保护膜和用于制作其的组合物、浆料以及蓄电设备制造技术

本发明专利技术的蓄电设备的特征在于，具备正极、负极、配置于上述正极与上述负极之间的保护膜和电解液，上述保护膜包含聚合物，该聚合物含有来源于具有氟原子的单体的重复单元和来源于不饱和羧酸的重复单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护膜和用于制作其的组合物、浆料以及蓄电设备
本专利技术涉及能够用于蓄电设备的保护膜和制作其的组合物、浆料以及具备该保护膜的蓄电设备。
技术介绍
近年，作为电子设备的驱动用电源要求具有高电压、高能量密度的蓄电设备。特别期待锂离子电池、锂离子电容器作为具有高电压、高能量密度的蓄电设备。这样具有高电压·高能量密度的蓄电设备，还要求小型化。为了实现蓄电设备的小型化，不仅要求正极、负极等发电元件的薄膜化，也要求隔离正极与负极的间隔件等的薄膜化。然而，当因蓄电设备的小型化导致正极与负极的间隔窄时，会产生容易发生短路的问题。特别是在利用像锂离子那样的金属离子的蓄电设备中，由于反复充放电而容易在电极表面产生由金属离子引起的枝晶。由于这样的枝晶通常以针状的晶体的形式析出，所以容易贯通作为多孔膜的间隔件而生长。如果枝晶贯通间隔件生长并到达对电极表面，蓄电设备短路，失去充放电功能。因间隔件的薄膜化、正极与负极的间隔窄而导致产生这样的现象的危险性高，与此相伴可靠性降低。为了避免这样的现象，在国际公开第2009/041395号小册子、日本特开2009-87562号公报中，研究了通过将包含含有聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的树脂粘合剂的多孔层形成在多孔间隔件基材上来改进电池特性的技术。另一方面，日本特开2009-54455号公报中，研究了通过将包含含有氟系树脂和橡胶系树脂的粘结剂的多孔性保护膜形成在正极和负极的至少一方的表面来改进电池特性的技术。
技术实现思路
然而，采用上述的专利文献中记载的材料，能够通过在间隔件、电极表面形成保护膜来抑制伴随充放电产生的枝晶所引起的短路，但是由于电解液的渗透性、保液性降低，所以妨碍锂离子向活性物质吸脱附。其结果，有蓄电设备的内部电阻上升，充放电特性劣化的问题。这样，以往技术中，尚不知道电解液的渗透性、保液性优异，而且能够抑制蓄电设备的内部电阻的上升的保护膜形成用材料。特别是将由有机聚合物构成的粘合剂作为与正极相对的面的保护膜使用时，要求能够耐受正极反应的氧化性的高度耐氧化性。因此，本专利技术的几个方式通过解决上述课题而提供电解液的渗透性和保液性优异、并且能够抑制蓄电设备的内部电阻的上升的保护膜、用于制作该保护膜的组合物和浆料、以及具备该保护膜的蓄电设备。本专利技术是为了解决上述的课题的至少一部分而进行的，可以作为以下的方式或应用例实现。［应用例1］本专利技术的蓄电设备的一个方式，具备正极、负极、保护膜和电解液，所述保护膜配置于上述正极与上述负极之间，上述保护膜包含聚合物，该聚合物含有来源于具有氟原子的单体的重复单元和来源于不饱和羧酸的重复单元。［应用例2］应用例1的蓄电设备中，上述保护膜可以与上述正极和上述负极的至少一方的表面相接。［应用例3］应用例1的蓄电设备中，可以进一步具备配置于上述正极和上述负极之间的间隔件。［应用例4］应用例3的蓄电设备中，上述间隔件的表面可以被上述保护膜被覆。［应用例5］应用例3的蓄电设备中，上述保护膜可以在上述正极或上述负极与上述间隔件之间相接地被夹持。［应用例6］本专利技术的组合物的一个方式，是用于制作应用例1～应用例5中任一例子的保护膜的组合物，该组合物含有聚合物粒子和液态介质，该聚合物粒子含有来源于具有氟原子的单体的重复单元和来源于不饱和羧酸的重复单元，且数均粒径（Da）为20～450nm。［应用例7］应用例6的组合物中，上述聚合物粒子相对于该聚合物粒子100质量份可以含有来源于具有氟原子的单体的重复单元5～50质量份和来源于不饱和羧酸的重复单元1～10质量份。［应用例8］应用例6或应用例7的组合物中，上述聚合物粒子可以为含有聚合物A和聚合物B的聚合物合金粒子，该聚合物A具有来源于选自偏氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯中的至少1种的重复单元，该聚合物B具有来源于不饱和羧酸的重复单元。［应用例9］应用例8的组合物中，对上述聚合物合金粒子依照JISK7121进行差示扫描热量测定（DSC）时，可以仅观测到1个－50～＋250℃的温度范围的吸热峰。［应用例10］应用例9的组合物中，上述吸热峰能够在－30～＋30℃的温度范围被观测到。［应用例11］本专利技术的浆料的一个方式，含有无机粒子和应用例6～应用例10中任一个例子的组合物。［应用例12］应用例11的浆料中，上述无机粒子的数均粒径可以为0.1～0.8μm。［应用例13］应用例11或应用例12的浆料中，相对于上述无机粒子100质量份，含有0.1～15质量份的聚合物粒子，该聚合物粒子含有来源于具有氟原子的单体的重复单元和来源于不饱和羧酸的重复单元。