一种锂离子二次电池，其包括正极、负极、非水电解质、以及插在所述正极和所述负极之间的隔膜。所述隔膜包括聚烯烃层和耐氧化层。该耐氧化层包括耐氧化聚合物。耐氧化聚合物的主链不包括－ＣＨ↓［２］－基团和－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）－基团。所述耐氧化层面对着所述正极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子二次电池，尤其是充电至高达4.3V或更高电压的锂离子二次电池中包括的隔膜的结构和布局。
技术介绍
锂离子二次电池作为主要用于便携式装置的高容量电源已经备受关注。当前仍进行的研究旨向于更高容量的锂离子二次电池。通常，锂离子二次电池包括使用锂钴氧化物(LiCoO2)作为活性材料的正极和使用各种石墨作为活性材料的负极。在正极和负极之间，布置电学上绝缘两个电极并保留电解质的隔膜(微孔树脂膜)。对于树脂膜材料，一般使用聚烯烃。包括含有锂钴氧化物作为活性材料的正极和含有石墨作为活性材料的负极的电池的充电截止电压一般设置为4.1-4.2V。在此情况下，正极中包括的所有锂不一定用于电池反应。因此，通过将充电截止电压设置得更高来增加锂钴氧化物中锂的使用率，可以增加锂离子二次电池的能量密度。另一方面，当在充电的电池中接触正极表面的隔膜包含聚乙烯时，尤其在高温下发生由于氧化引起的隔膜的劣化，公知这会引起电池劣化。因此，为了防止在充电的电池中的隔膜由于氧化引起的劣化，已经建议了在接触正极的隔膜侧提供包含比聚乙烯更耐氧化的聚丙烯的层(日本特开第2000-100408号)。例如，建议了堆叠包含聚乙烯的层和包含聚丙烯的层的隔膜。-->但是，甚至使用比聚乙烯更耐氧化的聚丙烯，当将锂离子二次电池的充电截止电压设置为4.3V或更高时，氧化促进了电池的劣化。 附图说明图1是本专利技术充电系统的示意电路图。
技术实现思路
本专利技术旨在提供高性能的锂离子二次电池，其中即使设置高的充电截止电压也不太可能发生由于隔膜氧化引起的劣化。本专利技术涉及锂离子二次电池，其包含：正极；负极；非水电解质；以及插在所述正极和负极之间的隔膜；其中所述隔膜包含聚烯烃层和耐氧化层；耐氧化层包含耐氧化聚合物；耐氧化聚合物的主链不包括-CH2-基团(亚甲基)并且不包括-CH(CH3)-基团(甲基亚甲基)；并且所述耐氧化层面对着正极。本专利技术锂离子二次电池的充电截止电压优选设置为4.3V或更高。耐氧化聚合物优选包含选自聚酰亚胺、芳族聚酰胺和聚酰胺酰亚胺中的至少一种。聚烯烃层优选包含聚乙烯。在耐氧化聚合物的IR光谱中，当大约2900cm-1和大约1150cm-1处吸收峰的高度分别为在500-3500cm-1范围内的吸收峰高度最大值的0-7％时，可以实际上避免隔膜的氧化。在大约2900cm-1处的吸收峰归属于-CH2-基团的C-H伸缩振动，并且在大约1150cm-1处的吸收峰归属于-CH(CH3)-基团的C-C伸缩振动。那就是说，甚至当耐氧化层中包括少量的-CH2-基团和/或-CH(CH3)-基团时，可以认为耐氧化层基本上不包括-CH2-基团和-CH(CH3)-基团。从上面来看，本专利技术还涉及锂离子二次电池，其包含：正极；负-->极；非水电解质；以及插在所述正极和负极之间的隔膜；其中所述隔膜包含聚烯烃层和耐氧化层；耐氧化层包含耐氧化聚合物；在耐氧化聚合物的IR光谱中，归属于-CH2-基团的C-H伸缩振动和归属于-CH(CH3)-基团的C-C伸缩振动的每个吸收峰的高度为在500-3500cm-1范围内的吸收峰高度最大值的0-7％；并且所述耐氧化层面对着正极。在归属于耐氧化聚合物的吸收峰中，作为高度成为500-3500cm-1范围内最高的峰的典型实例，例如可以提到下面的峰：在大约680cm-1至大约900cm-1处的吸收峰，其可归属于芳香环的CH面外振动；在大约1630cm-1至大约1750cm-1处的吸收峰，其可归属于酰胺的C＝O的伸缩振动；在大约1510cm-1至大约1630cm-1处的吸收峰，其可归属于N-H变形振动和C-N伸缩振动；在大约1720cm-1至大约1780cm-1处的吸收峰，其可归属于酰亚胺的C＝O伸缩振动；以及在大约1250cm-1处的吸收峰，其可归属于芳香醚基的C-O伸缩振动。在500-3500cm-1的范围内，这些吸收峰中的任一个都表现出最大值。通过减去背景获得吸收峰的高度。本专利技术还涉及用于锂离子二次电池的充电系统，其包括：上述锂离子二次电池及其充电器，其中将充电截止电压设置为4.3V或更高。本专利技术还涉及充电和放电系统，其包括：上面提到的充电系统和消耗锂离子二次电池电力的负载装置(例如便携式电子装置)。因为-CHR-基团(R＝H或CH3)的氢原子容易被释放，所以当暴露于正极电位时它容易被氧化。因此，通过使包含基本上不包含-CHR-基团的耐氧化聚合物的耐氧化层面对正极，可以阻止因隔膜氧化导致的劣化。由于存在聚烯烃层，可以在隔膜中保证高的柔韧性。甚至在当充电至高电压时的情况中，本专利技术的锂离子二次电池也不可能劣化。因此，通过设置更高的充电截止电压，可以提供具有高-->能量密度和长寿命的锂离子二次电池。由于在附加权利要求书中具体地提出本专利技术的新型特征，从下面结合附图的详细说明中，本专利技术的组织和内容以及它的其它目的和特征都更好地理解和领会。 具体实施方式本专利技术的锂离子二次电池包括正极、负极、非水电解质、以及插在所述正极和负极之间的隔膜。所述隔膜包括聚烯烃层和耐氧化层。耐氧化层包括耐氧化聚合物，其基本上不包括-CH2-基团并且不包括-CH(CH3)-基团。将耐氧化层布置成面对正极。尽管不限制热变形温度，但是耐氧化聚合物优选具有260℃或更高的热变形温度。即，通过根据美国试验和材料协会的ASTM-D648的试验方法测定的负载为1.82MPa的耐氧化聚合物的载荷挠曲温度为260℃或更高。耐氧化聚合物的具体实例例如包括芳族聚酰胺(aramid)、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺、聚芳酯、聚醚醚酮和聚苯并咪唑。这些聚合物可以单独使用或者可以组合使用。尽管不限制厚度，但是耐氧化层的厚度优选为1-16μm，并且特别优选为2-10μm。难以无缺陷地形成厚度低于1μm的耐氧化层。因此，考虑到防止聚烯烃层氧化，耐氧化层的厚度优选为1μm或更大。当耐氧化层的厚度超过16μm时，电池的阻抗增加，并且充电和放电性能下降，尽管是轻微的。耐氧化层的孔隙率优选在能够充分迁移锂离子的范围内。鉴于此，孔隙率优选为20-70％。可以基于具有一定尺寸的耐氧化层的重量、厚度和真实比重通过计算确定孔隙率。耐氧化层可以包括无机填料。添加无机填料增加了耐氧化层的耐热性。鉴于最优化耐氧化层的多孔结构，相对于耐氧化层的重量，无-->机填料含量优选低于80重量％，并且特别优选为25-75重量％。无机填料的具体实例例如包括氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化钇、沸石、氮化硅和碳化硅。它们可以单独使用或者组合使用。对于与耐氧化层堆叠的聚烯烃层，考虑到柔韧性，优选使用包含聚乙烯或聚丙烯的微孔膜。例如，可以使用包含传统上用作隔膜的聚烯烃的微孔膜作为聚烯烃层。具体地说，考虑到其关闭功能，包含聚乙烯的微孔膜是优选的。关闭功能指树脂在高温下熔化或变形从而封闭膜中孔洞的功能。基于关闭功能，在异常高的温度下，隔膜的离子渗透性突然下降，从而中断电流。耐氧化层甚至在高温下也不会表现出关闭功能。通过堆叠这种耐氧化层和包含低本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子二次电池，其包含：正极；负极；非水电解质；以及插在所述正极和负极之间的隔膜；其中所述隔膜包含聚烯烃层和耐氧化层；所述耐氧化层包含耐氧化聚合物；所述耐氧化聚合物的主链不包括－ＣＨ↓［２］－基团并且不包括－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）－基团；并且所述耐氧化层面对着所述正极。
【技术特征摘要】
JP 2006-1-27 018733/20061.一种锂离子二次电池，其包含：正极；负极；非水电解质；以及插在所述正极和负极之间的隔膜；其中所述隔膜包含聚烯烃层和耐氧化层；所述耐氧化层包含耐氧化聚合物；所述耐氧化聚合物的主链不包括-CH2-基团并且不包括-CH(CH3)-基团；并且所述耐氧化层面对着所述正极。2.根据权利要求1的锂离子二次电池，其中将充电截止电压设置为4.3V或更高。3.根据权利要求1的锂离子二次电池，其中所述耐氧化聚合物包含选自聚酰亚胺、芳族聚酰胺和聚酰胺酰亚胺中的至少一种。4.根据权利要求1的锂离子二次电池，其中所述聚烯烃层包含聚乙烯。5.一种锂离子二次电池，其包含：正极；负极；非水电解质...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤川万乡，笠松真治，岛田干也，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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