは、Ｍ＝Ｆｅ、ＣＯ、Ｎｉ、又はＭｎである。）；リチウムニッケル－マンガン－コバルト酸化物Ｌｉ１＋ｘ（ＮｉａＣｏｂＭｎｃ）１－ｘＯ２（ｘ＝０～０．０３，ａ＝０．３～０．９５，ｂ＝０．０１～０．３５，ｃ＝０．０１～０．５，ａ＋ｂ＋ｃ＝１）；リチウムニッケル－マンガン－コバルト酸化物の一部がアルミニウムで置換された酸化物Ｌｉａ［ＮｉｂＣｏｃＭｎｄＡｌｅ］１－ｆＭ１ｆＯ２（Ｍ１は、Ｚｒ、Ｂ、Ｗ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆ、Ｐ及びＳからなる群から選択されるいずれか１種以上であり、０．８≦ａ≦１．２，０．５≦ｂ≦０．９９，０＜ｃ＜０．５，０＜ｄ＜０．５，０．０１≦ｅ≦０．１，０≦ｆ≦０．１）；リチウムニッケル－マンガン－コバルト酸化物の一部が他の遷移金属で置換された酸化物Ｌｉ１＋ｘ（ＮｉａＣｏｂＭｎｃＭｄ）１－ｘＯ２（ｘ＝０～０．０３，ａ＝０．３～０．９５，ｂ＝０．０１～０．３５，ｃ＝０．０１～０．５，ｄ＝０．００１～０．０３，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、Ｍは、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群から選択されたいずれか１種である。）、ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などが挙げられるが、これらにのみ何ら限定されるものではない。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極は、導電性材料を選択的にさらに含み得る。前記導電性材料は、多孔性のものであり得る。したがって、前記導電性材料としては、多孔性及び導電性を有するものであれば、特に制限なく使用可能であり、例えば、多孔性を有する炭素系の物質が使用可能である。このような炭素系の物質としては、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、活性炭、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などが使用可能である。また、前記導電性材料としては、金属繊維、金属メッシュなどの金属性導電性材料；銅、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属性粉末；又は、ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料も使用可能である。前記導電性材料は、単独にて又は混合して使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極は、バインダーを選択的にさらに含み得る。前記バインダーとしては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が使用可能である。より具体的には、前記バインダーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体、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－クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン－ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン－テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－パーフルオロメチルビニールエーテル－テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体などを単独にて又は混合して使用可能であるが、必ずしもこれらに限定されるとは限らず、当該技術分野においてバインダーとして使用可能なものであれば、いずれも使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極活物質は、正極スラリー中の固形分の全重量を基準として８０重量％～９９重量％にて含まれ得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極スラリーに用いられる溶媒は、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ：Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）などの有機溶媒を含み得、前記正極活物質及び選択的にバインダー及び導電材などを含むときに好ましい粘度となる量にて使用可能である。例えば、正極活物質、及び選択的にバインダー及び導電材を含むスラリー中の固形分の濃度が５０重量％～９５重量％、好ましくは、７０重量％～９０重量％になるように含まれ得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記正極は、正極活物質と選択的に導電性材料（導電材と称する。）、および選択的にバインダーを混合して正極活物質層形成用の組成物を製造した後、前記正極集電体の少なくとも一方の面に塗布し、乾燥、圧延することにより製造可能である。他の方法として、前記正極活物質層形成用の組成物を別途の支持体の上にキャストした後、この支持体から剥離して得たフィルムを正極集電体の上にラミネーション（ラミネート加工）して製造することも可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記負極は、負極集電体の上に負極合剤層を形成して製造可能である。前記負極合剤層は、負極活物質、バインダー、導電材及び溶媒などを含む負極スラリーを負極集電体の上にコートした後、乾燥及び圧延して形成可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記負極活物質は、リチウム金属、リチウムイオンを可逆的にインターカレーション／デインターカレーション可能な炭素物質、金属又はこれらの金属とリチウムとの合金、金属複合酸化物、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な物質、遷移金属酸化物又はこれらの２種以上の混合物を含み得る。
