JPH11260341A - ゲル電解質電池の分離器 - Google Patents
ゲル電解質電池の分離器Info
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- JPH11260341A JPH11260341A JP11008637A JP863799A JPH11260341A JP H11260341 A JPH11260341 A JP H11260341A JP 11008637 A JP11008637 A JP 11008637A JP 863799 A JP863799 A JP 863799A JP H11260341 A JPH11260341 A JP H11260341A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程等で陽極と陰極とに分けることが可
能で、過充電等で電極の安全な取扱いをするのに必要な
シャットダウン機能を備え、さらに、ゲル状ポリマーと
微孔質膜との接着に十分な効果を有するゲル電解質電池
の分離器を提供する。 【解決手段】 微孔質膜と、該微孔質膜の上にある接着
性コーティングとを含んでなり、該接着性コーティング
の表面密度が０．３ｍｇ／ｃｍ2未満であることとを特
徴とする電池分離器。
能で、過充電等で電極の安全な取扱いをするのに必要な
シャットダウン機能を備え、さらに、ゲル状ポリマーと
微孔質膜との接着に十分な効果を有するゲル電解質電池
の分離器を提供する。 【解決手段】 微孔質膜と、該微孔質膜の上にある接着
性コーティングとを含んでなり、該接着性コーティング
の表面密度が０．３ｍｇ／ｃｍ2未満であることとを特
徴とする電池分離器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲル電解質電池の
分離器に関する。
分離器に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量再充電式電池は、電気を動力とした
多くの装置、例えば、携帯電話、ポケットベル、コンピ
ュータ、及び電力工具などに使われている。一般的な再
充電式電池はリチウムイオン電池である。商業的に今日
手に入るリチウムイオン電池は、電解液を使用してい
る。この電解液は有機系をベースにしている。次に、リ
チウムイオン電池は硬い「缶」に封じられており、電解
液の漏れを防止している。この硬い缶の使用を止め、柔
軟かつ軽量で漏れのない包装、例えば、金属で表面を被
覆したプラスティック製又は薄い金属膜製のバッグを使
用する方向へ進むことが望まれている。
多くの装置、例えば、携帯電話、ポケットベル、コンピ
ュータ、及び電力工具などに使われている。一般的な再
充電式電池はリチウムイオン電池である。商業的に今日
手に入るリチウムイオン電池は、電解液を使用してい
る。この電解液は有機系をベースにしている。次に、リ
チウムイオン電池は硬い「缶」に封じられており、電解
液の漏れを防止している。この硬い缶の使用を止め、柔
軟かつ軽量で漏れのない包装、例えば、金属で表面を被
覆したプラスティック製又は薄い金属膜製のバッグを使
用する方向へ進むことが望まれている。
【０００３】缶の使用を止めるために提案された一つの
方法として、固体の電解質を使用する方法がある（米国
特許第５，２９６，３１８号、同第５，４３７，６９２
号、同第５，４６０，９０４号、同第５，６３９，５７
３号、同第５，６８１，３５７号、及び同第５，６８
８，２９３号を参照）。固体の電解質には二つのタイプ
があり、固体電解質とゲル電解質である。これら二つの
タイプのうち、電導性が優れている点で、ゲル電解質が
好ましい。しかし、ゲル電解質は、構造的健全性を容易
に提供できないため、例えば製造工程等で陽極と陰極と
に分けることができないという欠点や、例えば過充電等
で電極の安全な取扱いをするのに必要なシャットダウン
機能を備えることができないという欠点がある。
方法として、固体の電解質を使用する方法がある（米国
特許第５，２９６，３１８号、同第５，４３７，６９２
号、同第５，４６０，９０４号、同第５，６３９，５７
３号、同第５，６８１，３５７号、及び同第５，６８
８，２９３号を参照）。固体の電解質には二つのタイプ
があり、固体電解質とゲル電解質である。これら二つの
タイプのうち、電導性が優れている点で、ゲル電解質が
好ましい。しかし、ゲル電解質は、構造的健全性を容易
に提供できないため、例えば製造工程等で陽極と陰極と
に分けることができないという欠点や、例えば過充電等
で電極の安全な取扱いをするのに必要なシャットダウン
機能を備えることができないという欠点がある。
【０００４】米国特許第５，６３９，５７３号、同第
５，６８１，３５７号、及び同第５，６８８，２９３号
において、吸着性又はゲル状ポリマーと組み合わさった
微孔質膜（又は不活性皮膜）を、分離器システムとして
使用することを提案している。この分離器システムに電
解質を注入した後、ゲル状ポリマーを処理（cure）する
ことで、微孔質膜の周りにゲル状になった電解質が形成