［应用例14］应用例11～应用例13中的任一个例子的浆料中，上述无机粒子为选自二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆和氧化镁中的至少1种的粒子。［应用例15］本专利技术的保护膜的一个方式，是使用应用例11～应用例14中的任一个例子的浆料制成的。采用具备使用本专利技术的保护膜形成用组合物制成的保护膜的蓄电设备，电解液的渗透性和保液性优异，能够抑制内部电阻的上升。即，本专利技术的蓄电设备由于反复充放电或过充电导致蓄电设备的内部电阻上升的程度少，因此充放电特性优异。应予说明，因为上述保护膜配置于正极与负极之间，所以能够抑制伴随充放电产生的枝晶所导致的短路。本专利技术的保护膜形成用组合物还因为耐氧化性优异，所以能够特别优选地用于形成与蓄电设备的正极相对的保护膜。附图说明图1是表示第1实施方式的蓄电设备的剖面的示意图。图2是表示第2实施方式的蓄电设备的剖面的示意图。图3是表示第3实施方式的蓄电设备的剖面的示意图。图4是实施例3中得到的聚合物粒子的DSC图。图5是比较例1中得到的聚合物粒子的DSC图。图6是比较例2中得到的聚合物粒子的DSC图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的优选的实施方式进行详细说明。应予说明，本专利技术不仅限于以下记载的实施方式，应该理解也包含在不变更本专利技术的要旨的范围内实施的各种的变型例。1.蓄电设备本专利技术的一个实施方式的蓄电设备具备正极、负极和配置于上述正极与上述负极之间的保护膜和电解液，上述保护膜包含聚合物，该聚合物含有来源于具有氟原子的单体的重复单元和来源于不饱和羧酸的重复单元。以下，参照附图对第1～第3实施方式进行说明。1.1.第1实施方式图1是表示第1实施方式的蓄电设备的剖面的示意图。如图1所示，蓄电设备1具备：在正极集电体12的表面形成有正极活性物质层14的正极10、在负极集电体22的表面形成有负极活性物质层24的负极20、设于正极10与负极20之间的保护膜30、充满正极10与负极20之间的电解液40。应予说明，蓄电设备1中，在正极10与负极20之间未设置间隔件。这是因为如果正极10和负极20被固体电解质等完全固定，则正极10和负极20不会接触而短路。如图1所示的正极10，以在沿其长边方向的一侧的面未设置正极活性物质层14，正极集电体12露出的方式形成，也可以在两面设置正极活性物质层14。同样地，如图1所示的负极20，以在沿其长边方向的一侧的面未设置负极活性物质层22，负极集电体22露出的方式形成，也可以在两面设置负极活性物质层24。作为正极集电体12，例如可以使用金属箔、蚀刻金属箔、网眼金属等。作为这些材料的具体例，例如可以举出铝、铜、镍、钽、不锈钢、钛等金属，可以根据目标蓄电设备的种类适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电设备，具备正极、负极、保护膜和电解液，所述保护膜配置于所述正极与所述负极之间；所述保护膜包含聚合物，所述聚合物含有来源于具有氟原子的单体的重复单元和来源于不饱和羧酸的重复单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.18 JP 2011-2287531.一种蓄电设备，具备正极、负极、保护膜和电解液，所述保护膜配置于所述正极与所述负极之间；所述保护膜包含聚合物粒子，所述聚合物粒子在聚合物粒子100质量份中含有来源于具有氟原子的单体的重复单元5～50质量份和来源于不饱和羧酸的重复单元1～10质量份；所述聚合物粒子为含有聚合物A和聚合物B的聚合物合金粒子，所述聚合物A具有来源于选自偏氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯中的至少1种的重复单元，所述聚合物B具有来源于不饱和羧酸的重复单元。2.根据权利要求1所述的蓄电设备，其中，所述保护膜与所述正极和所述负极的至少一方的表面相接。3.根据权利要求1所述的蓄电设备，进一步具备配置于所述正极与所述负极的间隔件。4.根据权利要求3所述的蓄电设备，其中，所述间隔件的表面被所述保护膜被覆。5.根据权利要求3所述的蓄电设备，其中，所述保护膜在所述正极或所述负极与所述间隔件之间相接地被夹持。6.一种用于制作权利要求1～5任一项所述的保护膜的组合物，含有聚合物合金粒子和液态介质，所述聚合物合金粒子含有聚合物A和聚合物B，且数均粒径Da为20～450nm，所述聚合物A具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：大塚巧治，北口博纪，藤原伸行，
申请(专利权)人：JSR株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP