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公開番号2025050544
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159396
出願日2023-09-25
発明の名称多孔性フィルム、二次電池用セパレータ、および二次電池
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01M 50/451 20210101AFI20250328BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極との接着性と電池特性、および耐熱性を向上させる多孔性フィルムを低コストにて提供する。
【解決手段】多孔質基材と、該多孔質基材の少なくとも一方の面に、無機粒子と有機樹脂を含有する多孔質層とを有し、前記有機樹脂がフッ素を含有し、かつアクリル酸エステル単量体由来の構造単位を有しており、前記多孔質層の表面弾性率を50回計測した際の表面弾性率の最大値をαとしたとき、αが1GPa以上10GPa以下であり、かつ前記多孔質層の2200μm四方における算術平均高さ(Sa)が10nm以上90nm以下、である多孔性フィルム。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質基材と、該多孔質基材の少なくとも一方の面に、無機粒子と有機樹脂を含有する多孔質層とを有し、
前記有機樹脂がフッ素を含有し、かつアクリル酸エステル単量体由来の構造単位を有しており、
前記多孔質層の表面弾性率を５０回計測した際の表面弾性率の最大値をαとしたとき、αが１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であり、
前記多孔質層の２２００μｍ四方における算術平均高さ（Ｓａ）が１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下、である多孔性フィルム。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記多孔質層に含まれる無機粒子の質量含有率が、多孔質層全体に対して５０質量％以上９５質量％以下である、請求項１に記載の多孔性フィルム。
【請求項３】
前記多孔質層の全構成成分を１００体積％としたとき無機粒子の体積含有率γと前記多孔質層の表面部での無機粒子の占有率δが０＜δ／γ＜１を満たす請求項１または２に記載の多孔性フィルム。
【請求項４】
前記多孔質層の表面弾性率を５０回計測した際の表面弾性率の最小値をβとしたとき、α／βの値が１．５以上１０未満である、請求項１または２に記載の多孔性フィルム。
【請求項５】
前記有機樹脂が有機樹脂粒子を含む、請求項１または２に記載の多孔性フィルム。
【請求項６】
前記無機粒子がベーマイト、硫酸バリウム、酸化マグネシウムから選択される少なくとも１つの粒子を含む、請求項１または２に記載の多孔性フィルム。
【請求項７】
前記無機粒子の平均粒径が０．３μｍ以上１．２μｍ以下である、請求項１または２に記載の多孔性フィルム。
【請求項８】
前記有機樹脂がフッ素含有（メタ）アクリル酸エステル単量体由来の構造単位と、１分子あたり２個以上の反応性基を有する（メタ）アクリル酸エステル単量体由来の構造単位を有する、請求項１または２に記載の多孔性フィルム。
【請求項９】
前記１分子あたり２個以上の反応性基を有する（メタ）アクリル酸エステル単量体由来の構造単位が、炭素数が６以上であるアルキルジオール基を含む、請求項８に記載の多孔性フィルム。
【請求項１０】
前記有機樹脂が、更に少なくとも１つの環状炭化水素基含有（メタ）アクリル酸エステル単量体由来の構造単位を有する、請求項８に記載の多孔性フィルム。
（【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】
本発明は、多孔性フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,500 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、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や、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に幅広く使用されている。
【０００３】
特に、リチウムイオン電池はそのエネルギー密度の高さや繰り返し充放電に対する耐久性の高さから、電動車両に好適と考えられ高容量化が更に進む傾向にあり、安全性の確保が重要である。
【０００４】
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、二次電池用セパレータと電解質が介在した構成を有している。
【０００５】
二次電池用セパレータとしては、ポリオレフィン系多孔質基材が用いられている。二次電池用セパレータに求められる特性としては、多孔構造中に電解液を含み、イオン移動を可能にする特性と、リチウムイオン電池が異常発熱した場合に、熱で溶融することで多孔構造が閉鎖され、イオン移動を停止させることで、放電を停止させるシャットダウン特性と熱収縮の抑制が挙げられる。
【０００６】
また、リチウムイオン電池には、高出力化、長寿命化といった優れた電池特性も求められており、高出力特性を低下させることなく、良好な電池特性の持続性を発現することが求められている。
【０００７】
さらには、リチウムイオン電池のエネルギー密度向上のために、電池形態が捲回型から積層型への置き換えが進んでいる。積層型の場合、正極、セパレータ、負極を積層した電極積層体を用いる二次電池の製造工程において、電極積層体を運搬する際に、積層体構造がずれることにより、電池作製の歩留まり性の悪化が課題となっている。また電解液を電池内に注液後、初期充放電工程による電極の膨張、収縮によって積層体構造がずれて隙間が形成されることで、初期充放電時の容量低下を引き起こし、やはり歩留まり性が低下する。
【０００８】
上記の課題を解決するために、特許文献１では、安全性向上に向けて、二次電池用セパレータの基材である多孔質基材の少なくとも一方の表面に無機粒子を含む耐熱層を形成することで、熱収縮の抑制を図っている。また特許文献２では、耐熱層上に形成された接着剤層を積層することで、電解液を含浸する前のセパレータと電極との接着性（ドライ接着性）の発現により運搬性の向上を図っている。また特許文献３では、電解液を含浸した状態での電極との接着性（ウェット接着性）を有するポリフッ化ビニリデン系樹脂を主成分とする多孔質層をポリオレフィンからなる多孔質基材上に積層することで、充放電時の電極とセパレータの間に隙間を生じにくくしている。
【０００９】
また、特許文献４、５では、ドライ接着性とウェット接着性の両方を発現させることで、電池作製時の歩留まり性、初期樹放電時の歩留まり性の向上を検討している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１３－０８０６７６号公報
日本国特許第６１９１５９７号公報
特開２０１２－２２１７４１号公報
国際公開第２０１３／１５１１４４号
国際公開第２０１６／０９８６８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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