锂离子电池用隔板制造技术

以无机颜料为主体而成的层、无机颜料与基材纤维混合存在而成的层、以基材纤维为主体而成的层依次重叠得到的锂离子电池用隔板可以提高使用该隔板的锂离子电池的安全性，可使循环特性有效。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子电池用隔板
本专利技术涉及锂离子电池用隔板(separator)。
技术介绍
锂离子电池(以下可简称为“电池”)中使用用于防止极板之间接触的锂离子电池用隔板(以下可简称为“隔板”)。以往作为隔板使用的由聚乙烯或聚丙烯形成的多孔性薄膜的耐热性低，安全上存在重大问题。即，使用这样的多孔性薄膜作为隔板的电池，在由于内部短路等原因而发生电池内部局部性发热时，发热部位周边的隔板收缩，内部短路进一步扩大，可能失控地发热，导致着火、破裂等重大险情。针对这样的问题，有人提出了一种在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等耐热性高的基材纤维形成的非织造布基材上涂布氧化铝等无机颜料并干燥，从而形成涂层而成的隔板(例如参照专利文献1-3)。但是，这样的隔板中，由于涂层暴露于电极间的电位而产生电化学反应，该反应的分解产物有使电池特性变差的问题，特别是对循环特性的影响很大。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-294437号公报专利文献2：日本特表2011-505663号公报专利文献3：日本特表2005-536658号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的课题在于提供改良的锂离子电池用隔板，特别在于提供可以提高使用该锂离子电池用隔板的电池的安全性、且可使循环特性良好的锂离子电池用隔板。解决课题的方案本专利技术人为解决所述课题进行了深入的研究，结果发现了以下专利技术。(1)锂离子电池用隔板，该锂离子电池用隔板是在非织造布基材上提供无机颜料而成的锂离子电池用隔板，其特征在于：以无机颜料为主体而成的层、无机颜料与基材纤维混合存在而成的层、以基材纤维为主体而成的层依次重叠而成。(2)(1)所述的锂离子电池用隔板，其中，以基材纤维为主体而成的层的厚度为2μm以上，且为无机颜料与基材纤维混合存在而成的层的厚度的3倍以下。(3)(1)或(2)所述的锂离子电池用隔板，其中，无机颜料与基材纤维混合存在而成的层中无机颜料的存在比率自以无机颜料为主体而成的层一侧向以基材纤维为主体而成的层一侧连续地或逐步地减少。(4)(1)-(3)中任一项所述的锂离子电池用隔板，其中，无机颜料与基材纤维混合存在而成的层中、自以无机颜料为主体而成的层一侧起1/4深度部分的无机颜料的存在比率，为无机颜料与基材纤维混合存在而成的层中、自以无机颜料为主体而成的层一侧起3/4深度部分的无机颜料的存在比率的1.5倍以上。(5)(1)-(4)中任一项所述的锂离子电池隔板，其中，隔板表面通过能量色散X射线分光法得到的A1和C的强度峰值比(A1/C比)是：以无机颜料为主体而成的层一侧的面为20以上，以基材纤维为主体而成的层一侧的面为0.1以上且低于1.0。专利技术效果在使用本专利技术的锂离子电池用隔板的电池中，可实现安全性高、且循环特性良好的效果。附图说明[图1]表示本专利技术的锂离子电池用隔板的截面结构的概念图。[图2]本专利技术内的隔板A的扫描式电子显微镜图像。[图3]本专利技术内的隔板E的扫描式电子显微镜图像。[图4]本专利技术外的隔板F的扫描式电子显微镜图像。[图5]本专利技术内的隔板A的扫描式电子显微镜图像以及使用能量X射线色散法得到的谱图。[图6]本专利技术外的隔板F的扫描式电子显微镜图像以及使用能量X射线色散法得到的谱图。具体实施方式图1是表示本专利技术的锂离子电池用隔板的截面结构的概念图。本专利技术的隔板是在非织造布基材上提供无机颜料而成的锂离子电池用隔板，其中，依次重叠以无机颜料为主体而成的层1(以下可简称为“颜料主体层”)、无机颜料与基材纤维混合存在而成的层2(以下可简称为“混合存在层”)、以基材纤维为主体而成的层3(以下可简称为“纤维主体层”)。本专利技术的隔板可如下制造。即，对非织造布基材的表面提供含有无机颜料的液体(以下记作“涂布液”)，在涂布液的至少一部分渗透到非织造布基材内部的状态下干燥。需说明的是，涂布液干燥而形成的部分称作“涂层”。本专利技术的隔板中使用的非织造布基材没有特别限定。将基材纤维制成片状的方法可举出：纺粘法、熔喷法、静电纺丝法、湿法等。其中，从可获得薄而致密结构的非织造布基材方面考虑，优选湿法。将基材纤维之间接合的方法可举出：化学粘接法、热熔粘法等。其中，从获得表面平滑的非织造布基材方面考虑，优选热熔粘法。形成本专利技术的非织造布基材的基材纤维可例示：聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯，聚丙烯腈等丙烯酸类，6,6尼龙、6尼龙等聚酰胺等各种合成纤维；木材浆、麻浆、棉浆等各种纤维素浆；人造丝、莱赛尔(Lyocell)等纤维素类再生纤维等。其中，从耐热性、低吸湿性等理由考虑，优选以聚酯或聚丙烯为主体的非织造布。形成非织造布基材的纤维的优选纤维直径也取决于所使用的涂布液的物性，优选为2-8μm的范围。本专利技术中的涂层由无机颜料和粘合剂树脂形成。无机颜料可使用α-氧化铝、β-氧化铝、γ-氧化铝等氧化铝，勃姆石等氧化铝水合物，氧化镁，氧化钙等。其中，从对锂离子电池中使用的电解质的稳定性高的观点考虑，优选使用α-氧化铝或氧化铝水合物。粘合剂树脂可使用苯乙烯-丁二烯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、聚偏二氟乙烯等的氟树脂等各种合成树脂。粘合剂树脂的使用量相对于无机颜料优选为0.1-30质量%。涂布液中除了所述无机颜料和粘合剂之外，还可以根据需要配合聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠等各种分散剂，羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚环氧乙烷等各种增稠剂，各种湿润剂，防腐剂，消泡剂等各种添加剂。本专利技术中，不存在纤维主体层时，电池的特性变差。特别是循环特性变差。认为其原因在于：不存在纤维主体层时，涂层直接暴露于电极间的电位，结果由于电化学反应而产生分解产物。另外，本专利技术的隔板中，优选纤维主体层的厚度为2μm以上，且为混合存在层厚度的3倍以下。纤维主体层的厚度低于2μm的情况下，与纤维主体层的厚度为2μm以上的情况相比，电池特性稍有不良。特别是循环特性稍有不良。认为其原因在于：电池与隔板的界面复杂地接触，因此，纤维主体层的厚度低于2μm的情况下，产生电极与混合存在层相接触的部分，由于电化学反应而产生分解产物。另一方面，纤维主体层的厚度超过混合存在层的厚度的3倍时，也发生电池的特性稍有不良，特别是循环特性稍有不良。这可以推定是由于纤维主体层的压缩弹性模量比混合存在层低，因此无法抑制充电时的电极膨胀。进而，在本专利技术的隔板中，优选混合存在层中无机颜料的存在比率自颜料主体层一侧向纤维主体层一侧连续地或逐步地减少。使用具有这样的结构的隔板的电池，其循环特性特别良好。更优选混合存在层中自颜料主体层一侧起1/4深度部分的无机颜料存在比率为混合存在层中自颜料主体层一侧起3/4深度部分的无机颜料的存在比率的1.5倍以上。由此形成电池的循环特性特别良好的隔板。这可以推定是由于如下原因：在混合存在层中的靠近纤维主体层的部分中，如果无机颜料的存在比率过大(无机颜料的含量过高)，则具有使循环特性降低的作用。另外，对本专利技术中的“深度”进行说明。首先说明颜料主体层、混合存在层、纤维主体层中的“深度”。各层中，以“长度”表示的“深度”是指在以各层的表面或与邻接的层的界面记为“深度0(零)”时，朝向相对面方向的距离L1。各层中，以“比例”表示的“深度”是指距离L1相对于各层的总厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂离子电池用隔板，该锂离子电池用隔板是在非织造布基材上提供无机颜料而成的锂离子电池用隔板，其特征在于：以无机颜料为主体而成的层、无机颜料与基材纤维混合存在而成的层、以基材纤维为主体而成的层依次重叠而成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.23 JP 2012-117415;2013.04.03 JP 2013-077501.锂离子电池用隔板，该锂离子电池用隔板是在非织造布基材上提供无机颜料而成的锂离子电池用隔板，其特征在于：以无机颜料为主体而成的层、无机颜料与基材纤维混合存在而成的层、以基材纤维为主体而成的层依次重叠而成，其中，隔板表面通过能量色散X射线分光法得到的A1和C的强度峰值比即A1/C比是：以无机颜料为主体而成的层一侧的面为20以上，以基材纤维为主体而成的层一侧的面为0.1以上且低于1.0。2.权利要求1所述的锂离子电池用隔板，其中，以基材纤维为主体而成的层的厚度为2μm以上，且为无机颜料与基材纤维混合存在而成的层的厚度的3倍以下。3.权利要求1或2所述的锂离子电池用隔板，其中，无机颜料...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田敬生，高滨信子，落合贵仁，加藤真，加藤加寿美，笠井誉子，
申请(专利权)人：三菱制纸株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP