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特表2024-538899接着剤組成物及びそれを含むセパレータ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-10-28

(54)【発明の名称】接着剤組成物及びそれを含むセパレータ

(51)【国際特許分類】

H01M 50/451 20210101AFI20241018BHJP

H01M 50/42 20210101ALI20241018BHJP

H01M 50/414 20210101ALI20241018BHJP

H01M 50/434 20210101ALI20241018BHJP

H01M 50/443 20210101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

H01M50/451

H01M50/42

H01M50/414

H01M50/434

H01M50/443 M

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023568164

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2023-11-02

(86)【国際出願番号】 CN2022121639

(87)【国際公開番号】W WO2024065161

(87)【国際公開日】2024-04-04

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524304976

【氏名又は名称】香港時代新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＮＴＥＭＰＯＲＡＲＹＡＭＰＥＲＥＸＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＨＯＮＧＫＯＮＧ）ＬＩＭＩＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】ＬＥＶＥＬ１９，ＣＨＩＮＡＢＵＩＬＤＩＮＧ，２９ＱＵＥＥＮ’ＳＲＯＡＤＣＥＮＴＲＡＬ，ＣＥＮＴＲＡＬ，ＣＥＮＴＲＡＬＡＮＤＷＥＳＴＥＲＮＤＩＳＴＲＩＣＴ，ＨＯＮＧＫＯＮＧ，ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】李雷

(72)【発明者】

【氏名】康海楊

(72)【発明者】

【氏名】孫成棟

(72)【発明者】

【氏名】鄭義

(72)【発明者】

【氏名】艾少華

【テーマコード（参考）】

5H021

【Ｆターム（参考）】

5H021CC03

5H021CC04

5H021EE03

5H021EE06

5H021EE15

5H021EE21

5H021HH01

5H021HH03

5H021HH07

(57)【要約】

接着剤組成物であって、ポリマーとセラミック粒子とを含み、前記ポリマーは、第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーに由来する構造単位を含み、且つ前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５８：４０－４４：２－６であり、ここで、前記第一類のモノマーは、式Iの化合物から選択される一つ又は複数であり、前記第二類のモノマーは、式ＩＩの化合物から選択される一つ又は複数であり、前記第三類のモノマーは、式ＩＩＩの化合物から選択される一つ又は複数である。前記接着剤は、セパレータの空隙率を向上させ、イオン電導率を改善し且つ内部抵抗を低減させ、二次電池のサイクル性能を改善する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接着剤組成物であって、ポリマーとセラミック粒子とを含み、前記ポリマーは、第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーに由来する構造単位を含み、且つ前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５８：４０－４４：２－６であり、
前記第一類のモノマーは、式Ｉの化合物から選択される一つ又は複数であり、

【化1】

ここで、Ｒ_１は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択されるとともに、Ｒ_２は、置換又は無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１－１５アルキル基、Ｃ３－６シクロアルキル基及びイソボルニル基から選択され、置換の場合、置換基は、ヒドロキシル基とＣ１－６鎖状アルキル基から選択され、
前記第二類のモノマーは、式ＩＩの化合物から選択される一つ又は複数であり、

【化2】

ここで、Ｒ_３は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択され、
前記第三類のモノマーは、式ＩＩＩの化合物から選択される一つ又は複数であり、

【化3】

ここで、Ｒ_４は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択されるとともに、Ｒ_５は、水素原子、ヒドロキシＣ１－６アルキル基及びＣ１－６アルコキシ基から選択される、接着剤組成物。

【請求項2】

Ｒ_１は、水素原子とメチル基から選択され、且つＲ_２は、置換又は無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択され、置換の場合、置換基は、ヒドロキシル基であり、及び／又はＲ_３は、水素原子とメチル基から選択され、及び／又はＲ_４は、水素原子とメチル基から選択され、且つＲ_５は、水素原子、ヒドロキシＣ１－４アルキル基及びＣ１－４アルコキシ基から選択される、請求項１に記載の接着剤組成物。

【請求項3】

前記第一類のモノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｓｅｃ－ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ－ブチル、アクリル酸ｎ－プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸－２－エチルヘキシル、アクリル酸－２－ヒドロキシエチル、アクリル酸－２－ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ－ブチル、メタクリル酸－２－エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸－２－ヒドロキシエチル、メタクリル酸－２－ヒドロキシプロピルから選択される一つ又は複数であり、及び／又は
前記第二類のモノマーは、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルであり、及び／又は
前記第三類のモノマーは、アクリルアミド、Ｎ－メチロールアクリルアミド及びＮ－ブトキシメタクリルアミドから選択される一つ又は複数である、請求項１又は２に記載の接着剤組成物。

【請求項4】

前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５７：４１－４４：２－６である、請求項１から３のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項5】

前記ポリマーと前記セラミック粒子との重量比は、４０－９０：１０－６０であり、選択的に５０－８０：２０－５０である、請求項１から４のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項6】

前記ポリマーの重量平均分子量は、６００００－１２００００であり、選択的に６３３００－１１８８００である、請求項１から５のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項7】

前記セラミック粒子の平均粒径Ｄｖ５０は、４０ｎｍ－１１０ｎｍであり、選択的に４５ｎｍ－１０６ｎｍであり、さらに選択的に５０ｎｍ－１００ｎｍであり、またさらに選択的に５６ｎｍ－８９ｎｍである、請求項１から６のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項8】

前記セラミック粒子は、多孔質粒子であり、且つ前記多孔質粒子の平均孔径は、０．３ｎｍ－６．０ｎｍであり、選択的に０．５ｎｍ－５．７ｎｍであり、さらに選択的に１．０ｎｍ－５．０ｎｍであり、またさらに選択的に１．３ｎｍ－３．８ｎｍである、請求項１から７のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項9】

前記セラミック粒子は、多孔質二酸化ケイ素粒子である、請求項１から８のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項10】

前記ポリマーは、前記セラミック粒子を被覆する、請求項１から９のいずれか１項に記載の接着剤組成物。

【請求項11】

ベース層と、前記ベース層の少なくとも一つの表面に設置されるコーティング層とを含むセパレータであって、前記コーティング層は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の接着剤組成物を含む、セパレータ。

【請求項12】

二次電池であって、請求項１から１０のいずれか１項に記載の接着剤組成物、及び／又は請求項１１に記載のセパレータを含む、二次電池。

【請求項13】

電池モジュールであって、請求項１２に記載の二次電池を含む、電池モジュール。

【請求項14】

電池パックであって、請求項１３に記載の電池モジュールを含む、電池パック。

【請求項15】

電力消費装置であって、請求項１２に記載の二次電池、請求項１３に記載の電池モジュール及び請求項１４に記載の電池パックから選択される少なくとも一つを含む、電力消費装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、リチウム電池の技術分野に関し、特に接着剤組成物及びそれを含むセパレータに関する。本出願は、さらに、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二次電池の応用範囲がますます広がるにつれて、二次電池は、水力発電所、火力発電所、風力発電所、太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電源システム、及び電動工具、電動自転車、電動バイク、電気自動車、軍事装備、航空宇宙などの複数の分野に広く用いられる。二次電池の目覚ましい発展により、そのエネルギー密度、サイクル性能と安全性能などに対する要求がますます高まっている。二次電池のセパレータでは、接着剤を使用することが多いが、従来の接着剤は、粘性が悪く、基材の孔の目詰まりを起こしやすい問題が存在し、セパレータの空隙率が低くなり、セパレータ内のイオンの流動性が悪くなり、セパレータ内の抵抗が高まり、二次電池のサイクル性能に影響を与える。

【発明の概要】

【0003】

上記目的を達成するために、本出願は、接着剤組成物、及び、この組成物を含むセパレータ、二次電池、電池パック並びに電力消費装置を提供する。

【0004】

本出願の第一の態様は、接着剤組成物を提供し、ポリマーとセラミック粒子とを含み、前記ポリマーは、第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーに由来する構造単位を含み、且つ前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５８：４０－４４：２－６であり、
前記第一類のモノマーは、式Ｉの化合物から選択される一つ又は複数であり、

【化1】

ここで、Ｒ_１は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択され、Ｒ_２は、置換又は無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１－１５アルキル基、Ｃ３－６シクロアルキル基及びイソボルニル基から選択され、置換の場合、置換基は、ヒドロキシル基とＣ１－６鎖状アルキル基から選択され、
前記第二類のモノマーは、式ＩＩの化合物から選択される一つ又は複数であり、

【化2】

【化3】

ここで、Ｒ_４は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択されるとともに、Ｒ_５は、水素原子、ヒドロキシＣ１－６アルキル基及びＣ１－６アルコキシ基から選択される。本出願の接着剤組成物は、接着効果がよいとともに、セパレータの空隙率を向上させ、イオン電導率を改善し、セパレータの内部抵抗を低減させ、二次電池のサイクル性能を高めることができる。

【0005】

いずれかの実施の形態では、Ｒ_１は、水素原子とメチル基から選択され、且つＲ_２は、置換又は無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択され、置換の場合、置換基は、ヒドロキシル基であり、及び／又はＲ_３は、水素原子とメチル基から選択され、及び／又はＲ_４は、水素原子とメチル基から選択され、且つＲ_５は、水素原子、ヒドロキシＣ１－４アルキル基及びＣ１－４アルコキシ基から選択される。

【0006】

いずれかの実施の形態では、前記第一類のモノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｓｅｃ－ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ－ブチル、アクリル酸ｎ－プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸－２－エチルヘキシル、アクリル酸－２－ヒドロキシエチル、アクリル酸－２－ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ－ブチル、メタクリル酸－２－エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸－２－ヒドロキシエチル、メタクリル酸－２－ヒドロキシプロピルから選択される一つ又は複数であり、及び／又は前記第二類のモノマーは、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルであり、及び／又は前記第三類のモノマーは、アクリルアミド、Ｎ－メチロールアクリルアミド及びＮ－ブトキシメタクリルアミドの一つ又は複数から選択される。

【0007】

それぞれ上記第一類、第二類及び／又は第三類のモノマーをさらに選択することで、セパレータのイオン電導率を改善するのに有利であり、電池のサイクル容量保持率を向上させる。

【0008】

いずれかの実施の形態では、前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５７：４１－４４：２－６である。上記範囲のモル比を採用し、接着剤組成物がさらにセパレータのイオン電導率を改善するのにより有利であり、電池のサイクル容量保持率を向上させる。

【0009】

いずれかの実施の形態では、前記ポリマーと前記セラミック粒子との重量比は、４０－９０：１０－６０であり、選択的に５０－８０：２０－５０である。前記ポリマーとセラミック粒子との重量比は、上記範囲内にあり、接着剤とセパレータ、極板との接着効果を保証できるとともに、セパレータが適切な空隙率と良好なイオン電導率を有することができる。

【0010】

いずれかの実施の形態では、前記ポリマーの重量平均分子量は、６００００－１２００００であり、選択的に６３３００－１１８８００である。ポリマーの重量平均分子量は、上記範囲内にあり、本出願の接着剤組成物が接着を行う時、ポリマーが適切な流動性を有することができ、それによって良好な接着効果を実現し、さらに二次電池のサイクル性能を改善する。

【0011】

いずれかの実施の形態では、前記セラミック粒子の平均粒径Ｄｖ５０は、４０ｎｍ－１１０ｎｍであり、選択的に４５ｎｍ－１０６ｎｍであり、さらに選択的に５０ｎｍ－１００ｎｍであり、またさらに選択的に５６ｎｍ－８９ｎｍである。さらにセラミック粒子の平均粒径を制御し、さらにイオン電導率と容量保持率を改善できる。

【0012】

いずれかの実施の形態では、前記セラミック粒子は、多孔質粒子であり、且つ前記多孔質粒子の平均孔径は、０．３ｎｍ－６．０ｎｍであり、選択的に０．５ｎｍ－５．７ｎｍであり、さらに選択的に１．０ｎｍ－５．０ｎｍであり、またさらに選択的に１．３ｎｍ－３．８ｎｍである。多孔質粒子材料を選択し且つその平均孔径を制御し、セパレータの熱安定性を確保するとともに、さらにセパレータの空隙率とイオン電導率、及び二次電池のサイクル容量保持率を改善するのに有利である。

【0013】

いずれかの実施の形態では、前記セラミック粒子は、多孔質二酸化ケイ素粒子である。多孔質二酸化ケイ素粒子を用いることで、さらにセパレータの空隙率とイオン電導率を向上させ、セパレータの内部抵抗を低下させ、二次電池のサイクル性能を高める。

【0014】

いずれかの実施の形態では、前記ポリマーは、前記セラミック粒子を被覆する。このように接着剤組成物が理想的な配合比率で基材に均一に塗布され、それによって耐熱性能、空隙率を改善し、良好な接着効果を実現するのに有利である。

【0015】

本出願の第二の態様は、ベース層と、前記ベース層の少なくとも一つの表面に設置されるコーティング層とを含むセパレータを提供し、前記コーティング層は、本出願の第一の態様の接着剤組成物を含む。本出願のセパレータは、極板と安定して接着でき、向上した空隙率を有し、イオン電導率を改善し、セパレータの内部抵抗を低減させ、二次電池のサイクル性能を高める。

【0016】

本出願の第三の態様は、二次電池を提供し、この二次電池は、本出願の第一の態様による接着剤組成物、及び／又は本出願の第二の態様によるセパレータを含む。

【0017】

本出願の第四の態様は、電池モジュールを提供し、この電池モジュールは、本出願の第三の態様の二次電池を含む。

【0018】

本出願の第五の態様は、電池パックを提供し、この電池パックは、本出願の第四の態様の電池モジュールを含む。

【0019】

本出願の第六の態様は、電力消費装置を提供し、この電力消費装置は、本出願の第三の態様の二次電池、本出願の第四の態様の電池モジュール又は本出願の第五の態様の電池パックから選択される少なくとも一つを含む。

【0020】

本出願の接着剤は、良好な接着性能を有し、さらにセパレータの空隙率を向上させ、セパレータの内部抵抗を低減させ、二次電池のサイクル性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本出願の一実施形態の二次電池の概略図である。

【図2】図１に示す本出願の一実施形態の二次電池の分解図である。

【図3】本出願の一実施形態の電池モジュールの概略図である。

【図4】本出願の一実施形態の電池パックの概略図である。

【図5】図４に示す本出願の一実施形態の電池パックの分解図である。

【図6】本出願の一実施形態の二次電池が電源として使用される電力消費装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を適切に参照しながら、本出願の接着剤組成物、セパレータ、二次電池、電池モジュール、電池パックと電力消費装置を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。しかしながら、必要のない詳細な説明を省略する場合がある。例えば、周知の事項に対する詳細な説明、実際に同じである構造に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に長くなることを回避し、当業者に容易に理解させるためである。なお、図面及び以下の説明は、当業者に本出願を十分に理解させるために提供するものであり、特許請求の範囲に記載されたテーマを限定するものではない。

【0023】

本出願に開示された「範囲」は、下限と上限の形式で限定され、与えられた範囲は、一つの下限と一つの上限を選定することで限定されるものであり、選定された下限と上限は、特定の範囲の境界を限定する。このように限定される範囲は、端値を含むか又は含まないものであってもよく、且つ任意の組み合わせが可能であり、即ち任意の下限は、任意の上限と組み合わせて、一つの範囲を形成することができる。例えば、特定のパラメータに対して６０－１２０と８０－１１０の範囲がリストアップされている場合、６０－１１０と８０－１２０の範囲も想定できると理解される。なお、最小範囲値として１と２がリストアップされており、最大範囲値として３、４及び５がリストアップされている場合１－３、１－４、１－５、２－３、２－４と２－５という範囲がすべて想定できる。本出願では、特に断りのない限り、「ａ－ｂ」という数値範囲は、ａ－ｂの任意の実数の組み合わせの短縮表現を表し、ここで、ａとｂはいずれも実数である。例えば、数値範囲「０－５」は、本明細書においてすでに「０－５」の間のすべての実数をリストアップしたことを表し、「０－５」は、これらの数値の組み合わせの短縮表現だけである。また、あるパラメータが≧２の整数であると表現すると、このパラメータが例えば整数２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２などであることを開示していることに相当する。

【0024】

特に説明しない場合、本出願のすべての実施の形態及び選択的な実施の形態は、互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。

【0025】

特に説明しない場合、本出願のすべての技術的特徴及び選択的な技術的特徴は、互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。

【0026】

特に説明しない場合、本出願のすべてのステップは、順番に行われてもよく、ランダムに行われてもよく、好ましくは、順番に行われる。例えば、前記方法がステップ（ａ）と（ｂ）とを含むことは、前記方法が、順番に行われるステップ（ａ）と（ｂ）とを含んでもよく、順番に行われるステップ（ｂ）と（ａ）とを含んでもよいことを表す。例えば、以上に言及された前記方法がステップ（ｃ）をさらに含んでもよいことは、ステップ（ｃ）が任意の順序で前記方法に追加されてもよいことを表し、例えば前記方法は、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含んでもよく、ステップ（ａ）、（ｃ）及び（ｂ）を含んでもよく、ステップ（ｃ）、（ａ）及び（ｂ）などを含んでもよい。

【0027】

特に説明しない場合、本出願に言及された「含む」と「包含する」は、開放型を表し、閉鎖型であってもよい。例えば、前記「含む」と「包含する」は、リストアップされていない他の成分をさらに含むか又は包含してもよく、リストアップされている成分のみを含むか又は包含してもよいことを表してもよい。

【0028】

特に説明しない場合、本出願では、「又は」という用語は包含的である。例を挙げると、「Ａ又はＢ」というフレーズは、「Ａ、Ｂ、又はＡとＢとの両方」を表す。より具体的には、Ａが真であり（又は存在し）且つＢが偽である（又は存在しない）条件と、Ａが偽である（又は存在しない）が、Ｂが真である（又は存在する）条件と、ＡとＢがいずれも真である（又は存在する）条件とのいずれも「Ａ又はＢ」を満たしている。

【0029】

近年、二次電池の応用範囲がますます広がるにつれて、二次電池は、水力発電所、火力発電所、風力発電所、太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電源システム、及び電動工具、電動自転車、電動バイク、電気自動車、軍事装備、航空宇宙などの複数の分野に広く用いられる。二次電池の目覚ましい発展により、そのエネルギー密度、サイクル性能と安全性能などに対する要求がますます高まっている。二次電池の重要な部分として--セパレータは、自然に、技術者が注目する重点のうちの一つになっている。従来の技術では、セパレータ基材にセラミック粒子（例えば、無機酸化物粒子、例えば二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ベーマイトなど）をコーティングする方式を採用して、セパレータの耐熱性、耐突き刺し性などを改善することが多く、そしてセラミック粒子がコーティングされたセパレータに接着剤を塗布し、且つそれを極板と接着し、さらに二次電池を製造する。しかしながらこのような方式は、その欠点があり、まず、セラミック粒子は、基材の細孔に入り込みやすく、セパレータの空隙率を低減させ、イオンの移動に有利ではなく、そして、従来の接着剤の接着効果が弱い。

【0030】

上記問題を解決するために、本出願は、接着剤組成物を提案し、それは、接着作用を果たすポリマーと、安全性能を改善するセラミック粒子とを含み、孔の目詰まり現象の発生を低減ひいては回避し、良好な接着効果を実現する。なお、本出願の接着剤組成物におけるポリマーは、そのモノマーの選択と比率の制御により、イオン電導率を改善するのに有利である。以上をまとめると、本出願の接着剤組成物は、セパレータの空隙率を向上させ、イオン電導率を向上させ、二次電池のサイクル性能を改善することができる。

【0031】

＜接着剤＞
本出願の一つの実施の形態では、本出願は、接着剤組成物を提案し、それは、ポリマーとセラミック粒子とを含み、前記ポリマーは、第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーに由来する構造単位を含み、且つ前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５８：４０－４４：２－６であり、
前記第一類のモノマーは、式Ｉの化合物から選択された一つ又は複数であり、

【化4】

【化5】

ここで、Ｒ_３は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択され、
前記第三類のモノマーは、式ＩＩＩの化合物から選択された一つ又は複数であり、

【化6】

ここで、Ｒ_４は、水素原子と直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択されるとともに、Ｒ_５は、水素原子、ヒドロキシＣ１－６アルキル基及びＣ１－６アルコキシ基から選択される。

【0032】

本出願の接着剤組成物は、接着効果が良好であるとともに、セパレータの空隙率を向上させ、イオン電導率を改善し、セパレータの内部抵抗を低下させ、二次電池のサイクル性能を高めることができる。

【0033】

本出願のポリマーでは、第一類のモノマーは、アクリレート系モノマーであり、それは、接着剤の抗膨潤能力を改善できるとともに、分子鎖セグメントにおける柔軟なモノマー鎖セグメントとして、ポリマーのガラス化転移温度を調節でき、それによって接着剤組成物が良好な接着作用を発揮するのに有利である。第二類のモノマーは、アクリロニトリル系モノマーであり、それは、強い極性のシアノ基を有し、イオン電導率を向上させるのに有利である。第三類のモノマーは、アクリルアミド系モノマーであり、そのうちのアミド基の主な作用は、架橋作用を果たし、ポリマーの分子量を調節するのに有利であることである。上記三種類のモノマーのモル比を一定範囲内に制御することにより、ポリマーが理想的な分子量とガラス化転移温度を有し、それによって、接着剤の接着性能を保証するとともに、イオン電導率を改善するのに有利である。

【0034】

いくつかの実施の形態では、Ｒ_１は、水素原子とメチル基から選択され、且つＲ_２は、置換又は無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１－６アルキル基から選択され、置換の場合、置換基は、ヒドロキシル基である。いくつかの実施の形態では、Ｒ_３は、水素原子とメチル基から選択される。いくつかの実施の形態では、Ｒ_４は、水素原子とメチル基から選択され、且つＲ_５は、水素原子、ヒドロキシＣ１－４アルキル基及びＣ１－４アルコキシ基から選択される。

【0035】

いくつかの実施の形態では、前記第一類のモノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｓｅｃ－ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ－ブチル、アクリル酸ｎ－プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸－２－エチルヘキシル、アクリル酸－２－ヒドロキシエチル、アクリル酸－２－ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ－ブチル、メタクリル酸－２－エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸－２－ヒドロキシエチル、メタクリル酸－２－ヒドロキシプロピルから選択される一つ又は複数である。いくつかの実施の形態では、前記第二類のモノマーは、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルである。いくつかの実施の形態では、前記第三類のモノマーは、アクリルアミド、Ｎ－メチロールアクリルアミド及びＮ－ブトキシメタクリルアミドの一つ又は複数から選択される。

【0036】

上記第一類、第二類及び／又は第三類のモノマーからそれぞれさらに選択されることにより、セパレータのイオン電導率を改善するのに有利であり、電池のサイクル容量保持率を向上させることができる。

【0037】

いくつかの実施の形態では、前記第一類のモノマーと、第二類のモノマーと、第三類のモノマーとのモル比は、５０－５７：４１－４４：２－６である。上記範囲のモル比を採用することにより、接着剤組成物がさらにセパレータのイオン電導率を改善するのにより有利であり、電池のサイクル容量保持率を向上させることができる。

