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▶ ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-02
(54)【発明の名称】改良された電池
(51)【国際特許分類】
H01M 50/30 20210101AFI20240326BHJP
【ＦＩ】
H01M50/30
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023564631
(86)(22)【出願日】2021-04-20
(85)【翻訳文提出日】2023-11-14
(86)【国際出願番号】 IB2021053256
(87)【国際公開番号】W WO2022224012
(87)【国際公開日】2022-10-27
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】391028362
【氏名又は名称】ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティド
【氏名又は名称原語表記】Ｗ．Ｌ． ＧＯＲＥ ＆ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＳ， ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100128495
【弁理士】
【氏名又は名称】出野 知
(74)【代理人】
【識別番号】100208225
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 修二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100144417
【弁理士】
【氏名又は名称】堂垣 泰雄
(74)【代理人】
【識別番号】100147212
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 直樹
(72)【発明者】
【氏名】シャオフォン ラン
(72)【発明者】
【氏名】レイ チョン
【テーマコード（参考）】
5H012
【Ｆターム（参考）】
5H012AA01
5H012AA03
5H012AA07
5H012BB01
5H012DD01
5H012EE01
5H012GG01
5H012JJ10
(57)【要約】
ハウジングの開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜を含む電池が提供される。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、７５％～１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口部を含むハウジング、前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された正電極、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された負電極、
前記正電極と前記負電極との間に配置された電解質、及び、
前記ハウジングの前記開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記電解質は、前記電池の動作中に少なくとも１つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも１つのガスは、二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、そして、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は７５％～１００％の結晶化度を有し、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、電池。
【請求項2】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜である、請求項１記載の電池。
【請求項3】
前記少なくとも１つの緻密化フルオロポリマー膜はＰＴＦＥを含む、請求項２記載の電池。
【請求項4】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はコポリマーを含む、請求項１～３のいずれか１項記載の電池。
【請求項5】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、請求項１～４のいずれか１項記載の電池。
【請求項6】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．０を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、請求項１～５のいずれか１項記載の電池。
【請求項7】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．８ｇ／ｃｍ３～２．４ｇ／ｃｍ３の密度を有する、請求項１～６のいずれか１項記載の電池。
【請求項8】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は焼結されている、請求項１～７のいずれか１項記載の電池。
【請求項9】
前記電池は二次電池である、請求項１～８のいずれか１項記載の電池。
【請求項10】
前記二次電池はリチウムイオン電池である、請求項９記載の電池。
【請求項11】
前記電池は、前記ハウジングの前記開口部を覆う複合材ベントを含み、前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と少なくとも１つの追加の膜とを含み、前記少なくとも１つの追加の膜は前記ハウジングと前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜との間に配置される、請求項１～１０のいずれか１項記載の電池。
【請求項12】
前記少なくとも１つの追加の膜は多孔質フルオロポリマーを含む、請求項１１記載の電池。
【請求項13】
前記多孔質フルオロポリマーは延伸ＰＴＦＥである、請求項１２記載の電池。
【請求項14】
前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と前記少なくとも１つの追加の膜との間に位置する中間層を含む、請求項１１～１３のいずれか１項記載の電池。
【請求項15】
前記中間層は、フッ素化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）から選ばれるペルフルオロポリマーを含む、請求項１４記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
分野
本開示は、電池用の改良されたベント又はカバー及びそれを含む電池に関する。
本開示は、電池用の改良されたベント又はカバー及びそれを含む電池に関する。
【背景技術】
【0002】
背景
リチウムイオン電池などの電池は、自動車及び携帯電話を含む幅広い電子デバイスに電力を供給するために使用されている。過去数十年にわたって電池の性能は大幅に向上したが、電池性能の幾つかの面(例えば、電池寿命、電池出力など)の改良が依然として必要とされている。
リチウムイオン電池などの電池は、自動車及び携帯電話を含む幅広い電子デバイスに電力を供給するために使用されている。過去数十年にわたって電池の性能は大幅に向上したが、電池性能の幾つかの面(例えば、電池寿命、電池出力など)の改良が依然として必要とされている。
【0003】
例えば、動作中にガスを発生する電解質を含む電池は、そのガスによって電池ハウジング内の圧力が上昇し、チェックしないと電池ハウジング内での破裂につながる可能性がある。しかしながら、電解質から生成されるガスを放出するために当該技術分野で典型的に使用されるベント又はカバーは、水蒸気を電池ハウジングに侵入させることを可能にし、それによって電池の性能及び寿命に悪影響を与える可能性がある。
【0004】
したがって、電池の改良が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【0005】
要旨
第一の態様によれば、
