LG新エネルギー特許公開：ダイアフラムMOF層

技術的な問題：

セパレータを製造する際には、従来、ラングミュア・ブロジェットコーティングを利用するのではなく、すでに成長させた結晶を使用したコーティングが採用されていました。すでに成長させた結晶を用いたコーティングの場合、コーティング形成の均一性は結晶間の間隔（数百ナノメートル～数ミクロン）によって決まりますが、これはコーティングが形成される結晶の細孔径に影響されます。形成される（数ミクロン、オングストローム）影響は得られにくい。また、従来の塗布方法では、セパレータを形成する際に塗布ムラが生じ、厚みが厚くなり、電池動作時に抵抗となるという問題があった。

技術的手段:

本発明は、多孔質基材と、多孔質基材の片面または両面に形成されたＭＯＦ（有機金属フレームワーク）層とを含むリチウム二次電池用セパレータを提供し、ＭＯＦ層は、複数のＭＯＦ分子膜を含み、非晶質構造を有する。構造。

また、本発明は、以下の工程を含むリチウム二次電池用セパレータの製造方法を提供する：（Ｓ１）亜鉛前駆体を含む水溶液と有機配位子前駆体を含む有機溶液とを混合してＭＯＦ分子膜を形成する工程と、 （Ｓ２）ＭＯＦ分子膜を多孔質基板の表面に堆積させる。ここで、堆積はラングミュア・バージェ法によって実行される。

例 1:

（１）セパレータの作製：（１－１）ＭＯＦ分子膜の形成：有機配位子前駆体であるテレフタル酸をクロロホルム溶媒に溶解し、有機配位子前駆体の飽和溶液を調製する。亜鉛前駆体として酢酸亜鉛を水に溶解し、濃度０．００２Ｍの亜鉛前駆体水溶液を調製した。有機配位子前駆体溶液を亜鉛前駆体水溶液に滴下して、MOF-5分子膜を形成する。

（１−２）多孔質基材上へのＭＯＦ層の成膜： 多孔質基材として、セパレータとして気孔率５０％のポリプロピレン（ＰＰ）製の多孔質基材を用意した。 Langmuir-Budget装置(KSV NIMA Company、KN2002)を使用して、PPセパレータをMOF-5分子膜に垂直方向に通過させて、MOF-分子膜を堆積させた。この蒸着工程を５回繰り返して、ＰＰセパレータの両面にＭＯＦ−５分子膜が形成されたセパレータを作製した。

（２）リチウム硫黄二次電池の製造：正極と負極の間にセパレータを挟んでケース内に配置し、ケース内に電解液を注入してリチウム硫黄二次電池を作製する。 CR-2032コイン電池。このとき、正極は、正極活物質、導電材（スーパーＰ）、結着剤（スーパーＰ）を配合した正極用スラリーをＡｌ箔上に塗布し、乾燥、圧延して作製した。ブタジエンゴム（SBR）を重量比80：10：10で配合。正極活物質は、硫黄（シグマアルドリッチ社製）と炭化MOF-5をボールミルで混合し、155℃で熱処理して得られるS/MOF-5複合体である。負極としてリチウム箔を使用し、電解液は、０．３Ｍ ＬｉＮＯ３および１Ｍ ＬｉＴＦＳｉをＤＯＬおよびＤＭＥ（ＤＯＬ：ＤＭＥ＝１：１（体積／体積））（ＤＯＬ：ジオキソラン、ＤＭＥ：ジメトキシエタン）に溶解して調製した。混合溶媒です。

技術的効果:

本発明のリチウム二次電池用セパレータは、正極活物質として硫黄含有物質を含む電池で発生し得る多硫化物によるシャトリング現象を防止し、電池のサイクル特性を向上させることができる。