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公開番号2025015503
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024114937
出願日2024-07-18
発明の名称セパレータおよびそれを含むリチウム二次電池
出願人エスケーイノベーションカンパニーリミテッド,SK INNOVATION CO.,LTD.,エスケーアイイーテクノロジーカンパニーリミテッド,SK IE TECHNOLOGY CO., LTD.
代理人個人,個人
主分類H01M 50/451 20210101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム二次電池の高温貯蔵特性と電池寿命をともに向上させることができるセパレータを提供する。また、ガスの発生量を著しく低減することができるセパレータ、およびそれを用いたリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】多孔性基材と、前記多孔性基材の片面または両面に形成されるコーティング層と、を含むセパレータであって、前記コーティング層は、ポリエチレンイミンおよび窒素含有水溶性高分子を含む水溶性複合バインダーと、無機粒子と、を含む、セパレータとする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
多孔性基材と、前記多孔性基材の片面または両面上のコーティング層と、を含むセパレータであって、
前記コーティング層は、ポリエチレンイミンおよび窒素含有水溶性高分子を含む水溶性複合バインダーと、無機粒子と、を含む、セパレータ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記窒素含有水溶性高分子は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドン系共重合体、およびポリアクリルアミド系樹脂からなる群から選択される何れか一つまたは二つ以上を含む、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
前記ポリビニルピロリドン系共重合体は、Ｎ－ビニル－２－ピロリドンから誘導された単位と、共単量体から誘導された単位と、を含み、
前記共単量体は、芳香族ビニル系単量体；シアン化ビニル系単量体；炭素数６～２０のアリール基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基を有する芳香族（メタ）アクリレート；ヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート；エポキシ基含有（メタ）アクリレート；不飽和カルボン酸；およびビニルアセテート；からなる群から選択される何れか一つまたは二つ以上の混合物である、請求項２に記載のセパレータ。
【請求項４】
前記ポリアクリルアミド系樹脂は、（メタ）アクリルアミド系単量体から誘導される単位、および共単量体から誘導される単位を含むポリアクリルアミド系共重合体である、請求項２に記載のセパレータ。
【請求項５】
前記ポリアクリルアミド系樹脂は、（ａ）（メタ）アクリルアミド系単量体から誘導される構造単位、（ｂ）ヒドロキシ基を含有する（メタ）アクリル系単量体から誘導される構造単位、および（ｃ）多官能性（メタ）アクリルアミド系単量体から誘導される構造単位を含む、請求項４に記載のセパレータ。
【請求項６】
前記ポリアクリルアミド系樹脂は、重量平均分子量が１０万～２００万ｇ／ｍｏｌである、請求項４に記載のセパレータ。
【請求項７】
前記無機粒子は、ベーマイトおよび硫酸バリウムから選択される何れか一つ以上を含む、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項８】
前記無機粒子は、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、チタンオキシド、アルミニウム窒化物、ＳｒＴｉＯ３、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、およびＳｉＣから選択される一つまたは二つ以上の無機粒子をさらに含む、請求項７に記載のセパレータ。
【請求項９】
前記無機粒子は、平均粒径が互いに異なる２種以上の無機粒子の混合物である、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項１０】
前記無機粒子は、平均粒径が２００～１０００ｎｍである、請求項１に記載のセパレータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、セパレータおよびそれを含むリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウム二次電池は、電気自動車とエネルギー貯蔵装置などに適用可能であるように大容量化が求められており、リチウム二次電池の容量が大きくなるほど、火災や爆発の危険性が高くなることから、それを改善するための多様な研究が行われている。
【０００３】
通常のリチウム二次電池においては、負極、正極、および前記負極と正極との間に位置するセパレータからなるセルを円柱状に巻取りまたは積層してからパウチに挿入し、パウチの内部に液状の電解質を注入することで電池を製造する。電解質は、電極の間で電荷が円滑に移動できるようにする役割を果たし、一般に、非水性有機溶媒と塩を含む。
【０００４】
一般に用いられる非水性有機溶媒と塩が含まれたリチウム二次電池を高温で長時間保管する場合、様々な要因により、リチウム二次電池が発火および爆発するという問題が発生する恐れがある。
【０００５】
一例として、カーボネート系有機溶媒を用いるリチウム二次電池では、負極の表面に、固体電解質の分解産物である負極不動態膜（ＳＥＩフィルム；ｓｏｌｉｄｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｉｎｔｅｒｐｈａｓｅｆｉｌｍ）が形成され、前記カーボネート系有機溶媒の分解を引き起こすことにより、二次電池の内部でガスが生じる可能性がある。または、電解質が水分に対して非常に敏感に反応し、ガスを生じさせる可能性がある。かかるガスとしては、非水性有機溶媒と負極活物質の種類によって、水素ガス（Ｈ２）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）、二酸化炭素ガス（ＣＯ２）、メタンガス（ＣＨ４）、フッ化水素、硫化水素などがある。
【０００６】
このようなガスの発生により充電時に厚さが膨張し、リチウム二次電池を最大容量まで充電する満充電状態で高温に放置される場合には、電解質が負極表面と反応する副反応が発生することがある。これにより、持続的にガスが発生し、リチウム二次電池の内部圧力が上昇して、体積膨張により高温でリチウム二次電池の寿命が減少するなどの性能低下が発生する。
【０００７】
したがって、かかる寿命減少および性能低下を改善するために、電解質の構成成分を変化させたり、負極材の種類を変更するなどの研究が続けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
韓国特許登録第１０－２４３６８９８号（２０２２．０８．２３）公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示の一側面によると、リチウム二次電池の高温貯蔵特性と電池寿命をともに向上させることができるセパレータを提供することを課題とする。
また、ガスの発生量を著しく低減することができるセパレータ、およびそれを用いたリチウム二次電池を提供することを課題とする。
本開示のセパレータおよびそれを含むリチウム二次電池は、電気自動車、バッテリー充電スタンド、その他の電池を用いる太陽光発電、風力発電などのグリーンテクノロジー分野で広く適用可能である。また、本開示のセパレータおよびそれを含むリチウム二次電池は、大気汚染および温室効果ガスの放出を抑え、気候変動を防止するための環境にやさしい（ｅｃｏ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ）電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅ）などに用いられることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様は、多孔性基材と、前記多孔性基材の片面または両面上のコーティング層と、を含むセパレータであって、前記コーティング層は、ポリエチレンイミンおよび窒素含有水溶性高分子を含む水溶性複合バインダーと、無機粒子と、を含む、セパレータを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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