特許 7451706 リチウム補充セパレータ及びリチウム補充セパレータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】リチウム補充セパレータ及びリチウム補充セパレータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/446 20210101AFI20240311BHJP

   H01M 50/414 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/411 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/491 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/426 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/417 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/42 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/403 20210101ALI20240311BHJP

   H01M 50/489 20210101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

H01M50/446

H01M50/414

H01M50/411

H01M50/491

H01M50/426

H01M50/417

H01M50/42

H01M50/403 Z

H01M50/489

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022534673

(86)(22)【出願日】2021-06-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-08

(86)【国際出願番号】 CN2021099482

(87)【国際公開番号】W WO2022041929

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2022-06-07

(31)【優先権主張番号】202010885087.0

(32)【優先日】2020-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】522118469

【氏名又は名称】重慶金美新材料科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＯＮＧＱＩＮＧ ＪＩＭＡＴ ＮＥＷ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｊｉｎｆｕ ２ｎｄ Ｒｏａｄ，Ｑｉａｏｈｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ，Ｇｕｎａｎ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｑｉｊｉａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１４２１，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100146374

【弁理士】

【氏名又は名称】有馬 百子

(72)【発明者】

【氏名】臧 世偉

(72)【発明者】

【氏名】劉 文卿

【審査官】梅野 太朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１６５５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３１７８２２６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１２７２６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０９５１５８２５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００８－０８４８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２００９７２８７９（ＣＮ，Ｙ）

【文献】特開平０７－２７２７６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料は、ハロゲン含有ポリマー基材と、強化剤と、難燃剤と、リチウム塩とを含み、
前記強化剤はエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーとを含み、
前記難燃剤はデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルとを含み、
ハロゲン含有ポリマー基材は５０～６０質量％であり、強化剤は５～１０質量％であり、難燃剤は５～１０質量％であり、リチウム塩は２０～４０質量％であることを特徴とするリチウム補充セパレータ。

【請求項2】

電解液に浸漬されている際、孔隙率が８０～９０％であり、各孔の平均直径が３０～６０ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウム補充セパレータ。

【請求項3】

前記ハロゲン含有ポリマー基材は塩素含有ポリマー、臭素含有ポリマー、フッ素含有ポリマーの１種または２種以上を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウム補充セパレータ。

【請求項4】

前記リチウム塩は過塩素酸塩、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ビス（オキサラト）ホウ酸リチウム、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム塩、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドの１種又は複数種を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウム補充セパレータ。

【請求項5】

配合比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法でフィルムを形成し、フィルムをオーブンで乾燥した後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる、ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のリチウム補充セパレータの製造方法。

【請求項6】

前記インフレーションフィルム成形機の窒素流速は２０～２３ｍ／ｍｉｎである、ことを特徴とする請求項５に記載のリチウム補充セパレータの製造方法。

【請求項7】

フィルムを６０～７０℃のオーブンに入れて１～２ｈ乾燥させる、ことを特徴とする請求項５に記載のリチウム補充セパレータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はリチウム電池の技術分野に関し、具体的には、リチウム補充セパレータ及びリチウム補充セパレータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

化石エネルギーの消費量の増加により、汚染問題が次第に注目されるようになっており、そのため、よりクリーンなエネルギーへの関心もますます高まっている。その中で、リチウム電池は高いエネルギー密度と高い出力電圧などの優れた特性を持っているため、急速に世界中でブームになった。しかしながら、リチウム電池に上記の大きなメリットがあるが、技術の進歩に伴い、例えば、高いエネルギー密度や安全性能だけでなく、経済性や実用性も兼ね備えるなどのような、リチウム電池に対する要求もだんだん高くなっている。

【0003】

リチウムイオン電池は、最初の充放電の過程において、負極の表面にＳＥＩ膜が形成され、それによって一定量のリチウムイオンが消費されるため、リチウムイオン電池のエネルギー密度は理論値より低くなる。この問題を解決するために、リチウム補充技術が生まれた。

【0004】

現在、リチウムイオン電池にリチウムを補充するには、リチウムイオン電池のセパレータにリチウム補充層を塗布するのが一般的だが、セパレータにリチウム補充層を塗布する方法には多くの欠陥が存在している。一方で、リチウム補充層に粘着剤などの不必要な物質を添加する必要があり、製品の厚さが増え、不必要な原料汚染がもたらされる。他方で、リチウム補充層を載せるための多孔質セパレータは上流企業から購入する必要があり、そのコストも高く、得られたセパレータの耐熱性と引張強度も好ましくないため、電池の安全性能も高くない。上記欠陥により、リチウムイオン電池の開発は大きく制限されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は従来技術におけるリチウム補充セパレータの高いコスト、低い耐熱性、劣った引張強度という欠陥を補うために、リチウム補充セパレータ及びリチウム補充セパレータの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の技術的解決手段は以下の通りである。

【0007】

リチウム補充セパレータであって、原料は、ハロゲン含有ポリマー基材と、強化剤と、難燃剤と、リチウム塩とを含み、ここで、
ハロゲン含有ポリマー基材は５０～６０％であり、強化剤は５～１０％であり、難燃剤は５～１０％であり、リチウム塩は２０～４０％である、ことを特徴とする。

【0008】

上記による本発明は、前記リチウム補充セパレータの厚さが１６～２３μｍである、ことを特徴とする。

【0009】

上記による本発明は、前記リチウム補充セパレータが電解液に浸漬されている際、その孔隙率が８０～９０％であり、各孔の平均直径が３０～６０ｎｍである、ことを特徴とする。

【0010】

上記による本発明は、前記ハロゲン含有ポリマー基材は塩素含有ポリマー、臭素含有ポリマー、フッ素含有ポリマーの１種または２種以上を含む、ことを特徴とする。

【0011】

さらに、前記塩素含有ポリマーはポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデンの１種または２種以上である。

【0012】

さらに、前記臭素含有ポリマーは臭素化ブタジエンコポリマー、臭素化ブタジエンポリマー、臭素化ポリスチレンコポリマーの１種または２種以上である。

【0013】

さらに、前記フッ素含有ポリマーはポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニルの１種または２種以上である。

【0014】

上記による本発明は、前記強化剤がエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーとを含む、ことを特徴とする。

【0015】

さらに、前記エチレン－酢酸ビニルコポリマーと前記アクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーの質量比は４：６である。

【0016】

上記による本発明は、前記難燃剤がデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルとを含む、ことを特徴とする。

【0017】

さらに、前記デカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルの質量比は３：７である。

【0018】

上記による本発明は、前記リチウム塩の質量がすべての原料の総質量の１０～２０％を占める、ことを特徴とする。

【0019】

上記による本発明は、前記リチウム塩の粒径が１．５～２μｍである、ことを特徴とする。

【0020】

前記リチウム塩は過塩素酸塩、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ビス（オキサラト）ホウ酸リチウム、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム塩、及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドの１種又は複数種を含む。

【0021】

リチウム補充セパレータの製造方法であって、配合比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ１６～２３μｍのフィルムを形成し、フィルムをオーブンで乾燥した後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる、ことを特徴とする。

【0022】

上記による本発明は、前記インフレーションフィルム成形機の窒素流速が２０～２３ｍ／ｍｉｎである、ことを特徴とする。

【0023】

上記による本発明は、フィルムを６０～７０℃のオーブンで１～２ｈ乾燥させる、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

上記による本発明の有益な効果は次の通りである。

【0025】

（１）本発明のリチウム補充セパレータはリチウム電池に組み立てられている際、リチウム塩が電解質に溶解できるため、最初の充放電に消費されるリチウムイオンを提供できるだけでなく、リチウム電池の複数回の充放電において徐々に消費されるリチウムイオンを補充するようにリチウムイオンを提供し続け、それによってリチウムイオンのエネルギー密度を高いレベルに維持することができる。

【0026】

（２）本発明は起泡剤や、粘着剤などの成分を添加する必要もなく、上流企業から多孔質セパレータを購入する必要もないため、コストが大幅に削減される。

【0027】

（３）本発明はハロゲン含有ポリマー基材などの使用によって、リチウム補充セパレータの熱安定性が向上し、また、製品の靭性も大幅に向上する。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、実施形態とともに本発明をさらに説明する。

【0029】

リチウム補充セパレータであって、その原料は、ハロゲン含有ポリマー基材と、強化剤と、難燃剤と、リチウム塩とを含み、各原料の質量比はハロゲン含有ポリマー基材５０～６０％、強化剤５～１０％、難燃剤５～１０％、リチウム塩２０～４０％である。

【0030】

本発明において、リチウム塩の粒径は１．５～２μｍである。具体的に、リチウム塩は過塩素酸塩、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ビス（オキサラト）ホウ酸リチウム、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム塩、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから１種又は複数種を選ぶことができる。

【0031】

本発明において、ハロゲン含有ポリマー自体は、ハロゲン原子を含有しており、その熱安定性が高く、耐熱性が大幅に向上している。具体的に、ハロゲン含有ポリマー基材は塩素含有ポリマー、臭素含有ポリマー、フッ素含有ポリマーの１種または２種以上を含む。

【0032】

ここで、塩素含有ポリマーはポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデンの１種または２種以上である。臭素含有ポリマーは臭素化ブタジエンコポリマー、臭素化ブタジエンポリマー、臭素化ポリスチレンコポリマーの１種または２種以上である。フッ素含有ポリマーはポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニルの１種または２種以上である。

【0033】

本発明において、強化剤はエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーとを含む。本発明において、エチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーの質量比は４：６である。

【0034】

本発明において、難燃剤はデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルとを含む。本発明において、デカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルの質量比は３：７である。

【0035】

本発明におけるリチウム補充セパレータの厚さは１６～２３μｍであり、リチウム補充セパレータの過大な体積による製品の高い質量をもたらすことも、製品の引張強度に影響を与えることもない。本発明がこの厚さのリチウム補充セパレータを使用することで、厚さや質量と引張強度との間のバランスをとることができる。

【0036】

本発明のリチウム補充セパレータは電解液に浸漬されている際、その孔隙率が７０～８０％であり、各孔の平均直径が３０～６０ｎｍである。リチウム塩が電解液に溶解した後に形成した細孔はリチウムイオンの通過に役立ち、一方で、長期間の使用においてセパレータの孔隙が電解液中に起こった副反応によって生成される不純物に塞がれ、電池の内部抵抗が増加することを回避でき、他方で、生産過程において細孔を発生させるための起泡剤を添加したり、多孔質フィルムにリチウム補充層を塗布したりするなど、複雑な工程も必要とせず、上流企業から高価な多孔質セパレータを購入する必要もなく、製品コストは大幅に削減される。

【0037】

該リチウム補充セパレータの製造方法であって、質量比にしたがって、５０～６０％のハロゲン含有ポリマー基材、５～１０％の強化剤、５～１０の％難燃剤、及び２０～４０％のリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ１６～２３μｍのフィルムを形成し、フィルムをオーブンで乾燥した後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【0038】

好ましくは、インフレーションフィルム成形機の窒素流速は２０～２３ｍ／ｍｉｎである。

【0039】

好ましくは、フィルムを６０～７０℃のオーブンで１～２ｈ乾燥させる。

【0040】

上記工程及び原料によって製造されたリチウム補充セパレータをリチウムイオン電池に適用すると、最初の充放電過程で消費されるリチウムイオンを補充できるだけでなく、ハロゲン含有ポリマー基材を使用したため、熱安定性がより高く、強化剤によってリチウム補充セパレータの靭性が向上した。さらに、本発明はより少ない原料とより少ないリチウム補充セパレータの製造工程のため、コストが大幅に削減され、リチウムイオン電池の開発に有益である。

【製造実施例１】

【0041】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５６％、強化剤８％、難燃剤８％、リチウム塩２８％。

【0042】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はポリ塩化ビニル、臭素化ブタジエンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレンの混合物であり、質量比は１：１：３である。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0043】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ２３μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２０ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを７０℃のオーブンで１ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例２】

【0044】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５１％、強化剤９％、難燃剤７％、リチウム塩３３％。

【0045】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材は塩素化ポリエチレンである。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0046】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ１６μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２３ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６０℃のオーブンで２ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例３】

【0047】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材６０％、強化剤７％、難燃剤８％、リチウム塩２５％。

【0048】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はポリ塩化ビニリデンである。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0049】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ１８μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２１ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６５℃のオーブンで１．５ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例４】

【0050】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５３％、強化剤７％、難燃剤５％、リチウム塩３５％。

【0051】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材は臭素化ブタジエンポリマー、ポリフッ化ビニリデンの混合物であり、質量比は２：３である。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0052】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ２２μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２２ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６８℃のオーブンで１．５ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例５】

【0053】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５８％、強化剤６％、難燃剤６％、リチウム塩３０％。

【0054】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はポリ塩化ビニルである。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0055】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ１７μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２１ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６０℃のオーブンで２ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例６】

【0056】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５０％、強化剤５％、難燃剤５％、リチウム塩４０％。

【0057】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材は臭素化ポリスチレンコポリマーである。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0058】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ２０μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２３ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを７０℃のオーブンで１ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例７】

【0059】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材６０％、強化剤１０％、難燃剤１０％、リチウム塩２０％。

【0060】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はフッ素化エチレンプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニルの混合物であり、質量比は３：５である。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0061】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ２２μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２０ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６０℃のオーブンで１．５ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例８】

【0062】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材６０％、強化剤６％、難燃剤９％、リチウム塩２５％。

【0063】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はポリテトラフルオロエチレンである。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0064】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ１９μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２１ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを７０℃のオーブンで１ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例９】

【0065】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５０％、強化剤１０％、難燃剤１０％、リチウム塩３０％。

【0066】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレンプロピレンコポリマーの混合物であり、質量比は１：２である。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0067】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ２０μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２０ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６８℃のオーブンで１．５ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【製造実施例１０】

【0068】

（１）以下の質量比の原料を選んでリチウム補充セパレータを製造する。
ハロゲン含有ポリマー基材５５、強化剤５％、難燃剤５％、リチウム塩３５％。

【0069】

本実施例におけるハロゲン含有ポリマー基材はポリフッ化ビニルである。強化剤は質量比４：６のエチレン－酢酸ビニルコポリマーとアクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマーである。難燃剤は質量比３：７のデカブロモジフェニルエタンとテトラブロモビスフェノールＡビス（２，３－ジブロモプロピル）エーテルである。

【0070】

（２）製造プロセス。
上記質量比にしたがって、ハロゲン含有ポリマー基材、強化剤、難燃剤、及びリチウム塩を均一に混合し、インフレーションフィルム成形機の供給装置に入れ、インフレーション法で厚さ２０μｍのフィルムを形成し（ここで、窒素流速は２０ｍ／ｍｉｎである）、フィルムを６４℃のオーブンで１．５ｈ乾燥させた後に巻き上げ、最後にリチウム補充セパレータが得られる。

【0071】

比較実験１：耐熱性試験
上記方法及び原料でリチウム補充セパレータを製造し、１０本の長さ２０ｃｍ、幅２ｃｍの短冊状のリチウム補充セパレータに切断し、サンプル１からサンプル１０にする。従来技術で製造したリチウム補充セパレータ（本発明では特許番号ＣＮ２０１９２０３９４８０９．５の特許技術で製造したリチウム補充セパレータを用いる）、同じ大きさに切断し、比較サンプル１から比較サンプル１０にする。

【0072】

上記すべてのサンプルを１３０℃のオーブンで１ｈ乾燥させ、取り出した後に室温で冷却し、各サンプルの長さと幅を測定し、伸縮率を記録し、伸縮率で製品の耐熱性を評価する。伸縮率＝（初期長さ－オーブン実験後の長さ）／初期長さ×１００％。得られた実験結果は下記表１、表２に示される。

【0073】

表１、実験サンプルの伸縮率試験結果

【0074】

表２、比較サンプルの伸縮率試験結果

【0075】

上記比較実験からわかるように、本発明のリチウム補充セパレータの伸縮率はいずれも０．２３％以下であり、比較サンプルの伸縮率はいずれも１２．４％以上であり、本発明のリチウム補充セパレータは加熱された場合伸縮が発生しにくく、その耐熱性は従来のセパレータ製品より明らかに優れている。

【0076】

比較実験２：引張強度試験
上記方法及び原料でリチウム補充セパレータを製造し、１０本の長さ２０ｃｍ、幅２ｃｍの短冊状のリチウム補充セパレータに切断し、サンプル１からサンプル１０にする。従来技術で製造したリチウム補充セパレータ（本発明では特許番号ＣＮ２０１９２０３９４８０９．５の特許技術で製造したリチウム補充セパレータを用いる）、同じ大きさに切断し、比較サンプル１から比較サンプル１０にする。

【0077】

上記すべてのサンプルの両端をそれぞれ引張強度測定器の上端と下端におけるクリップで固定し、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張強度を測定する。具体的には、上下方向に沿って力を加え、試験片が断裂した際の強度を引張強度とし、単位はｋｇｆ／ｃｍ^２とする。得られた実験結果は下記の表３、表４に示される。

【0078】

表３、実験サンプルの引張強度試験結果

【0079】

表４、比較サンプルの引張強度試験結果

【0080】

上記比較実験からわかるように、本発明のリチウム補充セパレータの引張強度はいずれも６．６７０ ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であり、比較サンプルの引張強度はいずれも４．９００ ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であり、比較からすると、本発明のリチウム補充セパレータはより高い引張力に耐えることができ、製品の安定性がより高い。

【0081】

本発明のリチウム補充セパレータはリチウムイオンを供給し続けるため、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高いレベルに維持することができ、また、製品全体のコストが低く、高い熱安定性と靭性を有する。

【0082】

当業者であれば、上記説明に基づく改善または変更が可能であることは、当然理解されるものであり、すべての改善と変更は本発明に添付の特許請求の保護範囲に属する。

【0083】

以上は本発明を例示的に説明したが、本発明の実現は上記方式に限定されるものではないことは明らかであり、本発明の方法、構想、及び技術的解決手段を用いて行った様々な改良、または本発明の構想と技術的解決手段に改良を加えず直接他の場合に応用したものは、すべて本発明の保護範囲内である。

【0084】

本発明はリチウム電池にリチウム補充セパレータを組み立てており、リチウム電池の複数回の充放電において徐々に消費されるリチウムイオンを補充するようにリチウムイオンを提供し続け、それによってリチウムイオンのエネルギー密度を高いレベルに維持することができる。本発明は起泡剤や、粘着剤などの成分を添加する必要もなく、多孔質セパレータを購入する必要もないため、コストが大幅に削減される。本発明はハロゲン含有ポリマー基材などの使用によって、リチウム補充セパレータの熱安定性が向上し、また、製品の靭性も大幅に向上する。よって、本発明のリチウム補充セパレータ及びリチウム補充セパレータの製造方法は実用性を有する。