锂离子二次电池用隔板及其制造方法和锂离子二次电池技术

提供耐热性优良、即使在高温下也不易发生内部短路、在减薄隔板厚度时也能稳定地表现隔板功能的锂离子二次电池用隔板及其制造方法和锂离子二次电池，并使用所述隔板提高锂离子二次电池的输出特性。可使无机被覆层无针孔等缺陷地形成均匀的涂膜从而能生产率良好地制造稳定性能的隔板。在塑料制无纺布表面设置有无机被覆层的锂离子二次电池用隔板，其中构成塑料制无纺布的合成纤维的平均纤维直径为1～10μm且平均孔径(a)为1～20μm，无机被覆层和无纺布内部含有平均粒径(b)为0.1～5μm的陶瓷微粒(A)和水溶性聚合物(B)，平均粒径(b)相对于平均孔径(a)的比率(X)[(b)/(a)]为0.05～0.5的范围。

Separator for lithium ion two battery and its manufacturing method and lithium ion two battery

It provides a lithium ion two battery separator and its manufacturing method and lithium ion two battery, which is not easy to have internal short circuit at high temperature, and can also stabilize the partition function when the thickness of the baffle is thinned. The output characteristics of the lithium ion two battery are improved by using the baffle plate. It can make the inorganic coating layer without pinholes and other defects form uniform coating so as to produce good stability of the separator. A lithium ion two battery separator with an inorganic coating layer on the surface of the plastic nonwoven fabric is set up. The average fiber diameter of the synthetic fiber made of plastic nonwoven fabric is 1~10 mu m and the average diameter (a) is 1~20 u m. The inorganic coating layer and the non-woven fabric contain the ceramic particles (A) and water soluble polymer (A) and water soluble poly (0.1 to 5) m in the inner coating and non-woven fabric. Compound (B), the average particle size (b) relative to the average pore diameter (a) ratio (X) [(b) / (a)] ranges from 0.05 to 0.5.

