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公開番号2024093051
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022209168
出願日2022-12-27
発明の名称セパレータおよびリチウムイオン二次電池
出願人埼玉県
代理人個人,個人
主分類H01M 50/489 20210101AFI20240702BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極表面における電解液の液切れ(未充填)を抑制し、リチウムイオンの移動速度を向上できるセパレータおよびリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池用のセパレータ20であって、三次元網目構造を有する弾性樹脂発泡体25を有し、前記弾性樹脂発泡体25の40%圧縮硬さが10kPa以上であり、前記弾性樹脂発泡体25の厚さが1.5mm以上2.5mm以下である。また、前記弾性樹脂発泡体25の空隙率は、92%以上である。また、前記弾性樹脂発泡体25は、メラミン樹脂発泡体である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムイオン二次電池用のセパレータであって、
三次元網目構造を有する弾性樹脂発泡体を有し、
前記弾性樹脂発泡体の４０％圧縮硬さが１０ｋＰａ以上であり、前記弾性樹脂発泡体の厚さが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることを特徴とするセパレータ。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記弾性樹脂発泡体の空隙率は、９２％以上であることを特徴とする請求項１記載のセパレータ。
【請求項３】
前記弾性樹脂発泡体は、メラミン樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセパレータ。
【請求項４】
前記弾性樹脂発泡体の外周を覆う被膜を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のセパレータ。
【請求項５】
負極、正極およびセパレータを備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記セパレータは、三次元網目構造を有する弾性樹脂発泡体を有し、
前記弾性樹脂発泡体においては、空隙率が４０％以上であり、圧縮応力が５０ｋＰａ以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用のセパレータおよびリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池はエネルギー密度が高いため、スマートフォンやノートパソコンなどの電子・電気機器には幅広く搭載されている。近年では、ドローン用や回生ブレーキ用の蓄電池として、より高いエネルギー密度と高い出力への要望が高まっている。そのため、リチウムイオン二次電池の放電レート特性のハイレート化が求められている。
【０００３】
また、負極にリチウム金属を用いたリチウムイオン二次電池の実用化についても検討がなされている。リチウム金属は金属の中で最も高いエネルギー密度を有するが、負極にリチウム金属を用いると充電時にリチウムがデンドライト状に析出してしまい、部分短絡や電解液の枯渇、析出リチウムの脱落等が生じてしまう。その結果、著しくサイクル劣化することが知られており、実用化するうえで安全性に難がある。そのため、負極にリチウム金属を用いるリチウム金属二次電池は、一般には利用されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－６８８８３号公報
特開２０１２－１３４１４５号公報
特開平５－２０５７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リチウムイオンは電解液を介して正極と負極との間を移動する。電極とセパレータとの間についても同様であり、電解液が偏って隙間が生じてしまうと、隙間が生じた部分においてリチウムイオンが移動しにくくなる。そのため、隙間が生じていない場合と比べて、リチウムイオンの移動度の低下やデンドライトの発生による著しいサイクル劣化が生じるおそれがある。
【０００６】
以上のことから、二次電池に関する研究・開発は盛んに行われている（例えば、特許文献１～３）が、未だ改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電極表面における電解液の液切れ（未充填）を抑制し、リチウムイオンの移動速度を向上できるセパレータおよびリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するため、本発明のセパレータは、リチウムイオン二次電池用のセパレータであって、三次元網目構造を有する弾性樹脂発泡体を有し、前記弾性樹脂発泡体の４０％圧縮硬さが１０ｋＰａ以上であり、前記弾性樹脂発泡体の厚さが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
三次元網目構造を有する弾性樹脂発泡体を有するから、リチウムイオン二次電池内で圧縮されても十分な空隙率を保つことができる。また、弾性樹脂発泡体の厚さが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であるから、リチウムイオン二次電池内で電極間に挟まれ５０ｋＰａ以上２５０ｋＰａ以下の圧力でセパレータが圧縮された場合にその復元力によりセパレータが電極に隙間なく密着する。これにより、電極表面における電解液の液切れ（未充填）を抑制し、セパレータ内でのリチウムイオンの移動速度を向上できる。結果として、リチウムイオン二次電池における放電レート特性を向上させるとともに、リチウム金属二次電池におけるデンドライトの発生を抑制して安全性を向上する。
【００１０】
（２）また、上記（１）記載のセパレータにおいて、前記弾性樹脂発泡体の空隙率は、９２％以上であることを特徴とする。これにより、二次電池内で圧縮された状態において良好な空隙率を保つことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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