非水电解质电池用隔膜及非水电解质电池制造技术

非水电解质电池用隔膜，其具有：包含聚烯烃树脂的多孔质膜(I)；和包含无机填料、具有下述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物及碱性化合物的多孔质层(II)。提供160～200℃的高温条件下的形状稳定性优异的非水电解质电池用隔膜。

Diaphragm and non-aqueous electrolyte batteries for non-aqueous electrolyte batteries

Diaphragms for non-aqueous electrolyte batteries have porous plasma membranes (I) containing polyolefin resins and porous layers (II) containing inorganic fillers, water-soluble polymers with the structures shown in general formula (1), water-insoluble polymers and alkaline compounds. The diaphragms for non-aqueous electrolyte batteries with excellent shape stability at high temperatures of 160-200 C are provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质电池用隔膜及非水电解质电池
本专利技术涉及非水电解质电池用隔膜及使用其的非水电解质电池。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池等非水电解质电池被广泛用作便携式电子设备、运输设备的电源，尤其是，由于轻质且可得到高能量密度，因此预计作为车辆驱动用的高输出功率电源的需求会增大。就非水电解质电池而言，在电池内以正极与负极相对的方式进行配置，为了防止两极的短路，在两极间具有离子透过性的隔膜。作为隔膜，优选使用聚烯烃制多孔质膜。聚烯烃制多孔质膜的电绝缘性、离子透过性、耐电解液性及耐氧化性优异。此外，通过使聚烯烃制多孔质膜在异常升温时所设想的100～150℃左右的温度发生孔堵塞，由此切断电流，从而能够抑制过度升温。然而，因任何原因孔堵塞后仍持续升温的情况下，聚烯烃制多孔质膜收缩，由此可能会发生电极间的短路，从而导致非水电解质电池着火。迄今为止，作为可构成安全性优异的非水电解质电池的隔膜，提出有下述隔膜：具有以热塑性树脂为主成分且150℃的热收缩率为10％以上的树脂多孔质膜、和含有耐热性微粒的耐热多孔质层的非水电解质电池用隔膜(例如，参见专利文献1)；层叠水溶性聚合物的多孔膜和聚烯烃的多孔膜而成的非水电解液二次电池用隔膜(例如，参见专利文献2)；具有聚合物微多孔质膜和由浆料组合物(其包含无机微粒、水溶性聚合物、水不溶性有机微粒、水)所形成的涂层的锂离子电池用隔膜(例如，参见专利文献3)；具有包含耐热性含氮芳香族聚合物及陶瓷粉末的层的锂离子电池用隔膜(例如，参见专利文献4)；等等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-123996号公报专利文献2：日本特开2009-224343号公报专利文献3：日本特开2016-25093号公报专利文献4：日本特开2000-30686号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题就专利文献1～4记载的技术而言，100～150℃左右的温度时的形状稳定性优异，然而，对于在近年来所寻求的高输出功率电源用途中会出现的160～200℃的高温条件下的形状稳定性而言，仍然存在课题。因此，本专利技术的课题在于提供160～200℃的温度范围内形状稳定性优异的非水电解质电池用隔膜。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术主要具有以下的构成。非水电解质电池用隔膜，其具有：多孔质膜(I)，所述多孔质膜(I)包含聚烯烃树脂；和多孔质层(II)，所述多孔质层(II)包含无机填料、具有下述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物及碱性化合物，[化学式1]上述通式(1)中，R1及R2各自独立地表示羟基、羧基或磺酸基；R3及R4各自独立地表示卤素、硝基或碳原子数1～10的1价的有机基团；a及b各自独立地表示1以上的整数，c及d各自独立地表示0以上的整数；其中，a+c及b+d各自独立地表示1～4的整数；n1表示0～3的整数；X1表示单键、CH2、SO2、CO、O、S、C(CH3)2或C(CF3)2。另外，本专利技术包括正极与负极介由隔膜层叠而成的非水电解质电池，该隔膜为上述的非水电解质电池用隔膜。专利技术效果本专利技术的电池用隔膜在160～200℃的温度范围内的形状稳定性优异。具体实施方式如上文所述，本专利技术的非水电解质电池用隔膜具有：包含聚烯烃树脂的多孔质膜(I)；和包含无机填料、具有所述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物及碱性化合物的多孔质层(II)。优选在多孔质膜(I)的单面或两面具有多孔质层(II)。在此，在多孔质膜(I)的单面具有多孔质层(II)是指在多孔质膜(I)的一方的表面形成有多孔质层(II)。另外，在多孔质膜(I)的两面具有多孔质层(II)是指在多孔质膜(I)的两方的表面形成有多孔质层(II)。关于本专利技术的详细内容在以下进行说明。1.多孔质膜(I)本专利技术的多孔质膜(I)包含聚烯烃树脂。由于多孔质膜(I)包含聚烯烃树脂，从而在异常升温时孔堵塞，由此切断电流，从而具有防止非水电解质电池的两极短路的功能。作为聚烯烃树脂，可列举例如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等。还可包含它们中的2种以上。其中，从电绝缘性、离子透过性及孔堵塞效果更好的观点考虑，优选聚乙烯树脂。多孔质膜(I)在包含聚烯烃树脂的同时也可包含其他树脂。就构成多孔质膜(I)的树脂的熔点(软化点)而言，从充放电反应的异常升温时孔发生堵塞的功能(孔堵塞功能)的观点考虑，优选为150℃以下，更优选为140℃以下，进一步优选为130℃以下。另一方面，从抑制正常时的孔堵塞的观点考虑，熔点(软化点)优选为70℃以上，更优选为80℃以上，进一步优选为100℃以上。在此，熔点(软化点)能够基于JISK7121：2012利用差示扫描量热测定(DSC)来求得。就聚烯烃树脂的重均分子量而言，从工序作业性、可耐受与电极卷绕时产生的各种外压的机械强度(例如，拉伸强度、弹性模量、伸长率、戳穿强度)的观点考虑，优选为30万以上，更优选为40万以上，进一步优选为50万以上。就多孔质膜(I)的孔径而言，从确保离子透过性，且抑制电池特性的降低的观点考虑，优选为0.01μm以上、更优选为0.05μm以上、进一步优选为0.1μm以上。另一方面，从提高孔堵塞功能针对温度的应答的观点考虑，优选为1.0μm以下、更优选为0.5μm以下、进一步优选为0.3μm以下。就多孔质膜(I)的不透气度而言，从确保离子透过性，且抑制电池特性的降低的观点考虑，优选为500s/100ccAir以下、更优选为400s/100ccAir以下、进一步优选为300s/100ccAir以下，为了得到电池内充分的绝缘性，优选为50s/100ccAir以上、更优选为70s/100ccAir以上、进一步优选为100s/100ccAir以上。在此，不透气度能够基于JISP8117：2009利用TesterSangyo株式会社制的GurleydensometerB型来求得。2.多孔质层(II)多孔质层(II)具有提高加热时的隔膜的形状稳定性的功能。多孔质层(II)包含无机填料、具有所述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物及碱性化合物。根据需要还可包含其他成分。多孔质层(II)能够如下形成：制作以无机填料、包含所述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物、碱性化合物及溶剂作为必需成分的浆料，并将该浆料涂布在多孔质层(I)上，以及进行干燥来形成。浆料中使用的溶剂为水，从干燥性、在多孔质层(I)上的涂布性的观点考虑，也可添加少量的醇类。以下，详细说明各成分。[1]无机填料由于多孔质层(II)包含无机填料，从而具有提高隔膜在加热时的形状稳定性的效果。作为无机填料，可列举通常称作填充材料的无机填料。例如，可列举氧化铝、勃姆石、碳酸钙、磷酸钙、非晶态二氧化硅、结晶玻璃填料、高岭土、滑石、二氧化钛、二氧化硅-氧化铝复合氧化物粒子、氟化钙、氟化锂、沸石、硫化钼、云母等。也可包含它们中的2种以上。其中，优选选自氧化铝及勃姆石的无机填料。就氧化铝及勃姆石而言，粒子表面的亲水性高，即使少量添加也能够将无机填料与水溶性聚合物牢固地粘结。无机填料的平均粒径优选为0.1μm以上。平均粒径为0.1μm以上时，能够适当抑制无机填料的比表面积，能够减少表面吸附水，因此能够减少作为隔膜的含水率，从而能够进一步提高电池特性。另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.非水电解质电池用隔膜，其具有：多孔质膜(I)，所述多孔质膜(I)包含聚烯烃树脂；和多孔质层(II)，所述多孔质层(II)包含无机填料、具有下述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物及碱性化合物，[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 JP 2016-2114711.非水电解质电池用隔膜，其具有：多孔质膜(I)，所述多孔质膜(I)包含聚烯烃树脂；和多孔质层(II)，所述多孔质层(II)包含无机填料、具有下述通式(1)所示的结构的水溶性聚合物、非水溶性聚合物及碱性化合物，[化学式1]通式(1)中，R1及R2各自独立地表示羟基、羧基或磺酸基；R3及R4各自独立地表示卤素、硝基或碳原子数1～10的1价的有机基团；a及b各自独立地表示1以上的整数，c及d各自独立地表示0以上的整数；其中，a+c及b+d各自独立地表示1～4的整数；n1表示0～3的整数；X1表示单键、CH2、SO2、CO、O、S、C(CH3)2或C(CF3)2。2.如权利要求1所述的非水电解质电池用隔膜，其中，所述水溶性聚合物含有选自聚酰亚胺、聚酰胺及聚酰胺酰亚胺中的聚合物。3.如权利要求1或2所述的非水电解质电池用隔膜，其中，所述水溶性聚合物包含选自下述通式(2)所示的结构单元及下述通式(3)所示的结构单元中的结构单元，[化学式2]通式(2)中，R5表示碳原子数2～50的2价的有机基团，R6表示碳原子数2～50的3价或4价的有机基团；m1及c1均表示0或1，m1＝0时，c1＝1，m1＝1时，c1＝0；[化学式3]通式(3)中，R7及R8各自...

【专利技术属性】
技术研发人员：岀田康平，杉原充，茶山奈津子，大森孝修，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP