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公開番号2025100478
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2024224368
出願日2024-12-19
発明の名称セパレータおよびこ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 50/489 20210101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐電圧特性、耐熱性、接着性および透過性に優れたセパレータを提供する。また、前記セパレータを含むことで、高容量/高出力特性、高い安定性と低い低電圧不良率を有するリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】セパレータは、多孔性基材と、前記多孔性基材の少なくとも一面上に形成され、バインダーおよび無機粒子を含む無機粒子層とを含み、セパレータの全体平均厚さ(μm)に対するセパレータの絶縁破壊電圧(kV)の比が0.15kV/μm以上であり、フーリエ変換赤外線分光法(FT-IR)によるスペクトルで、1070cm^-1～1082cm^-1の範囲で示されるピークを有し、150℃で60分間放置した後、測定した機械方向および幅方向の熱収縮率が5%以下であり、Δガーレー透過度が100sec/100cc以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
多孔性基材と、
前記多孔性基材の少なくとも一面上に形成され、バインダーおよび無機粒子を含む無機粒子層とを含み、
セパレータの全体平均厚さ（μｍ）に対するセパレータの絶縁破壊電圧（ｋＶ）の比が０．１５ｋＶ／μｍ以上であり、フーリエ変換赤外線分光法（ＦＴ－ＩＲ）によるスペクトルで、１０７０ｃｍ
－１
～１０８２ｃｍ
－１
の範囲で示されるピークを有し、１５０℃で６０分間放置した後、測定した機械方向および幅方向の熱収縮率が５％以下であり、下記計算式１により算出されたΔガーレー透過度が１００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下である、セパレータ。
［計算式１］
Δガーレー透過度（ｓｅｃ／１００ｃｃ）＝Ｐ
ｍ
－Ｐ
ｓ
前記計算式１中、Ｐ
ｍ
は、セパレータのガス透過度であり、Ｐ
ｓ
は、多孔性基材のガス透過度である。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記無機粒子は、金属水酸化物、金属酸化物、金属窒化物および金属炭化物からなる群から選択されるいず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】
前記無機粒子は、平均粒径（Ｄ５０）が０．０１μｍ～０．６５μｍである、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項４】
前記無機粒子は、平均粒径（Ｄ５０）が０．０１μｍ～０．５μｍである第１無機粒子を含む、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項５】
前記無機粒子は、平均粒径（Ｄ５０）が第１無機粒子より大きい第２無機粒子をさらに含む、請求項４に記載のセパレータ。
【請求項６】
前記第２無機粒子は、前記第１無機粒子と第２無機粒子の全重量に対して５０重量％以下で含まれる、請求項５に記載のセパレータ。
【請求項７】
前記バインダーは、粒子型バインダーおよび水溶性バインダーを含む、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項８】
前記粒子型バインダーは、ガラス転移温度が－６０℃～０℃である、請求項７に記載のセパレータ。
【請求項９】
前記水溶性バインダーは、ガラス転移温度が１８０℃～２２０℃である、請求項７に記載のセパレータ。
【請求項１０】
前記粒子型バインダーおよび水溶性バインダーは、それぞれ独立して、エステル系高分子、アミド系高分子、イミド系高分子、アクリル系高分子、アクリルアミド系高分子、ビニルアルコール系高分子、フッ素系高分子およびビニルピロリドン系高分子からなる群から選択されるいずれか１種以上を含む、請求項７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、著しく優れた耐電圧特性を有するセパレータおよびこ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】
電気化学素子において、セパレータは、電池の安定性、性能（寿命、容量など）の向上に非常に重要である。セパレータは、電池内でイオンの移動経路を提供し、負極と正極の物理的な接触を防止することを主な機能とするものであり、セパレータの特性を向上させ、優れた性能の電池を製造することができる。
【０００３】
このような二次電池用セパレータは、電気化学素子の高容量／高出力特性のために、厚さを薄膜化する方向に研究が行われているが、このようなセパレータの薄膜化の傾向に伴い、セパレータの絶縁破壊電圧が減少し、耐電圧特性が低下することが大きな問題として浮上している。
【０００４】
絶縁破壊電圧（ｂｒｅａｋｄｏｗｎｖｏｌｔａｇｅ、ＢＤＶ）とは、絶縁物に電圧を印加する場合、絶縁物を貫通してコロナ放電が起こり、その部分が導電性になって絶縁性を失う電圧を意味する。絶縁破壊電圧が高いほど、耐電圧特性に優れると評価する。絶縁破壊電圧は、絶縁物の厚さによる依存性が大きく、セパレータの厚さが薄くなるにつれて、電気化学素子の絶縁破壊電圧が減少して電池の安定性が低下し、電池の低電圧不良率が増加する問題が発生する恐れがある。したがって、薄い厚さを有し、且つ高い絶縁破壊電圧を有し、高容量／高出力特性と同時に、高い安定性と低い低電圧不良率を有する電池のためのセパレータが必要な状況である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一側面によると、耐電圧特性、耐熱性、接着性および透過性に優れたセパレータを提供することができる。
【０００６】
本開示の他の側面によると、前記セパレータを含むことで、高容量／高出力特性、高い安定性と低い低電圧不良率を有するリチウム二次電池を提供することができる。
【０００７】
本開示のセパレータは、電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）、バッテリ充電スタンド、その他のバッテリを用いる太陽光発電、風力発電など、グリーン技術分野において広範に適用可能である。また、本開示のセパレータは、大気汚染および温室ガスの放出を抑制し、気候変化を防止するためのエコフレンドリー（ｅｃｏ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ）電気自動車、ハイブリッド自動車（ｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅ）などにおいて使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によるセパレータは、多孔性基材と、前記多孔性基材の少なくとも一面上に形成され、バインダーおよび無機粒子を含む無機粒子層とを含み、セパレータの全体平均厚さ（μｍ）に対するセパレータの絶縁破壊電圧（ｋＶ）の比が０．１５ｋＶ／μｍ以上であり、フーリエ変換赤外線分光法（ＦＴ－ＩＲ）によるスペクトルで、１０７０ｃｍ
－１
～１０８２ｃｍ
－１
の範囲で示されるピークを有し、１５０℃で６０分間放置した後、測定した機械方向および幅方向の熱収縮率が５％以下であり、下記計算式１により算出されたΔガーレー透過度が１００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下である。
［計算式１］
Δガーレー透過度（ｓｅｃ／１００ｃｃ）＝Ｐ
ｍ
－Ｐ
ｓ
前記計算式１中、Ｐ
ｍ
は、セパレータのガス透過度であり、Ｐ
ｓ
は、多孔性基材のガス透過度である。
【０００９】
一実施形態において、前記無機粒子は、金属水酸化物、金属酸化物、金属窒化物および金属炭化物からなる群から選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含めてもよい。
【００１０】
一実施形態において、前記無機粒子は、平均粒径（Ｄ５０）が０．０１μｍ～０．６５μｍであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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