(57)【要約】【課題】ＰＥとＰＰとが均一に混合し、しかも安価なセパレータ、ＰＥとＰＰとが均一に混合したセパレータを簡易に且つ安価に製造できるセパレータの製造方法、及び過昇温に伴う正負極板間の短絡が生じにくく、しかも安価な電池を提供する。【解決手段】本発明の電池用セパレータの製造方法では、ポリエチレンを主成分として含む多孔質のポリエチレン基材（多孔質ＰＥフィルム５７）について、ポリエチレンの一部をメチル化してポリプロピレンとするメチル化処理工程を備えている。【選択図】図５
2007220477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池用セパレータの製造方法であって、
ポリエチレンを主成分として含む多孔質のポリエチレン基材について、上記ポリエチレンの一部をメチル化してポリプロピレンとするメチル化処理工程を備える
電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用セパレータの製造方法であって、
前記メチル化処理工程において、
前記ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルまたは硫酸ジメチルに接触させる
電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電池用セパレータの製造方法であって、
前記メチル化処理工程において、
前記ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルとＫ2ＣＯ3とを含む第１混合溶液、または硫酸ジメチルとＫ2ＣＯ3とを含む第２混合溶液に接触させる
電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電池用セパレータの製造方法であって、
前記メチル化処理工程に先立って、
前記ポリエチレン基材をＫ2ＣＯ3水溶液に接触させる工程を備える
電池用セパレータの製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の電池用セパレータの製造方法であって、
前記メチル化処理工程において、
前記第１混合溶液として、ヨウ化メチルを１０ｗｔ％以上、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上含む第１混合溶液を用い、または
前記第２混合溶液として、硫酸ジメチルを１０ｗｔ％以上、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上含む第２混合溶液を用い、
上記第１混合溶液または上記第２混合溶液の温度を６０℃以上１００℃未満に保持しつつ、前記ポリエチレン基材を、４時間以上７２時間未満、上記第１混合溶液または上記第２混合溶液に浸漬する
電池用セパレータの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法により製造されてなる
電池用セパレータ。
【請求項７】
正極板と負極板とを、請求項６に記載の電池用セパレータを介して積層してなる電極体を備える
電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用セパレータの製造方法、及び電池用セパレータ、並びにこの電池用セパレータを用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池では、正極板と負極板との電気的な絶縁を確保するために、両極板間にセパレータを介在させている。電池のセパレータとして、様々なセパレータが提案されているが、近年、ポリエチレン（以下、ＰＥともいう）とポリプロピレン（以下、ＰＰともいう）とを含む多孔質セパレータが注目されている（特許文献１〜４参照）。ＰＥとＰＰとを含む多孔質セパレータを用いることで、異常昇温により、電池温度がＰＥの融点を超えたときに、ＰＥが溶融する一方でＰＰは未だ溶融しないので、溶融したＰＥによりセパレータの孔を閉塞することができる。これにより、正負極板間での反応を抑制して、電池温度の上昇を抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−７７１０８号公報
【特許文献２】特開平５−７４４４２号公報
【特許文献３】特開平５−３３１３０６号公報
【特許文献４】特開平１０−２３７２０２号公報
【０００４】
特許文献１では、ＰＥからなる層（以下、ＰＥ層ともいう）とＰＰからなる層（以下、ＰＰ層ともいう）とを積層したセパレータが開示されている。特に、ＰＥ層を２つのＰＰ層で挟んだ３層構造のセパレータが好ましいと記載されている。
特許文献２では、ＰＥとＰＰとの混合不織布が、電池セパレータとして開示されている。
特許文献３では、ＰＥとＰＰとを成分として含む多孔質フィルムが、電池用セパレータとして開示されている。
特許文献４では、ＰＥとＰＰとを成分として含む多孔質フィルム層を、ＰＰからなる２つのＰＰフィルム層で挟んだ３層構造の多孔質フィルムが、電池用セパレータとして開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１のセパレータでは、ＰＥ層とＰＰ層とが別々に存在している。このため、このセパレータを用いた電池では、異常昇温により電池温度がＰＥの融点を超えたとき、溶融したＰＥで適切にＰＰ層の孔を閉塞することができない場合があり、正負極板間の絶縁性が低下してしまう。従って、電池温度がＰＥの融点を超えた後、正負極板間での反応を抑制することができず、早期に熱暴走してしまう虞があった。