される。それによって、ゲル電解質は微孔質膜を含有す
ることになり、ゲル電解質の構造的健全性が向上する。
５，６８１，３５７号、及び同第５，６８８，２９３号
において、吸着性又はゲル状ポリマーと組み合わさった
微孔質膜（又は不活性皮膜）を、分離器システムとして
使用することを提案している。この分離器システムに電
解質を注入した後、ゲル状ポリマーを処理（cure）する
ことで、微孔質膜の周りにゲル状になった電解質が形成
される。それによって、ゲル電解質は微孔質膜を含有す
ることになり、ゲル電解質の構造的健全性が向上する。
【０００５】前述の電池の製造において、吸着性又はゲ
ル状の皮膜が不活性皮膜から剥離又は分離を起こすこと
は有害である。したがって、ゲル状ポリマーに対する微
孔質膜の接着力を改善することにより、製造工程におけ
る上記２つの構成要素が剥離又は分離することを減少さ
せた新しい分離器が必要である。
ル状の皮膜が不活性皮膜から剥離又は分離を起こすこと
は有害である。したがって、ゲル状ポリマーに対する微
孔質膜の接着力を改善することにより、製造工程におけ
る上記２つの構成要素が剥離又は分離することを減少さ
せた新しい分離器が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
対して、製造工程等で陽極と陰極とに分けることが可能
で、過充電等で電極の安全な取扱いをするのに必要なシ
ャットダウン機能を備え、さらに、ゲル状ポリマーと微
孔質膜との接着に十分な効果を有するゲル電解質電池の
分離器を提供することを目的とする。
対して、製造工程等で陽極と陰極とに分けることが可能
で、過充電等で電極の安全な取扱いをするのに必要なシ
ャットダウン機能を備え、さらに、ゲル状ポリマーと微
孔質膜との接着に十分な効果を有するゲル電解質電池の
分離器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電池分離器（battery separator）
は、微孔質膜（microporous membrane）と、該微孔質膜
上にあり表面密度（surface density）が０．３ｍｇ／
ｃｍ2未満である接着性コーティング（adherent coatin
g）とを含んでなることを特徴とする。また、本発明で
は、上記表面密度が０．０５ｍｇ／ｃｍ2以上０．３ｍ
ｇ／ｃｍ2未満の範囲であることもできる。さらにま
た、本発明では、上記表面密度が０．１ｍｇ／ｃｍ2以
上０．２５ｍｇ／ｃｍ2以下の範囲であることもでき
る。また、本発明では、上記接着性コーティングが、ポ
リふっ化ビニリデン、ポリアクリレート、ポリアクリロ
ニトリル、及び上記いずれかのポリマー又はそのモノマ
ーを含んだ共重合体、及びこれらの混合物からなるグル
ープから選ばれた１種類の活性成分（active ingredien
t）を含むことができる。さらに、本発明では、上記活
性成分が、ふっ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレ
ンとの共重合体であっても良い。この共重合体の構造
は、一般的なランダム共重合体、一つの単量体が固まっ
てある大きさのブロックを作っているブロック共重合
体、及びホモポリマーにもう一つの単量体が枝状に重合
したグラフト共重合体などを含むものである。また、本
発明は、上述した電池分離器を備えた電池であっても良
い。さらにまた、本発明では、上記電池がリチウムイオ
ン電池であることもできる。
に、本発明に係る電池分離器（battery separator）
は、微孔質膜（microporous membrane）と、該微孔質膜
上にあり表面密度（surface density）が０．３ｍｇ／
ｃｍ2未満である接着性コーティング（adherent coatin
g）とを含んでなることを特徴とする。また、本発明で
は、上記表面密度が０．０５ｍｇ／ｃｍ2以上０．３ｍ
ｇ／ｃｍ2未満の範囲であることもできる。さらにま
た、本発明では、上記表面密度が０．１ｍｇ／ｃｍ2以
上０．２５ｍｇ／ｃｍ2以下の範囲であることもでき
る。また、本発明では、上記接着性コーティングが、ポ
リふっ化ビニリデン、ポリアクリレート、ポリアクリロ
ニトリル、及び上記いずれかのポリマー又はそのモノマ
ーを含んだ共重合体、及びこれらの混合物からなるグル
ープから選ばれた１種類の活性成分（active ingredien
t）を含むことができる。さらに、本発明では、上記活
性成分が、ふっ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレ
ンとの共重合体であっても良い。この共重合体の構造
は、一般的なランダム共重合体、一つの単量体が固まっ
てある大きさのブロックを作っているブロック共重合
体、及びホモポリマーにもう一つの単量体が枝状に重合
したグラフト共重合体などを含むものである。また、本
発明は、上述した電池分離器を備えた電池であっても良
い。さらにまた、本発明では、上記電池がリチウムイオ
ン電池であることもできる。
