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公開番号2025076922
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188885
出願日2023-11-02
発明の名称非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
出願人帝人株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 50/457 20210101AFI20250509BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱的寸法安定性及び電極との接着性に優れ、且つ、電池のサイクル特性及び耐衝撃性を向上させる非水系二次電池用セパレータを提供する。
【解決手段】非水系二次電池用セパレータは、多孔質基材と、多孔質基材の片面又は両面に配置された、無機粒子及び結着樹脂を含有する耐熱層と、多孔質基材と耐熱層との積層体の片面又は両面に配置された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有する接着層と、を備え、耐熱層に占める無機粒子の質量割合が95質量%以上であり、耐熱層に含まれる無機粒子の平均一次粒径が0.01μm～0.30μmであり、接着層が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有するフィブリルが三次元網目状に連結された多孔質構造を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質基材と、
前記多孔質基材の片面又は両面に配置された、無機粒子及び結着樹脂を含有する耐熱層と、
前記多孔質基材と前記耐熱層との積層体の片面又は両面に配置された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有する接着層と、を備え、
前記耐熱層に占める前記無機粒子の質量割合が９５質量％以上であり、
前記耐熱層に含まれる前記無機粒子の平均一次粒径が０．０１μｍ～０．３０μｍであり、
前記接着層が、前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有するフィブリルが三次元網目状に連結された多孔質構造を有する、
非水系二次電池用セパレータ。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記耐熱層が前記多孔質基材の両面に配置された、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
【請求項３】
前記無機粒子が金属酸化物粒子、金属水酸化物粒子及び金属硫酸塩粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
【請求項４】
前記無機粒子が硫酸バリウム粒子を含む、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
【請求項５】
前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂が、下記のポリフッ化ビニリデン系樹脂Ａ及びポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｂを含む、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ；
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Ａ：フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンを重合成分に含み、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの合計に占めるヘキサフルオロプロピレンの割合が１．５モル％超５モル％以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂、
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｂ：フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンを重合成分に含み、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの合計に占めるヘキサフルオロプロピレンの割合が５モル％超１５モル％以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂。
【請求項６】
前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂が、下記のポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｃを含む、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ；
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｃ：フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及び下記の式（１）で表される単量体を重合成分に含むポリフッ化ビニリデン系樹脂。
JPEG
2025076922000006.jpg
30
71
式（１）中、Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～５のアルキル基、カルボキシ基、又はカルボキシ基の誘導体を表し、Ｘは、単結合、炭素数１～５のアルキレン基、又は置換基を有する炭素数１～５のアルキレン基を表し、Ｙは、水素原子、炭素数１～５のアルキル基、少なくとも１つのヒドロキシ基で置換された炭素数１～５のアルキル基、少なくとも１つのカルボキシ基で置換された炭素数１～５のアルキル基、又は－Ｒ－Ｏ－Ｃ（＝Ｏ）－（ＣＨ
２
）
ｎ
－Ｃ（＝Ｏ）－ＯＨ（Ｒは炭素数１～５のアルキレン基を表し、ｎは０以上の整数を表す。）を表す。
【請求項７】
前記耐熱層の前記結着樹脂がブタジエン系高分子及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
【請求項８】
前記耐熱層の厚さが１層あたり０．１μｍ～２μｍである、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
【請求項９】
前記多孔質基材の厚さが１μｍ～７μｍである、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
【請求項１０】
前記接着層の単位面積あたりの質量が両面合計で０．５ｇ／ｍ
２
～３ｇ／ｍ
２
である、請求項１に記載の非水系二次電池用セパレータ。
（【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、非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多孔質基材と、多孔質基材の片面又は両面に設けられ、バインダ樹脂及び平均一次粒径が０．０１μｍ以上０．４５μｍ未満である無機粒子を含有する耐熱性多孔質層と、多孔質基材と耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に設けられ、接着性樹脂粒子が積層体に付着してなる接着層と、を備えた非水系二次電池用セパレータが開示されている。
特許文献２には、多孔質基材と、多孔質基材の片面又は両面上に、（ｉ）フェニル基含有アクリル系樹脂及びポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性樹脂粒子、並びに、（ｉｉ）フェニル基含有アクリル系樹脂を含む接着性樹脂粒子及びポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む接着性樹脂粒子の混合体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する接着層と、を備えた非水系二次電池用セパレータが開示されている。
特許文献３には、ポリオレフィン多孔質セパレータと、セパレータの片面又は両面に塗布されたセラミックコーティング層と、セラミック面又はセパレータ面に塗布されたポリマーコーティング層と、を含むセラミック・ポリマー複合コーティングリチウムイオンセパレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／２４６４９７号
特開２０２３－０４０９３８号公報
特表２０１９－５２３５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、熱的寸法安定性及び電極との接着性に優れ、且つ、電池のサイクル特性及び耐衝撃性を向上させる非水系二次電池用セパレータ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】
【０００５】
前記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞
多孔質基材と、
前記多孔質基材の片面又は両面に配置された、無機粒子及び結着樹脂を含有する耐熱層と、
前記多孔質基材と前記耐熱層との積層体の片面又は両面に配置された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有する接着層と、を備え、
前記耐熱層に占める前記無機粒子の質量割合が９５質量％以上であり、
前記耐熱層に含まれる前記無機粒子の平均一次粒径が０．０１μｍ～０．３０μｍであり、
前記接着層が、前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含有するフィブリルが三次元網目状に連結された多孔質構造を有する、
非水系二次電池用セパレータ。
＜２＞
前記耐熱層が前記多孔質基材の両面に配置された、＜１＞に記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜３＞
前記無機粒子が金属酸化物粒子、金属水酸化物粒子及び金属硫酸塩粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、＜１＞又は＜２＞に記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜４＞
前記無機粒子が硫酸バリウム粒子を含む、＜１＞又は＜２＞に記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜５＞
前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂が、下記のポリフッ化ビニリデン系樹脂Ａ及びポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｂを含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ；
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Ａ：フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンを重合成分に含み、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの合計に占めるヘキサフルオロプロピレンの割合が１．５モル％超５モル％以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂、
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｂ：フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンを重合成分に含み、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの合計に占めるヘキサフルオロプロピレンの割合が５モル％超１５モル％以下であるポリフッ化ビニリデン系樹脂。
＜６＞
前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂が、下記のポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｃを含む、＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ；
ポリフッ化ビニリデン系樹脂Ｃ：フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及び後述の式（１）で表される単量体を重合成分に含むポリフッ化ビニリデン系樹脂。
＜７＞
前記耐熱層の前記結着樹脂がブタジエン系高分子及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜８＞
前記耐熱層の厚さが１層あたり０．１μｍ～２μｍである、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜９＞
前記多孔質基材の厚さが１μｍ～７μｍである、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜１０＞
前記接着層の単位面積あたりの質量が両面合計で０．５ｇ／ｍ
２
～３ｇ／ｍ
２
である、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜１１＞
前記積層体のガーレ値と前記非水系二次電池用セパレータのガーレ値との差分が３０秒／１００ｍＬ以下である、＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータ。
＜１２＞
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された＜１＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、
リチウムイオンのドープ及び脱ドープにより起電力を得る、
非水系二次電池。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、熱的寸法安定性及び電極との接着性に優れ、且つ、電池のサイクル特性及び耐衝撃性を向上させる非水系二次電池用セパレータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のセパレータの一例の模式的断面図である。
本開示のセパレータの一例の模式的断面図である。
本開示のセパレータの一例の模式的断面図である。
本開示のセパレータの一例の模式的断面図である。
本開示のセパレータの一例の模式的断面図である。
本開示のセパレータが備える接着層の実施形態例のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
【０００９】
本開示において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
【００１０】
本開示において「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」と同義である。つまり、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａだけであってもよいし、Ｂだけであってもよいし、Ａ及びＢの組み合わせであってもよい、という意味である。
（【００１１】以降は省略されています）

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