(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単層の電池用セパレータであって、
第１の主面と、
前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面と、
前記第１の主面と前記第２の主面とを繋ぐ複数の樹脂繊維と、を備え、
厚さ方向の断面において、
前記第１の主面に平行でかつ前記断面を横断する任意の直線と、前記複数の樹脂繊維とが交差してなる線分の合計長さが、前記直線の全長に占める割合を樹脂占有率ｓ［％］とし、前記電池用セパレータの厚さをｄ［μｍ］とするとき、０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００を満たし、さらに、
前記第１の主面に平行でかつ前記断面を横断する前記直線のうち、前記第１の主面から前記厚さの１０％内側に位置する前記直線を第１の基準線、前記第２の主面から前記厚さの１０％内側に位置する前記直線を第２の基準線とし、
前記樹脂繊維と前記第１の基準線とが交差してなる線分を第１の線分、前記第１の線分から前記厚さ方向に延びる帯状領域と前記第２の基準線とが交差してなる線分を第２の線分とするとき、
前記樹脂繊維と前記第２の線分とが交差してなる第３の線分が前記第２の線分に占める割合である直線性指数が８０％以上である、電池用セパレータ。
【請求項２】
２０≦ｓ≦８０をさらに満たす、請求項１に記載の電池用セパレータ。
【請求項３】
前記樹脂繊維の繊維径が、０．０５μｍ以上２μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の電池用セパレータ。
【請求項４】
前記第１の主面上および前記第２の主面上の少なくともいずれか一方に設けられた多孔質層をさらに備え、
前記多孔質層は、無機フィラーと、結着材とを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電池用セパレータ。
【請求項５】
複数の層を含む積層セパレータであって、
前記複数の層のうち少なくとも１層が請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電池用セパレータである、積層セパレータ。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電池用セパレータ、あるいは請求項５に記載の積層セパレータを備える、リチウムイオン二次電池。
【請求項７】
前記電池用セパレータは長尺帯状であり、
前記電池用セパレータを挟んで、長尺帯状の正極と、長尺帯状の負極とが巻回されてなる扁平形電極体と、
前記扁平形電極体を収容する角形筐体と、をさらに備え、
前記扁平形電極体は、前記電池用セパレータ、前記正極および前記負極の平板部が積層されてなる扁平部を含み、
前記角形筐体は、前記扁平部と面する一対の主側壁を含む、請求項６に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項８】
請求項７に記載のリチウムイオン二次電池を単電池とし、複数の単電池を備える組電池であって、
前記複数の単電池の周囲を拘束する拘束部材を備え、
前記扁平部が、０．０５ｋＮ／ｃｍ2以上０．５ｋＮ／ｃｍ2以下の圧力を受ける、組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用セパレータ、積層セパレータ、リチウムイオン二次電池および組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−２３６９９１号公報（特許文献１）には、繊維径が３μｍ以下の極細繊維と、繊維径が３〜５μｍで横断面形状が非円形である準極細異形繊維とを含む電池用セパレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３６９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車載用のリチウムイオン二次電池は、多くの場合、複数の単電池が連結され、かつその周囲を拘束部材で拘束された組電池として使用される。組電池では、拘束部材によって各単電池が所定の圧力（以下「拘束圧力」という）で圧迫されることになる。従来、こうした拘束環境で使用される電池では、拘束を伴わない状態で使用される電池（たとえば民生用の小型電池）に比べ、入出力特性の低下あるいは微小短絡が起こり易いことが経験的に知られている。
【０００５】
特許文献１では、繊維径が略同じである複数の極細繊維からセパレータを構成することにより、均一な孔径および均一な内部空間が形成され、イオン透過性が向上するとされている。また準極細異形繊維同士の結合部により、電池製造時等に受ける圧力で電極間の間隔が狭まり難くなる、すなわちセパレータの厚さを維持できるとされている。
【０００６】
しかしながら、前述した組電池では、特許文献１で想定されるような一時的な圧力ではなく、単電池は継続的に拘束圧力を受け、同様にセパレータも継続的に圧力を受けることになる。さらに充放電が繰り返されて、電極板が膨張すると、セパレータはいっそう圧迫されることになる。この場合、当初のセパレータが均一な孔径および均一な内部空間を有していたとしても、セパレータの所々に潰れが生じ、空孔経路がジグザグ状であることも相俟って、リチウムイオン（Ｌｉ+）の透過が阻害され、入出力特性が低下することになる。さらにセパレータが潰された部分では、局所的に抵抗が増加することから、潰された部分以外の部分に電流が集中することとなり、それにより微小短絡等のリスクが高まることも懸念される。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものである。それゆえ本発明の目的は、入出力特性および安全性に優れる電池用セパレータ、ならびにこれを用いた積層セパレータ、リチウムイオン二次電池および組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔１〕本発明の一実施形態に係る電池用セパレータは、第１の主面と、該第１の主面の反対側に位置する第２の主面と、該第１の主面と該第２の主面とを繋ぐ複数の樹脂繊維と、を備える。この電池用セパレータの厚さ方向の断面において、第１の主面に平行でかつ該断面を横断する任意の直線と、複数の樹脂繊維とが交差してなる線分の合計長さが、該直線の全長に占める割合をｓ［％］とし、電池用セパレータの厚さをｄ［μｍ］とするとき、０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００が満たされる。さらに当該断面において、第１の主面に平行でかつ該断面を横断する直線のうち、該第１の主面から厚さの１０％内側に位置する直線を第１の基準線、第２の主面から厚さの１０％内側に位置する直線を第２の基準線とし、樹脂繊維と該第１の基準線とが交差してなる線分を第１の線分、該第１の線分から厚さ方向に延びる帯状領域と該第２の基準線とが交差してなる線分を第２の線分とするとき、該樹脂繊維と該第２の線分とが交差してなる第３の線分は、該第２の線分のうち８０％以上を占める。