開口部を含むハウジング、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された正電極、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された負電極、
前記正電極と前記負電極との間に配置された電解質、及び、
前記ハウジングの前記開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記電解質は、前記電池の動作中に少なくとも１つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも１つのガスは、二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、そして、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は７５％～１００％の結晶化度を有し、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、電池が提供される。
第一の態様によれば、
開口部を含むハウジング、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された正電極、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された負電極、
前記正電極と前記負電極との間に配置された電解質、及び、
前記ハウジングの前記開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記電解質は、前記電池の動作中に少なくとも１つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも１つのガスは、二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、そして、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は７５％～１００％の結晶化度を有し、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、電池が提供される。
【0006】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は多孔質であることができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は微孔質であることができる。
【0007】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は少なくとも１つの緻密化膨張ポリオレフィン膜であることができる。
【0008】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はポリエチレンを含むことができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマーは少なくとも１つの緻密化膨張ポリエチレン膜であることができる。
【0009】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はポリプロピレンを含むことができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマーは少なくとも１つの緻密化膨張ポリプロピレン膜であることができる。
【0010】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は緻密化膨張フルオロポリマーを含むことができる。
【0011】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はコポリマーを含むことができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、ＰＴＦＥ、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）又はクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）を含む群のうちの２つ以上を含むコポリマーを含むことができる。例えば、コポリマーは、ＰＴＦＥとＰＥＶＥ、ＰＴＦＥとＶＤＦ、又はＰＴＦＥとＣＴＦＥのコポリマーであることができる。したがって、コポリマーはＰＴＦＥのコポリマーであることができる。
【0012】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はポリマーブレンドを含むことができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、例えば、ＰＴＦＥとフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）とのポリマーブレンドを含むことができる。
【0013】
少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜が緻密化膨張フルオロポリマー膜である実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むことができる。したがって、少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜は、少なくとも１つの緻密化延伸ＰＴＦＥ膜又は少なくとも１つの緻密化延伸ＰＴＦＥコポリマー膜であることができる。
【0014】
誤解を避けるために言うと、用語「緻密化膨張ポリマー膜」は、溶融温度未満で膨張（膨張、エキスパンデッド、延伸又は発泡）させられ、膨張後に緻密化されたポリマー膜を指す。したがって、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜の密度は、緻密化されていない対応する膨張ポリマー膜の密度よりも大きいことが理解されるであろう。溶融温度未満で膨張させ、次いで緻密化したポリマー膜は、膨張させたが緻密化していない同じ材料の対応するポリマー膜よりも低い多孔度を有することができることは、当業者に理解されるであろう。緻密化工程は、膨張ポリマー膜の細孔の一部を閉じることができる。したがって、膨張ポリマー膜の緻密化の程度によって、その膜を通過するガスの透過性を制御し、必要な用途に合わせて調整できる可能性がある。
【0015】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．８ｇ／ｍ３～２．４ｇ／ｍ３の密度を有することができる。
【0016】
例えば、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜がフルオロポリマーを含む実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．８ｇ／ｃｍ３～２．４ｇ／ｃｍ３の密度を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．８ｇ／ｃｍ３～２．３ｇ／ｍ３の密度を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．９ｇ／ｃｍ３～２．３ｇ／ｍ３の密度を有することができる。
【0017】
驚くべきことに、ハウジングの開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜を設けることにより、ＣＯ２透過性と水蒸気透過性との間の高い選択性が提供されることが見出された。
【0018】
したがって、第一の態様の電池は、電池の動作中に発生するガスが少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜を通って電池ハウジングから逃げることを可能にし、電池ハウジングへの水蒸気の侵入を防ぐように構成されている。
【0019】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．７５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．０を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．２５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。
【0020】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約０．５～約１．８のＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約０．５５～約１．８のＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約０．７５～約１．８のＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約１．０～約１．８のＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約１．２５～約１．８のＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有することができる。
【0021】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約８０％～約１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約８５％～約１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約９０％～約１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約９５％～約１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約９６％～約１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約９７％～約１００％の結晶化度を有することができる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、約９９％～約１００％の結晶化度を有することができる。
【0022】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、焼結緻密化膨張ポリマー膜であることができる。
【0023】
電池は二次電池であることができる。二次電池は、リチウムイオン電池であることができる。
【0024】
正電極は、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(「ＮＭＣ」)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(「ＮＣＡ」)、リチウムマンガン酸化物(「ＬＭＯ」)、リチウム鉄リン酸塩(「ＬＦＰ」)、リチウムコバルト酸化物（「ＬＣＯ」）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれることができる。
【0025】
負電極は、リチウム、グラファイト、チタン酸リチウム（「ＬＴＯ」）、スズ－コバルト合金又はそれらの任意の組み合わせから選ばれることができる。
【0026】
幾つかの実施形態において、電池は少なくとも１つのセパレータを含むことができる。少なくとも１つのセパレータは、ポリプロピレン、ポリエチレン、少なくとも１つのテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）ポリマー又はコポリマー、少なくとも１つのフッ化ビニリデンのホモポリマー、少なくとも１つのヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）－フッ化ビニリデンコポリマー又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる少なくとも１つの材料を含むことができる。
【0027】
電解質は電解液であることができ、電解液は少なくとも１つの溶媒及び少なくとも１つの電解質塩を含むことができる。電解液の少なくとも１つの溶媒は、少なくとも１つの有機溶媒を含むことができる。電解質の少なくとも１つの有機溶媒は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）又はそれらの混合物から選択されうる。
【0028】
電解質は、少なくとも１つの添加剤を含むことができ、少なくとも１つの添加剤は、電池の動作中にＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる少なくとも１つのガスを放出するように構成されうる。少なくとも１つの添加剤は、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、エチレンサルファイト（ＥＳ）及びフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）を含む群から選択されうる。
【0029】
電解質は、少なくとも１つのセパレータ内に含浸されうる。
【0030】
電池は、ハウジングの開口部を覆う複合材ベントを含むことができ、複合材ベントは、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜を含むことができる。複合材ベントは、少なくとも１つの追加の膜を含むことができる。少なくとも１つの追加の膜は、ハウジングと少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜との間に配置されうる。
【0031】
少なくとも１つの追加の膜は多孔質フルオロポリマーを含むことができる。
【0032】
多孔質フルオロポリマーは延伸ＰＴＦＥであることができる。
【0033】
少なくとも１つの追加の膜は、少なくとも１つの追加の膜の第一の側でハウジングに接着されうる。少なくとも１つの追加の膜は、少なくとも１つの追加の膜の第二の側で少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜に接着されうる。したがって、複合材ベントは、少なくとも１つの追加の膜を介してハウジングに接着されうる。
【0034】
複合材ベントは、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と少なくとも１つの追加の膜との間に位置する中間層を含むことができる。したがって、複合材ベントは、少なくとも１つの追加の膜を介してハウジングに接着されることができ、少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、中間層を介して少なくとも１つの追加の膜に接着されることができる。
【0035】
中間層は、フッ素化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）及びペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から選ばれるペルフルオロポリマーを含むことができる。
【0036】
複合材ベントの各層又は膜を互いに取り付ける方法としては、限定するわけではないが、ラミネート化、熱接着、レーザ溶接又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【0037】
幾つかの実施形態において、複合材ベントの少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、第一の密度を有することができる。複合材ベントの少なくとも１つの追加の膜は第二の密度を有することができる。幾つかの実施形態において、第一の密度及び第二の密度は同じであることができる。幾つかの実施形態において、第一の密度及び第二の密度は異なることができる。幾つかの実施形態において、第二の密度は第一の密度より小さくてよい。幾つかの実施形態において、第二の密度は第一の密度より大きくてよい。
【0038】
幾つかの実施形態において、ハウジングは剛性であることができる。したがって、ハウジングは、変形、それによってハウジングの形状が変化することに抵抗するように構成されうる。あるいは、ハウジングは可撓性であることができる。したがって、ハウジングは、少なくとも部分的に変形し、それによってハウジングの形状を変化させるように構成されうる。例えば、ハウジングはパウチ型ハウジングであることができる。
【0039】
幾つかの実施形態において、ハウジングは、金属、金属合金又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含むことができる。幾つかの非限定的な実施形態において、少なくとも１つのハウジングは、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）又はそれらの合金のうちの少なくとも１つを含む。幾つかの非限定的な実施形態において、少なくとも１つのハウジングは少なくとも１つのプラスチックを含む。
【0040】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つのハウジングは少なくとも１つの開口部を含む。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの開口部は少なくとも１つの断面形状を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの開口部は円形断面を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの開口部は矩形断面を有する。
【0041】
幾つかの実施形態において、電池は複数のハウジングを含むことができる。幾つかの実施形態において、複数のハウジングは、少なくとも第二のハウジング内に配置された少なくとも第一のハウジングを含むことができる。
【0042】
第二の態様において、緻密化膨張ポリマー膜、多孔質フルオロポリマー層及び中間層を含む複合材ベントが提供される。
【0043】
複合材ベントは、第一の態様の電池での使用に適することができる。
【0044】
第一の態様の緻密化膨張ポリマー膜の特徴は、第二の態様の緻密化膨張ポリマー膜の特徴であることができる。
【0045】
第一の態様の少なくとも１つの追加の層の特徴は、第二の態様の多孔質フルオロポリマー層の特徴であることができる。
【0046】
第一の態様の中間層の特徴は、第二の態様の中間層の特徴であることができる。
【0047】
多孔質フルオロポリマー層は、ハウジングに接着されるように構成されうる。理論に制限されるものではないが、多孔質フルオロポリマー層の細孔により、接着剤が複合材ベントに容易に含浸し、ハウジングへのよりしっかりした又はより強固な接着が可能となる。
【0048】
中間層は、緻密化膨張ポリマー膜を多孔質フルオロポリマー層により容易に固定又は接着するように構成されうる。
【0049】
複合材ベントは、第二の多孔質フルオロポリマー層及び第二の中間層を含むことができる。したがって、緻密化膨張ポリマー膜は、緻密化膨張ポリマー膜の第一の側で第一の中間層に接続され、緻密化膨張ポリマー膜の第二の側で第二の中間層に接続されうる。第一の多孔質フルオロポリマー層を第一の中間層上に設けることができる。第二の多孔質フルオロポリマー層を第二の中間層上に設けることができる。
【0050】
複合材ベントの各層又は膜を互いに取り付ける方法としては、限定するわけではないが、ラミネート化、熱接着、レーザ溶接又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
図面の簡単な説明
本開示の幾つかの実施形態は、添付の図面を参照して、単なる例として本明細書に記載される。ここで特に図面を詳細に参照すると、示された実施形態は例示的であり、本開示の実施形態の例示的な議論を目的としたものであることが強調される。この点に関して、図面を伴う説明により、本開示の実施形態がどのように実施されうるかが当業者に明らかになる。
本開示の幾つかの実施形態は、添付の図面を参照して、単なる例として本明細書に記載される。ここで特に図面を詳細に参照すると、示された実施形態は例示的であり、本開示の実施形態の例示的な議論を目的としたものであることが強調される。この点に関して、図面を伴う説明により、本開示の実施形態がどのように実施されうるかが当業者に明らかになる。
【0052】
【0053】
【0054】
【発明を実施するための形態】
【0055】
詳細な説明
本発明の様々な実施形態の製造及び使用については以下で詳細に論じるが、本発明は、多種多様な特定の状況で具体化できる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。本明細書で論じられる特定の実施形態は、本発明を製造及び使用するための特定の方法を単に例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の様々な実施形態の製造及び使用については以下で詳細に論じるが、本発明は、多種多様な特定の状況で具体化できる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。本明細書で論じられる特定の実施形態は、本発明を製造及び使用するための特定の方法を単に例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【0056】
本発明の理解を容易にするために、幾つかの用語を以下に規定する。本明細書で規定される用語は、本発明に関連する分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。「a」、「an」及び「the」などの用語は、単一物のみを指すことを意図したものではなく、説明のために特定の例が使用される一般的なクラスを含む。本明細書における用語は、本発明の特定の実施形態を記載するために使用されるが、特許請求の範囲に概説される場合を除き、その使用は本発明を限定するものではない。
【0057】
本明細書で参照されるすべての先行特許、刊行物及び試験方法は、その全体が参照により組み込まれる。
【0058】
本明細書で使用されるときに、「ハウジング」という用語は、電池の構成要素を囲むケーシングとして規定される。
【0059】
本明細書で使用されるときに、「電解質」は、負電極と正電極との間で荷電粒子を運ぶように構成された任意の媒体として規定される。電解質は、限定するわけではないが、溶液、酸、塩基、ゲル、高分子電解質、セラミックなど又はそれらの任意の組み合わせを含む様々な形態をとることができる。
【0060】
本明細書で使用されるときに、「結晶化度」は、材料の長距離構造秩序の度合いとして規定される。
【0061】
結晶化度はパーセント単位で測定される。結晶化度が０％の固体は完全に非晶質であり、一方、結晶化度が１００％の固体は完全に結晶質である。本明細書に記載される膜の結晶化度は、Ｘ線回折（「ＸＲＤ」）を使用して測定される。幾つかの非限定的な実施形態による本明細書に記載される特定の膜の結晶化度は、Satokawaら「プラスチックコース－フッ素ポリマー（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｏｕｒｓｅ－Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）」、日刊工業新聞第３版、第１８頁、（１９７８）に記載の手順に基づいて計算することもでき、その全体を参照により本明細書に組み込む。
【0062】
本明細書で使用されるときに、二酸化炭素（ＣＯ２）透過率は、ＪＩＳ Ｋ７１２６－１規格（ＡＳＴＭ Ｄ１４３４と同等）に規定される「差圧」法を使用し、本明細書の実施例セクションに記載される手順及び試験設備を使用して測定される。ＣＯ２透過率の単位はｃｍ３・ｃｍ／（ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ)である。
【0063】
本明細書で使用されるときに、水蒸気透過率は、本明細書の実施例セクションに記載される「Ｌｙｓｓｙ」法を使用して測定される。水蒸気透過率の単位はｃｍ３・ｃｍ／（ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ)である。
【0064】
本明細書で使用されるときに、「ＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比」は、ＣＯ２透過率を水蒸気透過率で割ることによって計算される。ＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比には単位がない(すなわち、無次元である)。
【0065】
本明細書で使用されるときに、「二次電池」は再充電可能な電池である。
【0066】
本明細書で使用されるときに、「含浸された」とは、第一の物質の少なくとも一部が第二の物質の少なくとも一部を満たすことを意味する。１つの非限定的な例において、液体は多孔質固体の細孔に含浸すると言える。第一の物質は、第二の物質を「部分的に含浸」又は「完全に含浸」することができる。第一の物質が第二の物質を完全に満たさないときに、第一の物質は「第二の物質」を「部分的に含浸」する（すなわち、より多くの第一の物質を第二の物質に含浸させることができる）。第一の物質が第二の物質を完全に満たすときに、第一の物質は「第二の物質」を「完全に含浸」し、その結果、それより多くの第一の物質は第二の物質に含浸できない。
【0067】
本明細書で使用されるときに、「電池の動作」としては、電池の充電、電池の放電又はそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つが挙げられる。
【0068】
本明細書で使用されるときに、「リチウムイオン電池」という用語は、電池の動作中にリチウムイオンが負電極と正電極との間を移動するように構成されている任意の電池である。リチウムイオン電池の例としては、限定するわけではないが、リチウムイオンポリマー (ＬｉＰｏ)電池、リチウム硫黄（Ｌｉ－Ｓ）電池及び薄膜リチウム電池などが挙げられる。
【0069】
本明細書で使用されるときに、「に等しい延伸量」は、ポリマー膜に関して使用されるときに、拡張前のポリマー膜の長さと比較した、延伸又は拡張されたポリマー膜の長さのパーセンテージを指す。
【0070】
本開示による電池の非限定的な一例を図１に示す。部分分解図である図１の例示的な実施形態に示されるように、電池１００は、ハウジング１０３の内部に配置された正電極１０１及び負電極１０２を含む。幾つかの実施形態において、ハウジング１０３は、圧力ベントの形態をとりうる開口部１０４を含むことができる。幾つかの実施形態において、膜（図示せず）は開口部１０４を覆う。幾つかの実施形態において、セパレータ１０５は正電極１０１と負電極１０２との間に配置される。セパレータ１０５は電解質（図示せず）が含浸されうる。
【0071】
本開示による電池の別の非限定的な例は図２に示されている。これも部分分解図である図２の例示的な実施形態に示されるように、電池２００は、筒形ハウジング２０３内の配置された正電極２０１及び負電極２０２を含む。幾つかの実施形態において、筒形ハウジング２０３は、ガス放出ベントの形態をとることができる開口部２０４を含むことができる。幾つかの実施形態において、膜（図示せず）は開口部２０４を覆う。幾つかの実施形態において、複数のセパレータ２０５は正電極２０１と負電極２０２との間に配置される。複数のセパレータ２０５は、電解質（図示せず）が含浸されうる。
【0072】
本開示による電池のさらに別の非限定的な例は図３に示されている。これも部分分解図である図３の例示的な実施形態に示されているように、電池３００はハウジング３０３内に配置される正電極３０１（カソードホイルの形態）及び負電極３０２（アノードホイルの形態）を含む。幾つかの実施形態において、ハウジング３０３は開口部（図示せず）を含むことができる。幾つかの実施形態において、膜（図示せず）は開口部（図示せず）を覆う。幾つかの実施形態において、セパレータ３０５は、正電極３０１と負電極３０２との間に配置される。セパレータ３０５は、電解質（図示せず）が含浸されうる。
【実施例】
【0073】
例
本開示による例示的な非限定的な膜サンプルを、本明細書に記載のように試験した。結果を以下の表１に示す。表１は、以下の番号を付けた各サンプル（すなわち、各サンプル膜１～５及び比較サンプル膜１～２）についての、結晶化度、ＣＯ２透過率、水蒸気透過率、及びＣＯ２／水蒸気透過率比の試験結果を示す。
結晶化度は、以下に説明するように、Ｘ線回折（「ＸＲＤ」）を使用して測定した。
ＣＯ２透過率及び水蒸気透過率は、以下に示す手順を使用して測定した。
本開示による例示的な非限定的な膜サンプルを、本明細書に記載のように試験した。結果を以下の表１に示す。表１は、以下の番号を付けた各サンプル（すなわち、各サンプル膜１～５及び比較サンプル膜１～２）についての、結晶化度、ＣＯ２透過率、水蒸気透過率、及びＣＯ２／水蒸気透過率比の試験結果を示す。
結晶化度は、以下に説明するように、Ｘ線回折（「ＸＲＤ」）を使用して測定した。
ＣＯ２透過率及び水蒸気透過率は、以下に示す手順を使用して測定した。
【0074】
【表1】
【0075】
例１：サンプルフィルム１の作製のための手順
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．２６８ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、２２℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形ペレットを、矩形ダイを通して１８２の圧延比で厚さ０．６１０ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．２６８ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、２２℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形ペレットを、矩形ダイを通して１８２の圧延比で厚さ０．６１０ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
【0076】
次いで、乾燥したＰＴＦＥテープを、線速度約８％／秒、ドラム温度３１５℃、延伸量２７６％で、加熱ドラム間でｙ方向（すなわち、機械方向又は長手方向）に延伸した。次いで、テープを、線速度約３３％／秒、温度約３００℃、及び伸長量５９９％でｘ方向（すなわち、横方向）に延伸した。得られた生成物は、密度約０．２２ｇ/ｃｍ３の未焼結延伸ＰＴＦＥ膜であった。
【0077】
得られた未焼結延伸ＰＴＦＥ膜を、米国特許第５，３７４，４７３号明細書及び同第７，５２１，０１０Ｂ２号明細書の教示に基づいて、３７０℃の温度及び２５０ｐｓｉの圧力で圧縮し、緻密化した。得られた物品は、焼結され、緻密化された厚さ約０．０２６ｍｍのｅＰＴＦＥフィルムである。
【0078】
例２：サンプルフィルム２の作製手順
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．１６７ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、７０℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して圧延比８８で厚さ０．７１１ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．１６７ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、７０℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して圧延比８８で厚さ０．７１１ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
【0079】
次いで、乾燥したＰＴＦＥテープを、線速度約４６％／秒、ドラム温度３１５℃、及び延伸量１，０３２％で、加熱ドラム間でｙ方向に延伸した。次いで、テープを、線速度約５６％／秒、温度約３００℃、及び伸長量２，８６３％でｘ方向に延伸した。得られた生成物は、密度約０．２０ｇ／ｃｍ３の未焼結延伸ＰＴＦＥ膜であった。
【0080】
得られた未焼結延伸ＰＴＦＥ膜を、米国特許第５，３７４，４７３号明細書及び同第７，５２１，０１０Ｂ２号明細書の教示に基づいて、３７０℃の温度及び２５０ｐｓｉの圧力で圧縮し、緻密化した。得られた物品は、焼結され、緻密化された厚さ約０．０２３ｍｍのｅＰＴＦＥフィルムである。
【0081】
例３：サンプルフィルム３の作製手順
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．１８４ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、４９℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して圧延比１８２で厚さ０．６３５ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．１８４ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、４９℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して圧延比１８２で厚さ０．６３５ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
【0082】
次いで、乾燥したＰＴＦＥテープを、線速度約５１．５％／秒、ドラム温度３２０℃、及び延伸量３１９％で、加熱ドラム間でｙ方向に延伸した。次いで、テープを、線速度約４２．２％／秒、温度約３２０℃、及び伸長量８７９％でｘ方向に延伸した。得られた生成物は、密度約０．１２ｇ／ｃｍ３の未焼結延伸ＰＴＦＥ膜であった。
【0083】
得られた未焼結延伸ＰＴＦＥ膜を、米国特許第５，３７４，４７３号明細書及び第７，５２１，０１０Ｂ２号明細書の教示に基づいて、３７０℃の温度及び２５０ｐｓｉの圧力で緻密化した。次いで、得られた緻密化ｅＰＴＦＥフィルムをパンタグラフ機に置き、材料を約３７０℃の空気温度に８４秒間さらすことによりＰＴＦＥの結晶溶融温度よりも高い温度に加熱した。サンプルを、まだ加熱されている間に、伸長量５１４％及び平均工学的ひずみ速度８％／秒でｘ方向に延伸した。得られた物品は、焼結され、緻密化された厚さ約０．００５ｍｍのｅＰＴＦＥフィルムである。
【0084】
例４：サンプルフィルム４の作製手順
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．１８４ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、４９℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して圧延比１８２で厚さ０．６８６ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．１８４ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、４９℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して圧延比１８２で厚さ０．６８６ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
【0085】
次いで、乾燥したＰＴＦＥテープを、線速度約９８％／秒、ドラム温度３２０℃、及び延伸量７１８％で、加熱ドラム間でｙ方向に延伸した。次いで、テープを、線速度約５０％／秒、温度約３２０℃、及び伸長量６２９％でｘ方向に延伸した。得られた生成物は、密度約０．１４ｇ／ｃｍ３の未焼結延伸ＰＴＦＥ膜であった。
【0086】
得られた未焼結延伸ＰＴＦＥ膜を、米国特許第５，３７４，４７３号明細書及び第７，５２１，０１０Ｂ２号明細書の教示に基づいて、３７０℃の温度及び２５０ｐｓｉの圧力で緻密化した。次いで、得られた緻密化ｅＰＴＦＥフィルムをパンタグラフ機に置き、材料を約３７０℃の空気温度に１８０秒間さらすことによりＰＴＦＥの結晶溶融温度よりも高い温度に加熱した。次に、サンプルを、まだ加熱されている間に、伸張量３０８％及び平均工学的ひずみ速度８％／秒でｘ方向に延伸した。得られた物品は、焼結され、緻密化された厚さ約０．００６ｍｍのｅＰＴＦＥフィルムである。
【0087】
例５：サンプルフィルム５の作製手順
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．２６８ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、２２℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して１８２の圧延比で厚さ０．６１０ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
ＰＴＦＥ樹脂を潤滑剤（Ｉｓｏｐａｒ Ｋ、Ｅｘｘｏｎ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）と０．２６８ｇ／ｇの濃度で混ぜ、続いてブレンドし、筒形ペレットに圧縮し、２２℃の温度で２４時間熱調整した。次いで、筒形のペレットを、矩形ダイを通して１８２の圧延比で厚さ０．６１０ｍｍのテープに押出した。次いで、得られたテープを乾燥して、潤滑剤を除去した。
【0088】
次いで、乾燥したＰＴＦＥテープを、線速度約８％／秒、ドラム温度３１５℃、及び延伸量２７６％で、加熱ドラム間でｙ方向に延伸した。次いで、テープを、線速度約３３％／秒、温度約３００℃、及び伸長量５９９％でｘ方向に延伸した。得られた生成物は、密度約０．２２ｇ／ｃｍ３の未焼結延伸ＰＴＦＥ膜であった。
【0089】
得られた未焼結延伸ＰＴＦＥ膜を、米国特許第５，３７４，４７３号明細書及び同第７，５２１，０１０Ｂ２号明細書の教示に基づいて、３７０℃の温度及び２５０ｐｓｉの圧力で圧縮し、緻密化した。得られた物品は、焼結され、緻密化された厚さ約０．０２６ｍｍのｅＰＴＦＥフィルムである。次いで、このフィルムをパンタグラフ機内で３９０℃で２０分間さらにアニールした。
【0090】
比較例１
比較例１は、日東製ＰＴＦＥフィルム「ＮＩＴＯＦＬＯＮ ＮＯ．９００ＵＬ」であり、平均厚み１７０μｍである。
比較例１は、日東製ＰＴＦＥフィルム「ＮＩＴＯＦＬＯＮ ＮＯ．９００ＵＬ」であり、平均厚み１７０μｍである。
【0091】
比較例２
比較例２は、平均厚さ２５０μｍのダニキン製「ＮＥＯＦＬＯＮ（登録商標）ＰＦＡフィルム ＡＦ－０２５０」として入手可能である。
比較例２は、平均厚さ２５０μｍのダニキン製「ＮＥＯＦＬＯＮ（登録商標）ＰＦＡフィルム ＡＦ－０２５０」として入手可能である。
【0092】
結晶化度の測定
実験を、４０ｋＶの管電圧と２００ｍＡの電流でＣｕＫａ源を動作させるＲｉｇａｋｕ ＳｍａｒｔＬａｂ ＸＲＤで行った。ブラッグ・ブレンターノ光学系、５°ソーラースリット、１/２自動可変入射スリット(ビーム高さ)、及び５ｍｍ長さ制限スリット(ビーム幅)を使用してビームをコリメートした。ビームを約２ｘ３ｃｍのサンプルに向け、サンプルの端の周りにカプトンテープを使用して無反射シリコンホルダーに固定した。
実験を、４０ｋＶの管電圧と２００ｍＡの電流でＣｕＫａ源を動作させるＲｉｇａｋｕ ＳｍａｒｔＬａｂ ＸＲＤで行った。ブラッグ・ブレンターノ光学系、５°ソーラースリット、１/２自動可変入射スリット(ビーム高さ)、及び５ｍｍ長さ制限スリット(ビーム幅)を使用してビームをコリメートした。ビームを約２ｘ３ｃｍのサンプルに向け、サンプルの端の周りにカプトンテープを使用して無反射シリコンホルダーに固定した。
【0093】
受光光学系側では、散乱Ｘ線がＮｉ金属Ｋβフィルタ、５度のソーラースリット及び ２０ｍｍの受光スリットを通過した。散乱強度を、１Ｄモードで動作する「Ｄ/ｔｅＸ Ｕｌｔｒａ ２５０」検出器を使用して収集した。サンプルを、５～３５度の２θの範囲で０．０５°刻みで、１０°/分の速度でスキャンした。
【0094】
得られた散乱強度を、約５～３５°の２θの散乱角(2θ)の関数としてプロットした。この散乱プロファイルを、１８°及び１６．５°の２つのピークを持つPearson7 及びガウス関数を使用して、結晶散乱ピークと非結晶散乱ピークにデコンボリューションした。１８°のピークは結晶質ピークであり、１６．５°のピークは非晶質のピークである。結晶化度は、Ｓａｔｏｋａｗａら著「プラスチック講座－フッ素樹脂（Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｃｏｕｒｓｅ－Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）」日刊工業新聞第３版、第１８頁（１９７８年）により下式を用いて求めた。式中、Ｉｃは結晶相のピーク面積、Ｉａは非晶相のピーク面積である。
【0095】
【数1】
【0096】
ＣＯ２透過率の測定
一般に、ＣＯ２透過率は、本明細書に記載の市販の測定装置などの市販の測定装置によって測定することができる。ＣＯ２透過率の測定に使用できる方法の２つの非限定的な例として、差圧法及び等圧法がある。
一般に、ＣＯ２透過率は、本明細書に記載の市販の測定装置などの市販の測定装置によって測定することができる。ＣＯ２透過率の測定に使用できる方法の２つの非限定的な例として、差圧法及び等圧法がある。
【0097】
ここで、材料のＣＯ２透過率の測定は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１２６－１（プラスチック－フィルム及びシート－ガス透過率の求め方－その１：差圧法、ＡＳＴＭ Ｄ１４３４に相当）に準拠して行った。具体的には、材料のガス透過性を試験するために使用される機器は、ＧＴＲ Ｔｅｃｈのガス透過性アナライザＧＴＲシリーズ(eq. GTR－11MJGG)であった。試験設備を図４に示す。使用した浸透剤は供給圧力１．０ｋｇｆ/ｃｍ２のＣＯ２、試験温度は３０℃であった。
【0098】
試験サンプルを約５ｃｍ×５ｃｍに切断し、試験セルにロードした。浸透領域は直径４．４ｃｍ、表面積１５．２ｃｍ２のディスクであった。サンプルを機器の拡散セルに固定し、望ましい圧力に調整した。ＣＯ２ガス透過率は、ｃｍ３/（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）で測定器によって報告された。各サンプルのＣＯ２ガス透過係数は、ＣＯ２ガス透過率に試験サンプルの厚さを乗じて計算した。結果をｃｍ３・ｃｍ/（ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）の単位で報告した。
【0099】
水蒸気透過率の測定
一般に、水蒸気透過率は市販の測定器で測定することができる。使用できる１つの非限定的な方法は等圧法である。
一般に、水蒸気透過率は市販の測定器で測定することができる。使用できる１つの非限定的な方法は等圧法である。
【0100】
ここで、材料の水蒸気透過率の測定は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１２９－Ａ（プラスチック－フィルム及びシート－水蒸気透過率の測定法、ＡＳＴＭ Ｆ１２４９に相当）に準拠して行った。具体的には、材料の水蒸気透過性を試験するために使用された機器は、イリノイ州のＳｙｓｔｅｃｈ社の水蒸気透過分析装置Ｌｙｓｓｙ Ｌ８０－４０００であった。試験設備を図５に示した。試験サンプルを約１０ｃｍｘ１０ｃｍに切断し、浸透領域が直径約８cm、表面積５０ｃｍ２のディスクであるサンプルカードに保持した。事前調整された試験片を、２つのチャンバ間にシールされたバリアを形成するように試験セルに取り付ける。下部チャンバは相対湿度が１００％で、水蒸気圧は５５．３ｍｍＨｇであった。上部チャンバは相対湿度が約１０％であった。試験温度は４０℃であった。
【0101】
水蒸気透過率、又は水蒸気透過度は、装置によってｇ/（ｍ２・日）で報告した。各サンプルの水蒸気透過係数は、水蒸気透過率に試験サンプルの厚さを乗じることによって計算した。結果をｃｍ３・ｃｍ/（ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）の単位で報告した。
【0102】
したがって、例フィルム１～５は、比較例１～２と比較して、ＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比率の明らかな改善を示している。したがって、例１～５のフィルム又は膜を含む電池は、水蒸気の侵入を防止しながら電池の使用中に発生するあらゆるガスを電池ハウジングから容易にベントすることができるため、より安定である。
【0103】
以上、本発明の承認された実施形態について説明したが、本発明から逸脱することなく、他の実施形態に対して、部品の形状、設計、構造及び配置における多くの様々な変化及び変更を行うことができることは容易に明らかであり、このようなすべての変化及び変更は、添付の特許請求の範囲で規定されるとおりの本発明の一部としての実施形態として考えることが理解される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0103】
以上、本発明の承認された実施形態について説明したが、本発明から逸脱することなく、他の実施形態に対して、部品の形状、設計、構造及び配置における多くの様々な変化及び変更を行うことができることは容易に明らかであり、このようなすべての変化及び変更は、添付の特許請求の範囲で規定されるとおりの本発明の一部としての実施形態として考えることが理解される。
（態様）
（態様１）
開口部を含むハウジング、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された正電極、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された負電極、
前記正電極と前記負電極との間に配置された電解質、及び、
前記ハウジングの前記開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記電解質は、前記電池の動作中に少なくとも１つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも１つのガスは、二酸化炭素（ＣＯ ２ ）、水素（Ｈ ２ ）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ ４ ）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、そして、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は７５％～１００％の結晶化度を有し、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ ２ 透過率／水蒸気透過率の比を有する、電池。
（態様２）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜である、態様１記載の電池。
（態様３）
前記少なくとも１つの緻密化フルオロポリマー膜はＰＴＦＥを含む、態様２記載の電池。
（態様４）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はコポリマーを含む、態様１～３のいずれか１項記載の電池。
（態様５）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５５を超えるＣＯ ２ 透過率／水蒸気透過率の比を有する、態様１～４のいずれか１項記載の電池。
（態様６）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．０を超えるＣＯ ２ 透過率／水蒸気透過率の比を有する、態様１～５のいずれか１項記載の電池。
（態様７）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．８ｇ／ｃｍ ３ ～２．４ｇ／ｃｍ ３ の密度を有する、態様１～６のいずれか１項記載の電池。
（態様８）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は焼結されている、態様１～７のいずれか１項記載の電池。
（態様９）
前記電池は二次電池である、態様１～８のいずれか１項記載の電池。
（態様１０）
前記二次電池はリチウムイオン電池である、態様９記載の電池。
（態様１１）
前記電池は、前記ハウジングの前記開口部を覆う複合材ベントを含み、前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と少なくとも１つの追加の膜とを含み、前記少なくとも１つの追加の膜は前記ハウジングと前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜との間に配置される、態様１～１０のいずれか１項記載の電池。
（態様１２）
前記少なくとも１つの追加の膜は多孔質フルオロポリマーを含む、態様１１記載の電池。
（態様１３）
前記多孔質フルオロポリマーは延伸ＰＴＦＥである、態様１２記載の電池。
（態様１４）
前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と前記少なくとも１つの追加の膜との間に位置する中間層を含む、態様１１～１３のいずれか１項記載の電池。
（態様１５）
前記中間層は、フッ素化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）から選ばれるペルフルオロポリマーを含む、態様１４記載の電池。
（態様）
（態様１）
開口部を含むハウジング、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された正電極、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された負電極、
前記正電極と前記負電極との間に配置された電解質、及び、
前記ハウジングの前記開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記電解質は、前記電池の動作中に少なくとも１つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも１つのガスは、二酸化炭素（ＣＯ ２ ）、水素（Ｈ ２ ）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ ４ ）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、そして、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は７５％～１００％の結晶化度を有し、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ ２ 透過率／水蒸気透過率の比を有する、電池。
（態様２）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜である、態様１記載の電池。
（態様３）
前記少なくとも１つの緻密化フルオロポリマー膜はＰＴＦＥを含む、態様２記載の電池。
（態様４）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はコポリマーを含む、態様１～３のいずれか１項記載の電池。
（態様５）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５５を超えるＣＯ ２ 透過率／水蒸気透過率の比を有する、態様１～４のいずれか１項記載の電池。
（態様６）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．０を超えるＣＯ ２ 透過率／水蒸気透過率の比を有する、態様１～５のいずれか１項記載の電池。
（態様７）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．８ｇ／ｃｍ ３ ～２．４ｇ／ｃｍ ３ の密度を有する、態様１～６のいずれか１項記載の電池。
（態様８）
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は焼結されている、態様１～７のいずれか１項記載の電池。
（態様９）
前記電池は二次電池である、態様１～８のいずれか１項記載の電池。
（態様１０）
前記二次電池はリチウムイオン電池である、態様９記載の電池。
（態様１１）
前記電池は、前記ハウジングの前記開口部を覆う複合材ベントを含み、前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と少なくとも１つの追加の膜とを含み、前記少なくとも１つの追加の膜は前記ハウジングと前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜との間に配置される、態様１～１０のいずれか１項記載の電池。
（態様１２）
前記少なくとも１つの追加の膜は多孔質フルオロポリマーを含む、態様１１記載の電池。
（態様１３）
前記多孔質フルオロポリマーは延伸ＰＴＦＥである、態様１２記載の電池。
（態様１４）
前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と前記少なくとも１つの追加の膜との間に位置する中間層を含む、態様１１～１３のいずれか１項記載の電池。
（態様１５）
前記中間層は、フッ素化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）から選ばれるペルフルオロポリマーを含む、態様１４記載の電池。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口部を含むハウジング、前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された正電極、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された負電極、
前記正電極と前記負電極との間に配置された電解質、及び、
前記ハウジングの前記開口部を覆う少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜、
を含む、電池であって、
前記電解質は、前記電池の動作中に少なくとも１つのガスを放出するように構成されており、
前記少なくとも１つのガスは、二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）又はそれらの任意の組み合わせから選ばれ、そして、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は７５％～１００％の結晶化度を有し、
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、電池。
【請求項2】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜であり、場合により、前記少なくとも１つの緻密化膨張フルオロポリマー膜はＰＴＦＥを含む、請求項１記載の電池。
【請求項3】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜はコポリマーを含む、請求項１～２のいずれか１項記載の電池。
【請求項4】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．５５を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、請求項１～３のいずれか１項記載の電池。
【請求項5】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、１．０を超えるＣＯ２透過率／水蒸気透過率の比を有する、請求項１～４のいずれか１項記載の電池。
【請求項6】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は、０．８ｇ／ｃｍ３～２．４ｇ／ｃｍ３の密度を有する、請求項１～５のいずれか１項記載の電池。
【請求項7】
前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜は焼結されている、請求項１～６のいずれか１項記載の電池。
【請求項8】
前記電池は二次電池であり、場合により、前記二次電池はリチウムイオン電池である、請求項１～７のいずれか１項記載の電池。
【請求項9】
前記電池は、前記ハウジングの前記開口部を覆う複合材ベントを含み、前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と少なくとも１つの追加の膜とを含み、前記少なくとも１つの追加の膜は前記ハウジングと前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜との間に配置される、請求項１～８のいずれか１項記載の電池。
【請求項10】
前記少なくとも１つの追加の膜は多孔質フルオロポリマーを含み、場合により、前記多孔質フルオロポリマーは延伸ＰＴＦＥである、請求項９記載の電池。
【請求項11】
前記複合材ベントは、前記少なくとも１つの緻密化膨張ポリマー膜と前記少なくとも１つの追加の膜との間に位置する中間層を含む、請求項９～１０のいずれか１項記載の電池。
【請求項12】
前記中間層は、フッ素化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）から選ばれるペルフルオロポリマーを含む、請求項１１記載の電池。
【国際調査報告】