비수 전해질 이차전지

근래, 비수 전해질 이차전지의 분야에서는, 고전압, 고에너지 밀도를 가진 리튬 이온 이차전지의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 예를 들면, 시판되고 있는 리튬 이온 이차전지의 대부분에는, 높은 충방전 전압을 나타내는 코발트 함유 리튬 복합 산화물(예를 들면, LiCoO2)이 양극 활물질로서 이용되고 있다. 그러나, 전지를 더 고용량화하는 것에 대한 요망은 강하고, LiCoO2를 대신할 보다 고용량의 양극 활물질에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서도, 니켈을 주성분의 하나로 하는 니켈 함유 리튬 복합 산화물(예를 들면, LiNiO2)의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 현재로서는, 소정의 니켈 함유 리튬 복합 산화물을 포함한 전지가 이미 상품화되어 있다. 한편, 리튬 이온 이차전지에 대해서는, 고용량화 이외에, 고신뢰성화 및 장기 수명화도 바람직하다. 그러나, 대체로 LiNiO2는, 사이클 특성, 및 열적 안전성이 LiCoO2에 비해 떨어지기 때문에, LiNiO2를 양극 활물질로서 포함한 전지는, 아직 시장을 점유하기까지는 이르지 않았다. 따라서, LiNiO2의 특성을 개선하기 위해서, 활물질 자체의 개량이 활발하게 이루어지고 있다. 예를 들면, 양극 활물질로서 LiaMbNicCodOe(M은 Al, Mn, Sn, In, Fe, V, Cu, Mg, Ti, Zn 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 금속 원소이며, 또한 0003c#a003c#1.3, 0.02≤b≤0.5, 0.02≤d/c+d≤0.9, 1.8003c#e003c#2.2, b+c+d=1이다)을 이용하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 니켈 함유 리튬 복합 산화물은, 충방전에 따른 결정 구조가 작고, 용량이 높고, 또한 양호한 열적 안정성을 가진다. 또한, 전지 특성을 향상시키기 위해서, 세퍼레이터의 개량도 시도되고 있다. 특허 문헌 2에서는, 단락시 또는 이상(異常) 사용시에 있어서의 전지의 안전성을 향상시키기 위해서, 폴리테트라플루오로에틸렌 등으로 이루어진 다공질 불소 수지막과 폴리에틸렌막 또는 폴리프로필렌막을 겹친 세퍼레이터를 이용하는 것이 제안되어 있다. 특허 문헌 2에서는, 세퍼레이터가, 융점이 높은 불소 수지막을 포함하는 것에 의해, 이상 발열시의 세퍼레이터의 용융을 방지할 수 있다. 이 때문에, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. 특허 문헌 3에서는, 금속 리튬을 음극 활물질로 하는 전지의 안전성을 향상시키기 위해서, 세공 지름이 다른 2층을 구비한 세퍼레이터를 이용하는 것이 제안되어 있다. 세공 지름이 작은 쪽의 층이 금속 리튬의 수지상 성장을 억제하고, 그에 따라, 충방전시의 내부 단락과 그에 따른 발화를 억제할 수 있다. 한편, 특허 문헌 3에는, 폴리테트라플루오로에틸렌막과 폴리프로필렌으로 이루어진 세공 지름의 작은 막이 적층되어 있는 세퍼레이터가 개시되어 있다. 특허 문헌 4에서는, 폴리불화비닐리덴을 보유한 부직포를 세퍼레이터로서 이용하는 것이 제안되어 있다. 폴리불화비닐리덴이 보유한 부직포를 세퍼레이터로서 이용함으로써, 과충전시의 금속 리튬의 석출이 균일하게 되어, 과충전시의 안전성을 향상시킬 수 있다. 특허 문헌 1:일본 공개특허공보 평5-242891호 특허 문헌 2:일본 공개특허공보 평5-205721호 특허 문헌 3:일본 공개특허공보 5-258741호 특허 문헌 4:일본 공개특허공보 2002-042867호