前記負極活物質の一例であって、前記リチウムイオンを可逆的にインターカレーション／デインターカレーション可能な炭素物質としては、リチウムイオン二次電池において一般に用いられる炭素系負極活物質であれば、特に制限なく使用可能であり、その代表例としては、結晶質炭素、非晶質炭素が使用可能であり、又はこれらを併用可能である。前記結晶質炭素の例としては、無定形、板状、鱗片状（ｆｌａｋｅ）、球状又は繊維状の天然黒鉛又は人造黒鉛などの黒鉛が挙げられ、前記非晶質炭素の例としては、ソフトカーボン（ｓｏｆｔ ｃａｒｂｏｎ：低温焼成炭素）又はハードカーボン（ｈａｒｄ ｃａｒｂｏｎ）、メソフェーズピッチ炭化物、焼成されたコークスなどが挙げられる。
前記負極活物質の一例であって、前記金属又はこれらの金属とリチウムとの合金としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｒａ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ又はこれらの２種以上の混合物である金属又はこれらの金属とリチウムとの合金が使用可能である。
前記負極活物質の一例であって、前記金属複合酸化物としては、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ５、ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１－ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）、又はこれらの２種以上の混合物が使用可能である。
前記負極活物質の一例であって、前記リチウムをドープ及び脱ドープ可能な物質としては、Ｓｉ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）、Ｓｉ－Ｙ合金（前記Ｙは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、１３族元素、１４族元素、遷移金属、希土類元素、これらの２種以上の混合物であり、Ｓｉではない。）、Ｓｎ、ＳｎＯ２、Ｓｎ－Ｙ（前記Ｙは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、１３族元素、１４族元素、遷移金属、希土類元素、これらの２種以上の混合物であり、Ｓｎではない。）などが挙げられ、かつ、これらのうちの少なくとも１種とＳｉＯ２とを混合して使用することも可能である。前記元素Ｙとしては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｒｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｄｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｇ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｂｈ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、これらの２種以上の混合物が挙げられる。
前記負極活物質の一例であって、前記遷移金属酸化物としては、リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）、バナジウム酸化物、リチウムバナジウム酸化物などが挙げられる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記負極活物質は、負極スラリー中の固形分の全重量を基準として８０重量％～９９重量％にて含まれ得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記負極は、バインダーを選択的にさらに含み得る。前記バインダーは、活物質及び集電体の間、又は活物質、導電材及び集電体の間の結合に助力する成分であって、通常、負極スラリー中の固形分の全重量を基準として１～３０重量％にて添加される。このようなバインダーの例としては、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニールピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレン－ブタジエンゴム、フッ素ゴム、これらの様々な共重合体などが挙げられる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記負極は、導電性材料を選択的にさらに含み得る。前記導電材は、負極活物質の導電性をさらに向上させるための成分であって、含まれる場合には負極スラリー中の固形分の全重量を基準として１～２０重量％にて添加可能である。このような導電材としては、正極の製造の際に用いられた導電材と同一もしくは異なるものが使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック（又は、デンカブラック）、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、又はサマーブラックなどの炭素粉末；結晶構造が非常に発達した天然黒鉛、人造黒鉛、又はグラファイトなどの黒鉛粉末；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記負極スラリーに用いられる溶媒は、水又はＮＭＰ、アルコールなどの有機溶媒を含み得、前記負極活物質及び選択的にバインダー及び導電材などを含むときに好ましい粘度となる量にて使用可能である。例えば、負極活物質、及び選択的にバインダー及び導電材を含むスラリー中の固形分の濃度が５０重量％～９５重量％、好ましくは、７０重量％～９０重量％になるように含まれ得る。
本発明の具体的な一実施形態において、非水電解液が用いられる場合、前記非水電解液は、リチウム塩と有機溶媒を含み得、当業界において通常用いられる添加剤をさらに含み得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記リチウム塩は、カチオンとしてＬｉ＋を含み、アニオンとしてＦ－、Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｉ－、ＮＯ３ －、Ｎ（ＣＮ）２ －、ＣｌＯ４ －、ＢＦ４ －、ＡｌＯ４ －、ＡｌＣｌ４ －、ＰＦ６ －、ＳｂＦ６ －、ＡｓＦ６ －、ＢＦ２Ｃ２Ｏ４ －、ＢＣ４Ｏ８ －、（ＣＦ３）２ＰＦ４ －、（ＣＦ３）３ＰＦ３ －、（ＣＦ３）４ＰＦ２ －、（ＣＦ３）５ＰＦ－、（ＣＦ３）６Ｐ－、ＣＦ３ＳＯ３ －、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３ －、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３ －、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－、（ＦＳＯ２）２Ｎ－、ＣＦ３ＣＦ２（ＣＦ３）２ＣＯ－、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＣＨ－、（ＳＦ５）３Ｃ－、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ－、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ３ －、ＣＦ３ＣＯ２ －、ＣＨ３ＣＯ２ －、ＳＣＮ－、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ－又はこれらの２種以上の混合物を含み得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記リチウム塩は、１種又は必要に応じて２種以上を混合して使用可能である。前記リチウム塩は、通常使用可能な範囲内において適宜に変更可能であるが、非水電解液内に０．０１Ｍ～５Ｍ又は０．１Ｍ～５Ｍ又は０．１Ｍ～３Ｍの濃度にて含まれ得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記有機溶媒は、二次電池の充放電の過程において酸化反応などによる分解が極力抑えられ、添加剤とともに目的の特性を発揮できるものであれば、特に制限がない。例えば、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、又はアミド系溶媒などをそれぞれ単独にて又は２種以上混合して使用可能である。
本発明の具体的な一実施形態において、前記有機溶媒のうち、エーテル系溶媒としては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、エチルプロピルエーテル又はこれらの２種以上の混合物が使用可能であるが、これらに何ら限定されるものではない。
本発明の具体的な一実施形態において、前記エステル系溶媒は、環状カーボネート化合物、直鎖状カーボネート化合物、直鎖状エステル化合物、環状エステル化合物又はこれらの２種以上の混合物を含み得る。
本発明の具体的な一実施形態において、前記環状カーボネート化合物の具体例としては、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、１，２－ブチレンカーボネート、２，３－ブチレンカーボネート、１，２－ペンチレンカーボネート、２，３－ペンチレンカーボネート、ビニーレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）又はこれらのうちの２種以上の混合物が挙げられる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記直鎖状カーボネート化合物の具体例としては、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート又はこれらのうちの２種以上の混合物が代表的に使用可能であるが、これらに何ら限定されるものではない。
本発明の具体的な一実施形態において、前記直鎖状エステル化合物は、その具体例として、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、プロピルプロピオネート、ブチルプロピオネート又はこれらのうちの２種以上の混合物が代表的に使用可能であるが、これらに何ら限定されるものではない。
本発明の具体的な一実施形態において、前記環状エステル化合物は、その具体例として、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン、γ－カプロラクトン、σ－バレロラクトン、ε－カプロラクトン又はこれらのうちの２種以上の混合物が使用可能であるが、これらに何ら限定されるものではない。
本発明の具体的な一実施形態において、前記環状カーボネート系化合物は、高粘度の有機溶媒であって、誘電率が高いので、電解質内のリチウム塩を十分に解離させる。したがって、このような環状カーボネート系化合物と、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートなどの低粘度、低誘電率の直鎖状カーボネート系化合物及び直鎖状エステル系化合物を適当な割合にて混合すれば、高い電気伝導率を有する非水電解液を製造することができる。
本発明の一側面によるリチウム二次電池用セパレーターは、リチウムイオンの伝達が効果的に行われ、イオン伝導性の高分子物質を含むリチウム二次電池用セパレーターと電極との界面間の副反応が減少し、電池の内部の初期抵抗の増加率が著しく減少する効果を示すことができる。その結果、これを用いた電池は、電池の出力密度特性が向上し、不可逆容量の減少に伴いレート特性が向上するので、電池の充電又は放電時の所要の時間が短縮され、充放電寿命が向上するという効果を示すことができる。したがって、高速の充電速度が求められる携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ、カムコーダーなどの携帯型機器や、ハイブリッド電気自動車（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ｐｌｕｇ－ｉｎ ＨＥＶ；ＰＨＥＶ）などの電気自動車分野、そして中大型のエネルギー貯留システムに好適に用いられる。