【0038】

いくつかの実施の形態では、前記第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーの総モル量を基準として、前記第一類のモノマーのモル百分率含有量は、５０－５８ｍｏｌ％であり、選択的に５０－５７ｍｏｌ％であり、選択的に、前記第一類のモノマーのモル百分率含有量は、５０ｍｏｌ％、５１ｍｏｌ％、５２ｍｏｌ％、５３ｍｏｌ％、５４ｍｏｌ％、５５ｍｏｌ％、５６ｍｏｌ％、５７ｍｏｌ％又は５８ｍｏｌ％であり、又は上記数値のうちのいずれか２つからなる範囲内である。いくつかの実施の形態では、前記第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーの総モル量を基準として、前記第二類のモノマーのモル百分率含有量は、４０－４４ｍｏｌ％であり、選択的に４１－４４ｍｏｌ％であり、選択的に、前記第二類のモノマーのモル百分率含有量は、４０ｍｏｌ％、４１ｍｏｌ％、４２ｍｏｌ％、４３ｍｏｌ％又は４４ｍｏｌ％であり、又は上記数値のうちのいずれか２つからなる範囲内にある。いくつかの実施の形態では、前記第一類のモノマー、第二類のモノマー及び第三類のモノマーの総モル量を基準として、前記第三類のモノマーのモル百分率含有量は、２－６ｍｏｌ％であり、選択的に、前記第三類のモノマーのモル百分率含有量は、２ｍｏｌ％、３ｍｏｌ％、４ｍｏｌ％、５ｍｏｌ％又は６ｍｏｌ％であり、又は上記数値のうちのいずれか２つからなる範囲内にある。

【0039】

いくつかの実施の形態では、前記ポリマーと前記セラミック粒子との重量比は、４０－９０：１０－６０であり、選択的に５０－８０：２０－５０である。ポリマーとセラミック粒子との重量比は、上記範囲内にあり、接着剤とセパレータ、極板との接着効果をさらに保証できるとともに、セパレータが適切な空隙率と良好なイオン電導率を有することができる。

【0040】

いくつかの実施の形態では、前記ポリマーの重量平均分子量は、６００００－１２００００であり、選択的に６３３００－１１８８００である。ポリマーの重量平均分子量が上記範囲内にあり、本出願の接着剤組成物が接着を行う時、ポリマーが適切な流動性を有することができ、それによって良好な接着効果を実現し、さらに二次電池のサイクル性能を改善することができる。

【0041】

いくつかの実施の形態では、前記セラミック粒子の平均粒径Ｄｖ５０は、４０ｎｍ－１１０ｎｍであり、選択的に４５ｎｍ－１０６ｎｍであり、選択的に、前記セラミック粒子の平均粒径Ｄｖ５０は、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５６ｎｍ、７０ｎｍ、８９ｎｍ、１００ｎｍ、１０６ｎｍ又は１１０ｎｍであり、又はこれらの数値のうちのいずれか２つからなる範囲内にある。選択的に、前記セラミック粒子の平均粒径Ｄｖ５０は、５０ｎｍ－１００ｎｍであり、さらに選択的に５６ｎｍ－８９ｎｍである。さらにセラミック粒子の平均粒径を制御することにより、さらにイオン電導率と容量保持率を改善できる。

【0042】

本出願ではセラミック粒子の材料は、適用可能な任意の当分野の従来の材料であってもよい。いくつかの実施の形態では、前記セラミック粒子は、酸化アルミニウム、ベーマイト、二酸化チタン及び二酸化ケイ素から選択される。

【0043】

いくつかの実施の形態では、前記セラミック粒子は、多孔質粒子又は中実粒子（即ち、非多孔質粒子）であってもよい。いくつかの実施の形態では、前記セラミック粒子は、多孔質粒子である。前記多孔質粒子の平均孔径は、０．３ｎｍ－６．０ｎｍであり、選択的に、前記平均孔径は、０．５ｎｍ、１ｎｍ、１．３ｎｍ、３ｎｍ、３．８ｎｍ、５ｎｍ又は５．７ｎｍであり、又はこれらの数値のうちのいずれか２つからなる範囲内にある。選択的に、前記平均孔径は、０．５ｎｍ－５．７ｎｍであり、さらに選択的に１．０ｎｍ－５．０ｎｍであり、またさらに選択的に１．３ｎｍ－３．８ｎｍである。さらに多孔質粒子材料を選択するとともに、好ましくその平均孔径を制御することにより、セパレータの熱安定性を確保するとともに、セパレータの空隙率とイオン電導率、及び二次電池のサイクル容量保持率を改善するのに有利である。

【0044】

いくつかの実施の形態では、前記セラミック粒子は、多孔質二酸化ケイ素粒子である。この多孔質二酸化ケイ素粒子を用いることで、さらにセパレータの空隙率とイオン電導率を向上させ、セパレータの内部抵抗を低下させ、二次電池のサイクル性能を高めることができる。

【0045】

いくつかの実施の形態では、前記ポリマーは、前記セラミック粒子を被覆する。施用前に、ポリマーをセラミック粒子に被覆し、それによって粒子がセパレータ細孔に落ちて細孔が閉塞するのを減少又は回避するとともに、ポリマーとセラミック粒子が理想的な配合比率で基材に均一に塗布され、それによって耐熱性能、空隙率を改善し、良好な接着効果を実現することができる。いくつかの実施の形態では、前記ポリマーは、前記多孔質二酸化ケイ素粒子を被覆する。

【0046】

＜セパレータ＞
本出願の他の態様は、ベース層と、前記ベース層の少なくとも一つの表面に設置されるコーティング層とを含むセパレータを提供し、前記コーティング層は、本出願の接着剤を含む。

【0047】

本出願は、セパレータベース層の材料種類に対して特に限定しないが、良好な化学的安定性と機械的安定性を有する任意の公知の多孔質構造のベース層を選択してもよい。

【0048】

いくつかの実施の形態では、セパレータベース層の材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンのうちのから選ばれた少なくとも一つであってもよい。セパレータは、単層フィルムであってもよく、多層複合フィルムであってもよく、特に限定されない。セパレータが多層複合フィルムである時、各層の材料は同一であっても異なっていてもよく、特に限定されない。

【0049】

＜二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置＞
本出願の第三の態様は、二次電池を提供し、この二次電池は、本出願の接着剤、及び／又は本出願のセパレータを含む。

【0050】

本出願の第四の態様は、電池モジュールを提供し、この電池モジュールは、上記第三の態様の二次電池を含む。

【0051】

本出願の第五の態様は、電池パックを提供し、この電池パックは、上記第四の態様の電池モジュールを含む。

【0052】

本出願の第六の態様は、電力消費装置を提供し、この電力消費装置は、上記第三の態様の二次電池、第四の態様の電池モジュール及び第五の態様の電池パックから選択される少なくとも一つを含む。

【0053】

また、以下、図面を適切に参照して本出願の二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置を説明する。

【0054】

本出願の一つの実施の形態では、二次電池を提供する。いくつかの実施の形態では、前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である。

【0055】

一般的には、二次電池は、正極極板と、負極極板と、電解質と、セパレータとを含む。電池の充放電中においては、活性イオンは、正極極板と負極極板との間で往復して吸蔵及び離脱される。電解質は、正極極板と負極極板との間でイオンを伝導する作用を果たす。セパレータは、正極極板と負極極板との間に設置され、主に正負極短絡を防止する作用を果たすとともに、イオンを通過させることができる。

【0056】

［正極極板］
正極極板は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一つの表面に設置される正極膜層とを含み、前記正極膜層は、正極活物質を含む。

【0057】

例として、正極集電体は、それ自体の厚さ方向において対向する二つの表面を有し、正極膜層は、正極集電体の対向する二つの表面のうちのいずれか一方又は両方に設置される。

【0058】

いくつかの実施の形態では、前記正極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を採用してもよい。例えば、金属箔シートとして、アルミニウム箔を採用してもよい。複合集電体は、高分子材料ベース層と、高分子材料ベース層の少なくとも一つの表面上に形成される金属層とを含んでもよい。複合集電体は、金属材料（アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を高分子材料基材（例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）上に形成することで形成されてもよい。

【0059】

いくつかの実施の形態では、正極活物質は、当分野において公知の電池用の正極活物質を採用してもよい。例として、正極活物質は、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩、リチウム遷移金属酸化物及びそれぞれの改質化合物、ナトリウム遷移金属酸化物、ポリアニオン型化合物とプルシアンブルー系化合物のうちの少なくとも一つを含んでもよい。しかし、本出願は、これらの材料に限定されるものではなく、電池用正極活物質として使用できる他の従来材料を使用してもよい。これらの正極活物質は、単独で一つのみを使用してもよく、二つ以上を組み合わせて使用してもよい。ここで、リチウム遷移金属酸化物の例は、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ_２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（例えばＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２（ＮＣＭ_３３３と略称されてもよい）、ＬｉＮｉ_０．５Ｃｏ_０．２Ｍｎ_０．３Ｏ_２（ＮＣＭ_５２３と略称されてもよい）、ＬｉＮｉ_０．５Ｃｏ_０．２５Ｍｎ_０．２５Ｏ_２（ＮＣＭ_２１１と略称されてもよい）、ＬｉＮｉ_０．６Ｃｏ_０．２Ｍｎ_０．２Ｏ_２（ＮＣＭ_６２２と略称されてもよい）、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１Ｍｎ_０．１Ｏ_２（ＮＣＭ_８１１と略称されてもよい））、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（例えばＬｉＮｉ_０．８５Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２）及びその改質化合物などのうちの少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限らない。オリビン構造のリチウム含有リン酸塩の例は、リン酸鉄リチウム（例えばＬｉＦｅＰＯ_４（ＬＦＰと略称されてもよい））、リン酸鉄リチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガンリチウム（例えばＬｉＭｎＰＯ_４）、リン酸マンガンリチウムと炭素との複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素との複合材料のうちの少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限らない。

【0060】

いくつかの実施の形態では、ナトリウム遷移金属酸化物において、遷移金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ及びＣｅのうちの少なくとも一つであってもよい。ナトリウム遷移金属酸化物は、例えばＮａ_ｘＭ_ｙＯ_２であり、ここで、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ及びＣｕのうちの一つ又は複数であり、０＜ｘ≦１、０．５＜ｙ≦１．５である。いくつかの実施の形態では、正極活物質は、Ｎａ_０．８８Ｃｕ_０．２４Ｆｅ_０．２９Ｍｎ_０．４７Ｏ_２を採用してもよい。

【0061】

いくつかの実施の形態では、ポリアニオン型化合物は、ナトリウムイオン、遷移金属イオン及び四面体型（ＹＯ_４）^ｎ－アニオン単位を有する一種類の化合物であってもよい。遷移金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ及びＣｅのうちの少なくとも一つであってもよく、Ｙは、Ｐ、Ｓ及びＳｉのうちの少なくとも一つであってもよく、ｎは、（ＹＯ_４）^ｎ－の価数を表す。

【0062】

いくつかの実施の形態では、ポリアニオン型化合物は、ナトリウムイオン、遷移金属イオン、四面体型（ＹＯ_４）^ｎ－アニオン単位及びハロゲンアニオンを有する一種類の化合物であってもよい。遷移金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ及びＣｅのうちの少なくとも一つであってもよく、Ｙは、Ｐ、Ｓ及びＳｉのうちの少なくとも一つであってもよく、ｎは、（ＹＯ_４）^ｎ－の価数を表し、ハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒのうちの少なくとも一つであってもよい。

【0063】

いくつかの実施の形態では、ポリアニオン型化合物は、ナトリウムイオン、四面体型（ＹＯ_４）^ｎ－アニオン単位、多面体単位（ＺＯ_ｙ）^ｍ＋及び選択的なハロゲンアニオンを有する一種類の化合物であってもよい。Ｙは、Ｐ、Ｓ及びＳｉのうちの少なくとも一つであってもよく、ｎは、（ＹＯ_４）^ｎ－の価数を表し、Ｚは、遷移金属を表し、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ及びＣｅのうちの少なくとも一つであってもよく、ｍは、（ＺＯ_ｙ）^ｍ＋の価数を表し、ハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒのうちの少なくとも一つであってもよい。

【0064】

いくつかの実施の形態では、ポリアニオン型化合物は、例えばＮａＦｅＰＯ_４、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、ＮａＭ’ＰＯ_４Ｆ（Ｍ’は、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＮｉのうちの一つ又は複数である）及びＮａ_３（ＶＯ_ｙ）_２（ＰＯ_４）_２Ｆ_３－２ｙ（０≦ｙ≦１）のうちの少なくとも一つである。

【0065】

いくつかの実施の形態では、プルシアンブルー系化合物は、ナトリウムイオン、遷移金属イオン及びシアン化物イオン（ＣＮ^－）を有する一種類の化合物であってもよい。遷移金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ及びＣｅのうちの少なくとも一つであってもよい。プルシアンブルー系化合物は、例えばＮａ_ａＭｅ_ｂＭｅ’_ｃ（ＣＮ）_６であり、ここで、Ｍｅ及びＭｅ’は、それぞれ独立してＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＺｎのうちの少なくとも一つであり、０＜ａ≦２、０＜ｂ＜１、０＜ｃ＜１である。

【0066】

いくつかの実施の形態では、正極膜層は、さらに選択的に接着剤を含む。例として、前記接着剤は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－プロピレン三元共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン三元共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びフッ素含有アクリレート樹脂のうちの少なくとも一つを含んでもよい。

【0067】

いくつかの実施の形態では、正極膜層は、さらに選択的に導電剤を含む。例として、前記導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも一つを含んでもよい。

【0068】

いくつかの実施の形態では、以下の方式により正極極板を製造してもよい：上記正極極板を製造するための成分、例えば正極活物質、導電剤、接着剤と任意の他の成分を溶媒（例えばＮ－メチルピロリドン）に分散させ、正極スラリーを形成し、正極スラリーを正極集電体上にコーティングし、乾燥、冷間プレスなどの工程を経た後、正極極板を得ることができる。

【0069】

［負極極板］
負極極板は、負極集電体と、負極集電体の少なくとも一つの表面上に設置される負極膜層とを含み、前記負極膜層は、負極活物質を含む。

【0070】

例として、負極集電体は、それ自体の厚さ方向において対向する二つの表面を有し、負極膜層は、負極集電体の対向する二つの表面のうちのいずれか一方又は両方の上に設置される。

【0071】

いくつかの実施の形態では、前記負極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を採用してもよい。例えば、金属箔シートとして、銅箔を採用してもよい。複合集電体は、高分子材料ベース層と、高分子材料基材の少なくとも一つの表面上に形成される金属層とを含んでもよい。複合集電体は、金属材料（銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を高分子材料基材（例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）上に形成することで形成されてもよい。

【0072】

いくつかの実施の形態では、負極活物質は、当分野において公知の電池用の負極活物質を採用してもよい。例として、負極活物質は、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、シリコーン系材料、スズ系材料とチタン酸リチウムなどを含んでもよい。前記シリコーン系材料は、シリコーンモノマー、シリコーン酸化物、シリコーン炭素複合体、シリコーン窒素複合体及びシリコーン合金から選ばれた少なくとも一つであってもよい。前記スズ系材料は、スズモノマー、スズ酸化物及びスズ合金から選ばれた少なくとも一つであってもよい。しかし、本出願は、これらの材料に限定されるものではなく、電池用負極活物質として使用できる他の従来材料を使用してもよい。これらの負極活物質は、単独で一つのみを使用してもよく、二つ以上を組み合わせて使用してもよい。

【0073】

いくつかの実施の形態では、負極膜層は、さらに選択的に接着剤を含む。前記接着剤は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＳ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アルギン酸ナトリウム（ＳＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）及びカルボキシメチルキトサン（ＣＭＣＳ）から選ばれた少なくとも一つであってもよい。

【0074】

いくつかの実施の形態では、負極膜層は、さらに選択的に導電剤を含む。導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーから選ばれた少なくとも一つであってもよい。

【0075】

いくつかの実施の形態では、負極膜層は、さらに選択的に他の助剤、例えば増粘剤（例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ－Ｎａ））などを含む。

【0076】

いくつかの実施の形態では、以下の方式により負極極板を製造してもよい：上記負極極板を製造するための成分、例えば負極活物質、導電剤、接着剤と任意の他の成分を溶媒（例えば脱イオン水）に分散させ、負極スラリーを形成し、負極スラリーを負極集電体上にコーティングし、乾燥、冷間プレスなどの工程を経た後、負極極板を得ることができる。

【0077】

［電解質］
電解質は、正極極板と負極極板との間でイオンを伝導する作用を果たす。本出願は、電解質の種類に対して具体的に限定せず、需要に応じて選択することができる。例えば、電解質は、液体、ゲル状又は全固体であってもよい。

【0078】

いくつかの実施の形態では、前記電解質として、電解液を採用する。前記電解液は、電解質塩と溶媒とを含む。

【0079】

いくつかの実施の形態では、電解質塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム、ビス（オキサラト）ホウ酸リチウム、ジフルオロビス（オキサラト）リン酸リチウム及びテトラフルオロ（オキサラト）リン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸ナトリウム（ＮａＰＦ_６）、ヘキサフルオロホウ酸ナトリウム（ＮａＢＦ_４）、ＮａＮ（ＳＯ_２Ｆ）_２（ＮａＦＳＩと略称）、ＮａＣｌＯ_４、ＮａＡｓＦ_６、ＮａＢ（Ｃ_２Ｏ_４）_２（ＮａＢＯＢと略称）、ＮａＢＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）（ＮａＤＦＯＢと略称）、ＮａＮ（ＳＯ_２Ｒ_Ｆ）_２及びＮａＮ（ＳＯ_２Ｆ）（ＳＯ_２Ｒ_Ｆ）から選ばれた一つ又は複数であってもよく、ここで、Ｒ_Ｆは、Ｃ_ｂＦ_２ｂ＋１を表し、ｂは、１－１０範囲内の整数であり、選択的に１－３範囲内の整数であり、さらに選択的に、Ｒ_Ｆは、－ＣＦ_３、－Ｃ_２Ｆ_５又は－ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３である。

【0080】

いくつかの実施の形態では、溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、１，４－ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン及びジエチルスルホンから選ばれた少なくとも一つであってもよい。

【0081】

いくつかの実施の形態では、前記電解液は、さらに選択的に添加剤を含む。例えば、添加剤は、負極膜形成添加剤、正極膜形成添加剤を含んでもよく、さらに、電池のいくつかの性能を改善できる添加剤、例えば電池の過充電性能を改善する添加剤、電池の高温又は低温性能を改善する添加剤などを含んでもよい。

【0082】

いくつかの実施の形態では、正極極板、負極極板とセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスによって電極アセンブリに製造されることができる。

【0083】

［外装体］
いくつかの実施の形態では、二次電池は、正極極板、負極極板と電解質をパッケージングするための外装体を含んでもよい。一例として、正極極板、負極極板とセパレータは、積層又は捲回によって積層構造電池コア又は捲回構造電池コアを形成してもよく、電池コアは、外装体内にパッケージングされ、電解質は、本出願の第一の態様に記載の電解液を採用し、電解液は、電池コアに浸潤される。二次電池における電池コアの数は、一つ又は複数であってもよく、需要に応じて調節することができる。

【0084】

一つの実施の形態では、本出願は、電極アセンブリを提供する。いくつかの実施の形態では、正極極板、負極極板とセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスによって電極アセンブリに製造されることができる。外装体は、上記電極アセンブリ及び電解質をパッケージングするために用いられてもよい。

【0085】

いくつかの実施の形態では、二次電池の外装体は、パウチ、例えば袋状パウチであってもよい。パウチの材質は、プラスチックであってもよく、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）などのうちの一つ又は複数を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、二次電池の外装体は、硬質ケース、例えば硬質プラスチックケース、アルミニウムケース、鋼製ケースなどであってもよい。

【0086】

本出願は、二次電池の形状に対して特に限定せず、それは、円筒型、四角形又は他の任意の形状であってもよい。例えば、図１は、一例としての四角形構造の二次電池５である。

【0087】

いくつかの実施の形態では、図２を参照すると、外装体は、ケース５１とカバープレート５３とを含んでもよい。ここで、ケース５１は、底板と底板に接続される側板を含んでもよく、底板と側板は囲んで収容キャビティを形成する。ケース５１は、収容キャビティと連通する開口を有し、カバープレート５３は、前記収容キャビティを密閉するように前記開口に蓋設されることが可能である。正極極板、負極極板とセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスによって電極アセンブリ５２を形成することができる。電極アセンブリ５２は、前記収容キャビティ内にパッケージングされる。電解液は、電極アセンブリ５２に浸潤される。二次電池５に含まれる電極アセンブリ５２の数は、一つ又は複数であってもよく、当業者は、実際の需要に応じて選択することができる。

【0088】

いくつかの実施の形態では、二次電池は、電池モジュールに組み立てられることが可能であり、電池モジュールに含まれる二次電池の数は、一つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池モジュールの用途と容量に応じて選択することができる。

【0089】

図３は、一例としての電池モジュール４である。図３を参照すると、電池モジュール４において、複数の二次電池５は、電池モジュール４の長手方向に沿って順に並べて設置されてもよい。無論、他の任意の方式で並べてもよい。さらに締結具によってこれらの複数の二次電池５を固定することができる。

【0090】

選択的に、電池モジュール４は、収容空間を有するハウジングをさらに含んでもよく、複数の二次電池５は、この収容空間に収容される。

【0091】

いくつかの実施の形態では、上記電池モジュールは、さらに電池パックに組み立てられてもよく、電池パックに含まれる電池モジュールの数は、一つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池パックの用途と容量に応じて選択することができる。

【0092】

図４と図５は、一例としての電池パック１である。図４と図５を参照すると、電池パック１には、電池ボックスと電池ボックスに設置される複数の電池モジュール４が含まれてもよい。電池ボックスは、上部筐体２と下部筐体３とを含み、上部筐体２は、下部筐体３に蓋設され、電池モジュール４を収容するための密閉空間を形成することができる。複数の電池モジュール４は、任意の方式で電池ボックスに並べられてもよい。

【0093】

また、本出願は、電力消費装置をさらに提供し、前記電力消費装置は、本出願による二次電池、電池モジュール、又は電池パックのうちの少なくとも一つを含む。前記二次電池、電池モジュール、又は電池パックは、前記電力消費装置の電源として用いられてもよく、前記電力消費装置のエネルギー貯蔵ユニットとして用いられてもよい。前記電力消費装置は、移動体機器（例えば携帯電話、ノートパソコンなど）、電動車両（例えば純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、電動スクータ、電動ゴルフカート、電動トラックなど）、電気列車、船舶及び衛星、エネルギー貯蔵システムなどを含んでもよいが、これに限らない。

【0094】

前記電力消費装置は、その使用需要に応じて二次電池、電池モジュール又は電池パックを選択することができる。

【0095】

図６は、一例としての電力消費装置である。この電力消費装置は、純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド電気自動車などである。この電力消費装置の二次電池の高パワーと高エネルギー密度に対する需要を満たすために、電池パック又は電池モジュールを採用することができる。

【0096】

別の例としての装置は、携帯電話、タブレットパソコン、ノートパソコンなどであってもよい。この装置は、一般的には薄型化が要求され、二次電池を電源として採用することができる。

【実施例】

【0097】

以下、本出願の実施例を説明する。以下に記述される実施例は、例示的なものであり、本出願を解釈するためのものに過ぎず、本出願に対する制限と理解されるべきではない。実施例では特定の技術又は条件が明記されていない場合、当分野内の文献に記述された技術又は条件に従って、又は製品仕様書に従って行う。使用される試薬又は器具は、メーカーが明記されておらず、いずれも市販で入手できる通常の製品である。

【0098】

１．ポリマーの製造
＜製造例１＞
室温で、モル比５０：４４：６に従って、アクリル酸メチル６０．９２ｇ、アクリロニトリル３３．０４ｇ及びアクリルアミド６．０４ｇを秤量し、メカニカルスターラー、温度計及び凝縮パイプが入れられた５００ｍＬの四つ口フラスコに加え、そして３ｇのラウリル硫酸ナトリウム乳化剤、１ｇの過硫酸アンモニウム開始剤及び１２０ｇの脱イオン水を加え、１６００ｒｐｍの回転数で３０ｍｉｎ攪拌して乳化させ、そして窒素ガス保護下で７５℃まで昇温して４ｈ反応させ、ｐＨ値を６～８に調節し、即座に４０℃以下まで降温して排出し、ポリマー１を得た。

【0099】

＜製造例２～５＞
製造例２～５の製造ステップは、製造例１と同じであるが、相違点は、三種類のモノマーのモル比がそれぞれ５１：４３：６、５２：４２：６、５３：４１：６及び５４：４０：６であり、且つ三種類のモノマーの合計質量が１００ｇであり、製造してポリマー２～５を得ることである。

【0100】

＜製造例６～１０＞
製造例６において、室温で、モル比５１：４４：５に従って、アクリル酸ｎ－ブチル６９．７１ｇ、アクリロニトリル２４．９０ｇ及びＮ－メチロールアクリルアミド５．３９ｇを秤量し、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマー６を得た。

【0101】

製造例７～１０では、上記三種類のモノマーのモル比は、それぞれ５２：４３：５、５３：４２：５、５４：４１：５、５５：４０：５であり、且つ三種類のモノマーの合計質量は、１００ｇであり、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマー７～１０を得た。

【0102】

＜製造例１１～１５＞
製造例１１において、室温で、モル比５２：４４：４に従って、メタクリル酸エチル６８．４２ｇ、アクリロニトリル２６．９１ｇ及びＮ－メチロールアクリルアミド４．６６ｇを秤量し、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマー１１を得た。

【0103】

製造例１２～１５では、上記三種類のモノマーのモル比は、それぞれ５３：４３：４、５４：４２：４、５５：４１：４、５６：４０：４であり、且つ三種類のモノマーの合計質量は、１００ｇであり、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマー１２～１５を得た。

【0104】

＜製造例１６～２０＞
製造例１６において、室温で、モル比５３：４４：３に従って、メタクリル酸－２－ヒドロキシエチル６７．９４ｇ、メタクリロニトリル２９．０８ｇ及びＮ－ブトキシメタクリルアミド２．９９ｇを秤量し、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマー１６を得た。

【0105】

製造例１７～２０では、上記三種類のモノマーのモル比は、それぞれ５４：４３：３、５５：４２：３、５６：４１：３、５７：４０：３であり、且つ三種類のモノマーの合計質量は、１００ｇであり、他の製造ステップは、製造例１と同じであり、ポリマー１７～２０を得た。

【0106】

＜製造例２１～２５＞
製造例２１において、室温で、モル比５４：４４：２に従って、メタクリル酸－２－ヒドロキシプロピル７０．４４ｇ、メタクリロニトリル２６．７１ｇ及びＮ－ブトキシメタクリルアミド２．８５ｇを秤量し、他の製造ステップは、製造例１と同じであり、ポリマー２１を得た。

【0107】

製造例２２～２５では、上記三種類のモノマーのモル比は、それぞれ５５：４３：２、５６：４２：２、５７：４１：２、５８：４０：２であり、且つ三種類のモノマーの合計質量は、１００ｇであり、他の製造ステップは、製造例１と同じであり、ポリマー２２～２５を得た。

【0108】

＜製造例２６＞
製造例２６において、室温で、モル比５２：４２：６に従って、アクリル酸シクロヘキシル７５．１３ｇ、アクリロニトリル２０．８８ｇ、アクリルアミド４．００ｇを秤量し、他の製造ステップは、製造例１と同じであり、ポリマー２６を得た。

【0109】

＜製造例２７＞
製造例２７において、室温で、モル比５７：４０：３に従って、メタクリル酸イソボルニル８０．０７ｇ、メタクリロニトリル１６．９５ｇ、Ｎ－ブトキシメタクリルアミド２．９８ｇを秤量し、他の製造ステップは、製造例１と同じであり、ポリマー２７を得た。

【0110】

＜比較製造例１＞
室温で、モル比６０：３２：８に従って、アクリル酸メチル６９．５０ｇ、アクリロニトリル２２．８５ｇ及びアクリルアミド７．６５ｇを秤量し、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマーＣ１を得た。

【0111】

＜比較製造例２＞
室温で、モル比６０：４０に従って、メタクリル酸－２－ヒドロキシエチル７４．４２ｇ及びメタクリロニトリル２５．５８ｇを秤量し、他のステップは、製造例１と同じであり、ポリマーＣ２を得た。

【0112】

Ｗａｔｅｒｓ１５１５ゲル浸透クロマトグラフを採用して、上記製造例と比較製造例で得られたポリマー１－２７と比較ポリマー１－２の重量平均分子量を測定し、ここで、流動相は、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、標準サンプルは、分子量分布の狭い直鎖状ポリメタクリル酸メチルポリマーであり、溶媒の流速は、１．０ｍｌ／ｍｉｎである。

【0113】

表１は、上記製造例１－２７と比較製造例１－２におけるモノマーとそのモル比、及び最終的に得られたポリマーの重量平均分子量を示す。

【0114】

【表1-1】

【表1-2】

【0115】

本出願では、以下の実施例におけるセラミック粒子は、いずれも市販で入手できる。レーザー粒度分析装置（脱イオン水を分散剤とする）を採用してセラミック粒子の平均粒径Ｄｖ５０を測定し、ガス吸着－脱着等温線法を採用してセラミック粒子の平均孔径を測定した。平均粒径と平均孔径を下記表２に示す。

【0116】

＜実施例１＞
１．接着剤組成物の製造
ポリマーと多孔質二酸化ケイ素粒子との質量比７５：２５に従って、製造例１で得た７５０ｇのポリマー１に２５０ｇの多孔質二酸化ケイ素粒子と１ｋｇの脱イオン水を加え、室温条件で１時間攪拌し、噴霧及び乾燥を経て、ポリマーが多孔質二酸化ケイ素粒子の表面を均一に被覆し、そしてボールミル粉砕し、本出願の接着剤組成物を得た。表２に示すように、上記採用した多孔質二酸化ケイ素粒子の平均粒径Ｄｖ５０は、７０ｎｍであり、平均孔径は、２．５ｎｍである。

【0117】

２．セパレータの製造
厚さが２０μｍ、平均孔径が８０ｎｍである市販のＰＰ－ＰＥ共重合体微細孔フィルム（卓高電子科技公司製、型番２０）を基材として採用する。以上に製造した接着剤組成物をＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）において均一に攪拌混合し、スラリー（固形分が２０％である）を得た。スラリーを基材の二つの表面上に均一に塗布し、有機溶媒を乾燥させて除去し、接着剤組成物の基材上の塗布密度が０．５ｇ／ｍ^２である、セパレータを得た。