【０００９】
従来、電池用セパレータ（以下単に「セパレータ」と記すこともある）では空孔経路が直線状となる構成は避けられてきた。なぜなら空孔経路が直線状になると、セパレータが潰された際に微小短絡等のリスクが高まるからである。しかし上記の構成では、あえて空孔経路が直線状となる構成を採用している。すなわち、図３を参照して、上記の電池用セパレータでは、厚さ方向ＴＤの断面において樹脂繊維４は、第１の基準線Ｌ１と交差して第１の線分Ｓ１をなし、かつ第１の線分Ｓ１から厚さ方向ＴＤに延びる帯状領域Ｒと第２の基準線Ｌ２とが交差してなる第２の線分Ｓ２とも交差する。このとき樹脂繊維４と第２の線分Ｓ２とが交差してなる第３の線分Ｓ３は、第２の線分Ｓ２のうち８０％以上を占める。
【００１０】
ここで第１の基準線Ｌ１は、第１の主面４０ａからセパレータの厚さの１０％内側（すなわち第１の主面４０ａの近傍）に位置し、第２の基準線Ｌ２は、第２の主面４０ｂからセパレータの厚さの１０％内側（すなわち第２の主面４０ｂの近傍）に位置する。また第１の線分Ｓ１および第２の線分Ｓ２は、厚さ方向ＴＤに直線状に延びる１つの帯状領域Ｒに含まれる。よって第３の線分Ｓ３が第２の線分Ｓ２に占める割合は、樹脂繊維４の直線性を示す指標と捉えることができる。以下、本明細書ではこの割合を「直線性指数」と称することとする。後述するように、直線性指数は複数の樹脂繊維から算出することが望ましい。
【００１１】
図３を参照して、樹脂繊維４が直線状であるセパレータでは、樹脂繊維４に隣在する空孔２も直線状に延びることになる。本発明者の研究によれば、直線性指数を８０％以上とすることにより、直線状の空孔経路が多く形成され、イオン透過性が顕著に向上する。これにより電池の入出力特性を高めることができる。
【００１２】
しかし前述したように、空孔経路が直線状になると微小短絡等のリスクが懸念される。そこで、上記の電池用セパレータでは、樹脂繊維の占有率とセパレータの厚さとが特定の関係を満たすように規制している。すなわち上記の電池用セパレータでは、樹脂占有率ｓ［％］とセパレータの厚さｄ［μｍ］とが、０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００となる関係を満たしている。
【００１３】
本発明者の研究によれば、「ｄ×ｓ」が３００未満になると（典型的には樹脂繊維の繊維径が細く、かつセパレータが薄い場合）、セパレータが潰れやすくなって、拘束状態において微小短絡等のリスクを十二分に抑えることができない場合もある。他方「ｄ×ｓ」が１５００を超えると（典型的には樹脂繊維の繊維径が太く、かつセパレータが厚い場合）、セパレータは潰され難くなるものの、イオン透過性が低く、当初より所望の入出力特性が得られない。そのため上記の電池用セパレータでは、「ｄ×ｓ」を３００以上１５００以下に規制している。これにより、たとえば拘束状態で使用された場合にも、セパレータの潰れが抑制され、安全性を確保しつつ、直線状の空孔経路によって高い入出力特性を示すことができる。
【００１４】
〔２〕電池用セパレータは、２０≦ｓ≦８０をさらに満たすことが好ましい。樹脂占有率ｓを、かかる範囲に規制することにより、入出力特性と安全性とのバランスが向上するからである。
【００１５】
〔３〕樹脂繊維の繊維径は、０．０５μｍ以上２μｍ以下が好ましい。かかる範囲において、潰され難く、かつ直線状である樹脂繊維が得られやすいからである。
【００１６】
〔４〕電池用セパレータは、第１の主面上および第２の主面上の少なくともいずれか一方に設けられた多孔質層をさらに備え、該多孔質層は、無機フィラーと、結着材とを含むものであってもよい。こうした多孔質層をさらに備えることにより、安全性がいっそう向上するからである。
【００１７】
〔５〕本発明の一実施形態に係る積層セパレータは、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載した電池用セパレータを含む。この積層セパレータは、上記の電池用セパレータを含むことにより、入出力特性および安全性に優れる。積層セパレータは、すべての層が上記の電池用セパレータから構成されていてもよいし、一部の層が上記の電池用セパレータから構成されていてもよいものとする。すなわち、少なくとも１層が上記の電池用セパレータであればよい。
【００１８】
ここで積層セパレータの場合には、各層において樹脂占有率ｓをそれぞれ測定し、樹脂占有率ｓが最も高い層において、０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００となる関係が満たされ、直線性指数が８０％以上であればよいものとする。Ｌｉ+の移動は、樹脂占有率ｓが最も高い層において律速となり、かつ当該層が積層セパレータ全体の安全性を左右するからである。
【００１９】
〔６〕本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載した電池用セパレータ、あるいは上記〔５〕に記載した積層セパレータを備える。かかるリチウムイオン二次電池は、前述した電池用セパレータの特性に基づき、優れた入出力特性および安全性を示す。
【００２０】
〔７〕上記の電池用セパレータが長尺帯状であるとき、上記〔６〕に記載したリチウムイオン二次電池は、次の構成を備えることが好ましい。すなわちリチウムイオン二次電池は、電池用セパレータを挟んで、長尺帯状の正極と、長尺帯状の負極とが巻回されてなる扁平形電極体と、該扁平形電極体を収容する角形筐体と、をさらに備える。扁平形電極体は、電池用セパレータ、正極および負極の平板部が積層されてなる扁平部を含む。角形筐体は、扁平部と面する一対の主側壁を含む。
【００２１】
こうした角形電池では、扁平形電極体の扁平部が直接または間接に角形筐体の主側壁と接触して、扁平部が主側壁から圧力を受ける。これによりセパレータが潰されて、入出力特性および安全性が低下する場合もある。しかし上記の電池用セパレータを用いることにより、入出力特性および安全性の低下を抑制することができる。
【００２２】
〔８〕本発明の一実施形態に係る組電池は、上記〔７〕に記載のリチウムイオン二次電池を単電池とし、複数の単電池を備える。この組電池は、複数の単電池の周囲を拘束する拘束部材を備える。この組電池において、各単電池に含まれる扁平形電極体の扁平部は、０．０５ｋＮ／ｃｍ2以上０．５ｋＮ／ｃｍ2以下の圧力を受ける。
【００２３】
扁平形電極体の扁平部が０．０５ｋＮ／ｃｍ2以上０．５ｋＮ／ｃｍ2以下の拘束圧力を受けることにより、扁平形電極体に含まれるセパレータも、その積層方向に同等の圧力を受けることとなる。従来のセパレータは、この程度の拘束環境で使用されると、入出力特性および安全性が低下することもあった。しかし上記の電池用セパレータであれば、こうした拘束環境でも入出力特性および安全性の低下が小さい。
【発明の効果】
【００２４】
上記によれば、入出力特性および安全性に優れる電池用セパレータ、ならびに、これを用いた積層セパレータ、リチウムイオン二次電池および組電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池用セパレータの構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電池用セパレータの要部の構成の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電池用セパレータの厚さ方向の断面ＳＥＭ像の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池用セパレータの構成の一例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る積層セパレータの構成の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成の一例を示す概略図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における概略断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における概略断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る扁平形電極体の構成の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る正極の構成の一例を概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る負極の構成の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る組電池の構成の一例を概略図である。
【図１３】図１２の組電池の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００２７】
〔第１の実施形態：電池用セパレータ〕
第１の実施形態は、電池用セパレータである。図１は、電池用セパレータ４０の構成を示す概略図である。図１を参照して、電池用セパレータ４０は、典型的には長尺帯状のシート部材であり、第１の主面４０ａと、その裏面にあたる第２の主面４０ｂとを備えている。
【００２８】
図２は、電池用セパレータ４０の要部の構成の一例を示す概略図である。図２を参照して電池用セパレータ４０は、第１の主面４０ａと第２の主面４０ｂとを繋ぐ複数の樹脂繊維４と、樹脂繊維４に隣在する空孔２とを含んでいる。本実施形態では、樹脂占有率ｓ、セパレータの厚さｄおよび直線性指数が特定の条件を満たしており、それにより高い入出力特性と安全性とが発現する。
【００２９】
〔断面解析〕
樹脂占有率ｓ等は、電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて、電池用セパレータ４０の厚さ方向の断面像を得、かかる断面像を解析することにより求められる。解析用サンプルの採取個所は任意であるが、長尺帯状のセパレータ（図１を参照）の場合、セパレータを長手方向に３つ領域に分割し、各領域の中央部からサンプルを採取し、各サンプルで得られた値の算術平均値を採用することが望ましい。
【００３０】
セパレータから切り出すサンプルのサイズ（平面視）は、たとえば５ｍｍ×５ｍｍ程度である。サンプルの断面加工には、たとえばクロスセクションポリッシャ装置（ＣＰ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）等を用いることができる。このときサンプルへの熱ダメージが小さくなるように条件を調整することが望ましい。ＣＰを用いる場合、好適な加工条件は、たとえば次のとおりである
（ＣＰ加工条件）
加速電圧  ：３〜６ｋＶ程度
イオン電流：１００〜５００μＡ程度
加工時間  ：３〜１２ｍｉｎ程度
冷却しながら断面加工（いわゆるクライオ加工）を行うことが望ましい。
【００３１】
またＦＩＢを用いる場合、好適な加工条件は、たとえば次のとおりである
（ＦＩＢ加工条件）
加速電圧  ：１０〜５０ｋＶ程度
ビーム電流：０．０５〜５ｎＡ程度
ビーム径  ：０．０２〜０．３μｍ程度
加工時間  ：０．１〜１０ｈｏｕｒ程度
ＦＩＢの場合は冷却しながら断面加工を行ってもよいし、冷却せずに断面加工を行ってもよい。
【００３２】
次いで、断面加工されたサンプルに導電処理を施す。たとえば市販のイオンスパッタ装置によって、観察面となるべき断面に導電物質〔たとえばオスミウム（Ｏｓ）〕をコーティングすればよい。このとき好適な処理条件は、たとえば次のとおりである
（導電処理条件）
真空度  ：７Ｐａ程度
放電電流：４０ｍＡより小さい程度
加工時間：数秒程度。
【００３３】
以上を経て得られた断面サンプルをＳＥＭで観察して断面ＳＥＭ像を得る。このとき観察倍率は、たとえば１００００〜３００００倍程度であり、セパレータの厚さ、樹脂繊維の繊維径等に合わせて適宜調整される。たとえば１５本程度の樹脂繊維が画像内に含まれるように倍率を調整するとよい。観察時の加速電圧は、たとえば３ｋＶ程度である。
【００３４】
（樹脂占有率ｓの測定）
図３は、電池用セパレータの断面ＳＥＭ像の一例を示す概略図である。樹脂占有率ｓは、当該断面において次のようにして測定される。先ず、第１の主面４０ａに平行でかつ断面ＳＥＭ像を横断する直線Ｌａを設定する。次に樹脂繊維４と直線Ｌａとが交差してなる線分Ｓａの合計長さを測定する。こうして得られた線分Ｓａの合計長さを直線Ｌａの全長で除することにより、樹脂占有率ｓ［％］が算出される。ここで厚さ方向ＴＤにおける直線Ｌａの位置は任意であるが、厚さ方向ＴＤの中央部を含む３点程度の位置で測定を行い、それらの平均値を採用することが望ましい。樹脂占有率ｓは０％より大きく１００％以下であることを要し、好ましくは２０％以上８０％以下であり、より好ましくは３０％以上７０％以下である。かかる範囲で、入出力特性と安全性とのバランスが向上するからである。
【００３５】
（電池用セパレータの厚さｄの測定）