【０００８】本発明の別の側面として、本発明に係る電
池分離器は、微孔質膜と該微孔質膜の上にある接着性コ
ーティングとを含んでなり、該微孔質膜の表面エネルギ
ーγ mが該接着性コーティングの表面エネルギーγc以上
であることを特徴とする。
池分離器は、微孔質膜と該微孔質膜の上にある接着性コ
ーティングとを含んでなり、該微孔質膜の表面エネルギ
ーγ mが該接着性コーティングの表面エネルギーγc以上
であることを特徴とする。
【０００９】本発明のさらなる別の側面として、本発明
に係る電池分離器は、微孔質膜と該微孔質膜の上にある
ゲル状コーティングとを含んでなり、該ゲル状コーティ
ングが吸着性又はゲル状ポリマー（absorbing or gel-f
orming polymer）と可塑剤とを含んでなることを特徴と
する。また、本発明では、上記可塑剤として、エステル
を用いることができる。さらに、本発明では、上記エス
テルとして、フタル酸エステルを用いることができる。
さらにまた、本発明では、上記フタル酸エステルとし
て、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）を用いることができ
る。また、本発明は、さらなる別の側面の電池分離器を
備えた電池であっても良い。さらに、本発明は、上記電
池がリチウムイオン電池であっても良い。
に係る電池分離器は、微孔質膜と該微孔質膜の上にある
ゲル状コーティングとを含んでなり、該ゲル状コーティ
ングが吸着性又はゲル状ポリマー（absorbing or gel-f
orming polymer）と可塑剤とを含んでなることを特徴と
する。また、本発明では、上記可塑剤として、エステル
を用いることができる。さらに、本発明では、上記エス
テルとして、フタル酸エステルを用いることができる。
さらにまた、本発明では、上記フタル酸エステルとし
て、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）を用いることができ
る。また、本発明は、さらなる別の側面の電池分離器を
備えた電池であっても良い。さらに、本発明は、上記電
池がリチウムイオン電池であっても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照しなが
ら、本発明の実施の形態を説明する。図中、同じ数字の
ものは、同じ構成要素であることを示す。図１に電池１
０を示す。電池１０は陽極２０と、陰極３０と、その間
にある電解質／分離器システム４０とを含んでなる。電
解質／分離器システム４０は、微孔質膜（ミクロポーラ
ス膜）４２と、ゲル電解質４４と、その間にある接着性
コーティング４６とを含んでなる。
ら、本発明の実施の形態を説明する。図中、同じ数字の
ものは、同じ構成要素であることを示す。図１に電池１
０を示す。電池１０は陽極２０と、陰極３０と、その間
にある電解質／分離器システム４０とを含んでなる。電
解質／分離器システム４０は、微孔質膜（ミクロポーラ
ス膜）４２と、ゲル電解質４４と、その間にある接着性
コーティング４６とを含んでなる。
【００１１】一般に、陽極と陰極を有する電池１０はよ
く知られており、引用することで本明細書の記載の一部
とするD. Linden (Ed.), "Handbook of Batteries, 2
d", McGraw-Hill Inc. New York, (1995)、米国特許第
５，２９６，３１８号、同第５，４３７，６９２号、同
第５，４６０，９０４号、同第５，６３９，５７３号、
同第５，６８１，３５７号、同第５，６８８，２９３
号、および特願昭５９−１０６５５６号（１９８４年５
月２８日出願）、特願昭６１−２６５８４０号（１９８
６年１１月８日出願）で言及されている。電池は、リチ
ウムイオン電池が好適であり、ゲル電解質を備えたリチ
ウムイオン電池がさらに好適である。
く知られており、引用することで本明細書の記載の一部
とするD. Linden (Ed.), "Handbook of Batteries, 2
d", McGraw-Hill Inc. New York, (1995)、米国特許第
５，２９６，３１８号、同第５，４３７，６９２号、同
第５，４６０，９０４号、同第５，６３９，５７３号、
同第５，６８１，３５７号、同第５，６８８，２９３
号、および特願昭５９−１０６５５６号（１９８４年５
月２８日出願）、特願昭６１−２６５８４０号（１９８
６年１１月８日出願）で言及されている。電池は、リチ
ウムイオン電池が好適であり、ゲル電解質を備えたリチ
ウムイオン電池がさらに好適である。
【００１２】電解質／分離器システム４０に言及する
と、その利点は、微孔質膜４２と電解質ゲル４４の間に
ある接着性コーティング４６を含有することである。ゲ
ル状ポリマー（及び／又はゲル状ポリマーと電解質との
組合せ）は、微孔質膜４２から剥離する又は分離する傾
向がある。したがって、微孔質膜４２の表面に、ゲル状
ポリマー（及び／又はポリマーと電解質との組合せ）を
適用する前に、これらの間の結合を助けるため、微孔質