以下、本発明の内容についての理解を深めるために、実施例、比較例及び実験例を提示する。但し、下記の試験例は、本発明の構成及び効果に関する一つの試験例に過ぎないものであり、本発明の権利範囲及び効果がこれらに限定されることはない。
実施例．セパレーターの製造
［実施例１］
ポリフッ化ビニリデン－ｃｏ－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）（分子量（Ｍｗ）５０万ｇ／ｍｏｌ、ＨＦＰの含量１５ｗｔ％）及びアルミナ（粒径０．５μｍ）を２２．５：７７．５の重量比にてアセトンに投入して、固形分２０ｗｔ％の第１の領域形成用のスラリーを用意した。
次いで、ＰＶＤＦ－ＨＦＰ（分子量（Ｍｗ）５０万ｇ／ｍｏｌ、ＨＦＰの含量１５ｗｔ％）及びアルミナ（粒径０．５μｍ）を２５：７５の重量比にてアセトンに投入して、固形分２０ｗｔ％の第２の領域形成用のスラリーを用意した。
ポリエチレン素材の高分子フィルム（膜厚９μｍ、気孔度４５ｖｏｌ％、通気時間６０ｓｅｃ／１００ｃｃ）を用意し、図１の形状のように第１及び第２の領域形成用のスラリーをこの順に塗布し、２３℃、相対湿度４５％の加湿条件下で乾燥させてセパレーターを収得した。
［実施例２］
ＰＶＤＦ－ＨＦＰ（分子量（Ｍｗ）５０万ｇ／ｍｏｌ、ＨＦＰの含量１５ｗｔ％）及びアルミナ（粒径０．５μｍ）を２０：８０の重量比にてアセトンに投入して、固形分２０ｗｔ％の第１の領域形成用のスラリーを用意した。
次いで、ＰＶＤＦ－ＨＦＰ（分子量（Ｍｗ）５０万ｇ／ｍｏｌ、ＨＦＰの含量１５ｗｔ％）及びアルミナ（粒径０．５μｍ）を２５：７５の重量比にてアセトンに投入して、固形分２０ｗｔ％の第２の領域形成用のスラリーを用意した。
ポリエチレン素材の高分子フィルム（膜厚９μｍ、気孔度４５ｖｏｌ％、通気時間６０ｓｅｃ／１００ｃｃ）を用意し、図１の形状のように第１及び第２の領域形成用のスラリーをこの順に塗布し、２３℃、相対湿度４５％の加湿条件下で乾燥させてセパレーターを収得した。
［比較例１］
ＰＶＤＦ－ＨＦＰ（分子量（Ｍｗ）５０万ｇ／ｍｏｌ、ＨＦＰの含量１５ｗｔ％）及びアルミナ（粒径０．５μｍ）を２５：７５の重量比にてアセトンに投入して、固形分２０ｗｔ％のコーティング層形成用のスラリーを用意した。
ポリエチレン素材の高分子フィルム（膜厚９μｍ、気孔度４５ｖｏｌ％、通気時間６０ｓｅｃ／１００ｃｃ）を用意し、前記スラリーを塗布し、２３℃、相対湿度４５％の加湿条件下で乾燥させてセパレーターを収得した。
実験例．セパレーターの物性評価
下記のような評価方法に従って上記において製造したセパレーターの物性を評価し、その結果を下記の表１及び図３から図５に示す。
［評価結果］
［評価方法］
１．通気時間
セパレーターの通気度は、ＪＩＳ Ｐ８１１７に準拠して通気度測定器（旭精工社製、ＥＧＯ－ＩＴ）を用いて測定した。一方、第１及び第２の領域の通気度をそれぞれ測定するために、セパレーターを製造した後に、ナイフを用いて第１の領域と第２の領域を分割する方法により通気時間の測定試料を得た。
２．電極接着力
活物質［天然黒鉛及び人造黒鉛（重量比５：５）］、導電材［ｓｕｐｅｒ Ｐ］、バインダー［ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）］を９２：２：６の重量比にて混合し、水に分散させた後、銅箔に２５０ｍｍの幅にコートして負極を製造した。
実施例１～２及び比較例１に従ってセパレーターを製造して用意した。
用意されたセパレーターは、ナイフを用いて第１の領域と第２の領域とに分割した。
用意されたセパレーターと負極とを重ね合わせた後、１００μｍのＰＥＴフィルムの間に挟み込んだ後、ロールラミネーション機械を用いて貼り合わせた。このとき、ロールラミネーション機を用いて、６０℃、２．４ｋｇｆ／ｍｍの圧力、及び５ｍ／ｍｉｎの速度の条件下で貼り合わせた。
貼り合わせられたセパレーターと負極を幅２５ｍｍ、長さ７０ｍｍの大きさに裁断し、セパレーターと負極の末端部を万能材料試験機（インストロン社製）に装着した後、測定速度３００ｍｍ／ｍｉｎにて１８０°で力を加えて負極と負極に貼着されたセパレーターが剥がし取られるのに必要となる力を測定した。
３．電解液の濡れ性の確認
（１）負極の製造
負極活物質としての人造黒鉛、導電材としてのカーボンブラック、分散剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、バインダーとしてのスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ、日本ゼオン社製ＢＭ－Ｌ３０１）を９５．８：１：１．２：２の重量比にて水と混合して負極スラリーを製造した。前記負極スラリーを５０μｍの厚さに銅箔（Ｃｕ－ｆｏｉｌ）の上にコートして薄い極板の形状にした後、１３５℃において３時間以上乾燥させた後、圧延（Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）して負極を製造した。
（２）正極の製造
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ２、導電材としてのカーボンブラック、バインダーとしてのポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）を９８：１：１の重量比にてＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）と混合して正極スラリーを製造した。前記正極スラリーを２０μｍの厚さにアルミニウム箔の上にコートして薄い極板の形状にした後、１３５℃において３時間以上乾燥させた後、圧延（Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）して正極を製造した。