【0118】

３．正極極板の製造
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、導電剤カーボンブラック、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を質量比１．２：５８．３８：０．４２：４０で、十分に均一に攪拌混合した後に正極スラリーを製造した。この正極スラリーを２００ｇ／ｍ^２の担持量で正極集電体アルミニウム箔の一つの表面上に均一にコーティングし、その後に、乾燥、冷間プレス、スリットを経て、正極極板を得た。

【0119】

４．負極極板の製造
人造黒鉛、導電剤アセチレンブラック、接着剤スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ－Ｎａ）を質量比９６．２：１．０：１．６：１．２で脱イオン水に加え、十分に均一に攪拌混合した後、負極スラリー（固形分が６３％である）を製造した。この負極スラリーを９８ｇ／ｍ^２の担持量で負極集電体銅箔の一つの表面上にコーティングし、その後に、乾燥、冷間プレス、スリットを経て、負極極板を得た。

【0120】

５．電解液の製造
２５℃の温度下で、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を体積比１：１：１で混合して混合溶媒を得、そしてＬｉＰＦ_６を上記混合溶媒に溶解し、ＬｉＰＦ_６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌである電解液を得た。

【0121】

６．二次電池の製造
上記正極極板、セパレータ、負極極板を順番に積層して捲回し、予備プレス成形（このプロセスで、セパレータが極板と接着する）を行って電極アセンブリを得、電極アセンブリを外装体に入れ、上記で製造した電解液を加え、パッケージング、静置、化成、エージングなどの工程を得た後、二次電池を得た。

【0122】

＜実施例２＞
以下の表２に示すように、ポリマーと二酸化ケイ素との６０：４０の質量比に従って、製造例１１で得た６００ｇのポリマー１１に４００ｇの多孔質二酸化ケイ素粒子と１ｋｇの脱イオン水を加え、室温条件で１時間攪拌し、噴霧及び乾燥を経て、ボールミル粉砕し、ポリマーが多孔質二酸化ケイ素粒子の表面に均一に被覆した、接着剤組成物を得た。上記多孔質二酸化ケイ素粒子の平均粒径は８０ｎｍであり、平均孔径は３．０ｎｍである。他のステップは、実施例１と同じである。

【0123】

＜実施例３～５＞
ポリマーがそれぞれ製造例２４で得たポリマー２４、製造例２６で得たポリマー２６と製造例２７で得たポリマー２７であること以外、実施例３～５の他のステップは、実施例１と同じである。

【0124】

＜実施例６～１１＞
多孔質二酸化ケイ素粒子の平均粒径をそれぞれ４５ｎｍ、５０ｎｍ、５６ｎｍ、８９ｎｍ、１００ｎｍと１０６ｎｍに変更すること以外、実施例６～１１の他のステップは、実施例１と同じである。

【0125】

＜実施例１２～１７＞
多孔質二酸化ケイ素粒子の平均孔径をそれぞれ０．５ｎｍ、１ｎｍ、１．３ｎｍ、３．８ｎｍ、５ｎｍ及び５．７ｎｍに変更すること以外、実施例１２～１７の他のステップは、実施例２と同じである。

【0126】

＜実施例１８～２１＞
ポリマーと多孔質二酸化ケイ素粒子との質量比をそれぞれ４０：６０、５０：５０、７５：２５、８０：２０、９０：１０に変更すること以外、実施例１８～２１の他のステップは、実施例３と同じである。

【0127】

＜実施例２２～２７＞
多孔質二酸化ケイ素粒子を異なる粒径の中実（非多孔質）二酸化ケイ素粒子に変更すること以外、実施例２２～２７の他のステップは、実施例１と同じである。

【0128】

＜比較例１～２＞
ポリマーを製造例１のものから比較製造例１と比較製造例２のものに変更すること以外、比較例１～２の他のステップは、実施例１と同じである。

【0129】

＜比較例３～４＞
ポリマーを製造例１１のものから比較製造例１と比較製造例２のものに変更すること以外、比較例３～４の他のステップは、実施例２と同じである。

【0130】

＜比較例５＞
ポリマーを製造例１のものから比較製造例Ｃ１のものに変更するとともに、粒子を多孔質粒子から平均粒径が同じ中実（非多孔質）粒子に変更すること以外、比較例５の他のステップは、実施例１と同じである。

【0131】

＜テスト方法＞
１．セパレータイオン電導率テスト
（１）テスト用の２０２５型番のボタン電池の製造：真空グローブボックスにおいて、電池用負極ハウジングにリチウムシートを入れ、１５０μＬの上記電解液を加え、そして上記で製造したセパレータ（面積が３．１４ｃｍ^２で、厚さが１２μｍである）を入れてリチウムシートに密着させ、そして２５μＬの上記電解液を加え、最後にその上に上記正極極板を置き、パッケージングした。組み立てたボタン電池を真空グローブボックスから取り出し、次のテストを行うために２４ｈ静置した。

【0132】

（２）テスト：電気化学ワークステーションで、１０^－１～１０^６Ｈｚの周波数範囲内においてテストを行い、セパレータの抵抗Ｒｂを得、以下の式によりイオン電導率σ（単位：Ｓ・ｃｍ^－１）を計算した。

【数1】

ここで、Ｒｂは、セパレータの本体抵抗であり、ＬとＳは、それぞれテスト対象であるセパレータの厚さと面積である。

【0133】

２．電池サイクル性能／容量保持率テスト
実施例１を例とし、電池容量保持率テストプロセスは、以下のとおりである。２５℃の条件下で、実施例１において製造して得られた電池を１／３Ｃの定電流で４．３Ｖまで充電し、そして４．３Ｖの定電圧で電流０．０５Ｃまで充電し、５ｍｉｎ放置し、１／３Ｃで２．８Ｖまで放電し、得られた放電容量を初期容量Ｃ_０とした。上記と同一の電池に対して以上のステップを繰り返し、同時にｎ回目のサイクル終了後の電池の放電容量Ｃ_ｎを記録し、各サイクル後の電池容量保持率（Ｐｎ）は、Ｐｎ＝Ｃ_ｎ／Ｃ_０＊１００％として計算した。即ち特定のサイクル回数での電池容量保持率を用いて、サイクル性能の差異を反映できる。

【0134】

表２において、実施例１に対応する電池容量保持率データは、上記テスト条件で１００サイクル後にテストしたデータである。比較例及び他の実施例のテストプロセスは上記と同様である。

【0135】

以上のテスト結果を表２に示す。

【0136】

【表2-1】

【表2-2】

【0137】

以上の表２に示す各実施例から分かるように、本出願の接着剤組成物は、イオン電導率を改善し、二次電池のサイクル性能（例えば、容量保持率）を高める。実施例６～３０と比較例１～５との比較から分かるように、ポリマーとセラミック粒子の含有量比率、及びセラミック粒子の粒径及び／又は平均孔径を制御することにより、得られたセパレータのイオン電導率が比較的高く、電池容量保持率が比較的良好であった。

【0138】

説明すべきこととして、本出願は、上記実施の形態に限らない。上記実施の形態は、例示であり、本出願の技術案の範囲内の技術的思想と実質的に同じ構成を有し、同じ作用効果を奏する実施の形態は、いずれも本出願の技術的範囲内に含まれる。なお、本出願の趣旨を逸脱しない範囲内で、実施の形態に対して当業者が想到し得る様々な変形を加え、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構成された他の方式も、本出願の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0139】

１電池パック、２上部筐体、３下部筐体、４電池モジュール、５二次電池、５１ケース、５２電極アセンブリ、５３カバープレート

【図1】