膜４２の表面に、接着性コーティング４６が塗布され
る。
と、その利点は、微孔質膜４２と電解質ゲル４４の間に
ある接着性コーティング４６を含有することである。ゲ
ル状ポリマー（及び／又はゲル状ポリマーと電解質との
組合せ）は、微孔質膜４２から剥離する又は分離する傾
向がある。したがって、微孔質膜４２の表面に、ゲル状
ポリマー（及び／又はポリマーと電解質との組合せ）を
適用する前に、これらの間の結合を助けるため、微孔質
膜４２の表面に、接着性コーティング４６が塗布され
る。
【００１３】微孔質膜４２はどんな微孔質膜であっても
良い。膜４２はポリオレフィンから作られても良い。模
範的なポリオレフィンは、以下の例に限定されないが、
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ
メチルペンテン（ＰＭＰ）を含む。膜４２は、ドライス
トレッチ方法（dry stretch process、セルガード方法
（CELGARD process）としても知られている）、又は溶
媒方法（ゲル押出し（gel extrusion）又は二相分離方
法としても知られている）のどちらかによって作られて
も良い。膜４２は以下の特徴； ３００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下の気体透過性（好まし
くは２００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下、さらに好ましくは
１５０ｓｅｃ／１００ｃｃ以下）と、 ５〜５００μｍの範囲の厚さ（好ましくは１０〜１０
０μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍ）と、 ０．０１〜１０μｍの範囲の孔径（好ましくは０．０
５〜５μｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．５μｍ）
と、 ３５〜８５％の範囲の多孔性（porosity）（好ましく
は４０〜８０％）とを有しても良い。 膜４２は好ましくはシャットダウン分離器であり、例え
ば、ここに引用することで本明細書の記載の一部とする
米国特許第４，６５０，７３０号、同第４，７３１，３
０４号，同第５，２８１，４９１号、同第５，２４０，
６５５号、同第５，５６５，２８１号、同第５，６６
７，９１１号、米国出願第０８−８３９，６６４号（１
９９７年４月１５日出願）、日本特許第２６４２２０６
号、特願平６−９８３９５号（１９９４年５月１２日出
願）、同平７−５６３２０号（１９９５年３月１５日出
願）、英国特許出願第９６０４０５５．５号（１９９６
年２月２７日出願）を参照されたい。膜４２は商業的
に、セルガードＬＬＣ、Charlotte（NC, 米国）、旭化
成工業（東京、日本）、東燃（東京、日本）、宇部興産
（東京、日本）、及び日東電工（大阪、日本）から入手
できる。
良い。膜４２はポリオレフィンから作られても良い。模
範的なポリオレフィンは、以下の例に限定されないが、
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ
メチルペンテン（ＰＭＰ）を含む。膜４２は、ドライス
トレッチ方法（dry stretch process、セルガード方法
（CELGARD process）としても知られている）、又は溶
媒方法（ゲル押出し（gel extrusion）又は二相分離方
法としても知られている）のどちらかによって作られて
も良い。膜４２は以下の特徴； ３００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下の気体透過性（好まし
くは２００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下、さらに好ましくは
１５０ｓｅｃ／１００ｃｃ以下）と、 ５〜５００μｍの範囲の厚さ（好ましくは１０〜１０
０μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍ）と、 ０．０１〜１０μｍの範囲の孔径（好ましくは０．０
５〜５μｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．５μｍ）
と、 ３５〜８５％の範囲の多孔性（porosity）（好ましく
は４０〜８０％）とを有しても良い。 膜４２は好ましくはシャットダウン分離器であり、例え
ば、ここに引用することで本明細書の記載の一部とする
米国特許第４，６５０，７３０号、同第４，７３１，３
０４号，同第５，２８１，４９１号、同第５，２４０，
６５５号、同第５，５６５，２８１号、同第５，６６
７，９１１号、米国出願第０８−８３９，６６４号（１
９９７年４月１５日出願）、日本特許第２６４２２０６
号、特願平６−９８３９５号（１９９４年５月１２日出
願）、同平７−５６３２０号（１９９５年３月１５日出
願）、英国特許出願第９６０４０５５．５号（１９９６
年２月２７日出願）を参照されたい。膜４２は商業的
に、セルガードＬＬＣ、Charlotte（NC, 米国）、旭化
成工業（東京、日本）、東燃（東京、日本）、宇部興産
（東京、日本）、及び日東電工（大阪、日本）から入手
できる。
【００１４】ゲル電解質４４は、ゲル状ポリマーと電解
質との混合物である。電池製造工程では、電解質を含ま
ないゲル状ポリマーが、微孔質膜４２に塗布されても良
く、また、ゲル状ポリマーと電解質との混合物が、膜４
２に塗布されても良い。ゲル状ポリマーの例として、以
下の例に限定されないが、ポリふっ化ビニリデン（ＰＶ
ＤＦ）、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリ
アクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリル酸メチル
（ＰＭＡ）、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテー
ト、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコ
ールジアクリレート、及び上記いずれかのポリマー又は
そのモノマーを含んだ共重合体、及びこれらの組み合わ
せが含まれる。電解質は、電池に使用するのに適当ない
ずれの電解質であっても良い。
質との混合物である。電池製造工程では、電解質を含ま
ないゲル状ポリマーが、微孔質膜４２に塗布されても良
く、また、ゲル状ポリマーと電解質との混合物が、膜４
２に塗布されても良い。ゲル状ポリマーの例として、以
下の例に限定されないが、ポリふっ化ビニリデン（ＰＶ
ＤＦ）、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリ
アクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリル酸メチル
（ＰＭＡ）、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセテー
ト、ポリビニルピロリドン、ポリテトラエチレングリコ
ールジアクリレート、及び上記いずれかのポリマー又は
そのモノマーを含んだ共重合体、及びこれらの組み合わ
せが含まれる。電解質は、電池に使用するのに適当ない
ずれの電解質であっても良い。
【００１５】接着性コーティング４６は、まず、膜４２
の表面、好ましくは膜４２の外側表面及び孔の内側表面
に塗布され、次に、膜４２とゲル電解質４４（又はゲル
状ポリマー）との間に挟まれる。接着性コーティング４
６は、（例えば、孔を封鎖することによって）イオン電
導度を悪化させることなく、そして、実質的に膜の厚さ
を増加又は膜の柔軟性を低下させることなく、膜４２と
ゲル電解質４４（又はゲル状ポリマー）との剥離を減少
させる。本発明のこの点において、コーティング４６は
ゲル状ポリマー皮膜（又はゲル電解質）に加えて使用さ
れるものであって、それらの代用ではない。
の表面、好ましくは膜４２の外側表面及び孔の内側表面
に塗布され、次に、膜４２とゲル電解質４４（又はゲル
状ポリマー）との間に挟まれる。接着性コーティング４
６は、（例えば、孔を封鎖することによって）イオン電
導度を悪化させることなく、そして、実質的に膜の厚さ
を増加又は膜の柔軟性を低下させることなく、膜４２と
ゲル電解質４４（又はゲル状ポリマー）との剥離を減少
させる。本発明のこの点において、コーティング４６は
ゲル状ポリマー皮膜（又はゲル電解質）に加えて使用さ
れるものであって、それらの代用ではない。
【００１６】コーティング４６は、活性成分と溶媒との
希釈溶液の形態で膜４２に塗布される。適した接着力を
得るために、コーティング４６は、０．３ｍｇ／ｃｍ2
未満の範囲（好ましくは、０．０５ｍｇ／ｃｍ2以上
０．３ｍｇ／ｃｍ2未満の範囲、さらに好ましくは、
０．１ｍｇ／ｃｍ2以上０．２５ｍｇ／ｃｍ2以下の範
囲）の表面密度を有するべきである。また一方では、コ
ーティングの表面エネルギー（γc）が膜の表面エネル
ギー（γm）以下になるように、活性成分が選ばれる。
例えば、典型的な膜材料として、ポリエチレン（γPE：
約３５〜３６）及びポリプロピレン（γPP：約２９〜３
０）が用いられる。例えば、A.F.M. Barton, "Handbook
of Solubility Parameters, 2d.", C.R.C. Press, (19
91), 第５８６頁を参照されたい。模範的な活性成分
は、以下の例に限定されないが、ポリふっ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリ
ル、及び上記いずれかを含んだ共重合体（例えば、ＰＶ
ＤＦを含んだ共重合体、より明確にはＰＶＤＦ：ＨＦＰ
（ＨＦＰはヘキサフルオロプロピレン又はヘキサフルオ
ロプロペン）共重合体）、及びこれらの混合物を含む。
γPVDFは約３２であり、γPVDF:H FPは２５以下である。
溶媒は、活性成分を溶解できるものから選ばれる。模範
的な溶媒は、以下の例に限定されないが、有機溶媒、例