（３）リチウム二次電池の製造
次いで、前記製造されたセパレーターを負極及び正極の間に挟持した後、積層してスタック型の電極組立体を用意し、これをパウチ外装材に挿入し、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３０：７０の体積比にて混合した溶媒に１ＭのＬｉＰＦ６が溶解された電解液を注入してリチウム二次電池を製造した。
上記のようにして製造された二次電池をＳＯＣ ６０の状態で分解して負極面を観察して濡れ（ウェッティング）を観察した。濡れが良好である場合、負極の全面において均一な充電状態を示すものの（図３及び図４）、濡れが不良である場合、負極面（図５）から未充電の暗い部分が観察される。
以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１００…セパレーター
１１０…高分子基材
１２０…有機／無機複合コーティング層
１２１…第１の領域
１２２…第２の領域
３００…塗布装置
５００…乾燥器
４００…カッター

Claims (12)

  1. 多孔性の高分子基材及び前記高分子基材の両方の表面の上に又は少なくとも一方の表面の上に形成されている多孔性の有機／無機複合コーティング層を含み、
    前記有機／無機複合コーティング層は、第１の領域及び第２の領域に画定されており、
    前記第１の領域及び前記第２の領域は、それぞれ独立して無機物粒子とバインダー材料を含み、下記の式１に基づく第１の領域における無機物粒子の含量比が下記の式２に基づく第２の領域における無機物粒子の含量比よりも高く、
    前記コーティング層における前記第１の領域の空隙率は前記第２の領域の空隙率よりも高い、電気化学素子用セパレーター。
    ［式１］
    第１の領域の無機物粒子含量比（ｗｔ％）＝［第１の領域の無機物粒子の量／（第１の領域の無機物粒子の量＋第１の領域のバインダー材料の量）］×１００……（１）
    ［式２］
    第２の領域の無機物粒子の含量比（ｗｔ％）＝［第２の領域の無機物粒子の量／（第２の領域の無機物粒子の量＋第２の領域のバインダー材料の量）］×１００……（２）
  2. 前記第１の領域の無機物粒子の含量比は、前記第２の領域に比べて高く、かつ、７０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下である、請求項１に記載の電気化学素子用セパレーター。
  3. 前記第２の領域の無機物粒子の含量比は、前記第１の領域に比べて低く、かつ、８５ｗｔ％以下である、請求項１に記載の電気化学素子用セパレーター。
  4. 前記第２の領域は、前記第１の領域の周囲の一部の区間に配置されて前記第１の領域の側面部の少なくとも一部が外部に露出されており、前記第２の領域は、前記第１の領域と境界が接するように配置されている、請求項１に記載の電気化学素子用セパレーター。
  5. 前記第２の領域は、一体となっている単一の領域であるか、あるいは、２以上のユニットに分割されており、いずれか１つのユニットが他のユニットと離れて配置されている、請求項４に記載の電気化学素子用セパレーター。
  6. 前記第１の領域は、高分子基材の表面の内側に矩形状に配置され、前記第２の領域は、前記第１の領域のいずれか１つの辺及びこれと向かい合う他の１つの辺にそれぞれユニットが配置され、残りの２つの辺には第２の領域が配置されていない、請求項４に記載の電気化学素子用セパレーター。
  7. 前記セパレーターは、アスペクト比が１超の長方形であり、前記第２の領域は、セパレーターの２つの短辺にそれぞれ配置されている、請求項５に記載の電気化学素子用セパレーター。
  8. 正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に挟持されたセパレーターを含む電極組立体を含み、
    前記セパレーターが請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセパレーターである、電気化学素子。
  9. 前記電気化学素子は、リチウムイオン二次電池である、請求項８に記載の電気化学素子。
  10. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセパレーターを製造する方法であり、
    前記方法は、長尺の短冊状の高分子基材を連続して供給するロールツーロール工程によって行われ、
    前記高分子基材の走行方向（ＭＤ方向）と垂直な幅方向（ＴＤ方向）の両端へのそれぞれ所定の幅を有する第２の領域を形成し、前記第２の領域の間に第１の領域を形成して第１の領域と第２の領域を有する複合コーティング層を含むセパレーターストリップを得るステップを含む、電気化学素子用セパレーターを製造する方法。
  11. 前記第１の領域及び前記第２の領域の形成は、二重スロットダイを用いて第１の領域及び第２の領域の形成用のスラリーをそれぞれ画定された部分に塗布することにより行われる、請求項１０に記載の電気化学素子用セパレーターを製造する方法。
  12. 前記セパレーターストリップを所定の幅に切断してセパレーターを収得し、高分子基材のＭＤ方向の両端に前記第１の領域の側面が露出されている、請求項１０に記載の電気化学素子用セパレーターを製造する方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2026503304A (ja) * 2023-02-27 2026-01-28 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池用の分離膜及びその製造方法
CN120033419A (zh) * 2025-02-17 2025-05-23 江苏时代新能源科技有限公司 复合隔膜制备方法、二次电池和用电装置
