二次电池制造技术

提供一种电池，其包含隔膜，所述隔膜包含用于防止短路的无机粒子，其中所述无机粒子不容易从所述隔膜去除。该电池的特征在于包含隔膜，所述隔膜包含：具有空隙的基材树脂；和具有面向各空隙的表面(A)和与所述树脂接触的表面(B)的无机粒子，其中在所述隔膜的截面的SEM照片中，在粒子的外周中所述表面(A)的长度为所述粒子的外周长度的50％以上。

Two battery

A battery comprising a diaphragm comprising inorganic particles for preventing short circuit is provided. The inorganic particles are not easily removed from the diaphragm. The battery is characterized by a diaphragm comprising: a matrix resin with a void; and inorganic particles having a surface (A) facing each void and a surface (B) in contact with the resin. In the SEM photograph of the cross section of the diaphragm, the length of the surface (A) in the periphery of the particle is more than 50% of the periphery length of the particle.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池
本专利技术涉及一种电池以及所述电池的制造方法。
技术介绍
以小尺寸和大容量为特征的锂离子二次电池已广泛用作例如移动电话和笔记本电脑的电子装置的电源，并且有助于提高移动IT装置的便利性。近年来，例如用于驱动摩托车和汽车的电源以及用于智能电网的蓄电池的大规模应用已引起关注。随着对锂离子二次电池的需求增加并且它们已经用于各种领域，要求电池具有例如更高的能量密度的特性。对于具有高能量密度的电池，确保安全是一项任务。特别地讲，当发生短路时，电池内部存在变热的高度风险。当电池中的温度升高时，使正极与负极绝缘的隔膜可能收缩并熔化，并且发热可能进一步增加。因此，具有高能量密度的电池需要更高性能的隔膜。为了防止电池变热时的短路，已经开发出使用熔融温度或热分解温度高于聚烯烃树脂的基材树脂的隔膜。例如，专利文献1中公开了芳族聚酰胺多孔膜隔膜，并且专利文献2中公开了聚酰亚胺多孔膜隔膜。聚烯烃隔膜在低于200℃时收缩并熔化而失去绝缘性，与此相对芳族聚酰胺多孔膜隔膜和聚酰亚胺多孔膜隔膜即使在200℃以上也能保持绝缘性。为了防止电池变热时的短路，还开发了含有绝缘性无机粒子的高耐热性隔膜。作为这些中的一种，已知通过用绝缘性无机粒子涂覆多孔树脂膜隔膜制备的多层结构化隔膜。专利文献3公开了一种隔膜，其在聚烯烃系树脂多孔膜的至少一个表面上包含含有无机粒子如氧化铝和树脂粘合剂的涂层。引文列表专利文献专利文献1：日本特许第5509563号公报专利文献2：日本特许第4075208号公报专利文献3：日本特许第5344107号公报
技术实现思路
技术问题与聚烯烃树脂隔膜相比，由具有高熔融温度或高热分解温度的树脂制成的隔膜如专利文献1和2中描述的那些能够直至高温范围防止正极和负极之间的短路。然而，当温度升至其玻璃化转变温度时，树脂软化。此时，当在隔膜的厚度方向上施加力时，隔膜被压缩并变薄，从而可能降低其绝缘特性。还担忧正极和负极的表面上的凸部嵌入软化的隔膜，导致正极和负极之间的短路。在例如专利文献3的具有无机粒子层的隔膜中，预期无机粒子层保持绝缘。然而，当切割隔膜时，无机粒子层倾向于从切割端面剥离。此外，当在电池的制造工序中隔膜在传输辊上滑动时，无机粒子层在一些情况下会剥离。电池中的剥离材料可能成为导致电池功能问题的异物。夹在由电极和隔膜组成的层状结构中的异物可能破坏无机粒子层，从而在受到压缩力时降低绝缘性。此外，当干燥以去除水分时，由于涂层和无机粒子层之间的应力差异，仅在基材的一个表面上具有无机粒子层的隔膜可能翘曲。这导致其它工序中的问题。本专利技术的一个目的是提供一种电池，其包含含有用于防止短路的无机粒子的隔膜，其中所述无机粒子不容易掉落。问题的解决方案根据本专利技术的电池包含隔膜，所述隔膜包含具有空隙的基材树脂和具有面向所述空隙的表面(A)和与所述树脂接触的表面(B)的无机粒子，其中，在所述隔膜的截面的SEM照片中，表面(A)的长度为粒子外周长度的50％以上。专利技术的有益效果根据本专利技术，能够提供一种电池，其包含含有用于防止短路的无机粒子的隔膜，其中所述无机粒子不容易掉落。附图说明图1是示出膜包装电池的基本结构的分解立体图；图2是示意性地示出图1的电池的截面的截面图；图3是示出用于本专利技术的电池中的隔膜的截面的示意图；图4是示出本专利技术的电池中使用的隔膜的截面的示意图，其以比图3中大的比例示出所述无机粒子的两种表面。具体实施方式<隔膜>根据本专利技术的电池包含隔膜，所述隔膜包含具有空隙的基材树脂和具有面向所述空隙的表面(A)和与所述树脂接触的表面(B)的无机粒子，其中，在所述隔膜的截面的SEM照片中，表面(A)的长度为粒子外周长度的50％以上。在下文中，将描述用于本专利技术的电池的隔膜。隔膜的基材树脂不受特别限制，但其实例包括聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯、纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚，芳族聚酰胺(芳纶)如聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺和共聚对亚苯基3,4'-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺等。当发生例如过度充电/放电、短路或由外力引起的损坏的异常或事故时，具有高能量密度的电池中温度容易升高。因此，优选即使在高温下也不会热收缩的高耐热性树脂。不会热收缩的高耐热性树脂能够防止正极和负极之间的接触。此外，由于它不会热收缩，因此即使在高温下也能够将无机粒子保持在隔膜中。隔膜的基材树脂优选具有200℃以上、更优选250℃以上的熔融温度和/或分解温度。这种高耐热性树脂的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚等。无机粒子存在于树脂系隔膜中。作为无机粒子的材料，优选使用高度绝缘性的无机材料，例如金属氧化物和金属氮化物，包括铝氧化物(氧化铝)、硅氧化物(二氧化硅)、钛氧化物(二氧化钛)、锆氧化物(氧化锆)、镁氧化物(氧化镁)、锌氧化物、钛酸锶、钛酸钡、氮化铝、氮化硅等。包含高度绝缘性的无机粒子的隔膜能够抑制电池中的短路。另外，即使在基材树脂中出现问题，也能够由于无机粒子而保持隔膜的功能。例如，当在异物夹在隔膜和电极之间的状态下压缩电池时，在一般隔膜中的多孔结构塌陷可能导致短路。因为即使多孔结构塌陷，无机粒子也用作绝缘间隔物，所以这种情况下包含无机粒子的隔膜能够防止短路。即使隔膜在使树脂软化的温度环境中受到压缩力，作为绝缘间隔物的无机粒子也防止短路。此外，无机粒子即使在基材树脂的分解温度下也能够防止短路，只要无机粒子保留在那里即可。由于无机粒子在隔膜内，因此在切割隔膜时无机粒子不容易从隔膜掉落。如果无机粒子将脱落，无机粒子彼此独立地存在，因此不容易团聚。即使隔膜的表面滑动，由于无机粒子在基材树脂的表面内，因此无机粒子不容易脱落。即使隔膜基材的最外表面被磨损，无机粒子也不容易作为块脱落，因为它们彼此独立地存在。无机粒子具有面向空隙的表面(A)和与树脂接触的表面(B)。使表面(B)变窄的表面(A)能够抑制由于树脂和无机粒子之间的界面中的无机粒子的剥离(界面剥离)而导致的隔膜强度减小。当表面(B)大时，隔膜具有低柔性，并且通过例如拉伸或弯曲的力倾向于发生界面剥离。在具有界面剥离的隔膜中，仅树脂部分支撑隔膜结构，但是与不含无机粒子的隔膜相比，树脂的量根据无机粒子的量而少，从而隔膜的机械强度减小。当由于制造工序中的故障而将异物夹在电极和隔膜之间或者从电池外部施加意外的力时，这种具有低机械强度的隔膜可能会破裂。即使在通常使用中，隔膜受到由于根据充电和放电的电极的膨胀和收缩引起的应力而劣化，并且在枝晶形成时其防止短路的性能可能减小。此外，对于机械强度低的隔膜，难以减小厚度或增加孔隙率来改善电池性能。通过将无机粒子混合在树脂中制备的隔膜也是已知的，但在许多情况下，表面(A)不存在或表面(A)窄。因此，与这种隔膜相比，本专利技术中使用的隔膜能够改善由于机械强度的减小而导致的上述问题。此外，无机粒子能够在面向空隙的表面(A)上与电解液接触。电解液可以包含从活性材料和电流端子中溶出的金属离子，例如锰、镍和钴。溶出的金属离子可能在隔膜和负极上析出。溶出的金属离子变成锂离子扩散的阻力，损坏负极上的涂膜，从而使电池性能劣化。无机粒子具有吸附金属离子的能力。与电解液接触的无机粒子能够吸收溶出到电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池，包含隔膜，所述隔膜包含：具有空隙的基材树脂，和具有面向所述空隙的表面(A)和与所述树脂接触的表面(B)的无机粒子，其中，在所述隔膜的截面的SEM照片中，所述表面(A)的长度为所述粒子的外周的长度的50％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.20 JP 2016-0845641.一种电池，包含隔膜，所述隔膜包含：具有空隙的基材树脂，和具有面向所述空隙的表面(A)和与所述树脂接触的表面(B)的无机粒子，其中，在所述隔膜的截面的SEM照片中，所述表面(A)的长度为所述粒子的外周的长度的50％以上。2.根据权利要求1所述的电池，其中所述无机粒子的数量是所述隔膜中包含的无机粒子的总数的50％以上。3.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述隔膜中包含的无机粒子的总量为所述隔膜的5体积％以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其中所述无机粒子是选自由铝氧化物、硅氧化物、钛氧化物、锆氧化物、镁氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：志村健一，井上和彦，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP