(57)【要約】【課題】２００℃以上までの多孔性膜としての形態保持が可能で高温安定性の確保が図れ、さらに高温安全性の向上が図れ、製造も容易であるリチウムイオン二次電池用セパレータ、これを用いるリチウムイオン二次電池、及びリチウムイオン二次電池の製造方法を得る。【解決手段】耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートＡ２と、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートＡ１とを積層してなるリチウムイオン二次電池用セパレータとする。これを用いるリチウムイオン二次電池を耐熱性の高い多孔質シートＡ２と耐熱性の低い多孔質シートＡ１と、正極電極シートと負極電極シートとを同時に捲回し、電極群内に、セパレータを配置するリチウムイオン二次電池の製造方法を活用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートと、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートとを積層してなることを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項２】
前記耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートの両面に耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを積層してなることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項３】
前記耐熱性の低い材料からなる多孔質シートの両面に耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートを積層してなることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項４】
前記耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートの片面に耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを積層してなることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項５】
前記耐熱性の低い材料が、ポリエチレン又はポリプロピレンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項６】
前記各多孔質シートの厚さが５〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項７】
前記耐熱性の高いシリコンゴムが、耐熱温度が２００℃以上のメチルシリコンゴム又はフルオロシリコンゴムであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。
【請求項８】
正極シート、セパレータ、非水電解液、および負極電極シートを含むリチウムイオン二次電池において、該セパレータとして請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータを用いることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータを用いたリチウムイオン二次電池の製造方法であって、正極電極シートと負極電極シート、および、前記リチウムイオン二次電池用セパレータを構成する耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートと耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを同時に捲回し、
前記正極電極シートと前記負極電極シートの電極群内に、前記リチウムイオン二次電池用セパレータを配置することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン二次電池用セパレータ、これを用いるリチウムイオン二次電池、及びリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。特に、大型のリチウムイオン二次電池用セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯用電子機器や電池使用機器の普及と小型化の進展に伴い、それら電子機器の電源としてエネルギー密度の高い二次電池であるリチウムイオン二次電池が着目され、急速に普及が進んできた。高いエネルギー密度の特徴が着目され、自動車用や一般据え置き用を対象とした大型のリチウムイオン二次電池の開発も進められている。
【０００３】
これらのリチウムイオン二次電池において、これまでに、正極と負極を隔絶するセパレータとして、ポリエチレン製等の多孔質シートが多用されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ポリエチレン製等の多孔質シートの耐熱温度は１２０℃近辺であり、このような値まで電池温度が上昇すると、多孔性が失われ電極の短絡が防止される。しかし、さらに温度が上昇するとシートの変形・収縮が生じてセパレータで隔離されない電極の露出部が発生し、電極の短絡に至る恐れがあった。
【０００４】
図５は、これまでに使用されてきているポリエチレン製多孔質シートとポリプロピレン製の多孔質シート（例えば、特許文献２参照）の耐熱性を示したものである。試験シートの片面から窒素ガスを流し、種々の温度でのガスの透過量変化を示している。これより、ポリエチレン製多孔質シートでは、１３０℃以下では多孔性が保たれているが１３０℃を越えると細孔がふさがれガスの透過が妨げられることがわかる。一方、ポリプロピレン製の多孔質シートではこのような温度が高く、１８０℃近辺まで多孔性が保たれることがわかる。しかし、電池温度はこれ以上まで上昇する可能性もあり、温度が上昇してこれらシートが溶融すると、その部分に接触している各電極が短絡を起こすという問題があった。したがって、これらの温度以上でも多孔性を保ち溶融することのないセパレータが望まれている。さらなる高エネルギー密度化が望まれている状況で、リチウムイオン二次電池一個の容量が、大きくなるとともに、電池本体のさらなら安全性の向上に寄与するセパレータが要望されている。
【０００５】
このため、延伸処理によってフィブリル化した多孔性のフッ素樹脂フイルムの一方の面に超高分子量ポリエチレンの多孔性膜、他方の面に高密度ポリエチレン製多孔性膜が設けられているセパレータが提案されている。このセパレータに用いることができる延伸処理によってフィブリル化した多孔性のフッ素樹脂フイルムには、ポリテトラフロオロエチレンフイルムを延伸処理によってフィブリル化した多孔性膜が好ましい。この多孔性膜は、２６０℃まで、多孔性膜としての形態を保持することができるとされている（特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２７５２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５０８５号公報
【特許文献３】特開平９−１６１７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のポリエチレン製多孔質シート、ポリプロピレン製の多孔質シートからなるセパレータでは、上記したように、１８０℃までの使用が限界である。ポリテトラフロオロエチレンフイルムなどのフッ素樹脂フイルムを延伸処理によってフィブリル化した多孔性膜は、２６０℃位まで、多孔性膜としての形態を保持するため、さらに高温での使用が可能であるが、フッ素樹脂フイルムは、他のフィルムとはなじみ難く、このためフィブリル化が必要となり、多孔性膜自体の製造も手間がかかるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、２００℃以上までの多孔性膜としての形態保持が可能で高温安定性の確保が図れ、さらに高温安全性の向上が図れ、製造も容易であるリチウムイオン二次電池用セパレータ、これを用いるリチウムイオン二次電池、及びリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートと、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートとを積層してなるリチウムイオン二次電池用セパレータとする。これによって、耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートにより、２００℃以上までの多孔性膜としての形態保持が可能で、高温安定性の確保が図れるとともに、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートとの積層により電池の安全性の向上が図れ、製造も容易であるリチウムイオン二次電池用セパレータを得ることができる。
【０００９】
また、前記耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートの両面に耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを積層してなるリチウムイオン二次電池用セパレータとすれば、電極に接触する両面に耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを積層したため、一層、電池の安全性の向上を図ることができる。
【００１０】
また、前記耐熱性の低い材料からなる多孔質シートの両面に耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートを積層してなるリチウムイオン二次電池用セパレータとすれば、一層、高温安定性の確保と電池の安全性の向上を図ることができる。
【００１１】
また、前記耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートの片面に耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを積層してなるリチウムイオン二次電池用セパレータとすれば、高温安定性の確保と電池の安全性の向上を図るとともに、製造も容易とすることができる。
【００１２】
また、前記耐熱性の低い材料が、ポリエチレン又はポリプロピレンであるリチウムイオン二次電池用セパレータとすれば、電池の安全性の向上を確実に図れるとともに、製造も容易とできる。
【００１３】
また、前記各多孔質シートの厚さが５〜１５０μｍであるリチウムイオン二次電池用セパレータとすれば、製造が容易で、安定したシートのリチウムイオン二次電池用セパレータを得ることができる。
【００１４】
また、前記耐熱性の高いシリコンゴムが、耐熱温度が２００℃以上のメチルシリコンゴム又はフルオロシリコンゴムであるリチウムイオン二次電池用セパレータとすれば、高温安定性の確実な確保を図ることができる。
【００１５】
正極電極シート、セパレータ、非水電解液、および負極電極シートを含むリチウムイオン二次電池において、該セパレータとして上記の記載のリチウムイオン二次電池用セパレータを用いたリチウムイオン二次電池とすれば、高温安定性の確保が図れ、さらに高温安全性の向上が図れ、製造も容易であるリチウムイオン二次電池を得ることができる。
【００１６】
また、正極電極シートと負極電極シート、および、前記リチウムイオン二次電池用セパレータを構成する耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートと耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを同時に捲回し、前記正極電極シートと前記負極電極シートの電極群内に、前記リチウムイオン二次電池用セパレータを配置するリチウムイオン二次電池の製造方法を用いれば、極めて効率的にリチウムイオン二次電池用セパレータを形成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートと、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートとを積層したため、耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートにより、２００℃以上までの多孔性膜としての形態保持が可能で、高温安定性の確保が図れるとともに、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートとの積層により電池の安全性の向上が図れ、製造も容易であるリチウムイオン二次電池用セパレータを得ることができる。
【００１８】
また、上記のリチウムイオン二次電池用セパレータを用いたリチウムイオン二次電池とすれば、高温安定性の確保が図れ、さらに高温安全性の向上が図れ、製造も容易であるリチウムイオン二次電池を得ることができる。
【００１９】
また、正極電極シートと負極電極シート、および、前記リチウムイオン二次電池用セパレータを構成する耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートと耐熱性の低い材料からなる多孔質シートを同時に捲回し、正極電極シートと負極電極シートの電極群内に、リチウムイオン二次電池用セパレータを配置するリチウムイオン二次電池の製造方法を用いれば、極めて効率的にリチウムイオン二次電池を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は、本発明による実施の形態例としてのリチウムイオン二次電池用セパレータＡ，Ｂ，Ｃの構成説明用断面図である。（Ａ）は、両面に耐熱性の低い材料の多孔質シートＡ１，Ａ１と中間に耐熱性の高い材料の多孔質シートＡ２を用いた３層構造からなるセパレータＡを、（Ｂ）は、耐熱性の低い材料の多孔質シートＢ１を耐熱性の高い材料の多孔質シートＢ２，Ｂ２で挟持した３層構造からなるセパレータＢを、（Ｃ）は、耐熱性の高い材料の多孔質シートＣ２と耐熱性の低い材料の多孔質シートＣ１とを積層した２層構造のセパレータＣを、示す。３つのセパレータＡ、Ｂ、Ｃは、上記のような複層構造をなしているが、ここでの、耐熱性の高い材料の多孔質シートである、セパレータＡのＡ２、セパレータＢのＢ２，Ｂ２、セパレータＣのＣ２は、シリコンゴム又は、フッ素ゴム材料からなる。また、耐熱性の低い材料の多孔質シート、セパレータＡのＡ１，Ａ１、セパレータＢのＢ１、セパレータＣのＣ１は、ここでは、ポリエチレン材料からなるが、ポリプロピレン材料とすることも可能である。
【００２２】
形成製造方法については図４に示すように、セパレータ（特に、セパレータＡの場合を示しているが。）の正極電極シートＥ、負極電極シートＦと併せてリチウムイオン二次電池用電極群Ｇを捲回する際、耐熱性の高い樹脂からなる多孔質シートＡ２と耐熱性の低い樹脂からなる多孔質シートＡ１，Ａ１を同時に捲回してセパレータＡを形成するとともに、リチウムイオン二次電池を製造することが推奨される。
【００２３】
耐熱温度が高いシートは以下のような方法で作製する。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
シリコンゴムは、主鎖の構造に応じて上記表１に示すような種類が存在し、種類によって特性に差が生じる。本願では、これらの各種の中から、ポリシロキサン骨格にメチル基を結合させたビニルメチルシリコンゴム（ＶＭＱ）、もしくは、フルオロアルキル基が導入されたフルオロシリコンゴム（ＦＶＭＱ）を選択的に使用する。これらの構造は、図２に示すとおりである。しかし、他の種類も適用可能である。また、フッソゴムは、図３に示す構造の材料である。
【００２６】
この実施の形態では、これらの素材を加工して多孔性を有するシートを形成する。多孔性膜の気孔率は５〜８０％のものが好ましい。気孔率が５％よりも小さいとイオンの透過性が悪くなり、８０％よりも大きいとセパレータとしての強度が小さくなる。また、孔径は、０．１〜０．２μｍのものが好ましい。
【００２７】
上記のシートは、各材料に有機溶媒を加えて押出成形することで製造することができる。
一般に、シリコンゴムのシートの製作にあたっては、ベースとなるポリマー材料に添加物を加えて素材を作製し、これを、押し出しやカレンダリング（薄出し）加工によってシート化される。素材の作製時には、ポリマー（高分子）の架橋のための「加硫剤」や、加硫速度を調整する「加硫促進剤」が添加される。その他、可塑剤や、材料の機械的・化学的な性状を高めるための充填材の添加も行われる。さらに、シート化加工の際には、加工助剤が添加され、素材の多孔性の向上を行う際には開孔材の添加も行われる。本願の多孔性膜は、シートを作製する過程において、開孔剤を添加し、成形後、開孔剤を溶剤によって溶出することによって得ることができる。開孔剤には、流動パラフィン、固形パラフィンやステアリルアルコール、セチルアルコール等がある。
【００２８】
この実施の形態では、ポリエチレンは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレンであり、該多孔性膜の空隙の大きさは、上記の耐熱性の高いシートと同様で良い。通常のリチウムイオン電池に使用されている材質で良い。
【００２９】
上記のリチウムイオン二次電池用セパレータを用いて、この実施の形態のリチウムイオン二次電池は、正極電極シート、非水電解液、負極電極シート等を加えて構成される。正極電極シートは、正極活物質、導電材および結着剤を含む合剤を集電体上に担持したものを用いることが望ましい。具体的には、該正極活物質として、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料を含み、導電材として炭素質材料を含み、結着剤として熱可塑性樹脂などを含むものを用いる。該リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料としては、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの遷移金属を少なくとも１種含むリチウム複合酸化物が挙げられ、例えば、スピネル型構造を母体とするリチウムマンガンスピネルなどのリチウム複合酸化物が挙げられる。
【００３０】
該導電剤としての炭素質材料には、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックなどが挙げられる。
【００３１】
なお、正極、負極の集電体金属には、おのおのアルミニウム、銅が使用される。正極電極シートは、アルミニウム薄膜の集電体の表面に正極活物質を含むペースト状活物質を塗布して形成する。
【００３２】
この実施の形態では、リチウムイオン電池で用いる非水電解質溶液としては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解質溶液である。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６ 、ＬｉＢＦ４ 、などのうち１種または２種以上の混合物が挙げられる。
【００３３】
また、非水電解液で用いる有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、などのうちの２種以上を混合した有機溶媒を主成分としたものを用いる。
【００３４】
負極としては、例えばリチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料である、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などの炭素質材料が挙げられる。炭素質材料としては、電位平坦性が高い、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭素質材料が好ましい。また、負極電極シートは、負極集電体である銅薄膜の表面に負極活物質を含むペースト状活物質を塗布して形成する。
【００３５】
この実施形態におけるリチウムイオン二次電池の製造方法は次のようなものである。図４は捲回法による複層構造のセパレータを使用する電極群の製造方法を示している。図４は、特に、図１（Ａ）の実施の形態例であるセパレータＡのタイプを用いるリチウムイオン二次電池の電極群の製造方法を示す構成説明図である。すなわち、シリコンゴムまたはフッ素ゴム、とポリエチレンから3層セパレータを形成しつつ、正極と負極のシートを捲回し電極群とする。この時、各多孔質シートの接触面に接着剤を塗布することもできるが、ここでは、その工程は示していない。
【００３６】
図４に従って電極群の製造方法を説明すると、図４の上方に示すように、耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートＡ２を巻いたロールから繰り出される多孔質シートＡ２の上下面（図４参照）に、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートＡ１、Ａ１を巻いたそれぞれのロールから繰り出される耐熱性の低い材料からなる多孔質シートＡ１，Ａ１を重ねて３層のリチウムイオン二次電池用セパレータＡを形成する。図４の下方に示すように、同様に耐熱性の高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなる多孔質シートＡ２を巻いたロールから繰り出される多孔質シートＡ２の上下面に、耐熱性の低い材料からなる多孔質シートＡ１、Ａ１を巻いたそれぞれのロールから繰り出される耐熱性の低い材料からなる多孔質シートＡ１，Ａ１を重ねて３層のリチウムイオン二次電池用セパレータＡ（図４の丸Ｈ内に断面を表示）を、下方に形成する。正極電極シートＥを巻いたロールから繰り出される正極電極シートＥ、上記で形成した上方の３層のリチウムイオン二次電池用セパレータＡ、負極電極シートＦを巻いたロールから繰り出される負極電極シートＦ、下方の３層のリチウムイオン二次電池用セパレータＡと図４では順に上下に配置し矢印Ｋのように巻き込んでリチウムイオン二次電池の電極群Ｇを形成する。このように形成した電極群を電池容器に収納し、減圧下で注液し電池を形成する。
【実施例】
【００３７】
次に本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータを適用した電池の実施例を、従来のセパレータを適用した比較例と比較して詳しく説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００３８】
実施例のリチウムイオン二次電池の製造方法は以下のようなものである。
【００３９】
すなわち、正極集電体、及び負極集電体の表面上に、該集電体の幅方向端部に該活物質層が形成されていない所定幅の未塗工部を残して塗布し、各電極シートを形成する。未塗工部は、電極からの集電部等として使用する。
【００４０】
上記正極集電体、負極集電体（それぞれを、電極集電体とも呼ぶ）としては、厚さ１０〜１００μｍ程度の金属箔を用い、電極集電体の幅及び長さは、電池の容量等に応じて任意のものとすることができる。なお、正極集電体、負極集電体の金属箔には、おのおのアルミニウム、銅が使用される。
【００４１】
正極活物質のペーストは、例えばリチウム酸化物粉末（ＬｉＭｎ２Ｏ４）等の正極活物質、炭素粉末等の導電剤、及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤を混合し適量の溶媒（Ｎ−メチルピロリドン等）を加えてペースト状にしたものを用いる。正極集電体の表面に塗布し、その後乾燥して形成する。この後、塗布した活物質層の多孔度を調整するためローラを用いたプレスが適宜行われる。この正極活物質層は、集電体の両面又は片面に２０〜１００μｍ程度の厚さで形成することができる。
【００４２】
負極活物質のペーストは、例えば炭素粉末等の負極活物質及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤を混合し適量の溶媒（Ｎ−メチルピロリドン等）を加えてペースト状にしたものである。負極集電体の表面に塗布し、その後乾燥して形成する。この負極活物質層は、集電体の両面又は片面に２０〜１００μｍ程度の厚さで形成する。
【００４３】
このような正極電極のシート、及び負極電極シートを図４の説明で示したように、リチウムイオン二次電池用セパレータを介して捲回することで電極群を構成する。また、所定の大きさに切断された正負極電極シートとセパレータを積層して作製しても良い。
【００４４】
以上のように作製したリチウムイオン電池について、側面から釘を刺して、電池の温度上昇を調べた。特に、図１のセパレータＡタイプの実施例１と実施例２とそれらに対応する比較例につき説明するが、他の図１のセパレータＢのタイプ、セパレータＣのタイプについても同様の優位な効果が認められた。
【００４５】
（１）実施例１
シリコンゴムとポリエチレンからなるセパレータの場合。
シリコンゴムシートの気孔率は４０％であり、孔径は、０．１〜０．２μｍ、厚みは２５μｍである。ポリエチレン多孔質シートとしては、東燃株式会社製の厚さ１５μｍの膜（空隙率４０％）を用いた。
【００４６】
シリコンゴム多孔質シートとポリエチレン多孔質シートを図４に示す方法で積層してセパレータとし、正負極シートと一緒に捲回して電極群とした。アルミニウム箔、銅箔とも、厚さ３５μｍのものを使用した。正極活物質は３０μｍで塗布し、負極は４０μｍで塗布した。この電極群を金属ケースに収納して、減圧下で電解液を注液して円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。電解液には、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の２：３の混合液を使用した。他の条件は、実施例１と同様である。得られた電池に対して、釘刺試験を行なった。その結果、著しい温度上昇は認められなかった。
【００４７】
（２）実施例２
フッ素ゴムとポリエチレンからなるセパレータの場合。
フッ素ゴムシートの気孔率は３５％であり、孔径は、０．２〜０．５μｍ、厚みは３５μｍである。他の条件は、実施例１と同様である。得られた電池に対して、釘刺試験を行なった。その結果、著しい温度上昇は認められなかった。
【００４８】
（３）比較例１
セパレータとして、東燃株式会社製の厚さ２５μｍのポリエチレン多孔質膜（空隙率４０％）を一枚用い、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。得られた電池に対して、釘刺試験を行なった。その結果、著しい温度上昇が認められた。
【００４９】
（４）比較例２
セパレータとして、東燃株式会社製の厚さ１５μｍのポリエチレン多孔質膜（空隙率４０％）を一枚用い。これ以外は、実施例１と同様にリチウムイオン二次電池を作製した。得られた電池に対して、釘刺試験を行なった。その結果、著しい温度上昇が認められた。
【００５０】
以上のように、実施例１及び２のセパレータＡを使用した電池では、釘刺試験を行なっても著しい温度上昇が認められなかった。他の図１のセパレータＢのタイプ、セパレータＣのタイプについても同様に著しい温度上昇が認められなかった。セパレータＢを適用した電池では、温度上昇の程度が抑制された。これは、以下にも述べるが、耐熱温度の低いシートの両側面が耐熱温度が高いシートによって押しつけられており、溶融した際の収縮の防止効果が大きく働いたものと推定される。
【００５１】
この理由は、実施例１及び２のような複層構造セパレータでは、耐熱温度が高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなるシートと耐熱温度の低いシートが設置されている結果と推定される。すなわち上記実施例１及び２のセパレータでは、電池内の温度が上昇して、電極と接触している耐熱温度の低いシートの溶融が進み多孔性が失われ、さらに該当箇所のシートが失われても内部の耐熱温度が高いシリコンゴム又はフッ素ゴムからなるシートが多孔性を維持しつつ電極を分離し続け電極の短絡を防止している。
【００５２】
なお、図１のセパレータＡの両側に耐熱温度の低いシートを配置すると、電極表面の一部で温度が上昇した際、該当箇所のシートの溶融によって多孔性が失われ一時的に反応防止に寄与するので更なる温度上昇の防止につながる。また、最悪、溶融が進行してシートが融解するような事態になったとしても、融解物が耐熱温度の高いシートの多孔性部に侵入し、その部分の多孔性を低下させるので安全性は確保出来る。従来のシートでは、シートの溶融の進行によって該当部分のシートが消滅することもあり、両電極を電気的に分離した機能が失われることも有った。しかし、本願のセパレータではこのようなシートの融解部分を除き、多孔性が維持されるので、温度が低下した際には、電池としての機能は引き続き保つことができる。ちなみに、シリコンゴムやフッ素ゴムの耐熱温度は２５０℃でありこれ以下の温度であればセパレータとしての機能は維持される。
【００５３】
以上のように、本発明によるリチウムイオン二次電池用セパレータを用いることにより、従来よりもさらに安全性が向上したリチウムイオン二次電池が得られ、発熱量の増加が予測される大型リチウムイオン二次電池の実現に寄与できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明によるリチウムイオン二次電池用セパレータは、安全性が向上したリチウムイオン二次電池の実現に有用であり、特に発熱量の増加が予測される大型リチウムイオン二次電池に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による実施の形態例としてのリチウムイオン二次電池用セパレータの構成説明用断面図である。（Ａ）は、両面に耐熱性の低い材料の多孔質シートと中間に耐熱性の高い材料の多孔質シートを用いた３層構造からなるセパレータＡを、（Ｂ）は、耐熱性の低い材料の多孔質シートを耐熱性の高い材料の多孔質シートで挟持した３層構造からなるセパレータＢを、（Ｃ）は、耐熱性の高い材料の多孔質シートと耐熱性の低い材料の多孔質シートとを積層した２層構造のセパレータＣを、示す。
【図２】図１の実施形態例に使用可能なシリコンゴムの種類と化学構造を示す説明図である。
【図３】図１の実施形態例に使用可能なフッ素ゴムの種類と化学構造を示す説明図である。
【図４】図１の実施形態例（特に、セパレータＡのタイプの場合を例示）のセパレータを用いるリチウムイオン二次電池の製造方法を示す構成説明図である。
【図５】従来のリチウムイオン二次電池のセパレータ材料のガス透過の温度依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ，Ｂ，Ｃ  リチウムイオン二次電池用セパレータ、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１  耐熱性の低い材料の多孔質シート、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２  耐熱性の高い材料の多孔質シート、Ｅ  正極電極シート、Ｆ  負極電極シート、Ｇ  電極群。
【図１】
2008258073.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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