セパレータ

セパレータとは

セパレーター (英: Separator) とは、二次電池（例：ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、燃料電池等）の正極（アノード）と負極（カソード）を分割し、正負極間の電気的接触を防ぎ、イオン電導性を確保する部材のことです。

ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、燃料電池などのそれぞれの用途に応じた電池応じて、仕様が異なっていますが基本的な正極と負極間の電気化学反応を促す部材であることが共通項です。

例として、リチウムイオン電池では、正極（アノード）と負極（カソード）の間をリチウムイオン(Li+)電子が出入りすることで充放電を行っています。

これはセパレーターにリチウムイオンが通るぐらいの小さな穴を設けることによって実現されています。

セパレータの使用用途

ここでは、リチウムイオン電池に使用されるセパレータを事例に使用事例を記載させて頂きます。タブレットパソコンや電気自動車の普及に伴い、リチウムイオン電池には大容量化、高エネルギー密度化が求められています。

その中で、セパレータは正極（アノード）と負極（カソード）を絶縁し、短絡による異常発熱を防止及び正極（アノード）と負極（カソード）間の適切なイオン電導に基づく充放電に使用されています。

• リチウムイオン電池に使用されるセパレータの使用例をご紹介します。
• 車載用ラミネート型リチウムイオン電池用セパレータ
  車載用角形リチウムイオン電池用セパレータ
• スマートフォン用ラミネート型リチウムイオン電池用セパレータ

セパレータの原理

ここではリチウムイオン電池に使用されるセパレータを事例に原理について説明します。

リチウムイオン電池は正極と負極の間でリチウムイオンが伝導することで充放電が行われるが、このリチウムイオンを伝導させるために電解液が注入されています。このとき、電解液中を電子が伝導すると外部回路に電気を伝えることができません。セパレータは正極と負極の間に設置することで、リチウムイオンのみを透過し、正極と負極の接触による内部短絡を防止することができます。

このため、セパレータはイオン伝導性と電気絶縁性が必須であり、電気的・化学的・機械的に強い材料が電池の安定した動作のためにも必要です。このため、正極（アノード）から負極（カソード）へのリチウムイオンの電気化学反応を高効率化するために、セパレーターの材料や形状が用途に応じて色々と変更されます。

セパレータにおける技術革新の事例を以下で解説します。

フッ素樹脂コーティング

• 目的
  ラミネートセル製造における接着性向上
• 概要
  フッ素樹脂のコーティングを使用することにより、電極（正極、負極）とセパレータ間の高い密着が可能となり、セル変形の防止やCレートの向上、高容量化に繋がる構造開発に繋がる技術として注目されている。