電池用セパレータ４０の厚さｄは、一般的な膜厚計で測定すればよい。膜厚計は接触式であってもよいし、非接触式（たとえば赤外線方式等）であってもよい。もちろん、断面ＳＥＭ像において測定することもできる。厚さｄは、３回程度測定して、その平均値を採用することが望ましい。厚さｄは、３μｍ以上５０μｍ以下であること要する。ｄが３μｍ未満になると、十分な安全性が確保できず、５０μｍを超えると所望の入出力特性が得られないからである。厚さｄは、好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下であり、特に好ましくは１５μｍ以上２５μｍ以下である。かかる範囲で、入出力特性と安全性とのバランスが向上するからである。
【００３６】
さらに本実施形態では、３００≦ｄ×ｓ≦１５００となる関係が満たされている。これによりセパレータが潰され難くなり、空孔経路を直線状としても安全性が確保される。「ｄ×ｓ」は、好ましくは４００以上１４００以下であり、より好ましくは５００以上１３００以下であり、特に好ましくは６００以上１２００以下である。かかる範囲で、入出力特性と安全性とのバランスが向上するからである。
【００３７】
（直線性指数の測定）
再び図３を参照して、直線性指数は次のようにして測定される。先ず、第１の主面４０ａから厚さｄの１０％内側（図３中、「０．１×ｄ」と表記している）の位置に、第１の主面４０ａに平行でかつ断面ＳＥＭ像を横断する第１の基準線Ｌ１を設定し、第２の主面４０ｂから厚さｄの１０％内側の位置に、第１の主面４０ａに平行でかつ断面ＳＥＭ像を横断する第２の基準線Ｌ２を設定する。次に、１本の樹脂繊維４に着目し、樹脂繊維４と第１の基準線Ｌ１とが交差する線分を第１の線分Ｓ１として特定する。第１の線分Ｓ１から厚さ方向ＴＤに、第２の基準線Ｌ２へと向かって直線状に延びる帯状領域Ｒを描く。帯状領域Ｒと第２の基準線Ｌ２とが交差する線分を第２の線分Ｓ２として特定し、その長さを測定する。同じ樹脂繊維４が第２の線分Ｓ２と交差する線分（第３の線分Ｓ３）の長さを測定する。この操作を断面ＳＥＭ像において繰り返し、第３の線分Ｓ３の合計長さを第２の線分Ｓ２の合計長さで除することにより、直線性指数［％］を算出することができる。直線性指数は、１５本程度の樹脂繊維から算出されることが望ましく、３０本程度の樹脂繊維から算出されることがより望ましい。
【００３８】
直線性指数は、その値が大きい程、厚さ方向ＴＤに直線状に延びる樹脂繊維が多いことを示しており、その値が大きい程、高い入出力特性が期待できる。よって直線性指数は大きいほど好ましく、理想的には１００％である。直線性指数は、好ましくは８２％以上であり、より好ましくは８５％以上であり、特に好ましくは９０％以上である。
【００３９】
なお本実施形態における厚さ方向ＴＤの断面は、第１の主面４０ａ（または第２の主面４０ｂ）に対して垂直に近いことが望ましいが、必ずしも完全な垂直でなくてもよい。たとえば厚さ方向ＴＤの断面は、第１の主面４０ａに対して±３°程度傾斜していてもよい。同様に第１の主面４０ａに平行な直線は、必ずしも完全な平行でなくてもよく、たとえば第１の主面４０ａに対して±３°程度傾斜していてもよいものとする。
【００４０】
〔樹脂繊維〕
樹脂繊維の原料には、たとえばポリオレフィン系樹脂が好適である。たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等を原料として使用することができる。ＰＥを使用する場合、重量平均分子量は、たとえば２万〜１００万程度であり、結晶化度は、たとえば２０％〜７０％程度である。またＰＰを使用する場合、重量平均分子量は、たとえば４万〜９０万程度であり、結晶化度は、たとえば２０％〜７０％程度である。ここで「重量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって測定することができる。また「結晶化度」は、「ＪＩＳ−Ｋ７１２１」に準拠して測定される融解熱量ΔＨと、完全結晶の樹脂の融解熱量（理論値）との比から算出することができる。
【００４１】
樹脂繊維の繊維径は、好ましくは０．０５μｍ以上２μｍ以下であり、より好ましくは０．０５μｍ以上１μｍ以下であり、特に好ましくは０．１μｍ以上０．８μｍ以下である。かかる範囲で、潰され難く、かつ直線状である樹脂繊維が得られやすいからである。ここで「繊維径」は、図３を参照して、前述した断面ＳＥＭ像における樹脂繊維４の幅４ａを示している。
【００４２】
〔第２の実施形態：積層セパレータ〕
第２の実施形態は、電池用セパレータ４０を含む積層セパレータである。図５は、積層セパレータ４５の構成の一例を示す概略断面図である。図５を参照して、積層セパレータ４５は、第１の層４１と、第２の層４２と、第３の層４３とがこの順に積層されてなる。この例では積層数を３層としているが、積層数は２層以上である限り、特に制限されるものではない。ただし生産性を考慮すると、積層数は５層以下が好ましく、さらに形状の安定性等を考慮に含めると、３層が最も好ましい。
【００４３】
積層セパレータ４５では、第１の層４１、第２の層４２および第３の層４３のうち、少なくともいずれか１層が、電池用セパレータ４０から構成される。この場合、樹脂占有率ｓは、各層においてそれぞれ測定し、樹脂占有率ｓが最も高い層において０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００が満たされ、直線性指数が８０％以上であればよい。Ｌｉ+の移動は、樹脂占有率ｓが最も高い層において律速となり、かつ当該層が積層セパレータ全体の安全性を左右するからである。なお、より好ましくはすべての層において、上記関係が満たされる。
【００４４】
積層セパレータを３層構造とする場合、外層にあたる第１の層４１および第３の層４３はＰＰ層とし、第１の層４１と第３の層４３とに挟まれた第２の層４２はＰＥ層とすることが好ましい。ＰＥ層はシャットダウン性能に優れる一方、耐酸化性に劣る傾向にある。そこで耐酸化性に優れるＰＰ層の間に、ＰＥ層を挟み込んだ構成とすることにより、シャットダウン性能と耐酸化性とを両立することができる。
【００４５】
積層セパレータ４５の厚さは、たとえば１０μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１５μｍ以上４０μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以上３０μｍ以下である。また積層セパレータを構成する各層の厚さは、たとえば３μｍ以上２０μｍ以下であり、好ましくは３μｍ以上１５μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下である。
【００４６】
