耐热微孔膜和电池隔膜制造技术

本发明专利技术涉及耐热微孔膜和电池隔膜。更具体地，本发明专利技术提供了一种耐热微孔膜和一种电池隔膜，其各自包括通过利用多孔膜形成的基底并且包括在该基底的至少一个表面上形成的包含耐热树脂和耐热粒子的耐热层，并且其中在该耐热层的表面上形成数量为每0.0418mm2表面积不超过60个的突起并且该突起在垂直于耐热层表面的方向上具有每0.0418mm2表面积不超过500μm2的面积，该突起是由于耐热粒子聚集而形成的并且关于耐热层的高度平均表面，具有耐热粒子平均粒径至少两倍的高度。本发明专利技术提供了一种不增加表面层的厚度就能抑制热收缩的耐缩微孔膜以及电池隔膜。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年11月10日，申请号为201110354115.7，专利技术名称为“耐热微孔膜和电池隔膜”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种具有耐热绝缘层(heat-resistantinsulatinglayer)的耐热微孔膜(heat-resistantmicroporousfilm)，更具体地涉及各自具有基底(substrate)和耐热层(heat-resistantlayer)的一种耐热微孔膜和一种电池隔膜，所述基底通过利用聚烯烃树脂制成，并且所述耐热层具有其中无机粒子被包含在耐热树脂中的结构。
技术介绍
近年来，已经广泛使用了便携式电子信息设备如移动电话、可携式摄像机和笔记本式计算机，并且因此已经开发了这样的设备以便具有增强的性能、减小的尺寸和减轻的重量。这些设备各自具有电源如可抛弃的原电池或能够重复使用的二次电池。依据在性能增强、尺寸和重量减小的总体平衡、以及经济效率，对于二次电池，尤其是锂离子二次电池的需求增加。另外，在这样的设备中，进一步开发性能增强和尺寸减小，并且相应地期望锂离子二次电池还具有增加的能量密度。在锂离子二次电池中，其容量的增加引起能量密度增大，并且因此在电池放热期间以及发生内部短路期间释放的大量能量的情形下显著地期望可靠性增大。相应地，强烈需要开发具有对于这样的不正常情形的高可靠性和高容量的锂离子二次电池。一般地，锂离子二次电池具有包含锂复合氧化物的正极、包含能够嵌入和脱嵌锂离子的材料的负极、设置在正极和负极之间的隔膜、以及非水电解液。正极和负极与其间插入的隔膜一起堆叠，或者正极和负极堆叠然后卷绕而形成圆柱状卷绕电极。隔膜具有使正极与负极电绝缘并且保持非水电解液的功能。一般地，聚烯烃微孔膜用作具有这样的结构的锂离子二次电池的隔膜。聚烯烃微孔膜具有优异的电绝缘特性和优异的离子渗透性，并因此被广泛用作锂离子二次电池和电容器的隔膜。锂离子二次电池表现出高输出密度和高容量密度。相反，在出现引起放热的异常情形如短路和过充电的情形下，用于非水电解液的有机溶剂在放出的热的帮助下引起非水电解液分解，并因此在最坏的情况下会发生火灾。锂离子二次电池具有一些安全功能以防止这样的有问题现象，并且隔膜的关闭功能(shutdownfunction)就是这样的功能中的一种。在隔膜的关闭功能中，在由于非水电解液中包含的离子的传导被抑制而从电池异常放热的期间，隔膜的微孔例如由热熔树脂材料填充，并停止电化学反应的进行。一般地，关闭温度越低，安全性越高。由聚乙烯提供的恰当关闭温度是将聚乙烯用作隔膜的成分的原因之一。为了形成孔并增加粗糙度，已经过单轴或双轴拉伸的树脂膜用作隔膜。其中，以以上方式生产的多孔膜被拉伸并因此具有张力。在其中多孔膜暴露于高温环境的情况下，多孔隔膜由于残留应力而发生有问题的收缩。隔膜收缩引起二次问题如在一些情况下出现内部短路。在日本未审查专利申请公开No.2008-123996中提出了一种技术，其中以复合膜形式提供传统隔膜以确保对于隔膜热收缩的电池安全性以及增强对于由于各种原因出现的内部短路的可靠性，由此克服高温环境下的收缩问题。
技术实现思路
其中，因为锂离子二次电池近年来已被用于各种应用领域，所以需要电池特性如进一步高的容量。鉴于热收缩性能，相应地期望开发具有这样的性能的进一步薄的耐热微孔膜。鉴于相关技术的缺点，已经进行了本专利技术的实施方式的研究。期望提供一种耐热微孔膜和电池隔膜，其中在没有增大耐热层的厚度的情况下抑制热收缩发生。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种耐热微孔膜和电池隔膜，其各自包括通过利用多孔膜形成的基底并且包括形成在该基底的至少一个表面上并且包含耐热树脂和耐热粒子的耐热层。在耐热层的表面上形成数量为每0.0418mm2表面积不超过60个并且在垂直于耐热层表面的方向(在所述耐热层表面的法线方向)上具有每0.0418mm2表面积的面积为500μm2的突起(protrusion)，该突起是由于耐热粒子聚集(凝集，aggregate)而形成的(所述耐热粒子的聚集块)并且关于(相对于)耐热层的高度平均表面(heightaveragesurface)(以耐热层的高度平均表面为基准)具有的高度为耐热粒子的平均粒径的至少两倍。作为耐热粒子的粗糙聚集体形成的突起的数量在本专利技术实施方式的耐热微孔膜和电池隔膜中能够减少。突起从耐热层表面突出并由不大可能有助于耐热效应的耐热粒子制成。这样的突起数量减少，由此即使在耐热粒子含量没有改变的情况下，也能够增加有助于抑制热收缩的耐热粒子的数量。根据本专利技术的实施方式，有助于抑制热收缩的耐热粒子的数量能够增加，并且因此在没有增大耐热粒子含量或耐热层厚度的情况下能够维持耐热性。附图说明图1是剖视图，示出了根据本专利技术一个实施方式的耐热微孔膜的构造的一个实例；图2A和图2B是照片，示出了根据本专利技术一个实施方式的耐热微孔膜的表面轮廓，该表面轮廓利用表面轮廓测量系统(surfaceprofile-measuringsystem)检测；图3A和图3B是照片，示出了另一种耐热微孔膜的表面轮廓，该表面轮廓利用表面轮廓测量系统检测；图4是透视图，示出了根据本专利技术第二实施方式的非水电解质电池的构造的一个实例；以及图5是剖视图，示出了根据本专利技术第二实施方式的非水电解质电池的电极堆叠结构的构造。具体实施方式将描述本专利技术的优选实施方式(下文称为实施方式)。在这种情况下，进行如下描述：1、第一实施方式(本专利技术耐热微孔膜的一个实例)2、第二实施方式(利用本专利技术的耐热微孔膜的电池的一个实例)。1、第一实施方式在第一实施方式中，耐热微孔膜1具有这样的结构，其中包含耐热树脂和耐热粒子的耐热层形成在基底层(substratelayer)的至少一个表面上并且其中耐热粒子的聚集体以一定数量(某一数量，certainnumber)以下形成以从耐热层的表面突出(project)。耐热微孔膜1不仅应用于电池隔膜而且能够应用于常见耐热树脂膜。将在下文详细描述本专利技术实施方式的耐热微孔膜1。1-1、耐热微孔膜的构造参考图1，第一实施方式的耐热微孔膜1具有基底2和耐热层3，基底2通过利用具有高强度的微孔膜形成，并且耐热层3具有优异的耐热性和抗收缩性(shrinkageresistance)。耐热层3可以形成在基底2的至少一<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括：正极；负极；以及隔膜，其中所述隔膜包括：基底；以及在所述基底的至少一个表面上形成的耐热层，所述耐热层包含耐热树脂和无机粒子，其中，在所述耐热层的表面上形成数量为每0.0418mm2表面积不超过60个且在垂直于所述耐热层表面的方向上的面积为每0.0418mm2表面积不超过500μm2的突起，所述突起是由所述无机粒子聚集形成的，并且关于所述耐热层的高度平均表面具有的高度为所述无机粒子的平均粒径的两倍至十一倍，其中，热收缩率小于3.5。

【技术特征摘要】
2010.11.17 JP 2010-2573471.一种电池，包括：
正极；
负极；以及
隔膜，
其中所述隔膜包括：
基底；以及
在所述基底的至少一个表面上形成的耐热层，所述耐热层包含
耐热树脂和无机粒子，其中，在所述耐热层的表面上形成数量为每
0.0418mm2表面积不超过60个且在垂直于所述耐热层表面的方向
上的面积为每0.0418mm2表面积不超过500μm2的突起，所述突起
是由所述无机粒子聚集形成的，并且关于所述耐热层的高度平均表
面具有的高度为所述无机粒子的平均粒径的两倍至十一倍，
其中，热收缩率小于3.5。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述热收缩率为2.8以下。
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述无机粒子至少具有颗粒状、
球形、纤维状和自由几何形状。
4.根据权利要求1所述的电池，其中，所述耐热层的厚度为所述无机
粒子的平均粒径的六倍至十一倍。
5.根据权利要求1所述的电池，其中，所述无机粒子的平均粒径为1.0
μm以下。
6.根据权利要求5所述的电池，其中，所述无机粒子的平均粒径为0.3
μm至0.8μm。
7.根据权利要求1所述的电池，其中，所述无机粒子包括选自由氧化
铝、氧化镁、氧化钛、氧化锆和氧化硅组成的组中的至少一种材料。
8.根据权利要求1所述的电池，其中，所述耐热树脂的熔点和玻璃转
化点中的至少任何一种为至少180℃。
9.根据权利要求1所述的电池，其中，所述耐热树脂包括聚偏二氟乙
烯。
10.根据权利要求1所述的电池，其中，所述无机粒子包括选自由氮化
硅、氮化铝、氮化硼和氮化钛组成的组中的至少一种材料。
11.根据权利要求1所述的电池，其中，所述无机粒子包括选自由碳化
硅和碳化硼组成的组中的至少一种材料。
12.根据权利要求1所述的电池，其中，所述耐热层进一步包括粘土矿
物。
13.根据权利要求1所述的电池，其中，所述基底的厚度为12μm至20
μm。
14.根据权利要求1所述的电池，其中，所述基底的孔隙率为40％至50％。
15.根据权利要求1所述的电池，其中，所述正极包含设置在正极集流
体上的正极活性物质层，
所述正极活性物质层包括含有选自Co、Ni和Mn中的至少一
种金属的锂复合氧化物，或无锂金属硫化物或无锂金属氧化物。
16.根据权利要求1所述的电池，其中，所述负极包含设置在负极集流
体上的负极活性物质层，
所述负极活性物质层包括选自下述中的至少一种：
(1)碳材料，
(2)Li金属，
(3)镁(Mg)、硼(B)、铝、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、
锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、
铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)和铂(Pt)。
17.根据权利要求16所述的电池，其中，所述负极活性物质层包括包含
氧(O)和碳(C)的硅化合物、或包含氧(O)和碳(C)的锡化
合物。
18.根据权利要求1所述的电池，其中，所述隔膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：柿部亚希子，李成吉，冈本和广，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP