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公開番号2025160371
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2025126595,2024517263
出願日2025-07-29,2023-04-20
発明の名称蓄電デバイス用セパレータ及びこれを含む蓄電デバイス
出願人旭化成バッテリーセパレータ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 50/451 20210101AFI20251015BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電極との接着力が高く、熱収縮率が小さく、かつ、蓄電デバイスのサイクル特性及び出力特性を改善することができる蓄電デバイス用セパレータ、及びこれを有する蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】ポリオレフィンを主成分として含むポリオレフィン微多孔膜である基材と、上記基材の少なくとも一方の表面に配置された被覆層とを含み、ポリオレフィン微多孔膜の小角X線散乱(SAXS)法により測定される結晶長周期が37.0nm以上であり、基材の目付が3.0g/m²以上7.0g/m²以下であり、基材の突刺強度が273gf以上700gf以下であり、かつ被覆層は、無機フィラーと、熱可塑性ポリマーの粒子状重合体とを含み、粒子状重合体は、被覆層の無機フィラー部分の厚みの0.1倍以上、被覆層から突出した粒子状重合体を含む、蓄電デバイス用セパレータとする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ポリオレフィンを主成分として含むポリオレフィン微多孔膜である基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に配置された被覆層とを含む、蓄電デバイス用セパレータであって、
前記基材の膜厚が１μｍ～３０μｍであり、透気度が５００ｓｅｃ／１００ｃｍ
３
以下であり、かつ前記基材を温度７０℃、圧力８ＭＰａ、及び圧縮時間３分間の条件下で圧縮した後に測定される圧縮後気孔率が３０％以上であり、
前記被覆層は、無機フィラーと、熱可塑性ポリマーの粒子状重合体とを含み、
前記粒子状重合体は、前記被覆層の無機フィラー部分の厚みの０．１倍以上、前記被覆層から突出した粒子状重合体を含む、蓄電デバイスセパレータ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
ポリオレフィンを主成分として含むポリオレフィン微多孔膜である基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に配置された被覆層とを含む、蓄電デバイス用セパレータであって、
前記ポリオレフィン微多孔膜の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）法により測定される結晶長周期が、３７．０ｎｍ以上であり、
前記被覆層は、無機フィラーと、熱可塑性ポリマーの粒子状重合体とを含み、
前記粒子状重合体は、前記被覆層の無機フィラー部分の厚みの０．１倍以上、前記被覆層から突出した粒子状重合体を含む、蓄電デバイスセパレータ。
【請求項３】
前記基材の膜厚が１μｍ～３０μｍであり、透気度が５００ｓｅｃ／１００ｃｍ
３
以下であり、かつ前記基材を温度７０℃、圧力８ＭＰａ、及び圧縮時間３分間の条件下で圧縮した後に測定される圧縮後気孔率が３０％以上である、請求項２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項４】
前記被覆層において、前記粒子状重合体の量が、前記被覆層に含まれる無機フィラー１００質量部に対して、１質量部以上５０質量部以下であり、
前記被覆層が、前記突出した粒子状重合体に向かって厚くなるよう傾斜状に形成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項５】
前記被覆層の前記無機フィラー部分の厚みをＬ１とし、基材－被覆層の境界線から、前記傾斜状に形成される前記被覆層の無機フィラーの外表面までの最大距離をＬ２とした場合に、被覆層の傾斜率Ｌ２／Ｌ１の平均値が１．２以上である、請求項４に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項６】
前記被覆層の無機フィラー部分の厚みをＬ１とし、基材－被覆層の境界線から、前記傾斜状に形成される前記被覆層の無機フィラーの外表面までの最大距離をＬ２とし、基材－被覆層の境界線から、前記突出した粒子状重合体の輪郭までの最大距離をＬ３とした場合に、前記突出した粒子状重合体の突出部分の被覆率（Ｌ２－Ｌ１）／（Ｌ３－Ｌ１）の平均値が０．４以上である、請求項４に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項７】
前記粒子状重合体が、（メタ）アクリル系重合体、スチレンブタジエン共重合体、及びフッ素原子を含む共重合体からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項８】
前記粒子状重合体が、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ブチル、及び（メタ）アクリル酸エチルへキシルを単量体として含む共重合体を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項９】
前記粒子状重合体が、多官能（メタ）アクリレートを単量体として含む共重合体を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項１０】
請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータを含む、蓄電デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電デバイス用セパレータ及びこれを含む蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される蓄電デバイスの開発が活発に行われている。一般的に、蓄電デバイスは、正極と、負極と、これらの間に微多孔膜のセパレータとを含む。セパレータは、正極と負極の直接的な接触を防ぎ、かつ微多孔中に保持した電解液を通じてイオンを透過させる機能を有する。セパレータには、異常加熱した場合に速やかに電池反応を停止させる特性（ヒューズ特性）、高温になっても形状を維持して正極と負極が直接反応する危険な事態を防止する性能（耐ショート特性）等の安全性能が求められる。
【０００３】
一方、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池は、その用途に応じて、円筒型、角型、パウチ型などの多様な形状が展開されている。電池の製造方法は、電池の形状によっても異なるが、例えば角型電池の製造においては、電極とポリオレフィン微多孔膜の捲回体又は積層体をプレスし、直方体の外装缶に挿入する工程がある。
【０００４】
特に近年、蓄電デバイスの高容量化を目的として、電極とセパレータとの積層体を熱プレスすることで、又は電極とセパレータとの積層体を捲回した捲回体を熱プレスすることで、蓄電デバイスの体積を小さくすることが行われている。その際、熱プレス後に電極とセパレータとを固定させてプレス時の体積を維持させるため、所定の条件下で接着機能を発揮する熱可塑性ポリマーを含有する被覆層を基材となるセパレータ上に配置して、セパレータ全体と電極との接着性を向上させる技術が知られている。
【０００５】
さらに、電極材料の改良、複数の非水系二次電池（単セル）の高密度モジュール化（モジュール体積エネルギー密度を高めること）などに伴い、セルおよびセパレータに外圧が掛かった状態においてもセパレータとしての微多孔膜のイオン透過性、及びそれを含む電池の出力特性又はサイクル特性を確保することも求められている。
【０００６】
例えば、特許文献１は、有機バインダ高分子の加湿相分離工程や、接着層の二次コーティングを行わずともセパレータと電極との間の結合力を上昇させてセパレータと電極との強い一体化によって安全性を強化することを目的として、有機ポリマー粒子を含む多孔性コーティング層を有するセパレータを記載している。当該セパレータでは、有機ポリマー粒子が多孔性コーティング層表面より０．１μｍ～３μｍの高さに突出している。
【０００７】
特許文献２は、充電の際に電極の体積が膨張することによる蓄電デバイスの変形を抑制することを目的として、異なる粒径のポリマーバインダ粒子を含有する表面塗工を備えるセパレータを記載している。当該異なる粒径のポリマーバインダ粒子によって、セパレータと電極との間に蓄電デバイスの内部膨張を許容する空隙が形成される。
【０００８】
特許文献３は、既存のセパレータおよびその製造方法の更なる改善のため、良好な熱安定性能を備え、かつ電極と良好な接着効果を備え、これによって蓄電デバイスの安全性と平坦性を保証することを目的として、無機粒子、ポリマー粒子及びバインダを含む複合材コーティングを有するセパレータを記載している。当該ポリマー粒子は、無機粒子中に分散し、無機粒子の表面から突出している。
【０００９】
特許文献４は、接着性、耐熱性に優れ、電解液注液性を改善することを目的として、無機粒子と粒子状重合体を含む機能層を備えるセパレータを記載している。この機能層は、その表面を平面視したときに、機能層の表面の単位面積当たりに無機粒子が占める面積の割合が９０％超であり、粒子状重合体の体積平均粒子径が特定の範囲内であり、かつ粒子状重合体の体積平均粒子径は、無機粒子層の厚みより大きい。
【００１０】
特許文献５は、プロセス接着性に優れ、電気化学素子に優れたサイクル特性を発揮させ得る電気化学素子用機能層を提供することを目的として、無機粒子と粒子状重合体を含む機能層を備えるセパレータを記載している。この機能層は、粒子脱落部を有し、前記電気化学素子用機能層の表面を平面視したときに、前記粒子状重合体および前記粒子脱落部の合計面積に占める前記粒子脱落部の面積の割合が０．１％以上４０．０％以下であり、前記粒子状重合体の体積平均粒子径が前記無機粒子を含む無機粒子層の厚みよりも大きい。
（【００１１】以降は省略されています）

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