〔電池用セパレータおよび積層セパレータの製造方法〕
以上に説明した電池用セパレータおよび積層セパレータは、たとえば次のようにして製造される。電池用セパレータは、湿式法でも製造できるが、好ましくは乾式法によって製造される。たとえば押出成形装置において、樹脂原料を溶融し、Ｔダイの先端からシート状に押し出すことにより、セパレータの前駆体である原反シートが得られる。次いで原反シートを延伸し、さらにアニールを施すことにより、電池用セパレータを製造することができる。
【００４７】
ここで延伸は、一軸延伸でもよいし二軸延伸でもよいが、好ましくは二軸延伸である。二軸延伸の場合、各軸方向の延伸は同時であってもよいし、逐次であってもよい。延伸倍率、アニール温度は、樹脂原料の種類あるいは分子量等に合わせて適宜変更される。樹脂原料がＰＥ、ＰＰの場合、延伸倍率は、たとえば１．５〜３．０倍程度、好ましくは１．８〜２．４倍程度である。またアニール温度は、たとえば８０〜１２０℃程度であり、好ましくは９０〜１１０℃程度である。アニール時間は、たとえば０．１〜１時間程度である。原反シートの厚さは、目標とするセパレータの厚さから適宜調整される。積層セパレータの場合には、個別に成形した原反シートを貼り合わせてもよいし、いわゆる共押出しによって原反シートを作製してもよい。
【００４８】
〔多孔質層〕
図４および図５を参照して、電池用セパレータ４０および積層セパレータ４５は、その表面に多孔質層４６をさらに備えるものであってもよい。これにより安全性がいっそう向上するからである。ここで図４では、第１の主面４０ａ（一方の主面）上に多孔質層４６が設けられているが、多孔質層４６は両方の主面に設けられていてもよい。
【００４９】
多孔質層４６の厚さは、たとえば２μｍ以上１０μｍ以下であり、好ましくは３μｍ以上９μｍ以下であり、特に好ましくは５μｍ以上７μｍ以下である。かかる範囲であれば、電極間距離を過度に増加させず、安全性を向上させることができるからである。
【００５０】
多孔質層４６は、無機フィラー（無機化合物粒子）と、結着材とから構成される。多孔質層４６は、これらの成分を含む限り、その他の成分を含むこともできる。その他の成分とは、たとえば増粘材、分散剤等である。無機フィラーは、耐熱性および化学的な安定性を示すことが望ましい。多孔質層４６に耐熱性等を付与できるからである。無機フィラーには、たとえばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト〔ＡｌＯ（ＯＨ）〕、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、マグネシア（ＭｇＯ）等を使用することができる。これらの無機フィラーは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５１】
粒子形状等を考慮すると、アルミナおよびベーマイトが無機フィラーとして特に好ましい。アルミナのＤ５０は０．２〜１．２μｍ程度が好ましく、比表面積は１．３〜１００ｍ2／ｇ程度が好ましい。またベーマイトのＤ５０は０．２〜１．８μｍ程度が好ましく、比表面積は２．８〜１００ｍ2／ｇ程度が好ましい。ここで「Ｄ５０」は、レーザ回折／散乱法によって得られた粒度分布において積算値５０％での粒径を示している。また「比表面積」は、ＢＥＴ法で測定された値を示している。
【００５２】
結着材には、たとえばアクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリオレフィン系樹脂（たとえばＰＥ等）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミド系樹脂（たとえばポリ−Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド等）、アラミド系樹脂等を使用することができる。多孔質層４６における結着材の含有量は、たとえば１．０〜４．５質量％程度である。ただしアラミド系樹脂を使用する場合には、３０〜７０質量％程度とすることが望ましい。
【００５３】
多孔質層４６は、たとえば次のようにして形成することができる。先ず、無機フィラー、増粘材および結着材を溶媒中で混練して、多孔質層４６となるべきペーストを得る。混練には、たとえばクレアミックス（エム・テクニック社製）のような超音波分散機を使用することができる。ペーストの溶媒に水系溶媒を使用する場合、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）等を増粘材として使用することができる。有機系溶媒（たとえばＮＭＰ）を使用する場合には、たとえばアクリル系樹脂等の結着材が増粘材としての機能を兼ねる。
【００５４】
次いでペーストを、電池用セパレータ４０の第１の主面４０ａ上に塗工して、これを乾燥する。これにより多孔質層４６が形成される。塗工方式は、グラビア方式が好適である。
【００５５】
〔第３の実施形態：リチウムイオン二次電池〕
第３の実施形態は、リチウムイオン二次電池であり、前述した第１の実施形態の電池用セパレータあるいは第２の実施形態の積層セパレータを備えるものである。このリチウムイオン二次電池は、前述した電池用セパレータ等の性質に基づき、優れた入出力特性と安全性を示す。以下、リチウムイオン二次電池を「単電池」とも記す。
【００５６】
図６は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成の一例を示す概略図である。図６を参照して単電池１００は密閉型電池であり、角形筐体５０を備えている。角形筐体５０は、一対の主側壁５０ａを有するケース５２と、蓋５４とから構成される。ここで本実施形態において、主側壁５０ａとは、角形筐体５０を構成する側壁のうち、後述する扁平形電極体８０の扁平部８０ａと面する側壁を示すものとする。
【００５７】
角形筐体５０の材質は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）合金である。ケース５２と蓋５４とは、たとえばレーザ溶接によって接合されている。蓋５４には、正極端子７０および負極端子７２が設けられている。安全弁５５は、角形筐体５０の内圧が所定の圧力に達すると開放するように調整されている。
【００５８】
次に単電池１００の内部構造を説明する。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における単電池１００の概略断面図である。図７を参照して単電池１００は、扁平形電極体８０および電解液（図示せず）を内蔵している。扁平形電極体８０は、幅方向の両端部に正極集電箔１１または負極集電箔２１が露出した露出部ＥＰを有している。正極１０側の露出部ＥＰは、正極集電板７４を経由して正極端子７０と電気的に接続されている。同様に、負極２０側の露出部ＥＰは負極集電板７６を経由して負極端子７２と電気的に接続されている。こうして各端子から扁平形電極体８０に至る導電経路が形成されている。