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池用隔板及其制造方法和锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子二次电池隔板、锂离子二次电池隔板的制造方法及锂离子二次电池。
技术介绍
作为锂离子二次电池(以下，有时简记为“电池”)中使用的锂离子二次电池隔板(以下，有时简记为“隔板”)，以往使用由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂构成的树脂制多孔膜。但是，在使用这样的树脂制多孔膜作为隔板的情况下，存在如下问题：在电池异常发热时发生熔融、收缩，将正负极隔离的功能消失而产生显著的内部短路。作为即使在电池异常发热时也不易发生熔融、收缩的具有耐热性的隔板，提出了在塑料无纺布基材上设置包含各种无机颜料的层而形成的隔板(例如，参照专利文献1～2)。专利文献1和2的隔板通过在塑料无纺布基材上涂布含有无机颜料的涂布液来制造。但是，为了提高耐热性而增加无机颜料的涂布量时，有时产生涂布液渗出到无纺布基材的背面而污染支撑无纺布基材的辊的问题，为了降低内部电阻而要制造厚度薄的隔板、减少无机颜料的涂布量时，存在含有无机颜料的层容易产生针孔的问题。作为专利文献3的隔板的高分子聚合物，使用羧甲基纤维素(CMC)和苯乙烯-丁二烯胶乳。但是，由于使用粘度不同的两种CMC、或制备1％浓度的CMC来使用，因此，存在生产率差的问题。作为专利文献4的隔板的高分子聚合物，使用聚丙烯酰胺-丙烯酸酯。但是，在为了降低内部电阻而减薄隔板的厚度的情况下，存在容易产生针孔、容易发生内部短路的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2005-536857号公报专利文献2：日本特开2009-230975号公报专利文献3：日本特开2013-115031号公报专利文献4：日本特表2013-519205号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术想要解决上述问题。即，第一，其目的在于提供包含塑料制无纺布和无机被覆层、耐热性优良、即使在高温下也不易发生内部短路、即使在使隔板的厚度减薄时也能够稳定地表现隔板的功能(将正极与负极之间隔离的功能)的锂离子二次电池用隔板、并且使用上述隔板来提高锂离子二次电池的输出特性。另外，提供在将涂覆剂涂布到无纺布上并使其干燥来制造上述隔板时，可以使无机被覆层没有针孔等缺陷地形成均匀的涂膜、从而能生产率良好地制造稳定性能的隔板的上述隔板的制造方法。用于解决问题的方法本专利技术人发现，在无纺布表面上设置有无机被覆层的隔板中，使构成无纺布的合成纤维的平均纤维直径和平均孔径、和无机被覆层中含有的陶瓷微粒的平均粒径分别为特定范围，并且将合成纤维的平均孔径相对于上述陶瓷微粒的平均粒径的比为特定关系的无纺布与陶瓷微粒组合，由此可以解决上述问题。即，本专利技术涉及：一种锂离子二次电池用隔板，其为在塑料制无纺布表面上设置有无机被覆层的锂离子二次电池用隔板，其特征在于，构成塑料制无纺布的合成纤维的平均纤维直径为1～10μm且平均孔径(a)为1～20μm，上述被覆层和上述无纺布内部含有平均粒径(b)为0.1～5μm的陶瓷微粒(A)和水溶性聚合物(B)，并且平均粒径(b)相对于平均孔径(a)的比率(X)[(b)/(a)]为0.05～0.5的范围；上述锂离子二次电池用隔板，其特征在于，水溶性聚合物(B)使用将含磺酸基取代不饱和烃基的单体(c)以0.01～1摩尔％的范围进行共聚而得到的聚(甲基)丙烯酰胺；上述锂离子二次电池用隔板的制造方法，其特征在于，在平均纤维直径为1～10μm且平均孔径(a)为1～20μm的塑料制无纺布表面上涂布含有平均粒径(b)为0.1～5μm的陶瓷微粒(A)、水溶性聚合物(B)和水且25℃下的B型粘度为50～1000mPa·s的范围的涂覆剂，并使其干燥；上述锂离子二次电池用隔板的制造方法，其中，上述涂覆剂中的陶瓷微粒(A)与水溶性聚合物(B)的合计浓度为20～50质量％；一种锂离子二次电池，其搭载有上述的隔板。专利技术效果本专利技术的隔板的耐热性优良，即使在电池异常发热时也不易发生熔融、收缩所导致的内部短路，能够稳定地表现隔板的功能(将正极、负极隔离的功能)，特别适合于使隔板的厚度减薄而降低内部电阻的隔板。因此，搭载有本专利技术的隔板的锂离子二次电池的电池输出特性优良。根据本专利技术的隔板的制造方法，能够使涂覆剂不向塑料制无纺布背面滲出(透印)，能够在上述无纺布上形成没有针孔等的均匀的涂膜，其结果，能够在上述无纺布上形成没有缺陷的无机被覆层，因此，能够高效地批量生产稳定性能的隔板。具体实施方式本专利技术的锂离子二次电池隔板(以下，仅称为隔板)为在塑料制无纺布表面上设置有无机被覆层的锂离子电池用隔板，其特征在于，塑料制无纺布的平均纤维直径为1～10μm且平均孔径(a)为1～20μm，上述无机被覆层和上述无纺布内部含有平均粒径(b)为0.1～5μm的陶瓷微粒(A)和水溶性聚合物(B)，并且平均粒径(b)相对于平均孔径(a)的比率(X)[(b)/(a)]为0.05～0.5的范围。[塑料制无纺布]本专利技术的隔板中使用的塑料制无纺布使用由平均纤维直径为1～10μm、平均孔径为1～20μm的合成纤维构成的无纺布。塑料制无纺布的平均纤维直径为1～10μm，更优选为1～9.5μm。平均纤维直径小于1μm时，纤维过细，难以将后述的陶瓷微粒(A)、水溶性聚合物(B)填充于无纺布内部，无机被覆层与无纺布的密合性变得不充分。另外，隔板的隔离功能有时不会充分高。平均纤维直径大于10μm时，难以使无纺布层本身的厚度减薄，难以使隔板厚度减薄。本专利技术的平均孔径是指，形成塑料制无纺布的合成纤维之间的间隙。塑料制无纺布的平均孔径为1～20μm，更优选为3～20μm，进一步优选为5～20μm。平均孔径小于1μm时，内部电阻增大，输出特性变差。另一方面，平均孔径为大于20μm时，有时会在生成锂枝晶时发生内部短路。本专利技术中的平均纤维直径和平均孔径的值是由扫描型电子显微镜照片计测纤维的纤维直径、孔径并随机选取的20根纤维的纤维直径的平均值、20个部位的孔径的平均值。需要说明的是，无纺布优选仅由构成纤维的平均纤维直径为1～10μm且平均孔径为1～20μm的合成纤维构成，但在隔板的减薄厚度的必要性不那么高的情况等时，可以根据需要组合使用平均纤维直径和平均孔径与上述不同的合成纤维。另外，从同样的观点考虑，可以适当地组合使用合成纤维以外的纤维。关于组合使用这些纤维(平均纤维直径和平均孔径为本申请中规定的范围外的合成树脂纤维、合成纤维以外的纤维)时的含量，从确保无纺布的强度等的观点考虑，应当为30质量％以下，优选为20质量％以下，更优选为10质量％以下。作为成为合成树脂纤维的材质的合成树脂，可以列举聚烯烃(polyolefin)系树脂、聚酯(polyester)系树脂、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate)系树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinylacetatecopolymer)树脂、聚酰胺(polyamide)系树脂、丙烯酸(acrylic)系树脂、聚氯乙烯(polyvinylchloride)系树脂、聚偏二氯乙烯(polyvinylidenechloride)系树脂、聚乙烯基醚(polyvinylether)系树脂、聚乙烯基酮(polyvinylketone)系树脂、聚醚系树脂、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)系树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池用隔板，其为在塑料制无纺布表面上设置有无机被覆层的锂离子二次电池用隔板，其特征在于，构成塑料制无纺布的合成纤维的平均纤维直径为1～10μm且平均孔径(a)为1～20μm，所述无机被覆层和所述无纺布内部含有平均粒径(b)为0.1～5μm的陶瓷微粒(A)和水溶性聚合物(B)，并且平均粒径(b)相对于平均孔径(a)的比率(X)即(b)/(a)为0.05～0.5的范围。

【技术特征摘要】
2016.08.10 JP 2016-1574871.一种锂离子二次电池用隔板，其为在塑料制无纺布表面上设置有无机被覆层的锂离子二次电池用隔板，其特征在于，构成塑料制无纺布的合成纤维的平均纤维直径为1～10μm且平均孔径(a)为1～20μm，所述无机被覆层和所述无纺布内部含有平均粒径(b)为0.1～5μm的陶瓷微粒(A)和水溶性聚合物(B)，并且平均粒径(b)相对于平均孔径(a)的比率(X)即(b)/(a)为0.05～0.5的范围。2.如权利要求1所述的锂离子二次电池用隔板，其中，水溶性聚合物(B)为以0.01～...

【专利技术属性】
技术研发人员：笹川巨树，青山悟，池谷克彦，尾崎真仁，合田秀树，
申请(专利权)人：荒川化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP