锂离子二次电池用隔板及锂离子二次电池制造技术

一种锂离子二次电池用隔板，其中，在无纺布的表里两面形成了主要包含间位芳香族聚酰胺的多孔层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂离子二次电池中使用的隔板。特别涉及以锂离子二次电池的安全性提高为目的的隔板技术。
技术介绍
通过锂离子的嵌入和脱嵌得到电动势的锂离子二次电池具有高能量密度的特征，因此，作为手机、笔记本电脑等便携式电子设备的电池广泛普及。另外，也开始应用于提高功率的电动工具等的电源用途。近年来，由于地球环境问题而使得对于混合电动车(HEV)的关注增加，现状是一般使用镍氢电池作为电池，但是锂离子二次电池与镍氢电池相比没有记忆效应因此容易使用，另外，由于具有高能量、高输出密度等而可以小型化的优点，因此作为HEV用电池正在进行研究。考虑作为HEV用电池时，当然与便携式电子设备的要求是不同。例如，HEV中电池暴露于高温下的可能性高，因此确保高温环境下的安全性是非常重要的一个特性。如上所述，在便携式电子设备和HEV中电池所要求的特性是不同的，因此电池的构成部件所要求的特性当然也不同。目前的锂离子二次电池中，使用聚乙烯制成的微多孔膜作为隔板。该隔板具有关闭功能，有助于确保电池的安全性。该关闭功能是利用了微多孔膜热熔融使孔闭塞这一点，由热熔断温度(熟ヒユ一ズ温度)和短路温度予以表征。热熔断温度是由于孔闭塞致使隔板电阻开始上升的温度，短路温度是隔板破裂而隔板电阻急剧下降的温度。该热熔断温度和短路温度之间，隔板电阻非常高，可以阻断电流。据称该功能对于外部短路等的安全性确保是有效的。-->HEV的情况下，假定为从外部积极加热的情况。这样的用途中考虑关闭功能时，热熔断可能与暴露于高温下时性能下降有关系，破膜可能与正极与负极的内部短路造成的起火有关系。因此，目前在HEV中具有关闭功能的隔板未必有效，认为具有充分耐热性的隔板是适合的。关于耐热性高的隔板的结构已经提出了几项方案。例如，在日本专利第3142693号等中提出了由诸如芳香族聚酰胺纤维等耐热性高的纤维构成的无纺布片材。无纺布这样的形态网眼大，与防止正负极短路并保持电解液这样的隔板本质有关的特性不充分，为了减小网眼，可以使用细纤维，但是目前的技术水平中，得到适合作为锂离子二次电池用隔板的隔板非常困难，没有实用化。另外，WO01/019906号说明书等中提出了由诸如芳香族聚酰胺等耐热性高的聚合物构成的多孔膜。该体系从由于破膜引起的短路的观点考虑，耐热性是充分的。但是，在由于内部过充电而积极地造成发热的情况下，电池有可能因失控反应而起火，这样的情况下安全性的确保不充分，具有其它安全对策变得复杂的问题。另外，由芳香族聚酰胺构成的多孔膜从强度的观点考虑也存在生产率低的问题。也提出了在由如上所述的耐热性高的聚合物构成的多孔膜上赋予关闭功能的技术。例如，日本特开2001-23602号公报中公开了在具有关闭功能的多孔膜上涂布由高耐热性树脂构成的多孔层的技术。但是，热熔断后的电阻相对于热熔断前的电阻仅仅上升至约10倍，因此难以说是在确保电池的安全性方面充分的关闭功能。另外，在日本特开平10-6453号公报中提出了在由耐热性树脂构成的多孔膜中混合由聚乙烯构成的微粒的构成。该体系同样也不能得到充分的关闭功能。WO01/067536号说明书中提出了在由耐热性高的纤维构成的无纺-->布上涂布由聚偏氟乙烯共聚物构成的多孔层的构成。该说明书中记载了通过适当地控制隔板的形态可以实现过充电防止功能的技术要素。另外，日本特开2003-171495号公报中公开了与该形态控制相关的适当的制造方法。但是，在电解液中膨胀的聚偏氟乙烯共聚物的耐热性绝对不高，在高温下产生熔融，因此认为该体系的耐热性通过无纺布得以确保，但是与日本专利第3142693号的讨论同样地存在通过无纺布防止正负极短路缺乏可靠性这样的问题。在日本特开平10-324758号公报中，公开了用多孔的对位芳香族聚酰胺聚合物覆盖由纤维或者纸浆构成的基材的表面及空隙而形成的隔板。日本专利第3175730号是在日本特开平10-324758号公报的体系的基础上在多孔层中分散陶瓷的体系。这些专利文献中记载的隔板的制法是：通过将无纺布置于载体板上并从上方开始涂布对位芳香族聚酰胺聚合物涂料，在适当的湿度、温度环境下使对位芳香族聚酰胺聚合物析出的方法得到多孔膜。该方法实质上不能在无纺布的两面涂布多孔的对位芳香族聚酰胺聚合物，显然只是单面涂布。另外，析出速度也是表里不同，因此表里多孔层的形态变得非常不对称。具有这样显著表里差别的隔板难以形成适当的电极/隔板界面，电池性能上存在问题，不实用。另外，由于卷曲因此存在使用性能差的问题。另外，对位芳香族聚酰胺聚合物也存在涂料调节或成形困难这样的问题。具体而言，孔难以连续地形成，并且只能形成非常小的孔，因此不能得到充分的离子透过性。另外，该技术也存在制造方法复杂的问题。
技术实现思路
如前所述，提出了应用芳香族聚酰胺等耐热性树脂的耐热性高的隔板，但是，目前还没有发现以该耐热性为特征显著地提高锂离子二次电池的安全性、生产率良好的隔板的构成，尚未达到实用化。本专利技术人认为，从确保锂离子二次电池的安全性的观点来看，耐热性充分高的隔板缺乏是由内部的自己发热而导致失控反应的过充电对策。因此，本专利技术的目的在于提供一种耐热性充分高、对于过充电对策也有-->效、并且操作性能良好的隔板。本专利技术人对上述课题进行了广泛而深入的研究，结果发现，在无纺布的表里两面涂布了主要包含芳香族聚酰胺的多孔层而得到的隔板，在确保锂离子二次电池的安全性上是有效的，最终完成了本专利技术。即，本专利技术提供一种锂离子二次电池用隔板，其中，在无纺布的表里两面形成了主要包含间位芳香族聚酰胺的多孔层。另外，本专利技术提供以下专利技术。1.上述专利技术的锂离子二次电池用隔板，其中，该隔板的膜厚为15至40μm、Gurley值(JIS P8117)为10至50秒/100cc；2.上述专利技术或者第1项中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述多孔层上附着有表面活性剂，所述表面活性剂包含选自由阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂构成的组中的至少一种；3.上述第2项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述表面活性剂的附着量为0.005至0.750g/m2；4.上述专利技术或者第1至3项中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述无纺布为主要包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的无纺布；5.上述第4项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，主要包含间位芳香族聚酰胺的所述多孔层的重量为4至10g/m2；6.上述专利技术或者第1至3项中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述无纺布为主要包含间位芳香族聚酰胺的无纺布；7.上述专利技术或者第1至3项中任一项所述的锂离子二次电池用隔-->板，其中，所述无纺布包含间位芳香族聚酰胺短纤维和对位芳香族聚酰胺浆粕；8.上述专利技术或者第1至5项中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述间位芳香族聚酰胺为聚间苯二甲酰间苯二胺；9.上述专利技术或者第1至8项中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述多孔层中含有平均粒径0.05至2μm的陶瓷微粒，相对于多孔层的重量陶瓷微粒为30至80重量％；10.一种锂离子二次电池用隔板的制造方法，其中，将以间位芳香族聚酰胺和对该间位芳香族聚酰胺为良溶剂的溶剂作为主成分的聚合物溶液，涂布于无纺布的表里两面，然后使涂布后的无纺布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂离子二次电池用隔板，其中，在无纺布的表里两面形成了主要包含间位芳香族聚酰胺的多孔层。2.权利要求1所述的锂离子二次电池用隔板，其中，该隔板的膜厚为15至40μm、Gurley值(JIS P8117)为10至50秒/100cc。3.权利要求1或2中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述多孔层上附着有表面活性剂，所述表面活性剂包含选自由阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂构成的组中的至少一种。4.权利要求3所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述表面活性剂的附着量为0.005至0.750g/m2。5.权利要求1至4中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述无纺布是主要包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的无纺布。6.权利要求5所述的锂离子二次电池用隔板，其中，主要包含间位芳香族聚酰胺的所述多孔层的重量为4至10g/m2。7.权利要求1至4中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述无纺布为主要包含间位芳香族聚酰胺的无纺布。8.权利要求1至4中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述无纺布包含间位芳香族聚酰胺短纤维和对位芳香族聚酰胺浆粕。9.权利要求1至6中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述间位芳香族聚酰胺为聚间苯二甲酰间苯二胺。-->10.权利要求1至9中任一项所述的锂离子二次电池用隔板，其中，所述多孔层中含有平均粒径0.05至2μm的陶瓷微粒，相对于多孔层的重量陶瓷微粒为30至80重量％。11.一种锂离子二次电池用隔板的制造方法，其中，将以间位芳香族聚酰胺和对该间位芳香族聚酰胺为良溶剂的溶剂作为主成分的聚合物溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川聪，本元博行，大道高弘，佐野弘树，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：