【０００６】
また、特許文献２のセパレータは、ＰＥとＰＰとの混合不織布である。この混合不織布は、ＰＥ繊維とＰＰ繊維とを水中に分散させて、これを抄紙する手法により製造する。しかしながら、ＰＥ繊維とＰＰ繊維とは水中で均一に分散させるのは難しく、ＰＥとＰＰとが不均一なセパレータとなり易い。このため、特許文献２のセパレータを用いた電池では、電池温度がＰＥの融点を超えたとき、セパレータのうちＰＰが少ない領域において溶融したＰＥを保持できず、その部分において正負極板間が短絡してしまう虞があった。従って、電池温度がＰＥの融点を超えた後、早期に熱暴走してしまう虞があった。なお、ＰＥ繊維とＰＰ繊維とを水中で均一に分散させるためには、時間とコストがかかり過ぎてしまう課題があった。
【０００７】
また、特許文献３及び特許文献４のセパレータは、ＰＥとＰＰとを成分として含む多孔質フィルムを有している。特許文献３及び特許文献４では、この多孔質フィルムを、ＰＥとＰＰとを溶融し、混合して製造している。ところが、ＰＥとＰＰとは相溶しないので、攪拌等して製造してもＰＥとＰＰとが不均一なフィルムとなりがちである。このため、特許文献３または特許文献４のセパレータを用いた電池でも、電池温度がＰＥの融点を超えたとき、セパレータのうちＰＰが少ない領域では溶融したＰＥを保持できないので、その部分において正負極板間の絶縁性が低下し、やがて短絡してしまう虞があった。従って、電池温度がＰＥの融点を超えた後、早期に熱暴走してしまう虞があった。なお、相溶しないＰＥとＰＰとを均一に分散させるためには、時間とコストがかかり過ぎてしまう課題があった。
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ＰＥとＰＰとが均一に混合し、しかも安価なセパレータ、ＰＥとＰＰとが均一に混合したセパレータを簡易に且つ安価に製造できるセパレータの製造方法、及び過昇温に伴う正負極板間の短絡が生じにくく、しかも安価な電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その解決手段は、電池用セパレータの製造方法であって、ポリエチレンを主成分として含む多孔質のポリエチレン基材について、上記ポリエチレンの一部をメチル化してポリプロピレンとするメチル化処理工程を備える電池用セパレータの製造方法である。
【００１０】
本発明の製造方法では、メチル化処理工程において、ポリエチレン基材に含まれるポリエチレンの一部をメチル化してポリプロピレンとする。これにより、ポリエチレン（以下、ＰＥともいう）とポリプロピレン（以下、ＰＰともいう）とが混合した電池用セパレータを得ることができる。ここで、メチル化とは、有機化合物の水素原子をメチル基で置換する反応をいい、本発明の製造方法では、ポリエチレンをポリプロピレンとする反応をいう。また、メチル化処理工程としては、例えば、ポリエチレン基材を、ヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）に浸漬させる工程を挙げることができる。このような手法によれば、ポリエチレン基材の全体にわたって均一に、ポリエチレン基材に含まれるポリエチレンをヨウ化メチルと接触（反応）させることができる。これにより、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを得ることができる。
しかも、本発明の製造方法は、従来（特許文献１〜４）の製造方法と比較して、簡易であり、且つ安価である。
【００１１】
以上より、本発明の製造方法によれば、簡易に且つ安価に、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを得ることができる。このセパレータを電池に用いれば、何らかの異常により電池が過昇温し、電池温度がＰＥの融点（１２０〜１３０℃）を超えたときには、セパレータ全体にわたって存在するＰＰにより溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータの孔（空隙）を閉塞することができる。これにより、セパレータを通じての電解質の移動を抑制し、電池反応を抑制できるので、電池温度の上昇を抑制することができる。このため、電池温度がＰＰの融点（１６０〜１７０℃）にまで達し難くなるので、セパレータが溶融して正負極板間で短絡することを抑制できる。従って、本発明の製造方法によれば、電池の過昇温に伴う正負極板間の短絡が生じ難い（正負極板間の短絡温度を高めることができる）セパレータを、簡易に且つ安価に製造することができるといえる。
なお、ポリエチレン基材は、ポリエチレンを主成分として含む多孔質基材であれば良く、多孔質フィルムや不織布など、いずれの形態であっても良い。
【００１２】
さらに、上記の電池用セパレータの製造方法であって、前記メチル化処理工程において、前記ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルまたは硫酸ジメチルに接触させる電池用セパレータの製造方法とすると良い。
【００１３】
本発明の製造方法では、メチル化処理工程において、ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルまたは硫酸ジメチルに接触させる。これにより、ポリエチレン基材の全体にわたって均一に、ポリエチレン基材に含まれるポリエチレンをヨウ化メチルと接触（反応）させることができるので、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを得ることができる。
