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JP2002367588A - Battery - Google Patents

Battery

Info

Publication number
JP2002367588A
JP2002367588A JP2001169912A JP2001169912A JP2002367588A JP 2002367588 A JP2002367588 A JP 2002367588A JP 2001169912 A JP2001169912 A JP 2001169912A JP 2001169912 A JP2001169912 A JP 2001169912A JP 2002367588 A JP2002367588 A JP 2002367588A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
separator
plasticizer
temperature
polyolefin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001169912A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koyo Watari
亘  幸洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP2001169912A priority Critical patent/JP2002367588A/en
Publication of JP2002367588A publication Critical patent/JP2002367588A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】セパレータの保液性を改善することにより、高
温環境下でのサイクル寿命性能や放置性能に優れた電池
を提供する。 【解決手段】電池蓋7に安全弁8を備えた角型非水二次
電他1において、電極群2に示される正極3及び負極4
にはリチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が用いら
れ、セパレーター5には600ppm以下の可塑剤を含
むポリオレフィンを用い、更に該可塑剤が25℃で液体
のパラフィンであることを特徴とする。
(57) [Summary] (Modified) [PROBLEMS] To provide a battery excellent in cycle life performance and storage performance under a high temperature environment by improving the liquid retention of a separator. A positive electrode (3) and a negative electrode (4) shown in an electrode group (2) in a rectangular nonaqueous secondary battery (1) having a safety valve (8) on a battery lid (7).
The separator 5 is characterized by using a polyolefin containing a plasticizer of 600 ppm or less, and the plasticizer is liquid paraffin at 25 ° C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィンか
らなるセパレータを備えた電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery provided with a polyolefin separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話、携帯用パソコン等の電
子機器の小型軽量化・高機能化に伴い、内蔵される電池
としても、高エネルギー密度を有し、かつ軽量なものが
採用されている。そのような要求を満たす典型的な電池
は、リチウム金属やリチウム合金等の活物質、またはリ
チウムイオンをホスト物質(ここでホスト物質とは、リ
チウムイオンを吸蔵及び放出できる物質をいう)である
炭素に吸蔵させたリチウムインターカレーション化合物
を負極とし、LiClO、LiPF等のリチウム塩
を溶解した非プロトン性の有機溶媒を電解液とし、正極
と負極との間に設置するセパレータには、有機溶媒に不
溶であり、かつ電解質や電極活物質に対して安定なポリ
オレフィン系材料を微多孔質膜や不織布に加工したもの
を用いた非水電解質二次電池である。
2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices such as mobile phones and portable personal computers have become smaller, lighter, and more sophisticated, lightweight batteries having a high energy density have been adopted as built-in batteries. I have. A typical battery that satisfies such requirements is an active material such as lithium metal or lithium alloy, or a carbon material that uses lithium ions as a host material (here, a host material refers to a material that can absorb and release lithium ions). The lithium intercalation compound occluded in the anode is used as a negative electrode, an aprotic organic solvent in which a lithium salt such as LiClO 4 or LiPF 6 is dissolved is used as an electrolyte, and an organic separator is provided between the positive electrode and the negative electrode. A non-aqueous electrolyte secondary battery using a polyolefin-based material which is insoluble in a solvent and stable to an electrolyte or an electrode active material and is processed into a microporous film or nonwoven fabric.

【0003】特に、リチウムコバルト複合酸化物、リチ
ウムニッケル複合酸化物およびスピネル型リチウムマン
ガン酸化物などは、4V(vs.Li/Li)以上の
極めて貴な電位で充放電を行えるため、これらを正極活
物質として正極に用いることで、高い放電電圧を有する
電池を実現できる。
In particular, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, and spinel type lithium manganese oxide can be charged and discharged at an extremely noble potential of 4 V (vs. Li / Li + ) or more. By using a positive electrode as a positive electrode active material, a battery having a high discharge voltage can be realized.

【0004】また、水溶液系電池としては、ニッケル−
水素電池等が携帯用電子機器の電源として、広くしよう
されている。
[0004] As an aqueous solution type battery, nickel-
Hydrogen batteries and the like are widely used as power sources for portable electronic devices.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】最近では、各種電池
が、常温環境下のみならず、低温から高温までの各種の
環境下で使用される電子機器に採用されることが多くな
ってきている。特にノート型パソコンにおいては、中央
演算装置の高速化に伴い、パソコン内部の温度が高くな
り、内蔵された電池が高温環境下で長時間使用される。
このようなことから、電池の特性の中でも、高温環境下
での特性が重要となってきている。
Recently, various batteries have been increasingly used in electronic devices used not only in a normal temperature environment but also in various environments from a low temperature to a high temperature. Particularly, in a notebook personal computer, the internal temperature of the personal computer increases as the speed of the central processing unit increases, and the built-in battery is used for a long time in a high-temperature environment.
For this reason, among the characteristics of the battery, characteristics under a high-temperature environment are becoming important.

【0006】しかしながら、従来の非水電解質二次電池
においては、常温環境下では非常に優れた性能を示すも
のの、高温でのサイクル寿命性能、あるいは、放置性能
に関しては必ずしも十分ではないということが明らかと
なってきた。また、ニッケル−水素電池等に対しても、
高温での特性改善が求められている。
[0006] However, although the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery shows very excellent performance in a normal temperature environment, it is apparent that the cycle life performance at high temperature or the leaving performance is not always sufficient. It has become. Also, for nickel-hydrogen batteries, etc.
There is a need for improved characteristics at high temperatures.

【0007】本願発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、高温での
サイクル寿命性能や放置性能に優れた電池を提供するこ
とにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a battery having excellent cycle life performance at high temperature and excellent storage performance.

【0008】本願発明者は、上記課題を解決するために
鋭意研究を重ねた結果、ポリオレフィン膜からなるセパ
レータ中の可塑剤含有量が高温サイクル寿命性能、高温
放置性能に大きな影響を及ぼすことを見い出し、本願発
明を成すにいたったものである。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found that the content of the plasticizer in the polyolefin membrane separator has a great effect on high-temperature cycle life performance and high-temperature storage performance. The present invention has been accomplished.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、セパ
レータを備えた電池に関するもので、セパレータが60
0ppm以下の可塑剤を含むポリオレフィンからなるこ
とを特徴とする。
The invention according to claim 1 relates to a battery provided with a separator, wherein the separator has a thickness of 60%.
It is characterized by comprising a polyolefin containing 0 ppm or less of a plasticizer.

【0010】請求項1の発明によれば、ポリオレフィン
中の可塑剤量を一定量以下に抑えることにより、セパレ
ータと電解液との親和性が低下せず、セパレータの電解
液保持能力を維持し、高温下で充放電サイクルを繰り返
したり放置した場合でも、電極間での液がれを防止する
ことができ、高温でのサイクル寿命性能や放置性能に優
れた電池を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, by suppressing the amount of the plasticizer in the polyolefin to a certain amount or less, the affinity between the separator and the electrolytic solution is not reduced, and the electrolytic solution holding capacity of the separator is maintained. Even when the charge / discharge cycle is repeated or left at a high temperature, liquid leakage between the electrodes can be prevented, and a battery having excellent cycle life performance and high temperature performance at a high temperature can be obtained.

【0011】請求項2の発明は、上記セパレータにおい
て、可塑剤が25℃で液体のパラフィンであることを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the separator, the plasticizer is liquid paraffin at 25 ° C.

【0012】請求項2の発明によれば、成膜工程におい
て、容易に、均一な膜をえることができる。
According to the second aspect of the present invention, a uniform film can be easily obtained in the film forming process.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の電池に備えるセパレータ
は、600ppm以下の可塑剤を含むポリオレフィンか
らなることを特徴とし、また、可塑剤が25℃で液体で
あるパラフィンであることを特徴とするものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The separator provided in the battery of the present invention is characterized by comprising a polyolefin containing 600 ppm or less of a plasticizer, and characterized in that the plasticizer is paraffin which is liquid at 25 ° C. Things.

【0014】ポリオレフィン中に含まれる可塑剤含有量
が上記の範囲を越えると、セパレータと電解液との親和
性が低下するため、セパレータの電解液保持能力(以
後、保液性と記す)が低下する。これは、可塑剤とポリ
オレフィンとの親和性の方が、可塑剤と電解液との親和
性よりも高いためである。
When the content of the plasticizer contained in the polyolefin exceeds the above range, the affinity between the separator and the electrolyte decreases, so that the separator's ability to retain the electrolyte (hereinafter referred to as liquid retention) decreases. I do. This is because the affinity between the plasticizer and the polyolefin is higher than the affinity between the plasticizer and the electrolyte.

【0015】このため、可塑剤含有量の大きいセパレー
タを用いた電池では、高温下で、充放電サイクルを繰り
返したり、放置した場合においては、セパレータの保液
性が低いため、電極間での液がれが早期に生じ、十分な
性能が得られないという問題があった。したがって、ポ
リオレフィン中の可塑剤含有量が600ppm以下であ
るセパレータを用いることが肝要である。
Therefore, in a battery using a separator having a large plasticizer content, when the charge / discharge cycle is repeated or left at a high temperature, the liquid retaining property of the separator is low. There has been a problem that peeling occurs early and sufficient performance cannot be obtained. Therefore, it is important to use a separator having a plasticizer content of 600 ppm or less in the polyolefin.

【0016】つぎに、本発明のセパレータの製造方法に
ついて説明する。本願発明において用いられるセパレー
タは、成膜、延伸、抽出の3工程を行うことにより、成
形することができる。
Next, a method for producing the separator of the present invention will be described. The separator used in the present invention can be formed by performing three steps of film formation, stretching, and extraction.

【0017】第1の成膜工程では、ポリオレフィンを可
塑剤に加熱溶解することにより、ポリオレフィン溶液を
調製する。この可塑剤としては、室温で液体であり、ポ
リオレフィンを十分に溶解できるものであれば、特に限
定されず、例えば、パラフィン、キシレン、ジオクチル
フタレート、ジブチルフタレート、ジフェニルエーテ
ル、デカリン、鉱物油留分などを使用することができ
る。
In the first film forming step, a polyolefin solution is prepared by heating and dissolving the polyolefin in a plasticizer. The plasticizer is not particularly limited as long as it is a liquid at room temperature and can sufficiently dissolve the polyolefin. Can be used.

【0018】このうち、成膜工程において、取り扱いが
容易で、作業性にすぐれ、しかも化学的に安定で、電池
の諸特性に悪影響を与えないという点から、25℃で液
体のパラフィンを使用することが好ましい。25℃で液
体のパラフィンとしては、一般式C2n+2で表わ
される直鎖状飽和炭化水素があり、その例としては、n
−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタ
ン、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカン、n−ド
デカン、n−トリデカン、n−テトラデカン、n−ペン
タデカン、n−ヘキサデカン、n−ヘプタデカン、n−
オクタデカンが挙げられる。
In the film forming process, paraffin which is liquid at 25 ° C. is used because it is easy to handle, has excellent workability, is chemically stable, and does not adversely affect the characteristics of the battery. Is preferred. Examples of the paraffin liquid at 25 ° C. include a linear saturated hydrocarbon represented by the general formula C n H 2n + 2.
-Pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, n-undecane, n-dodecane, n-tridecane, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane , N-
Octadecane is mentioned.

【0019】これらの直鎖状飽和炭化水素の混合物、あ
るいは直鎖状飽和炭化水素やその混合物中に、25℃で
は気体または固体の飽和炭化水素が溶解して、25℃で
液体である混合溶液を使用してもよい。
A mixed solution in which a gas or solid saturated hydrocarbon is dissolved at 25 ° C. in a mixture of these linear saturated hydrocarbons, or a linear saturated hydrocarbon or a mixture thereof, and is liquid at 25 ° C. May be used.

【0020】また、フィルタープレス脱ロウ法における
絞り油(脱ロウ油)を真空蒸留して得られる流出油で、
精製して軽質潤滑油の原料となるパラフィン油や、粘度
の低い脱ロウ油を高度に精製した流動パラフィンなどを
使用することもできる。
In addition, spilled oil obtained by vacuum distillation of depressurized oil (dewaxed oil) in a filter press dewaxing method,
It is also possible to use paraffin oil which is refined and used as a raw material for light lubricating oil, liquid paraffin which is highly purified from dewaxed oil having low viscosity, and the like.

【0021】第2の延伸工程では、このポリオレフィン
溶液をダイスから押し出してゲル状シートを成形する。
延伸方法としては、特に限定されないが、例えば、テン
ター法、ロール法、インフレーション法、圧延法、もし
くは、これらの方法の組み合わせによって所定の倍率で
行う。延伸方向は、2軸延伸が好ましく、特に、同時2
軸延伸が好ましい。
In the second stretching step, the polyolefin solution is extruded from a die to form a gel-like sheet.
The stretching method is not particularly limited. For example, the stretching is performed at a predetermined magnification by a tenter method, a roll method, an inflation method, a rolling method, or a combination of these methods. The stretching direction is preferably biaxial stretching.
Axial stretching is preferred.

【0022】第3の抽出工程では、得られた延伸膜か
ら、可塑剤を抽出することによって、微多孔質膜とす
る。抽出溶剤としては、特に限定されないが、使用する
可塑剤に合わせ、その可塑剤をよく溶解することのでき
る、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水
素、塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、三
フッ化エタン等のフッ化炭化水素、ジエチルエーテル、
ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノール、
プロパノール等のアルコール類等の易揮発性溶剤を使用
することができる。延伸膜を抽出溶剤に浸漬して、可塑
剤を抽出した後、延伸膜を加熱乾燥、風乾を行うことに
よって、抽出溶剤を除去する。
In the third extraction step, a plasticizer is extracted from the obtained stretched film to obtain a microporous film. The extraction solvent is not particularly limited, but can be well dissolved according to the plasticizer used, for example, hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, chlorinated methylene chloride, carbon tetrachloride, etc. Hydrocarbons, fluorinated hydrocarbons such as ethane trifluoride, diethyl ether,
Ethers such as dioxane, methanol, ethanol,
Easily volatile solvents such as alcohols such as propanol can be used. After the stretched film is immersed in an extraction solvent to extract the plasticizer, the stretched film is heated and air-dried to remove the extraction solvent.

【0023】なお、可塑剤の含有量は、可塑剤抽出工程
の時間及び回数を種々変更することによって調整するこ
とができる。
The content of the plasticizer can be adjusted by variously changing the time and the number of times of the plasticizer extraction step.

【0024】ポリオレフィンからなるセパレータ中に含
有される可塑剤の量は、後の実施例の結果が示すよう
に、600ppm以下であれば良いが、その値は、小さ
いほど好ましい。
The amount of the plasticizer contained in the polyolefin separator may be 600 ppm or less, as shown in the results of the following examples. The smaller the value, the more preferable.

【0025】ポリオレフィン材料としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン等を用いることができ
るが、これらの中では、ポリエチレンを用いることが好
ましい。この場合、ポリエチレンとしては、高密度、中
密度、低密度の各種分岐ポリエチレン、線状ポリエチレ
ン、高分子量及び超高分子量ポリエチレンなど、何れの
ポリエチレンも使用できる。また、適宜、各種の酸化防
止剤、難燃剤などの添加剤を、適量含有したものでも良
い。また、本願発明に用いるポリオレフィンの重量平均
分子量は、50万〜200万の範囲を有するものが好ま
しい。
As the polyolefin material, polyethylene, polypropylene, polybutene and the like can be used, and among these, polyethylene is preferably used. In this case, as the polyethylene, any polyethylene such as various types of high-density, medium-density and low-density branched polyethylenes, linear polyethylenes, high-molecular weight and ultra-high-molecular-weight polyethylenes can be used. Further, those containing appropriate amounts of additives such as various antioxidants and flame retardants may be used. The polyolefin used in the present invention preferably has a weight average molecular weight in the range of 500,000 to 2,000,000.

【0026】本願発明の非二次電池を作製する場合に
は、上記のようにして作製されたセパレータを用い、通
常の方法により電池を作製すれば良い。
When the non-secondary battery of the present invention is manufactured, the battery may be manufactured by a usual method using the separator manufactured as described above.

【0027】本願発明の電池が非水電解質二次電池の場
合、その正極活物質としては、リチウムを吸蔵放出可能
な化合物である、組成式LiMO、またはLi
(ただしM は遷移金属、0≦x≦1、0≦y≦
2)で表される、複合酸化物、トンネル状の空孔を有す
る酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物等を用いるこ
とができる。その具体例としては、LiCoO 、L
iNiO、LiMn 、LiMn 、M
nO、FeO、V、V13、TiO
TiS等がある。また、ポリアニリン等の導電性ポリ
マー等の有機化合物を用いることもでき、さらに、これ
らを混合して用いてもよい。また、粒状の活物質を用い
る場合には、例えば、活物質粒子と導電助剤と結着剤と
からなる合材をアルミニウム等の金属集電体上に形成す
ることで作製できる。
The battery of the present invention is used for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
Can absorb and release lithium as its positive electrode active material
Compound LixMO2Or LiyM
2O 4(Where M is a transition metal, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦
Complex oxide represented by 2), having tunnel-like vacancies
Oxide, layered metal chalcogenide, etc.
Can be. As a specific example, LiCoO2 , L
iNiO2, LiMn 2O4 , Li2Mn2O4 , M
nO2, FeO2, V2O5, V6O13, TiO2,
TiS2Etc. In addition, conductive polymers such as polyaniline
It is also possible to use organic compounds such as
These may be used as a mixture. Also, using a granular active material
For example, when the active material particles, the conductive auxiliary agent, and the binder are used,
Formed on a metal current collector such as aluminum
Can be produced by

【0028】また、負極活物質としては、例えば、A
l、Si、Pb、Sn、Zn、Cd等とリチウムとの合
金、LiFe、WO、MoO等の遷移金属酸
化物、グラファイト、カーボン等の炭素質材料、Li
(LiN)等の窒化リチウム、もしくは金属リチウム
箔、または、これらの混合物を用いてもよい。また、粒
状の炭素質材料を用いる場合には、例えば、活物質粒子
と結着剤とからなる合材を銅等の金属集電体上に形成す
ることで作製できる 電解質としては、無機固体電解質、ポリマー固体電解
質、電解液等を用いることができるが、非水電解液二次
電池を作製する場合、電解液溶媒として、例えば、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、も
しくはこれらの混合物が使用できる。
As the negative electrode active material, for example, A
Alloys of lithium with l, Si, Pb, Sn, Zn, Cd, etc., transition metal oxides such as LiFe 2 O 3 , WO 2 , MoO 2 , carbonaceous materials such as graphite, carbon, and Li 5
Lithium nitride such as (Li 3 N) or metallic lithium foil, or a mixture thereof may be used. When a granular carbonaceous material is used, for example, an inorganic solid electrolyte can be prepared by forming a mixture of active material particles and a binder on a metal current collector such as copper. Although, a polymer solid electrolyte, an electrolytic solution and the like can be used, when producing a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, as an electrolytic solution solvent, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, Sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide,
A polar solvent such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolan, methyl acetate, or a mixture thereof can be used.

【0029】また、これら電解液溶媒に溶解させるリチ
ウム塩としては、LiPF、LiClO、LiBF
、LiAsF、LiCFCO、LiCFSO
、LiN(SOCF、LiN(SOCF
CF、LiN(COCFおよびLiN(C
OCFCFなどの塩またはこれらの混合物が使
用できる。 また、電池の形状は、特に限定されるもの
ではなく、本願発明は、角形、円筒形、長円筒形、コイ
ン形、ボタン形、シート形電池等の様々な形状の非水電
解質二次電池に適用可能である。
Lithium salts dissolved in these electrolyte solvents include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF
4, LiAsF 6, LiCF 3 CO 2, LiCF 3 SO
3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2)
CF 3 ) 2 , LiN (COCF 3 ) 2 and LiN (C
OCF 2 CF 3) salt, or mixtures thereof, such as 2 may be used. The shape of the battery is not particularly limited, and the present invention is applicable to non-aqueous electrolyte secondary batteries of various shapes such as a square, a cylinder, a long cylinder, a coin, a button, and a sheet battery. Applicable.

【0030】さらに、本発明のセパレータは、ニッケル
− 水素電池やニッケル−カドミウム電池等の各種アル
カリ電池や、その他の水溶液系電池にも使用可能であ
る。
Further, the separator of the present invention can be used for various alkaline batteries such as nickel-hydrogen batteries and nickel-cadmium batteries, and other aqueous batteries.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本願発明を適用した実施例として、非
水電解質二次電池について説明するが、本願発明は、本
実施例により、何ら限定されるものではなく、その主旨
を変更しない範囲において、適宜変更して実施すること
ができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as an example to which the present invention is applied. However, the present invention is not limited to the present embodiment at all, and the scope of the present invention is not changed. It can be carried out with appropriate changes.

【0032】本実施例におけるセパレータの試験方法は
次の通りである。膜厚は、断面を走査電子顕微鏡により
測定した。空孔率は、重量法により測定した。透気度
は、JIS P8117に準拠して測定した。セパレー
タ中に含まれる可塑剤の抽出は、ソックスレー抽出器を
用い、抽出溶媒としてn−ヘキサン(n−C14
を用い、3gのセパレータを12時間連続抽出した。セ
パレータ中に含まれる可塑剤の定量分析は、ガスクロマ
トグラフィーを用いて測定した。
The test method of the separator in the present embodiment is as follows. The film thickness was measured on a cross section with a scanning electron microscope. The porosity was measured by a gravimetric method. The air permeability was measured according to JIS P8117. The extraction of the plasticizer contained in the separator was performed using a Soxhlet extractor, and n-hexane (nC 6 H 14 ) was used as an extraction solvent.
, And 3 g of the separator was continuously extracted for 12 hours. The quantitative analysis of the plasticizer contained in the separator was measured using gas chromatography.

【0033】すべての試験電池に共通部分はつぎの通り
である。試験電池としては、角形非水電解質二次電池を
使用した。図1は本実施例の角形非水電解質二次電池の
断面構造を示す図である。図1において、1は角形非水
電解質二次電池、2は扁平状電極群、3は正極、4は負
極、5はセパレータ、6は電池ケース、7は電池蓋、8
は安全弁、9は正極端子、10は正極リード線である。
The parts common to all test batteries are as follows. A rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery was used as a test battery. FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment. In FIG. 1, 1 is a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery, 2 is a flat electrode group, 3 is a positive electrode, 4 is a negative electrode, 5 is a separator, 6 is a battery case, 7 is a battery lid, 8
Is a safety valve, 9 is a positive electrode terminal, and 10 is a positive electrode lead wire.

【0034】本実施例1の角形非水電解質二次電池1
は、アルミニウム集電体にリチウムイオンを吸蔵・放出
する物質を構成要素とする正極合材を塗布してなる正極
3と、銅集電体にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質
を構成要素とする負極合材を塗布してなる負極4とがセ
パレータ5を介して巻回された扁平状電極群2と、電解
質塩を含有した非水電解液とを電池ケース6に収納して
なるものである。なお、電池の設計容量は、600mA
hである。
The prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery 1 of the first embodiment
Are composed of a positive electrode 3 formed by applying a positive electrode mixture containing a substance capable of absorbing and releasing lithium ions to an aluminum current collector, and a substance capable of absorbing and releasing lithium ions to a copper current collector. A flat electrode group 2 in which a negative electrode 4 coated with a negative electrode mixture is wound via a separator 5 and a non-aqueous electrolyte containing an electrolyte salt are housed in a battery case 6. . The design capacity of the battery was 600 mA.
h.

【0035】電池ケース6には、安全弁8を設けた電池
蓋7がレーザー溶接によって取り付けられ、正極端子9
は正極リード10を介して正極3と接続され、負極4は
電池ケース6の内壁と接触により電気的に接続されてい
る。
A battery cover 6 provided with a safety valve 8 is attached to the battery case 6 by laser welding.
Is connected to the positive electrode 3 via the positive electrode lead 10, and the negative electrode 4 is electrically connected to the inner wall of the battery case 6 by contact.

【0036】正極合材は、活物質のLiCoO90重
量部と、導電材のアセチレンブラック5重量部と、結着
剤のポリフッ化ビニリデン5重量部とを混合し、N−メ
チル−2−ピロリドンを適宜加えて分散させ、スラリー
として調製した。このスラリーを厚さ20μmのアルミ
ニウム集電体に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレ
スで圧縮成型することにより正極3を作製した。
The positive electrode mixture is obtained by mixing 90 parts by weight of LiCoO 2 as an active material, 5 parts by weight of acetylene black as a conductive material, and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and mixing N-methyl-2-pyrrolidone. Was added and dispersed to prepare a slurry. This slurry was uniformly applied to a 20 μm-thick aluminum current collector, dried, and then compression-molded with a roll press to produce a positive electrode 3.

【0037】負極合材は、リチウムイオンを吸蔵放出す
る炭素材料90重量部と、ポリフッ化ビニリデン10重
量部とを混合し、N−メチル−2−ピロリドンを適宜加
えて分散させ、スラリーとして調製した。このスラリー
を厚さ10μmの銅集電体に均一に塗布、乾燥させた
後、ロールプレスで圧縮成型することにより負極4を作
製した。
The negative electrode mixture was prepared as a slurry by mixing 90 parts by weight of a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride, adding N-methyl-2-pyrrolidone as needed, and dispersing the slurry. . The slurry was uniformly applied to a 10 μm-thick copper current collector, dried, and then compression-molded by a roll press to produce a negative electrode 4.

【0038】電解液は、エチレンカーボネート(EC)
とジエチルカーボネート(DEC)の体積比1:1混合
溶媒中に、LiPFを1mol/l溶解したものであ
る。
The electrolyte is ethylene carbonate (EC)
1 mol / l of LiPF 6 dissolved in a mixed solvent of 1: 1 by volume and diethyl carbonate (DEC).

【0039】電池の試験条件はつぎの通りとした。高温
放置試験は、まず電池を、室温で、1CmAの電流で
4.2Vまで定電流・定電圧充電を3時間行い、ひきつ
づき、1CmAの定電流で2.75Vまで放電し、その
時の放電容量を初期放電容量とした。つぎに、室温で、
1CmAの電流で4.2Vまで定電流・定電圧充電を3
時間行い、充電状態で30日間、60℃で放置した。そ
の後、電池を1CmAの定電流で2.75Vまで放電
し、その時の放電容量を高温放置後容量とした。そし
て、初期放電容量に対する高温放置後容量の比(%)を
求め、この値を高温放置容量保持率とした。高温容量保
持率が80%以上の電池を良好とし、80%未満の電池
を不良とした。
The test conditions for the battery were as follows. In the high-temperature storage test, the battery was first charged at room temperature with a constant current and constant voltage of 1 CmA to 4.2 V for 3 hours, and then discharged at a constant current of 1 CmA to 2.75 V, and the discharge capacity at that time was measured. The initial discharge capacity was used. Next, at room temperature,
3 constant current / constant voltage charging up to 4.2 V with 1 CmA current
It was left for 60 days in a charged state for 30 days. Thereafter, the battery was discharged to 2.75 V at a constant current of 1 CmA, and the discharge capacity at that time was defined as the capacity after being left at high temperature. Then, the ratio (%) of the capacity after high-temperature storage to the initial discharge capacity was determined, and this value was defined as the high-temperature storage capacity retention. Batteries with a high-temperature capacity retention of 80% or more were rated good, and batteries with a high-temperature capacity retention of less than 80% were rated poor.

【0040】高温サイクル寿命試験は、上記の電池を、
45℃において、1CmAの電流で4.2Vまで定電圧
・定電流充電を3時間おこない、その後、1CmAの定
電流で2.75Vまで放電するという、充放電サイクル
を300サイクル行い、1サイクル目の放電容量に対す
る300サイクル目の放電容量の比(%)を求め、この
値を高温サイクル容量保持率とした。高温サイクル容量
保持率が80%以上の電池を良好とし、80%未満の電
池を不良とした。
In the high temperature cycle life test, the above battery was
At 45 ° C., constant-voltage / constant-current charging was performed for 3 hours at a current of 1 CmA to 4.2 V, and then discharging was performed to 2.75 V at a constant current of 1 CmA. The ratio (%) of the discharge capacity at the 300th cycle to the discharge capacity was determined, and this value was defined as the high-temperature cycle capacity retention. Batteries with a high-temperature cycle capacity retention of 80% or more were rated good, and batteries with less than 80% were rated poor.

【0041】なお、以下の実施例においては、同じ条件
の電池を各10セルづつ作製し、得られたデータはすべ
て10セルの平均値で表示した。
In the following examples, batteries under the same conditions were manufactured for each 10 cells, and the obtained data were all represented by the average value of 10 cells.

【0042】[実施例1]ポリオレフィンとしてはポリ
エチレンを、可塑剤としてパラフィン油(Witco社
製、商品名:カーネーション)を使用し、パラフィン油
含有量を100〜1000ppmの間で変化させた6種
類のセパレータを使用した電池を作製した。セパレータ
中のパラフィン油含有量は、塩化メチレンでの抽出洗浄
の時間と回数で調整した。得られたセパレータは、膜厚
25μm、空孔率40%、透気度500sec/100
ccであった。各電池の高温放置試験および高温サイク
ル寿命試験の結果を表1に示した。
[Example 1] Six kinds of polyolefins were used, in which polyethylene was used and paraffin oil (manufactured by Witco, trade name: carnation) was used as a plasticizer, and the paraffin oil content was varied between 100 and 1000 ppm. A battery using the separator was manufactured. The paraffin oil content in the separator was adjusted by the time and the number of times of extraction and washing with methylene chloride. The obtained separator had a thickness of 25 μm, a porosity of 40%, and an air permeability of 500 sec / 100.
cc. Table 1 shows the results of the high-temperature storage test and the high-temperature cycle life test of each battery.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】表1から、ポリエチレンセパレータ中に含
まれる可塑剤(パラフィン油)が少なくなるにしたがっ
て、高温放置容量保持率および高温サイクル容量保持率
は大きくなることがわかった。この理由しては、セパレ
ータ中に含まれる可塑剤量が少ないほど、セパレータは
保液性に優れるため、電極間の液がれが抑制されたため
であると考えられる。
From Table 1, it was found that as the amount of the plasticizer (paraffin oil) contained in the polyethylene separator decreases, the high-temperature storage capacity retention rate and the high-temperature cycle capacity retention rate increase. It is considered that the reason for this is that the smaller the amount of the plasticizer contained in the separator, the more excellent the liquid retaining property of the separator, and thus the more the amount of plasticizer contained in the separator was, so that the liquid leakage between the electrodes was suppressed.

【0045】また、表1の実施例A、B、CおよびDに
示すように、セパレータ中の可塑剤(パラフィン油)含
有量が600ppm以下であるポリエチレンセパレータ
を用いた非水電解質二次電池では、高温放置容量保持率
および高温サイクル容量保持率とも80%を超えて、良
好な特性を示したのに対し、可塑剤(パラフィン油)含
有量が800ppmや1000ppmの電池EおよびF
では、高温放置容量保持率および高温サイクル容量保持
率ともに急激に低下することが示された。
As shown in Examples A, B, C and D in Table 1, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a polyethylene separator having a plasticizer (paraffin oil) content of 600 ppm or less in the separator was used. The batteries E and F having a plasticizer (paraffin oil) content of 800 ppm or 1000 ppm, while exhibiting good characteristics, with both the high-temperature storage capacity retention rate and the high-temperature cycle capacity retention rate exceeding 80%.
Showed that both the high-temperature storage capacity retention rate and the high-temperature cycle capacity retention rate sharply decreased.

【0046】[実施例2]ポリエチレン中の可塑剤の含
有量を400ppmとし、可塑剤の種類を変えた以外は
実施例1の電池Cと同様にして、3種類の電池を作製し
た。各電池の高温放置試験および高温サイクル寿命試験
の結果を表2に示した。
Example 2 Three types of batteries were manufactured in the same manner as the battery C of Example 1 except that the content of the plasticizer in polyethylene was 400 ppm and the type of the plasticizer was changed. Table 2 shows the results of the high-temperature storage test and the high-temperature cycle life test of each battery.

【0047】[0047]

【表2】 [Table 2]

【0048】表2からわかるように、可塑剤の種類を変
えた場合でも、高温放置容量保持率および高温サイクル
容量保持率とも80%を超えて、良好な特性を示した。
ただし、表1の電池C、表2の電池Gおよび電池Hのよ
うに、25℃で液体のパラフィンを使用した場合には、
それ以外の可塑剤を使用した表2の電池Iよりは、高温
放置容量保持率および高温サイクル容量保持率ともに優
れていた。
As can be seen from Table 2, even when the type of the plasticizer was changed, both the high-temperature storage capacity retention rate and the high-temperature cycle capacity retention rate exceeded 80%, indicating good characteristics.
However, when the liquid paraffin at 25 ° C. is used as in the battery C in Table 1, the battery G and the battery H in Table 2,
Both the high-temperature storage capacity retention rate and the high-temperature cycle capacity retention rate were superior to the battery I in Table 2 using other plasticizers.

【0049】[実施例3]ポリオレフィンの種類をポリ
エチレンからポリプロピレンに変えた以外は実施例1の
電池Cと同様にして、電池Jを作製した。電池Jの高温
放置容量保持率は84%、高温サイクル容量保持率は8
4%となり、ポリプロピレンを用いた場合でも、高温放
置容量保持率および高温サイクル容量保持率とも80%
を超えて、良好な特性を示した。
Example 3 A battery J was made in the same manner as the battery C of Example 1 except that the type of polyolefin was changed from polyethylene to polypropylene. Battery J had a high-temperature storage capacity retention of 84% and a high-temperature cycle capacity retention of 8%.
4%, and even when polypropylene is used, both the high-temperature storage capacity retention rate and the high-temperature cycle capacity retention rate are 80%.
And good characteristics were exhibited.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の電池に備えるセパレータは、6
00ppm以下の可塑剤を含むポリオレフィンからなる
ことを特徴とするものであり、また、その可塑剤が25
℃で液体であるパラフィンであることを特徴とするもの
である。
The separator provided in the battery of the present invention has the following properties.
It is characterized by being composed of a polyolefin containing 00 ppm or less of a plasticizer.
It is characterized by being paraffin which is a liquid at a temperature of ° C.

【0051】本発明によれば、ポリオレフィン中の可塑
剤量を一定量以下に抑えることにより、セパレータと電
解液との親和性が低下せず、セパレータの電解液保持能
力を維持し、高温下で充放電サイクルを繰り返したり放
置した場合でも、電極間での液がれを防止することがで
き、高温でのサイクル寿命性能や放置性能に優れた二次
電池を得ることができ、高温下で使用される電子機器の
高性能化を図ることが可能となる。
According to the present invention, by suppressing the amount of plasticizer in the polyolefin to a certain level or less, the affinity between the separator and the electrolyte does not decrease, the ability of the separator to retain the electrolyte is maintained, Even if the charge / discharge cycle is repeated or left, the liquid can be prevented from leaking between the electrodes, and a secondary battery with excellent cycle life performance and storage performance at high temperatures can be obtained. It is possible to improve the performance of electronic devices to be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例の角形非水電解質二次電池の断面構造
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 非水電解質二次電池 2 偏平状電極群 3 正極 4 負極 5 セパレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-aqueous electrolyte secondary battery 2 Flat electrode group 3 Positive electrode 4 Negative electrode 5 Separator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セパレータが600ppm以下の可塑剤
を含むポリオレフィンからなることを特徴とする電池。
1. A battery, wherein the separator is made of a polyolefin containing 600 ppm or less of a plasticizer.
【請求項2】 可塑剤が25℃で液体のパラフィンであ
ることを特徴とする請求項1記載の電池。
2. The battery according to claim 1, wherein the plasticizer is liquid paraffin at 25 ° C.
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