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公開番号2024180305
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2024084549
出願日2024-05-24
発明の名称二次電池
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01M 50/454 20210101AFI20241219BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池が発熱する時に生じるセパレータの熱収縮を低減することによって、正-負極間の短絡を抑制することを課題とする。
【解決手段】電極体を含む二次電池であって、前記電極体が正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有しており、前記セパレータがポリオレフィン微多孔膜と、その少なくとも一方の面にポリアリーレンスルフィドペーパーが配置されており、前記ポリアリーレンスルフィドペーパーが160℃で20分加熱した時の収縮率をフィルム面方向に測定した際、最も収縮率が高い方向の収縮率が5%以下である、二次電池。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電極体を含む二次電池であって、前記電極体は正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有しており、前記セパレータがポリオレフィン微多孔膜と、その少なくとも一方の面にポリアリーレンスルフィドペーパーが配置されており、前記ポリアリーレンスルフィドペーパーが１６０℃で２０分加熱した時の収縮率をフィルム面方向に測定した際、最も収縮率が高い方向の収縮率が５％以下である、二次電池。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記ポリアリーレンスルフィドペーパーの結晶化度が１０～５０％である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記ポリアリーレンスルフィドペーパーの目付が５～４０ｇ／ｍ
２
である、請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記二次電池が非水系電解液を有しており、前記非水系電解液中の塩濃度が１．１～２．５Ｍである、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記ポリオレフィン微多孔膜の膜厚が５μｍ以下である、請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ポリオレフィン微多孔膜および前記ポリアリーレンスルフィドペーパーが、正極／ポリオレフィン微多孔膜／ポリアリーレンスルフィドペーパー／負極の順に配置されてなる、請求項１または２に記載の二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
微多孔膜は、ろ過膜、透析膜などのフィルター、電池用セパレータや電解コンデンサー用のセパレータなどの種々の分野に用いられる。これらの中でも、ポリオレフィンを樹脂材料とする微多孔膜は、絶縁性、イオン透過性、耐薬品性などに優れるため、近年、二次電池用セパレータとして広く用いられる。
二次電池は、高容量、高エネルギー密度が達成できるといった特性から、今後も民生用途(携帯端末、電動工具など)、輸送用と(自動車、バスなど)、蓄電用途(スマートグリッドなど)での使用拡大が期待される。これらの電池は、正・負極の電極間に電気絶縁性の多孔質のフィルムからなるセパレータを介在させ、フィルムの空隙内にリチウム塩を溶解した電解液を含侵し、それらの正・負極とセパレータを積層したり、または渦巻式に捲き付けたりした構造が主である。一方で、二次電池は、電池内外で生じうる短絡に対して種々の安全策を講じる必要があり、セパレータに様々な工夫を加える試みがなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ポリオレフィン微多孔膜基材の表面に耐熱性多孔質層を形成する技術が開示されている。また、特許文献２では、ポリオレフィン微多孔膜にガラス繊維の織布または不織布を積層する技術が開示されている。また、特許文献３では、ポリオレフィン微多孔膜にポリアリーレンスルフィド製不織布を配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２００８／１４９８９５号
特開平１０－１２２１１号公報
特開２０００－１０８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、必ずしも膜全体としての耐熱収縮性が十分ではなく、セパレータの熱収縮に伴う正－負極の電極間での短絡を抑制することが出来なかった。また、特許文献２に記載の技術では、ガラス繊維は塩濃度が１．１Ｍ以上であるような電解液に対する耐薬品性が不十分であり、このような電解液を用いた場合にはガラスが侵食され、形状を保つことが出来なくなるために絶縁を維持することが不可能であった。また、特許文献３に記載のポリアリーレンスルフィド不織布はメルトブロー法で作製された未延伸のポリアリーレンスルフィド糸が用いられているため、結晶化度が小さいものとなる。このような糸は、耐熱収縮性が十分でなく、セパレータの熱収縮に伴う正－負極間での短絡を抑制することが不可能であった。
【０００６】
本発明は、セパレータに求められる絶縁性やイオン透過性、耐薬品性といった特性を犠牲にすることなく、耐熱収縮性に優れたセパレータを用いることで、電池の発熱時における正-負極間の短絡を抑制する二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため本発明は、以下の構成を有する。
［Ｉ］電極体を含む二次電池であって、前記電極体は正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極がセパレータを介して重ねられた構造を有しており、前記セパレータがポリオレフィン微多孔膜と、その少なくとも一方の面にポリアリーレンスルフィドペーパーが配置されており、前記ポリアリーレンスルフィドペーパーが１６０℃で２０分加熱した時の収縮率をフィルム面方向に測定した際、最も収縮率が高い方向の収縮率が５％以下である、二次電池。
［ＩＩ］前記ポリアリーレンスルフィドペーパーの結晶化度が１０～５０％である、［Ｉ］に記載の二次電池。
［ＩＩＩ］前記ポリアリーレンスルフィドペーパーの目付が５～４０ｇ／ｍ
２
である、［Ｉ］または［ＩＩ］に記載の二次電池。
［ＩＶ］前記二次電池が非水系電解液を有しており、前記非水系電解液中の塩濃度が１．１～２．５Ｍである、［Ｉ］～［ＩＩＩ］のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
［Ｖ］前記ポリオレフィン微多孔膜の膜厚が５μｍ以下である、［Ｉ］～［ＩＶ］のいずれかに記載の二次電池。
［ＶＩ］前記ポリオレフィン微多孔膜および前記ポリアリーレンスルフィドペーパーが、正極／ポリオレフィン微多孔膜／ポリアリーレンスルフィドペーパー／負極の順に配置されてなる、［Ｉ］～［Ｖ］のいずれかに記載の二次電池。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の二次電池は、セパレータの熱収縮に伴う正-負極間の短絡発生を抑制することができる。そのため、電池としての安全性が向上する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極との間に、セパレータが配置された構成をとる。ここで、セパレータは、ポリオレフィン微多孔膜とその少なくとも一方の面にポリアリーレンスルフィドペーパーを配置することによって得られる。まず、ポリオレフィン微多孔膜について説明する。
【００１０】
本発明におけるポリオレフィン微多孔膜は、ポリオレフィン樹脂を主成分とする。ここで、主成分とするとは、全質量を１００質量％とした際に、５０質量％を超えて１００質量％以下含有することを意味する。
ここで、本発明の実施形態にかかるポリオレフィン樹脂としては、各種ポリエチレン樹脂や各種ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。本発明の実施形態で用いるポリエチレン樹脂とは、ポリエチレン樹脂の重合体の全質量を１００質量％とした際に、エチレン由来成分の合計含有量が５０質量％を超えて１００質量％以下である様態の重合体を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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