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公開番号2024125997
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2023201213
出願日2023-11-29
発明の名称二次電池用ポリマー膜および二次電池
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01M 50/497 20210101AFI20240911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】イオン伝導性、金属リチウム負極を使用するために重要なリチウムデンドライト耐性を有する二次電池用ポリマー膜を提供する。
【解決手段】透気度が10000秒より大きく、イオン伝導度が式(1)を満たす二次電池用ポリマー膜である。
(60℃8時間保管後の25℃条件下でのイオン伝導度)/(25℃8時間保管後の25℃条件下でのイオン伝導度)×100≧120%・・・式(1)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
透気度が１００００秒より大きく、イオン伝導度が式（１）を満たす二次電池用ポリマー膜。
（６０℃８時間保管後の２５℃条件下でのイオン伝導度）／（２５℃８時間保管後の２５℃条件下でのイオン伝導度）×１００≧１２０％・・・式（１）
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
厚み０．１μｍ以上の無孔層を有するポリマー膜であり、無孔層を構成するポリマーに対して２０質量％以上４００質量％以下の有機溶媒と、１．０質量％以上１０．０質量％以下のリチウム元素を含有する二次電池用ポリマー膜。
【請求項３】
６０℃８時間保管後の２５℃条件下でのイオン伝導度が１×１０
－４
Ｓ／ｃｍ以上である、請求項１に記載の二次電池用ポリマー膜。
【請求項４】
前記二次電池用ポリマー膜のイオン伝導度が式（２）を満たす請求項３に記載の二次電池用ポリマー膜。
（６０℃２４時間保管後の２５℃条件下でのイオン伝導度）／（６０℃８時間保管後の２５℃条件下でのイオン伝導度）×１００≦１１０％・・・式（２）
【請求項５】
前記二次電池用ポリマー膜が芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミドイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含む請求項１～４のいずれかに記載の二次電池用ポリマー膜。
【請求項６】
正極、負極、電解液および請求項１～５のいずれかに記載の二次電池用ポリマー膜を備える二次電池。
【請求項７】
正極、負極、電解液およびポリマー膜を備える二次電池の製造方法であって、電解液を注液後、２５℃以上６０℃以下の温度条件で１２時間以上７２時間以下保管する工程を有する二次電池の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法で得られた二次電池。
【請求項９】
請求項６または８に記載の二次電池を含む乗り物、無人輸送機、無人飛行体、電子機器または定置電源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用ポリマー膜および二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池のような二次電池は、スマートフォン、タブレット、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯ゲーム機などのポータブルデジタル機器、電動工具、電動バイク、電動アシスト補助自転車などのポータブル機器、および電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの自動車用途など、幅広く使用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、一般的に、正極活物質を正極集電体に積層した正極と、負極活物質を負極集電体に積層した負極との間に、二次電池用ポリマー膜を用いたセパレータと電解質が介在した構成を有している。リチウムイオン電池は、さらなる高エネルギー密度化が求められており、特に負極活物質に理論容量が最も高い金属リチウムを用いる検討が実施されている。
【０００４】
二次電池用セパレータとして、ポリオレフィン系多孔質膜が用いられる場合、金属リチウムを負極に使用した電池の充電時に発生するリチウムデンドライトによる短絡が課題となる。さらに、電池が高容量化することで、二次電池用セパレータには、高温時での寸法安定性および耐熱破膜性の付与が求められる。
【０００５】
これらの要求に対して、特許文献１には、負極の保護膜として多孔質膜中にイオン伝導性を有する高分子材料を含浸することが提案されている。また、特許文献２では、セパレータに耐熱性を付与するために耐熱樹脂を含む多孔質層を配することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－１３３９４０号公報
国際公開第２０１８／１５５２８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、多孔質膜中にイオン伝導性を有する高分子材料であるフッ化ビニリデンのホモポリマーもしくはヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーを含浸する提案しているが、このような高分子材料は有機電解液に膨潤した際の強度が低く、Ｌｉデンドライトによる短絡を抑制する効果が不十分となることや、シャットダウン後の高温領域に到達した際、熱収縮率が大きくなり、高温時の寸法安定性および耐熱破膜性を十分に確保することができない。
【０００８】
特許文献２では、多孔質膜であることから金属リチウム負極を使用するとＬｉデンドライトが空孔に従って成長してしまい、デンドライト耐性を有していない。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、高いイオン伝導性、リチウムデンドライト耐性を有し、さらに高温時の寸法安定性を有する二次電池用ポリマー膜を提供することである。また、本二次電池用ポリマー膜を用いた優れた高容量、高出力、サイクル特性の二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明者らは、高いイオン伝導性、リチウムデンドライト耐性を有する二次電池用ポリマー膜を提供するために、鋭意検討を重ねた。
（【００１１】以降は省略されています）

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