えば、テトラヒドロフランと、メチルエチルケトン（Ｍ
ＥＫ）と、アセトンとを含む。希釈溶液は、活性成分を
１０重量％未満含有するもので良い。図２〜４は、溶液
（テトラヒドロフラン）中のＰＶＤＦ：ＨＦＰ共重合体
の重量％に対して、表面密度（ｍｇ／ｃｍ2）、マクマ
リン数（MacMullin Number、米国特許第４，４６４，２
３８号を参照）、及び接着度（adhesion）（ポンド／イ
ンチ）を示したものである。記号「×ＤＢＰ」は、活性
成分に対する可塑剤（ＤＢＰ）の当量を表す。
希釈溶液の形態で膜４２に塗布される。適した接着力を
得るために、コーティング４６は、０．３ｍｇ／ｃｍ2
未満の範囲（好ましくは、０．０５ｍｇ／ｃｍ2以上
０．３ｍｇ／ｃｍ2未満の範囲、さらに好ましくは、
０．１ｍｇ／ｃｍ2以上０．２５ｍｇ／ｃｍ2以下の範
囲）の表面密度を有するべきである。また一方では、コ
ーティングの表面エネルギー（γc）が膜の表面エネル
ギー（γm）以下になるように、活性成分が選ばれる。
例えば、典型的な膜材料として、ポリエチレン（γPE：
約３５〜３６）及びポリプロピレン（γPP：約２９〜３
０）が用いられる。例えば、A.F.M. Barton, "Handbook
of Solubility Parameters, 2d.", C.R.C. Press, (19
91), 第５８６頁を参照されたい。模範的な活性成分
は、以下の例に限定されないが、ポリふっ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリ
ル、及び上記いずれかを含んだ共重合体（例えば、ＰＶ
ＤＦを含んだ共重合体、より明確にはＰＶＤＦ：ＨＦＰ
（ＨＦＰはヘキサフルオロプロピレン又はヘキサフルオ
ロプロペン）共重合体）、及びこれらの混合物を含む。
γPVDFは約３２であり、γPVDF:H FPは２５以下である。
溶媒は、活性成分を溶解できるものから選ばれる。模範
的な溶媒は、以下の例に限定されないが、有機溶媒、例
えば、テトラヒドロフランと、メチルエチルケトン（Ｍ
ＥＫ）と、アセトンとを含む。希釈溶液は、活性成分を
１０重量％未満含有するもので良い。図２〜４は、溶液
（テトラヒドロフラン）中のＰＶＤＦ：ＨＦＰ共重合体
の重量％に対して、表面密度（ｍｇ／ｃｍ2）、マクマ
リン数（MacMullin Number、米国特許第４，４６４，２
３８号を参照）、及び接着度（adhesion）（ポンド／イ
ンチ）を示したものである。記号「×ＤＢＰ」は、活性
成分に対する可塑剤（ＤＢＰ）の当量を表す。
【００１７】接着性コーティングを有する分離器を備え
た電池の製造方法は、以下の工程 活性成分と溶媒との混合物で微孔質膜を被覆し、その
後、分離器を乾燥することと、 ゲル状ポリマーで分離器を被覆することと、 アノードと被覆された分離器とカソードとをラミネー
トし、電解質を含まない電池を形成することと、 上記電池を「バッグ」（例えば、缶の代用となる漏れ
のない柔軟な包装）の中に設置することと、 上記バッグへ電解質を加えることと、 電池を処理し、ゲル電解質を形成させ、それによって
活性電池が形成されることと を含んでなることができる。
た電池の製造方法は、以下の工程 活性成分と溶媒との混合物で微孔質膜を被覆し、その
後、分離器を乾燥することと、 ゲル状ポリマーで分離器を被覆することと、 アノードと被覆された分離器とカソードとをラミネー
トし、電解質を含まない電池を形成することと、 上記電池を「バッグ」（例えば、缶の代用となる漏れ
のない柔軟な包装）の中に設置することと、 上記バッグへ電解質を加えることと、 電池を処理し、ゲル電解質を形成させ、それによって
活性電池が形成されることと を含んでなることができる。
【００１８】別の実施の形態として、ここに引用するこ
とで本明細書の記載の一部とする米国特許第５，６３
９，５７３号、同第５，６８１，３５７号、及び同第
５，６８８，２９３号で議論されている吸着性又はゲル
状皮膜は、可塑剤を含有することによって改善される。
可塑剤の第一の機能は、厚く被覆（すなわち０．３ｍｇ
／ｃｍ2以上）された吸着性又はゲル状皮膜において、
抽出フィルター（extractable filter）として働くもの
である。上記の厚く被覆された皮膜は、微孔質膜の孔を
隠す又は孔の径を小さくする傾向があり、電導性を低下
させてしまうため、上記皮膜において可塑剤が必要とさ
れる。模範的な可塑剤としては、以下の例に限定されな
いが、エステル、例えば、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）
のようなフタル酸系エステルが用いられる。
とで本明細書の記載の一部とする米国特許第５，６３
９，５７３号、同第５，６８１，３５７号、及び同第
５，６８８，２９３号で議論されている吸着性又はゲル
状皮膜は、可塑剤を含有することによって改善される。
可塑剤の第一の機能は、厚く被覆（すなわち０．３ｍｇ
／ｃｍ2以上）された吸着性又はゲル状皮膜において、
抽出フィルター（extractable filter）として働くもの
である。上記の厚く被覆された皮膜は、微孔質膜の孔を
隠す又は孔の径を小さくする傾向があり、電導性を低下
させてしまうため、上記皮膜において可塑剤が必要とさ
れる。模範的な可塑剤としては、以下の例に限定されな
いが、エステル、例えば、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）
のようなフタル酸系エステルが用いられる。
【００１９】ゲル状ポリマーと可塑剤とのコーティング
を有する分離器を備えた電池の製造方法は、以下の工程 ポリマーと可塑剤との溶媒和された混合物（solvated
mixture）で微孔質膜を被覆することと、 その後、分離器を乾燥することと、 アノードと分離器とカソードとをラミネート（例えば
加熱加圧）し、電解質を含まない電池を形成すること
と、 可塑剤を（例えばメタノール等の適切な溶媒で抽出す
ることにより）除去することと、 「バッグ」の中に電池を設置することと、 バッグへ電解質を加え、それにより活性電池が形成さ
れることと を含んでなることができる。
を有する分離器を備えた電池の製造方法は、以下の工程 ポリマーと可塑剤との溶媒和された混合物（solvated
mixture）で微孔質膜を被覆することと、 その後、分離器を乾燥することと、 アノードと分離器とカソードとをラミネート（例えば
加熱加圧）し、電解質を含まない電池を形成すること
と、 可塑剤を（例えばメタノール等の適切な溶媒で抽出す
ることにより）除去することと、 「バッグ」の中に電池を設置することと、 バッグへ電解質を加え、それにより活性電池が形成さ
れることと を含んでなることができる。
【００２０】本発明は、本発明の思想又は基本的な特性
から外れない限り、他の形態によって実施されても良
い。したがって上述してきた発明の詳細な説明は、本発
明を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付され
た特許請求の範囲の通りである。
から外れない限り、他の形態によって実施されても良
い。したがって上述してきた発明の詳細な説明は、本発
明を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付され
た特許請求の範囲の通りである。
【００２１】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、製造工程等で陽極と陰極とに分けることが
可能で、過充電等で電極の安全な取扱いをするのに必要
なシャットダウン機能を備え、さらに、ゲル状ポリマー
と微孔質膜との接着に十分な効果を有するゲル電解質電
池の分離器が提供される。
明によれば、製造工程等で陽極と陰極とに分けることが
可能で、過充電等で電極の安全な取扱いをするのに必要
なシャットダウン機能を備え、さらに、ゲル状ポリマー
と微孔質膜との接着に十分な効果を有するゲル電解質電
池の分離器が提供される。
【図１】本発明に係る電池の構造を説明する断面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係るコーティングの特徴を表すグラフ
である。
である。
【図３】本発明に係るコーティングの特徴を表すグラフ
である。
である。
【図４】本発明に係るコーティングの特徴を表すグラフ
である。
である。
１０ 電池 ２０ 陽極（正極） ３０ 陰極（負極） ４０ 電解質／分離器システム ４２ 微孔質膜 ４４ ゲル電解質 ４６ 接着性コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598064794 13800 Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅｓ Ｄｒｉ ｖｅ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮｏｒｔｈＣ ａｒｏｌｉｎａ 28273，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 シー・グレン・ウェンズリー アメリカ合衆国サウスカロライナ州29732, ロック・ヒル，ブランダード・ベンド 1573
Claims (14)
- 【請求項１】 微孔質膜と、該微孔質膜の上にあり表面
密度が０．３ｍｇ／ｃｍ2未満である接着性コーティン
グとを含んでなることを特徴とする電池分離器。 - 【請求項２】 上記表面密度が、０．０５ｍｇ／ｃｍ2
以上０．３ｍｇ／ｃｍ2未満の範囲であることを特徴と
する請求項１に記載の電池分離器。 - 【請求項３】 上記表面密度が、０．１ｍｇ／ｃｍ2以
上０．２５ｍｇ／ｃｍ2以下の範囲であることを特徴と
する請求項１に記載の電池分離器。 - 【請求項４】 上記接着性コーティングが、ポリふっ化
ビニリデン、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリ
ル、及び上記いずれかのポリマー又はそのモノマーを含
んだ共重合体、及びこれらの混合物からなるグループか
ら選ばれた１種類の活性成分を含むことを特徴とする請
求項１に記載の電池分離器。 - 【請求項５】 上記活性成分が、ふっ化ビニリデンとヘ
キサフルオロプロピレンとの共重合体であることを特徴
とする請求項４に記載の電池分離器。 - 【請求項６】 請求項１に記載の電池分離器を備えた電
池。 - 【請求項７】 リチウムイオン電池である請求項６に記
載の電池。 - 【請求項８】 微孔質膜と該微孔質膜の上にある接着性
コーティングとを含んでなり、該微孔質膜の表面エネル
ギーγmが該接着性コーティングの表面エネルギーγc以
上であることを特徴とする電池分離器。 - 【請求項９】 微孔質膜と該微孔質膜の上にあるゲル状
コーティングとを含んでなり、該ゲル状コーティングが
吸着性又はゲル状ポリマーと可塑剤とを含んでなること
を特徴とする電池分離器。 - 【請求項１０】 上記可塑剤が、エステルであることを
特徴とする請求項９に記載の電池分離器。 - 【請求項１１】 上記エステルが、フタル酸エステルで
あることを特徴とする請求項１０に記載の電池分離器。 - 【請求項１２】 上記フタル酸エステルが、フタル酸ジ
ブチルであることを特徴とする請求項１１に記載の電池
分離器。 - 【請求項１３】 請求項９に記載の電池分離器を備えた
電池。 - 【請求項１４】 リチウムイオン電池である請求項１３
に記載の電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/016,024 US6322923B1 (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Separator for gel electrolyte battery |
| US09/016024 | 1998-01-30 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010185334A Division JP5337768B2 (ja) | 1998-01-30 | 2010-08-20 | ゲル電解質電池の分離器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260341A true JPH11260341A (ja) | 1999-09-24 |
| JP4891470B2 JP4891470B2 (ja) | 2012-03-07 |
Family
ID=21774966
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00863799A Expired - Lifetime JP4891470B2 (ja) | 1998-01-30 | 1999-01-18 | ゲル電解質電池の分離器 |
| JP2010185334A Expired - Lifetime JP5337768B2 (ja) | 1998-01-30 | 2010-08-20 | ゲル電解質電池の分離器 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010185334A Expired - Lifetime JP5337768B2 (ja) | 1998-01-30 | 2010-08-20 | ゲル電解質電池の分離器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6322923B1 (ja) |
| EP (1) | EP0933824A3 (ja) |
| JP (2) | JP4891470B2 (ja) |
| KR (1) | KR100628478B1 (ja) |
| CA (1) | CA2254809A1 (ja) |
| TW (1) | TW388134B (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003132951A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-05-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムポリマー二次電池の製造方法 |
| KR100399785B1 (ko) * | 2001-04-07 | 2003-09-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 겔형 고분자 전해질을 포함하는 권취형 리튬 2차 전지용세퍼레이터 및 그 제조방법 |
| KR100581769B1 (ko) * | 2003-05-30 | 2006-05-22 | 주식회사 엘지화학 | 겔 폴리머로 부분 코팅된 분리막을 이용한 리튬 2차 전지 |
| JP2007087958A (ja) * | 1999-05-26 | 2007-04-05 | Sony Corp | 固体電解質電池 |
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