【００５９】
〔扁平形電極体〕
図９は、扁平形電極体８０の構成の一例を示す概略図である。図９を参照して扁平形電極体８０は、電池用セパレータ４０、正極１０および負極２０を含む。電池用セパレータ４０、正極１０および負極２０は、いずれも長尺帯状のシート部材である。扁平形電極体８０は、電池用セパレータ４０を挟んで正極１０と負極２０とが、これらの長手方向に沿って巻回され、さらに扁平状に成形されてなる。巻回時、電池用セパレータ４０に付加される巻回張力（断面積あたりの張力）は、たとえば０．３５〜４．３Ｎ／ｍｍ2程度である。
【００６０】
ここで、たとえばＰＥ単層の電池用セパレータ４０が、一方の主面上に多孔質層４６を備える場合、多孔質層４６が正極１０に面するように配置させるとよい。ＰＥの酸化を防止するためである。ＰＰ層／ＰＥ層／ＰＰ層の３層構造を有する積層セパレータの場合には、多孔質層４６は、正極１０に面するように配置してもよいし、負極２０に面するように配置してもよい。
【００６１】
扁平形電極体８０は、扁平部８０ａを含む。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における概略断面図である。図８を参照して扁平部８０ａは、電池用セパレータ、正極および負極の平板部が積層されてなる。扁平部８０ａにおける電池用セパレータ４０の積層数は、たとえば１００〜１５０層程度である。扁平部８０ａは、直接または間接に、角形筐体５０の主側壁５０ａと接触する。ここで「間接に接触する」とは、たとえば扁平形電極体８０にＰＥ製の包装材を被せた状態で、角形筐体５０内に収容する態様等を示している。
【００６２】
扁平部８０ａが主側壁５０ａと接触することにより、扁平形電極体８０は主側壁５０ａから圧力を受ける。この圧力により電池用セパレータ４０が潰されて、通常であれば入出力特性および安全性が低下することになる。しかし電池用セパレータ４０は、前述した特定の条件を満たすことにより、潰され難く、さらに潰された状態であっても高い入出力特性および安全性を示すことができる。以下、単電池１００を構成する各部材について説明する。
【００６３】
〔正極〕
図１０は、正極１０の構成の一例を示す概略図である。図１０を参照して正極１０は、長尺帯状の正極集電箔１１と、その両主面上に形成された正極合材層１２とを含んでいる。正極集電箔１１は、たとえば厚さ１５μｍ程度のＡｌ箔である。
【００６４】
正極１０は従来公知の方法によって作製できる。たとえばダイコータ等を用いて、正極合材を所定の溶媒（たとえばＮＭＰ）に分散してなる正極合材ペーストを正極集電箔１１の両主面上に塗工し、これを乾燥することにより正極１０を作製することができる。正極合材層１２の目付量（単位面積当たりの塗工質量）は、たとえば９．８〜１５．２ｍｇ／ｃｍ2程度である。
【００６５】
さらにロール圧延機等を用いて、乾燥後の正極合材層１２を圧縮し、その厚さおよび合材密度を調整してもよい。正極合材層１２の合材密度は、たとえば１．８ｇ／ｃｍ3〜２．４ｇ／ｃｍ3程度である。このとき正極１０の厚さ（正極集電箔１１および正極合材層１２の合計厚さ）は、たとえば４０〜１００μｍ程度である。
【００６６】
正極合材層１２は、正極活物質、導電材および結着材を含む正極合材が正極集電箔１１の主面上に固着されてなる。正極活物質は特に制限されるものではなく、リチウムイオン二次電池の正極活物質として機能し得るものであればよい。たとえばＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉaＣｏbＯ2（ただし式中、ａ＋ｂ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１である）、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉaＣｏbＭｎcＯ2（ただし式中、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、０＜ｃ＜１である）、ＬｉＦｅＰＯ4等を使用することができる。正極合材における正極活物質の占める割合は、たとえば８０〜９８質量％程度である。
【００６７】
導電材には、たとえばアセチレンブラック（ＡＢ）、グラファイト等を使用することができる。正極合材における導電材の占める割合は、たとえば１〜１０質量％程度である。結着材には、たとえばＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ等を使用することができる。正極合材における結着材の占める割合は、たとえば１〜１０質量％程度である。
【００６８】
〔負極〕
図１１は、負極２０の構成の一例を示す概略図である。図１１を参照して負極２０は、長尺帯状の負極集電箔２１と、その両主面上に形成された長尺帯状の負極合材層２２とを含んでいる。負極集電箔２１は、たとえば厚さ１０μｍ程度の銅（Ｃｕ）箔である。
【００６９】
負極２０は従来公知の方法によって作製できる。たとえばダイコータ等を用いて、負極合材を所定の溶媒（たとえば水）に分散してなる負極合材ペーストを負極集電箔２１の両主面上に塗工し、これを乾燥することにより負極２０を作製することができる。負極合材層２２の目付量は、たとえば４．８〜１０．２ｍｇ／ｃｍ2程度である。
【００７０】
さらにロール圧延機等を用いて、乾燥後の負極合材層２２を圧縮し、その厚さおよび合材密度を調整してもよい。負極合材層２２の合材密度は、たとえば０．８ｇ／ｃｍ3〜１．４ｇ／ｃｍ3程度である。このとき負極２０の厚さ（負極集電箔２１および負極合材層２２の合計厚さ）は、たとえば５０〜１５０μｍ程度である。
【００７１】
負極合材層２２は、負極活物質、増粘材および結着材を含む負極合材が負極集電箔２１の主面上に固着されてなる。負極活物質は特に制限されるものではなく、リチウムイオン二次電池の負極活物質として機能し得るものであればよい。たとえばグラファイト、アモルファスコートグラファイト、コークス等の炭素系負極活物質、あるいはシリコン（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）等の合金系負極活物質等を使用することができる。負極合材における負極活物質の占める割合は、たとえば９０〜９９質量％程度である。
【００７２】
増粘材および結着材も特に制限されるものではない。増粘材には、たとえばＣＭＣ、ＭＣ等を使用することができる。また結着材には、たとえばＳＢＲ、ＰＴＦＥ等を使用することができる。負極合材における増粘材および結着材の占める割合は、たとえば１〜１０質量％程度である。
【００７３】
正極容量と負極容量は、活物質の選択および目付量によって調整される。充放電サイクル寿命を考慮すると、正負容量比（負極容量÷正極容量）は、たとえば１．７〜２．０程度が好ましい。
【００７４】
〔電解液〕
電解液は、非プロトン性溶媒にＬｉ塩が溶解されてなる。非プロトン性溶媒には、たとえばエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびγ−ブチロラクトン（γＢＬ）等の環状カーボネート類、ならびにジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の鎖状カーボネート類等を使用することができる。これらの非プロトン性溶媒は電気伝導率および電気化学的な安定性の観点から２種以上を併用することが望ましい。特に環状カーボネートと鎖状カーボネートとを混合して使用することが望ましく、その際、環状カーボネートと鎖状カーボネートの体積比は１：９〜５：５程度が好ましい。
【００７５】
Ｌｉ塩には、たとえば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、ヘキサフロオロ砒酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等を使用することができる。これらのＬｉ塩についても２種以上を併用してもよい。電解液中におけるＬｉ塩の濃度は、特に限定されないが、入出力特性および安全性の観点から０．７〜１．５ｍｏｌ／Ｌ程度が好ましい。
【００７６】
電解液は、負極活物質の表面に良質なＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を形成するための添加剤を含んでいてもよい。そうした添加剤としては、たとえばリチウムビス（オキサレート）ボレート〔ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2〕、リチウムジフルオロオキサレートボレート〔ＬｉＢＦ2（Ｃ2Ｏ4）〕、リチウムジフルオロビス（オキサレート）ホスフェート〔ＬｉＰＦ2（Ｃ2Ｏ4）2〕等のオキサレート錯体をアニオンとするＬｉ塩の他、リチウムジフルオロホスフェート（ＬｉＰＯ2Ｆ2）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、エチレンサルファイト（ＥＳ）、プロパンスルトン（ＰＳ）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド〔Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ〕等を使用することができる。
【００７７】
〔第４の実施形態：組電池〕
第４の実施形態は、第３の実施形態のリチウムイオン二次電池を単電池とし、当該単電池を複数備える組電池である。
【００７８】
図１２は、本実施形態の組電池の構成の一例を示す概略図である。図１２を参照して組電池２００は、２個以上の単電池１００を備える。組電池２００に含まれる単電池１００の個数は、所望の電圧が得られるように適宜変更される。
【００７９】
複数の単電池１００は、それぞれの正極端子７０および負極端子７２が交互に配置されるように、１個ずつ向きを反転させられつつ、主側壁５０ａ（図１３参照）同士が面するように配列されている。接続部材１４０（バスバー）は、単電池１００の正極端子７０と、これと隣接する単電池１００の負極端子７２とを接続している。隣り合う単電池１００同士の間には、放熱性を高めるための冷却板１１０が挟み込まれている。冷却板１１０は、たとえば、その表面に櫛歯状の凹凸を有するものである。
【００８０】
組電池２００は、拘束部材を備えている。拘束部材は、拘束板１２０、拘束バンド１３０およびビス１５５から構成される。拘束板１２０は、単電池１００の配列の両端に配置される。拘束バンド１３０は、２つの拘束板１２０の間を架橋するように取り付けられる。拘束バンド１３０の端部をビス１５５で締め付けることにより、各単電池１００の周囲が拘束され、単電池１００の配列方向ＡＤに拘束圧力が発生する（図１３を参照）。このとき組電池２００に含まれる各単電池１００には、実質的に同一の拘束圧力が加わることとなる。
【００８１】
本実施形態では、各単電池１００に含まれる扁平形電極体８０において、扁平部８０ａに０．０５ｋＮ／ｃｍ2以上０．５ｋＮ／ｃｍ2以下の圧力が加わるように、各単電池１００が拘束される。本実施形態では、各単電池１００が電池用セパレータ４０あるいは積層セパレータ４５を備えることから、こうした拘束環境でも高い入出力特性および安全性が確保される。
【００８２】
ここで「拘束圧力の値」は、拘束部材から主側壁５０ａに印加される押圧力を、扁平部８０ａの面積で除した値を示している。かかる拘束圧力が０．０５ｋＮ／ｃｍ2未満であると、単電池１００の変形を十分に抑制できない場合があり、拘束圧力が０．５ｋＮ／ｃｍ2を超えると電池用セパレータ４０等が過度に圧縮されて、入出力特性等が低下する場合もある。拘束圧力は、より好ましくは０．１ｋＮ／ｃｍ2以上０．４ｋＮ／ｃｍ2以下であり、特に好ましくは０．２ｋＮ／ｃｍ2以上０．４ｋＮ／ｃｍ2以下である。
【００８３】
以上、角形電池を例にとって本実施形態を説明したが、本実施形態はこれに限定されず、円筒形電池あるいはラミネート電池に適用することも当初から予定している。また扁平形電極体は、巻回型に限られず、積層型（「スタック型」ともいう）とすることもできる。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例を用いて本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００８５】
〔電池用セパレータの作製：試料Ａ１〜Ａ２０ならびにＢ１〜Ｂ４〕
ＰＥを原料として押出成形によって原反シートを得、さらに表１および２に示す条件で延伸およびアニールを行うことにより、ＰＥ単層の電池用セパレータ（試料Ａ１〜Ａ２０ならびにＢ１〜Ｂ４）を得た。ここでは試料Ａ１〜Ａ２０が実施例に相当し、試料Ｂ１〜Ｂ４が比較例に相当する。
【００８６】
前述の方法に従って、各試料において樹脂占有率ｓ、厚さｄおよび直線性指数を測定した。このときＳＥＭの観察倍率は、３００００倍とし、樹脂占有率ｓの測定は３回実施し、その算術平均値を採用した。また直線性指数は１５本の樹脂繊維から算出した。結果を表１および表２に示す。
【００８７】
【表１】
0006659214.tif 000002
【００８８】
【表２】
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【００８９】
〔積層セパレータの作製：試料Ａ２１〜Ａ２５ならびにＢ５〕
ＰＥ、ＰＰを原料として押出成形によって原反シートを得、さらに表３に示す条件で延伸およびアニールを行うことにより、ＰＰ層（第１の層）／ＰＥ層（第２の層）／ＰＰ層（第３の層）の３層構造を有する積層セパレータ（試料Ａ２１〜Ａ２５ならびにＢ５）を得た。ここでは試料Ａ２１〜Ａ２５が実施例に相当し、試料Ｂ５が比較例に相当する。
【００９０】
試料Ａ１等と同様して、積層セパレータに含まれる各層において樹脂占有率ｓおよび厚さｄを測定し、さらに樹脂占有率ｓが最も高い層において直線性指数を測定した。結果を表３に示す。表３中、「ｄ×ｓ」の値は樹脂占有率ｓが最も高い層における値である。
【００９１】
【表３】
0006659214.tif 000004
【００９２】
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
上記の各試料（電池用セパレータあるいは積層セパレータ）を用いて、評価用のリチウムイオン二次電池を作製した。評価用電池における各部材の仕様を以下に列記する。
【００９３】
１．正極（図１０を参照）
正極活物質：ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2
導電材    ：アセチレンブラック
結着材    ：ＰＶＤＦ
目付量    ：１１ｍｇ／ｃｍ2
合材密度  ：２．２ｇ／ｃｍ3
正極集電箔：厚さ１５μｍのＡｌ箔
正極の厚さ：７０μｍ。
【００９４】
２．負極（図１１を参照）
負極活物質：アモルファスコートグラファイト
増粘材    ：ＣＭＣ
結着材    ：ＳＢＲ
目付量    ：７．５ｍｇ／ｃｍ2
合材密度  ：１．１ｇ／ｃｍ3
負極集電箔：厚さ１０μｍのＣｕ箔
負極の厚さ：８０μｍ。
【００９５】
３．多孔質層（図４および図５を参照）
無機フィラー：アルミナ（Ｄ５０＝０．７μｍ、比表面積＝１５ｍ2／ｇ）
ベーマイト（Ｄ５０＝１．０μｍ、比表面積＝１０ｍ2／ｇ）
増粘材      ：ＣＭＣ
結着材      ：アクリル系樹脂
多孔質層の厚さ：表１〜３に記載。
【００９６】
４．扁平形電極体（図７および図９を参照）
幅寸法Ｗ  ：１３０ｍｍ
高さ寸法Ｈ：５０ｍｍ
巻回時、セパレータに付加される巻回張力：０．３５〜４．３Ｎ／ｍｍ2。
【００９７】
５．電解液
Ｌｉ塩  ：ＬｉＰＦ6（１．１ｍоｌ／Ｌ）
溶媒    ：［ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝３：３：４（体積比）］
添加剤  ：ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2およびＬｉＰＯ2Ｆ2。
【００９８】
６．容量設計
正負容量比：１．８５
定格容量  ：４Ａｈ。
【００９９】
〔評価〕
組電池での使用を想定して、評価用電池を拘束治具で拘束した状態で評価を行った。各電池に付加した拘束圧力を表１〜３に示す。以下の説明において、電流値の単位「Ｃ」は電池の定格容量を１時間で放電しきる電流値を示している。
【０１００】
１．入出力特性の評価
低温環境における高負荷充放電サイクル試験によって、各電池の入出力特性を評価した。以下の「充電−レスト−放電」を１サイクルとする充放電サイクルを４０００回実施し、試験前後のＩＶ抵抗を測定して抵抗増加率を算出した。ここでＩＶ抵抗は、充電率（ＳＯＣ）６０％、２５℃において、０．５Ｃ、１．０Ｃ、２．０Ｃおよび３．０Ｃの電流値で放電を行い、Ｉ−Ｖ直線（最小二乗法による近似直線）の傾きから求めた。結果を表１〜３の「ＩＶ抵抗増加率」の欄に示す。ＩＶ抵抗増加率が低いほど、入出力特性に優れるといえる
（サイクル条件）
温度環境：−３０℃
充電    ：３０Ｃ×０．１秒
レスト  ：３０秒
放電    ：０．５Ｃ×１０秒。
【０１０１】
２．安全性の評価
過充電試験によって各電池の安全性を評価した。試験方法は次のとおりである。電池の主側壁に熱電対を取り付け、電池電圧と電池温度とをモニターしながら、１０Ｃの定電流でシャットダウンが起こるまで充電を行う。シャットダウン直後の電池温度Ｔ１と、シャットダウンから１分後の電池温度Ｔ２とを測定し、Ｔ２をＴ１で除することにより、シャットダウン後の温度上昇率を算出した。結果を表１〜３の「ＳＤ後温度上昇率」の欄に示す。ＳＤ後温度上昇率が低いほど、過充電時の耐電圧、すなわち安全性に優れるといえる。
【０１０２】
〔結果と考察〕
１．電池用セパレータ（試料Ａ１〜Ａ２０ならびにＢ１〜Ｂ４）
表１および２より、０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００を満たし、さらに直線性指数が８０％以上である試料Ａ１〜Ａ２０は、かかる条件を満たさない試料Ｂ１〜Ｂ４に比し、入出力特性および安全性に優れることが分かる。
【０１０３】
２．積層セパレータ（試料Ａ２１〜Ａ２５ならびにＢ５）
表３より、樹脂占有率ｓが最も高い層において、０＜ｓ≦１００、３≦ｄ≦５０かつ３００≦ｄ×ｓ≦１５００を満たし、さらに直線性指数が８０％以上である試料Ａ２１〜Ａ２５は、かかる条件を満たさない試料Ｂ５に比し、入出力特性および安全性に優れることが分かる。
【０１０４】
以上、本発明の一実施形態および実施例について説明したが、今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０５】
２  空孔、４  樹脂繊維、４ａ  幅、１０  正極、１１  正極集電箔、１２  正極合材層、２０  負極、２１  負極集電箔、２２  負極合材層、４０  電池用セパレータ、４０ａ  第１の主面、４０ｂ  第２の主面、４１  第１の層、４２  第２の層、４３  第３の層、４５  積層セパレータ、４６  多孔質層、５０  角形筐体、５０ａ  主側壁、５２  ケース、５４  蓋、５５  安全弁、７０  正極端子、７２  負極端子、７４  正極集電板、７６  負極集電板、８０  扁平形電極体、８０ａ  扁平部、１００  単電池、１１０  冷却板、１２０  拘束板、１３０  拘束バンド、１４０  接続部材、１５５  ビス、２００  組電池、ＡＤ  配列方向、ＥＰ  露出部、Ｈ  高さ寸法、Ｗ  幅寸法、Ｌａ  直線、Ｌ１  第１の基準線、Ｌ２  第２の基準線、Ｒ  帯状領域、Ｓａ  線分、Ｓ１  第１の線分、Ｓ２  第２の線分、Ｓ３  第３の線分、ＴＤ  厚さ方向、ｄ  厚さ。
【図１】
0006659214.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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