【００１４】
なお、ポリエチレン基材を、ヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）に接触させる手法としては、ポリエチレン基材全体（内部まで）にわたりヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）を接触させることができる点で、ポリエチレン基材をヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）に浸漬する手法が好ましい。
【００１５】
さらに、上記の電池用セパレータの製造方法であって、前記メチル化処理工程において、前記ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルとＫ2ＣＯ3とを含む第１混合溶液、または硫酸ジメチルとＫ2ＣＯ3とを含む第２混合溶液に接触させる電池用セパレータの製造方法とすると良い。
【００１６】
本発明の製造方法では、メチル化処理工程において、ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルとＫ2ＣＯ3とを含む第１混合溶液、または硫酸ジメチルとＫ2ＣＯ3とを含む第２混合溶液に接触させる。Ｋ2ＣＯ3は、ポリエチレンとヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）との反応（メチル化）を促進させる触媒として機能するので、本発明の製造方法によれば、メチル化処理工程の工程時間（メチル化の反応時間）を短縮することができる。
【００１７】
なお、ポリエチレン基材を、第１混合溶液（または第２混合溶液）に接触させる手法としては、ポリエチレン基材全体（内部まで）にわたり第１混合溶液（または第２混合溶液）を接触させることができる点で、ポリエチレン基材を第１混合溶液（または第２混合溶液）に浸漬する手法が好ましい。この場合、ポリエチレン基材を浸漬した第１混合溶液（または第２混合溶液）を加熱（例えば、８０℃程度に加熱）すれば、より一層、ＰＥのメチル化を促進させることができる。
【００１８】
さらに、上記いずれかの電池用セパレータの製造方法であって、前記メチル化処理工程に先立って、前記ポリエチレン基材をＫ2ＣＯ3水溶液に接触させる工程を備える電池用セパレータの製造方法とすると良い。
【００１９】
本発明の製造方法では、メチル化処理工程に先立って、前記ポリエチレン基材をＫ2ＣＯ3水溶液に接触させる。すなわち、ポリエチレン基材を、ヨウ化メチルまたは硫酸ジメチルに接触させる前に、Ｋ2ＣＯ3水溶液に接触させる。前述のように、Ｋ2ＣＯ3は、ポリエチレンとヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）との反応を促進させる触媒として機能するので、予め、ポリエチレン基材をＫ2ＣＯ3水溶液に接触させておくことで、メチル化処理工程において、ポリエチレンとヨウ化メチル（または硫酸ジメチル）との反応を促進させることができる。
【００２０】
なお、ポリエチレン基材をＫ2ＣＯ3水溶液に接触させる手法としては、ポリエチレン基材全体（内部まで）にわたりＫ2ＣＯ3水溶液を接触させることができる点で、ポリエチレン基材をＫ2ＣＯ3水溶液に浸漬する手法が好ましい。
【００２１】
さらに、上記いずれかの電池用セパレータの製造方法であって、前記メチル化処理工程において、前記第１混合溶液として、ヨウ化メチルを１０ｗｔ％以上、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上含む第１混合溶液を用い、または前記第２混合溶液として、硫酸ジメチルを１０ｗｔ％以上、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上含む第２混合溶液を用い、上記第１混合溶液または上記第２混合溶液の温度を６０℃以上１００℃未満に保持しつつ、前記ポリエチレン基材を、４時間以上７２時間未満、上記第１混合溶液または上記第２混合溶液に浸漬する電池用セパレータの製造方法とすると良い。
【００２２】
本発明の製造方法では、メチル化処理工程において、第１混合溶液として、ヨウ化メチルを１０ｗｔ％以上、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上含む第１混合溶液を用いる。または、第２混合溶液として、硫酸ジメチルを１０ｗｔ％以上、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上含む第２混合溶液を用いる。しかも、この第１混合溶液（または第２混合溶液）の温度を６０℃以上１００℃未満に保持しつつ、ポリエチレン基材を、４時間以上７２時間未満、第１混合溶液（または第２混合溶液）に浸漬する。第１混合溶液（または第２混合溶液）の温度を６０℃以上１００℃未満に保持しつつ、この混合溶液にポリエチレン基材を４時間以上浸漬することで、ポリエチレン基材の全体にわたって、ポリエチレン基材に含まれるポリエチレンとヨウ化メチルとを反応させることができる。これにより、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを得ることができる。
【００２３】
また、第１混合溶液または第２混合溶液にポリエチレン基材を浸漬する時間を長くするほど、ポリエチレンのメチル化（メチル基への置換反応）を進行させることはできるが、浸漬時間が７２時間を超えると、置換反応速度が極めて遅くなる。従って、７２時間を超えて浸漬しても、７２時間を経過した後は、浸漬時間に見合うだけのポリエチレンのメチル化が期待できず、生産効率の低下につながる。これに対し、本発明の製造方法では、浸漬時間を７２時間未満に制限しているので、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを、効率良く得ることができる。