CN120221930B (zh) * 2025-05-28 2025-08-26 浙江晶科储能有限公司 二次电池、其制备方法、储能系统以及用电设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013187196A (ja) 2012-03-06 2013-09-19 Ningde New Energy Co Ltd ポリマーリチウムイオン電池およびそのセパレータ
JP2014235835A (ja) 2013-05-31 2014-12-15 Tdk株式会社 多層セパレータ及び電池
JP2015099777A (ja) 2013-11-19 2015-05-28 三星エスディアイ株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． リチウム電池用セパレータ、それを含むリチウム電池及び該リチウム電池の製造方法
JP2016522553A (ja) 2013-09-30 2016-07-28 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池用セパレーターの製造方法、その方法により製造されたセパレーター、及びこれを含むリチウム二次電池
JP2021517725A (ja) 2018-06-12 2021-07-26 エルジー・ケム・リミテッド パターン化電極接着層が備えられた電気化学素子用の分離膜及びその製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101002161B1 (ko) * 2007-11-29 2010-12-17 주식회사 엘지화학 다공성 코팅층이 형성된 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자
WO2013133025A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 ソニー株式会社 セパレータ、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
JP2013218898A (ja) * 2012-04-09 2013-10-24 Toyota Motor Corp 非水電解質二次電池
CN104521031B (zh) * 2012-10-05 2017-07-11 Lg化学株式会社 隔板以及包括其的电化学装置
KR101636857B1 (ko) * 2013-08-30 2016-07-20 제일모직 주식회사 코팅층을 포함하는 분리막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전지
US10763480B2 (en) * 2014-03-14 2020-09-01 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Porous separator for secondary batteries and secondary battery using same
KR102278446B1 (ko) * 2014-11-21 2021-07-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR102109830B1 (ko) * 2015-11-17 2020-05-12 주식회사 엘지화학 유기 및 무기물 복합 분리막 및 이의 제조방법
EP3246969B1 (en) * 2016-05-17 2018-12-12 Samsung SDI Co., Ltd. Separator for rechargeable battery and rechargeable lithium battery including the same
CN109148798B (zh) * 2018-08-08 2021-06-22 欣旺达电子股份有限公司 锂离子电池、涂层隔膜及其制备方法
KR102378871B1 (ko) 2020-08-26 2022-03-24 이성재 네일용 테이블
JP7837001B2 (ja) * 2021-04-09 2026-03-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 セパレータおよびそれを用いた円筒形二次電池
EP4239781A4 (en) * 2022-01-17 2024-12-11 Contemporary Amperex Technology (Hong Kong) Limited SEPARATOR AND ASSOCIATED SECONDARY BATTERY, BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND ELECTRONIC DEVICE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013187196A (ja) 2012-03-06 2013-09-19 Ningde New Energy Co Ltd ポリマーリチウムイオン電池およびそのセパレータ
JP2014235835A (ja) 2013-05-31 2014-12-15 Tdk株式会社 多層セパレータ及び電池
JP2016522553A (ja) 2013-09-30 2016-07-28 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池用セパレーターの製造方法、その方法により製造されたセパレーター、及びこれを含むリチウム二次電池
JP2015099777A (ja) 2013-11-19 2015-05-28 三星エスディアイ株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． リチウム電池用セパレータ、それを含むリチウム電池及び該リチウム電池の製造方法
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