なお、ポリエチレン基材を浸漬した第１混合溶液または第２混合溶液の温度は、８０℃程度に保持するのが好ましい。
【００２４】
他の解決手段は、上記いずれかの電池用セパレータの製造方法により製造されてなる電池用セパレータである。
【００２５】
本発明の電池用セパレータは、前述の製造方法により製造された電池用セパレータであるため、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合しており、しかも安価である。
本発明のセパレータを電池に用いれば、何らかの異常により電池が過昇温し、電池温度がＰＥの融点（１２０〜１３０℃）を超えたときには、セパレータ全体にわたって存在するＰＰにより溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータの孔（空隙）を閉塞することができる。
【００２６】
これにより、セパレータを通じての電解質の移動を抑制し、電池反応を抑制できるので、電池温度の上昇を抑制することができる。このため、電池温度がＰＰの融点（１６０〜１７０℃）にまで達し難くなるので、セパレータが溶融して正負極板間で短絡することを抑制できる。
【００２７】
仮に、電池温度がＰＥの融点を超えて上昇し続けても、電池温度がＰＰの融点を超えてセパレータのＰＰが溶融するまでは、セパレータに含まれるＰＰにより、溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータの孔（空隙）を閉塞することができる。これにより、電池温度がＰＰの融点に達するまでは、正負極板間での短絡を防止することができる。なお、この場合、ＰＥの融点を超えてからＰＰの融点に至るまでの時間を長く稼ぐことができるので、その間に、安全を確保する何らかの処置を講ずることが可能となる。
【００２８】
以上より、本発明の電池用セパレータは、安価で、しかも電池の過昇温に伴う正負極板間の短絡を抑制できる（正負極板間の短絡温度を高めることができる）セパレータであるといえる。
【００２９】
他の解決手段は、正極板と負極板とを、上記の電池用セパレータを介して積層してなる電極体を備える電池である。
【００３０】
本発明の電池は、正極板と負極板とを、前述の製造方法により製造された電池用セパレータを介して積層してなる電極体を備えている。すなわち、本発明の電池では、正極板と負極板との電気的絶縁を確保するために、ポリエチレンとポリプロピレンとがセパレータ全体にわたって均一に混合したセパレータを用いている。このため、何らかの異常により電池が過昇温し、電池温度がＰＥの融点を超えたときには、セパレータ全体にわたって存在するＰＰにより溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータの孔（空隙）を閉塞することができる。
【００３１】
これにより、セパレータを通じての電解質の移動を抑制し、電池反応を抑制できるので、電池温度の上昇を抑制することができる。このため、電池温度がＰＰの融点（１６０〜１７０℃）にまで達し難くなるので、セパレータが溶融して正負極板間で短絡することを抑制できる。
【００３２】
仮に、電池温度がＰＥの融点を超えて上昇し続けても、電池温度がＰＰの融点を超えてセパレータのＰＰが溶融するまでは、セパレータに含まれるＰＰにより、溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータの孔（空隙）を閉塞することができる。これにより、電池温度がＰＰの融点に達するまでは、正負極板間での短絡を防止することができる。なお、この場合、ＰＥの融点を超えてからＰＰの融点に至るまでの時間を長く稼ぐことができるので、その間に、安全を確保する何らかの処置を講ずることが可能となる。
【００３３】
以上より、本発明の電池は、電池の過昇温に伴う正負極板間の短絡が生じ難い（正負極板間での短絡温度が高い）電池であるといえる。さらに、前述の製造方法により製造された電池用セパレータは安価であることから、これを用いた本発明の電池も安価となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態にかかる電池１００について説明する。本実施形態の電池１００は、図１に示すように、直方体形状のケース１１０と、安全弁１４０と、正極端子１２０と、負極端子１３０と、電極体１５０とを備える角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。
【００３５】
ケース１１０は、金属からなり、直方体形状の収容空間をなす角形収容部１１１と、金属製の蓋部１１２とを有している。ケース１１０（角形収容部１１１）の内部には、電極体１５０、正極集電部材１２２、負極集電部材１３２、図示しない電解液などが収容されている。正極集電部材１２２及び負極集電部材１３２は、細長板形状の金属部材であり、それぞれ、正極端子１２０及び負極端子１３０に接続されている。電解液は、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＥＣ（ジエチルカーボネート）との混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加した電解液である。
【００３６】
蓋部１１２には、貫通孔１１２ｂが形成されている。この貫通孔１１２ｂは、円盤状をなす金属製の安全弁１４０により、ケース１１０の外側から封止されている。具体的には、安全弁１４０が、貫通孔１１２ｂを封止するように、蓋部１１２の外側面１１２ｆ上に溶接されている。これにより、ケース１１０の内圧が開弁圧（本実施形態では、約０．６ＭＰａ）を超えると、安全弁１４０が開裂することでケース１１０の封止が開放され、ケース１１０内のガスを外部に排出することができる。
【００３７】
電極体１５０は、断面長円状をなし、帯状の正極板１５５、負極板１５６、及びセパレータ１５７を捲回してなる扁平型の捲回体である。具体的には、正極板１５５と負極板１５６とをセパレータ１５７を介して積層した帯状の積層体を、断面扁平型に捲回して、電極体１５０を形成している。この電極体１５０は、その軸線方向（図１において左右方向）の一方端部（図１において右端部）に位置し、正極板１５５の一部のみが渦巻状に重なる正極捲回部１５５ｂと、他方端部（図１において左端部）に位置し、負極板１５６の一部のみが渦巻状に重なる負極捲回部１５６ｂとを有している。
【００３８】
ここで、正極板１５５、負極板１５６、及びセパレータ１５７について、詳細に説明する。正極板１５５は、アルミニウム箔からなる正極基材と、この正極基材の表面のうち正極捲回部１５５ｂを除く部位に塗布された正極合材とを有している。正極合材は、正極活物質（本実施形態では、ＬｉＣｏＯ2）と、導電化材（本実施形態では、アセチレンブラック）と、バインダ樹脂（本実施形態では、ＰＶＤＦ）とを含んでなる。なお、図１に示すように、正極板１５５のうち正極合材が塗布されていない正極捲回部１５５ｂに、正極集電部材１２２が溶接されている。
【００３９】
負極板１５６は、銅箔からなる負極基材と、この負極基材の表面のうち負極捲回部１５６ｂを除く部位に塗布された負極合材とを有している。負極合材は、負極活物質（本実施形態では、黒鉛）と、バインダ樹脂（本実施形態では、ＰＶＤＦ）とを含んでなる。なお、図１に示すように、負極板１５６のうち負極合材が塗布されていない負極捲回部１５６ｂに、負極集電部材１３２が溶接されている。
【００４０】
セパレータ１５７は、図２に示すように、帯状の樹脂フィルムである。具体的には、ＰＥ（ポリエチレン）とＰＰ（ポリプロピレン）とからなり、多数の微細な孔（空隙）が三次元に連結した多孔質フィルムである。特に、本実施形態のセパレータ１５７では、ＰＥとＰＰとがフィルム（セパレータ１５７）の全体にわたり均一に混合している。このため、何らかの異常により電池１００が過昇温し、電池温度がＰＥの融点（１２０〜１３０℃）を超えたときには、セパレータ１５７全体にわたって存在するＰＰにより溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりフィルム（セパレータ１５７）の孔（空隙）を閉塞することができる。
【００４１】
これにより、セパレータ１５７を通じての電解質の移動を抑制し、電池反応を抑制できるので、電池１００の温度上昇を抑制することができる。このため、電池温度がＰＰの融点（１６０〜１７０℃）にまで達し難くなるので、セパレータ１５７が溶融して正負極板間（正極基板１５５と負極基板１５６との間）で短絡することを抑制できる。
【００４２】
仮に、電池温度がＰＥの融点を超えて上昇し続けても、電池温度がＰＰの融点を超えてセパレータ１５７のＰＰが溶融するまでは、セパレータ１５７に含まれるＰＰにより、溶融したＰＥを保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータ１５７の孔（空隙）を閉塞することができる。これにより、電池温度がＰＰの融点に達するまでは、正負極板間での短絡を防止することができる。なお、この場合、ＰＥの融点を超えてからＰＰの融点に至るまでの時間を長く稼ぐことができるので、その間に、安全を確保する何らかの処置を講ずることが可能となる。
【００４３】
次に、本実施形態のセパレータ１５７の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、厚さ２５μｍ、幅９０ｍｍ、長さ２０ｍの帯状で、ポリエチレンからなる公知の多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）を用意する。次いで、図４に示すように、この多孔質ＰＥフィルム５７を、水３０００ｍＬにＫ2ＣＯ3（和光純薬製）を４００ｇ加えたＫ2ＣＯ3水溶液Ｌ１に、１２時間浸漬する。詳細には、多孔質ＰＥフィルム５７を浸漬したＫ2ＣＯ3水溶液Ｌ１を、３０℃の温度に保持しつつ、１２時間攪拌し続けた。
【００４４】
次いで、メチル化処理工程に進み、図５に示すように、Ｋ2ＣＯ3水溶液Ｌ１にヨウ化メチル（和光純薬製）を６００ｇ加えた第１混合溶液Ｌ２に、多孔質ＰＥフィルム５７を８時間浸漬した。詳細には、多孔質ＰＥフィルム５７を浸漬した第１混合溶液Ｌ２を、８０℃の温度に保持しつつ、８時間攪拌し続けた。これにより、多孔質ＰＥフィルム５７をなすポリエチレンの一部を、メチル化してポリプロピレンとすることができる。すなわち、ＰＥ（ポリエチレン）とＰＰ（ポリプロピレン）とからなる多孔質フィルム（セパレータ１５７に相当する）を得ることができる。その後、この多孔質フィルムを第１混合溶液Ｌ２中から取り出し、蒸留水で洗浄し、乾燥させることで、セパレータ１５７を得た。
なお、本実施形態では、第１混合溶液Ｌ２は、ヨウ化メチルを１５ｗｔ％、Ｋ2ＣＯ3を１０ｗｔ％含む水溶液となっている。
【００４５】
次に、本実施形態の電池１００の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、正極活物質（ＬｉＣｏＯ2）と、導電化材（アセチレンブラック）と、バインダ樹脂（ＰＶＤＦ）と、溶剤（Ｎ−メチルピロドリン）とを混合して、正極ペーストを作製する。次いで、この正極ペーストを正極基材（アルミニウム箔）の表面に塗布し、乾燥硬化させて、正極板１５５を得る。また、負極活物質（黒鉛粉末）と、バインダ樹脂（ＰＶＤＦ）と、溶剤（Ｎ−メチルピロドリン）とを混合して、負極ペーストを作製する。この負極ペーストを、負極基材（銅箔）の表面に塗布し、乾燥硬化させて、負極板１５６を得る。
【００４６】
次に、正極板１５５と負極板１５６とセパレータ１５７とを積層し、これを捲回して断面長円状の電極体１５０を作製した。次いで、この電極体１５０を外部端子（正極端子１２０と負極端子１３０）と接続させると共に、角形収容部１１１内に収容した。その後、図１に示すように、角形収容部１１１と蓋部１１２とを溶接して、ケース１１０を形成した。
【００４７】
また、これとは別に、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＥＣ（ジエチルカーボネート）との混合有機溶媒に、ＬｉＰＦ6を溶解させた電解液を用意した。次いで、蓋部１１２の貫通孔１１２ｂを通じて、ケース１１０内に電解液を注液した。その後、図１に示すように、安全弁１４０を蓋部１１２の外側面１１２ｆ上に溶接して、貫通孔１１２ｂを封止した。これにより、本実施形態の電池１００が完成する。
【００４８】
次に、実施形態にかかるセパレータ１５７の性能を評価するために、比較形態として、２つのセパレータを用意した。
（比較形態１）
比較形態１のセパレータとして、ポリエチレンからなる公知の多孔質ＰＥフィルム５７を用意した。
（比較形態２）
比較形態２のセパレータとして、ＰＥからなる公知の多孔質ＰＥフィルム５７を、ＰＰからなる公知の多孔質ＰＰフィルムの間に挟んで積層した、３層積層型セパレータを用意した。
【００４９】
次に、実施形態にかかるセパレータ１５７と比較形態１，２にかかるセパレータとの性能を比較するために、各々のセパレータを用いた３つのサンプル電池（サンプル１〜３とする）を用意した。
サンプル１にかかるサンプル電池２００は、正極板１５５と負極板１５６との間を絶縁するセパレータとして、実施形態にかかるセパレータ１５７を用いた電池である。具体的には、図６に示すように、実施形態の電池１００（図１参照）と比較して、安全弁のみが異なり、他の部位は全て同様である。
【００５０】
詳細には、サンプル電池２００は、実施形態にかかる電池１００の安全弁１４０に比べて、厚みが厚く強固な安全弁２４０を有している。このため、サンプル電池２００の開弁圧は、実施形態の電池１００の開弁圧（約０．６ＭＰａ）よりも高く、約３．０ＭＰａとされている。これにより、サンプル電池２００では、後述する加熱試験において、セパレータを溶融させることで正負極板間を短絡させ、熱暴走に起因して多量のガスが発生したときに開弁することとなる。換言すれば、安全弁２４０が開弁するときには、正負極板間が短絡して熱暴走が生じ、これに起因して多量のガスが発生していると考えることができる。
【００５１】
サンプル２は、サンプル１（サンプル電池２００）と比較して、セパレータのみが異なり、その他の部位は同様である。具体的には、セパレータとして、比較形態１にかかるセパレータ（多孔質ＰＥフィルム５７）を用いている。このサンプル２の開弁圧も、サンプル１と同様に、約３．０ＭＰａとなる。
サンプル３は、サンプル１（サンプル電池２００）と比較して、セパレータのみが異なり、その他の部位は同様である。具体的には、セパレータとして、比較形態２にかかるセパレータ（３層積層型セパレータ）を用いている。このサンプル３の開弁圧も、サンプル１と同様に、約３．０ＭＰａとなる。
【００５２】
（加熱試験）
次に、実施形態にかかるセパレータ１５７と比較形態１，２にかかるセパレータとの性能を比較するために、サンプル１〜３について、それぞれ加熱試験を行った。具体的には、各サンプルをホットプレート上に配置し、毎分１５℃の昇温速度で、各サンプルを加熱していった。各サンプルのケース１１０の表面に電熱対を貼付しておき、各サンプルの安全弁２４０が開弁したときの温度（以下、開弁温度ともいう）を測定した。この結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2007220477.tif 000003
【００５４】
ところで、各サンプルの安全弁２４０が開弁したとき、いずれのサンプルのケース１１０内からも、蓋部１１２の貫通孔１１２ｂを通じて、多量の黒煙が排出された。このことから、いずれのサンプルにおいても、開弁時に、セパレータの溶融により正負極板間が短絡して、熱暴走が生じていたと考えることができる。なお、排出された黒煙は、ＣＯなどを主成分として含んだガスであり、セパレータをなす樹脂（ＰＥ、ＰＰ）や、電解液に含まれている有機溶媒（ＥＣ、ＤＥＣ）や、正極合材及び負極合材に含まれているバインダ樹脂（ＰＶＤＦ）などが燃焼して生じたガスと考えられる。
【００５５】
ここで、加熱試験の結果について検討する。表１に示すように、比較形態１のセパレータを用いたサンプル２では、開弁温度が１４３℃であった。このサンプル２では、セパレータとして、ポリエチレンからなる多孔質ＰＥフィルム５７を用いている。従って、電池温度がＰＥの融点（１２０〜１３０℃）を超えたときには、セパレータ全体が溶融してしまい、早期に正負極板間が短絡してしまったといえる。
【００５６】
また、比較形態２のセパレータを用いたサンプル３では、開弁温度は、サンプル２よりも高く、１５２℃であった。このサンプル３では、セパレータとして、多孔質ＰＥフィルム５７をＰＰからなる２枚の多孔質ＰＰフィルムの間に挟んで積層した、３層積層型セパレータを用いている。このため、電池温度が電池温度がＰＥの融点（１２０〜１３０℃）を超えたとき、ＰＰ層（多孔質ＰＰフィルム）の表面において、溶融したＰＥによりＰＰ層の孔が一旦閉塞される。しかしながら、その後電池温度が上昇してＰＥの粘度が低下すると、２つのＰＰ層の層間から溶融したＰＥが外部に流出してしまうと考えられる。
【００５７】
従って、サンプル３では、その電池温度がサンプル２の開弁温度（１４３℃）に達したときでも、溶融したＰＥによりＰＰ層の孔が閉塞されていたため、正負極板間において短絡が生じなかったと考えられる。しかしながら、その後、電池温度がさらに上昇して１５２℃に達するまでに、ＰＥの粘度の低下に起因して、２つのＰＰ層の層間から溶融したＰＥが外部に流出し、正負極板間において短絡が生じたと考えられる。
【００５８】
これに対し、実施形態にかかるセパレータ１５７を用いたサンプル１では、開弁温度が１７７℃となり、サンプル２，３に比べて極めて高くなった。ＰＰの融点が１６０〜１７０℃であることから、サンプル１では、電池温度がＰＰの融点を超えた後に、正負極板間において短絡が生じたことになる。換言すれば、電池温度がＰＰの融点を超えるまでは、セパレータ１５７によって、正極板１５５と負極板１５６との間の電気的絶縁が確保されていたといえる。
【００５９】
すなわち、電池温度がＰＥの融点（１２０〜１３０℃）を超えた後は、セパレータ１５７に含まれるＰＰにより、溶融したＰＥを確実に保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータ１５７の孔（空隙）を確実に閉塞することができたといえる。さらに、電池温度がＰＥの融点を超えて上昇し続けても、電池温度がＰＰの融点を超えてセパレータ１５７のＰＰが溶融するまでは、セパレータ１５７に含まれるＰＰにより、溶融したＰＥを確実に保持することができ、しかも、溶融したＰＥによりセパレータ１５７の孔（空隙）を確実に閉塞することができたといえる。
【００６０】
このことから、セパレータ１５７は、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータであるといえる。仮に、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合していなければ、電池温度がＰＥの融点を超えた後、セパレータのうちＰＰが少ない領域において溶融したＰＥを保持できず、電池温度がＰＰの融点に達する前に、その領域において正負極板間に短絡が生じると考えられるからである。
従って、実施形態にかかるセパレータの製造方法によれば、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを製造できるといえる。これは、以下のような理由によるものと考えることができる。
【００６１】
前述のように、実施形態では、ＰＥとＰＰとが混合した多孔質フィルム（セパレータ１５７）を作製する手法として、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）を、ヨウ化メチルを含む第１混合溶液Ｌ２に浸漬する手法（メチル化処理工程）を用いた。これにより、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）の全体にわたって均一に、多孔質ＰＥフィルム５７に含まれるポリエチレンをヨウ化メチルと接触（反応）させることができたと考えられる。このため、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合した多孔質フィルム（セパレータ１５７）を得ることができたと考えられる。
【００６２】
特に、実施形態では、メチル化処理工程において、第１混合溶液Ｌ２として、ヨウ化メチルを１０ｗｔ％以上（具体的には１５ｗｔ％）、Ｋ2ＣＯ3を５ｗｔ％以上（具体的には１０ｗｔ％）含む水溶液を用いた。しかも、この第１混合溶液Ｌ２の温度を６０℃以上１００℃未満（具体的には８０℃）に保持しつつ、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）を、４時間以上（具体的には８時間）、第１混合溶液Ｌ２に浸漬した。このような条件でメチル化を行うことで、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）の全体にわたって、多孔質ＰＥフィルム５７に含まれるポリエチレンとヨウ化メチルとを反応させることができたと考えられる。このため、得られたセパレータ１５７は、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータとなったと考えられる。
【００６３】
ところで、実施形態では、メチル化処理工程において、Ｋ2ＣＯ3水溶液Ｌ１にヨウ化メチルを加えた第１混合溶液Ｌ２に、多孔質ＰＥフィルム５７を浸漬している。すなわち、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）を、ヨウ化メチルとＫ2ＣＯ3とを含む第１混合溶液Ｌ２に浸漬している。Ｋ2ＣＯ3は、ポリエチレンとヨウ化メチルとの反応（メチル化）を促進させる触媒として機能するので、メチル化処理工程の工程時間（メチル化の反応時間）を短縮することができる。
【００６４】
しかも、実施形態では、メチル化処理工程に先立って、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）をＫ2ＣＯ3水溶液Ｌ１に浸漬している。すなわち、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）を、ヨウ化メチルに接触させる（本実施形態では、ヨウ化メチルを含む第１混合溶液Ｌ２に浸漬する）前に、Ｋ2ＣＯ3水溶液Ｌ１に接触（浸漬）させている。
【００６５】
前述のように、Ｋ2ＣＯ3は、ポリエチレンとヨウ化メチルとの反応を促進させる触媒として機能するので、予め、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）をＫ2ＣＯ3水溶液Ｌ１に接触（浸漬）させておくことで、後のメチル化処理工程において、ポリエチレンとヨウ化メチルとの反応をより一層促進させることができると考えられる。
従って、実施形態では、第１混合溶液Ｌ２に、多孔質ＰＥフィルム５７（ポリエチレン基材）を８時間だけ浸漬することで、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータ１５７を得ることができたと考えられる。
【００６６】
なお、電池用セパレータとして、ＰＥとＰＰとを均一に混合させた混合不織布を用いた場合でも、本実施形態のセパレータ１５７と同等の性能を得ることが可能であると考えられる。しかしながら、ＰＥとＰＰとが均一に混合した混合不織布を製造するには、多大な時間とコストがかかってしまう問題がある。具体的には、混合不織布は、ＰＥ繊維とＰＰ繊維とを水中に分散させて、これを抄紙する手法により製造することから、ＰＥ繊維とＰＰ繊維とを水中で均一に分散させるためには、時間とコストがかかり過ぎてしまう。
【００６７】
また、電池用セパレータとして、ＰＥとＰＰとを溶融し、均一に混合して製造した多孔質フィルムを用いた場合でも、本実施形態のセパレータ１５７と同等の性能を得ることが可能であると考えられる。しかしながら、ＰＥとＰＰとは相溶しないので、相溶しないＰＥとＰＰとを均一に分散させるためには、時間とコストがかかり過ぎてしまう問題があった。
【００６８】
これに対し、本実施形態では、Ｋ2ＣＯ3水溶液Ｌ１にヨウ化メチルを加えた第１混合溶液Ｌ２に、多孔質ＰＥフィルム５７を浸漬するだけで、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータ１５７を得ることができた。この製造方法は、上述の混合不織布等を製造する方法に比べれば、極めて簡易であり、且つ低コストな製法である。
【００６９】
以上より、本実施形態の製造方法によれば、簡易に且つ安価に、ポリエチレンとポリプロピレンとが均一に混合したセパレータを得ることができるといえる。また、本実施形態のセパレータ１５７は、安価で、しかも電池の過昇温に伴う正負極板間の短絡を抑制できる（正負極板間の短絡温度を高めることができる）セパレータであるといえる。従って、本実施形態のセパレータ１５７を用いた電池１００は、電池の過昇温に伴う正負極板間での短絡が生じ難く（正負極板間での短絡温度が高く）、しかも安価な電池といえる。
【００７０】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施例形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、ヨウ化メチルにより、多孔質ＰＥフィルム５７のＰＥをメチル化したが、硫酸ジメチルを用いても良い。具体的には、メチル化処理工程において、多孔質ＰＥフィルム５７を、硫酸ジメチルとＫ2ＣＯ3とを含む第２混合溶液Ｌ３（図５参照）に浸漬するようにしても良い。
【００７１】
また、実施形態の電池１００では、電極体として、正極板１５５と負極板１５６とをセパレータ１５７を介して積層した帯状の積層体を捲回した、捲回型の電極体１５０を用いた。しかしながら、電極体の形態はいずれの形態でも良く、例えば、複数の正極板１５５と負極板１５６とセパレータ１５７とを交互に積層した積層型の電極体としても良い。
また、実施形態のセパレータ１５７は、リチウムイオン二次電池である電池１００に用いたが、正極板と負極板とをセパレータを介して積層してなる電極体を備える電池であれば、いずれの種類の電池にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施形態にかかる電池１００の断面図である。
【図２】実施形態にかかるセパレータ１５７の斜視図である。
【図３】実施形態にかかるポリエチレン基材５７の斜視図である。
【図４】実施形態にかかるセパレータ１５７の製造方法を説明する説明図である。
【図５】実施形態にかかるセパレータ１５７の製造方法を説明する説明図である。
【図６】加熱試験用のサンプル電池２００の断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
５７  多孔質ＰＥフィルム（ポリエチレン基材）
１００  電池
１５０  電極体
１５５  正極板
１５６  負極板
１５７  セパレータ（電池用セパレータ）
Ｌ１  Ｋ2ＣＯ3水溶液
Ｌ２  第１混合溶液
Ｌ３  第２混合溶液
【図１】
2007220477.tif 000004
【図２】
2007220477.tif 000005
【図３】
2007220477.tif 000006
【図４】
2007220477.tif 000007
【図５】
2007220477.tif 000008
【図６】
2007220477.tif 000009