本发明专利技术涉及二次电池，其包括：正极；负极；粘附于所述正极和所述负极中的至少之一的表面的多孔电子绝缘层；和电解质。所述多孔电子绝缘层包括粒状填料和树脂粘合剂，并且所述粒状填料包括无确定形状的颗粒，该无确定形状的颗粒包括彼此连接的多个初级粒子。优选在所述初级粒子之间形成凹陷。由于所述多孔电子绝缘层具有高的孔隙率，因而可以获得显示优异低温特性的二次电池，这一点在实际应用中极其重要，并且所述二次电池能在大电流下放电。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池
本专利技术涉及二次电池，特别是涉及通过改善粘附于电极表面的多孔电子绝缘层来改善二次电池的放电特性。
技术介绍
二次电池通常包括正极、负极、和插于其中的隔离片。隔离片的作用是使正极与负极电绝缘，并且容纳电解质。例如，传统的锂离子二次电池通常包括由聚烯烃制成的微孔膜作为隔离片。另外，已提出包括聚烯烃树脂和无机粉末等的隔离片(参见日本专利公开No.Hei10-50287)。所述隔离片通常通过拉伸由模塑方法如挤出获得的树脂片而制备。近来，为了提高二次电池的质量，已提出将多孔电子绝缘层粘附于电极表面(参见日本专利No.3371301)。通过将包含粒状填料和树脂粘合剂的浆料施加于电极表面上并用热空气干燥该施加的浆料而在电极表面上形成多孔电子绝缘层。尽管在某些情形下，该多孔绝缘层用作传统隔离片的替换物，但是在另外的一些情形下，该多孔绝缘层与传统隔离片结合使用。通常通过用液体组分混合粒状填料和树脂粘合剂，并通过分散设备如珠磨机均匀分散在该液体组分中的粒状填料而制备包含粒状填料和树脂粘合剂的浆料。如图3所示，传统的粒状填料主要由球形或基本上球形的初级粒子31组成，并且多个初级粒子31通过微弱的范德华力聚集以形成团聚颗粒30。通常，考虑到稳定多孔绝缘层的厚度和空隙比(孔隙率)，已尝试-->通过分散设备如珠磨机尽可能多地破坏初级粒子的团聚，以在液体组分中均匀分散独立的初级粒子(参见日本专利公开No.Hei 10-106530(图2))。
技术实现思路
本专利技术解决的问题当通过将其中均匀地分散有互相独立的、球形或基本上球形的初级粒子的浆料施加于电极表面上并用热空气干燥而形成多孔电子绝缘层时，可以提高电池制备中的短路或其它问题。然而，互相独立的初级粒子易于以高密度填充于多孔电子绝缘层中，从而多孔电子绝缘层的孔隙率趋于变低。结果是上述二次电池的快速充电/放电特性和在低温环境下的充电/放电特性趋于不足。另一方面，例如手机或笔记本电脑的电源需要高水平的快速充电/放电特性和在低温环境下的充电/放电特性。因此，在某些情形下难以将传统的二次电池应用为上述设备的电源。特别是在0℃或更低的低温环境中，传统二次电池的充电/放电特性会显著降低。鉴于上述，本专利技术的一个目的是提高二次电池的快速充电/放电特性和在低温环境下的充电/放电特性，其中在所述二次电池中，将多孔电子绝缘层粘附于电极表面以提高电池的安全性。解决问题的方法本专利技术涉及二次电池，其包括：正极；负极；粘附于所述正极和所述负极中的至少之一的表面的多孔电子绝缘层；和电解质。所述多孔电子绝缘层包括粒状填料和树脂粘合剂，并且所述粒状填料包括无确定形状的颗粒，该无确定形状的颗粒包括彼此连接的多个初级粒子。在此所用的“无确定形状的”是指基于初级粒子上具有结、块、或凸起的形状，也即例如树枝状、葡萄簇状或珊瑚状，而不是球形或-->鸡蛋形或类似的这些形状。优选在至少一对所述彼此连接并形成所述无确定形状的颗粒的初级粒子之间形成凹陷。具体的说，通过例如热处理而部分熔融所述用于连接的多个初级粒子以形成所述无确定形状的颗粒。当初级粒子通过扩散彼此连接时，形成凹陷。需要指出的是具有由于充分的扩散连接而不易观察到的凹陷的颗粒也可用作所述的无确定形状的颗粒。优选地，无确定形状的颗粒具有的平均粒径是初级粒子平均粒径的两倍或大于两倍，并且不大于10μm。更加优选，其具有的平均粒径是初级粒子平均粒径的三倍或大于三倍，并且不大于5μm。另外，初级粒子优选具有0.05-1μm的平均粒径。无确定形状的颗粒优选包括金属氧化物。在此情形下，粒状填料还可以包括树脂细粒，如聚乙烯细粒。包含于多孔电子绝缘层中的树脂粘合剂优选包括聚丙烯酸衍生物。当本专利技术应用于锂离子二次电池时，优选正极包括复合的锂氧化物，负极包括能够对锂充电和放电的材料。另外，优选使用包括非水溶剂和在该非水溶剂中溶有锂盐的非水电解质作为电解质。本专利技术的二次电池还可以包括独立于正极和负极的隔离片。该隔离片可以是传统的隔离片，如由聚烯烃制成的微孔膜，对此没有限制。专利技术效果根据本专利技术的无确定形状的颗粒各自包括多个彼此连接的初级粒子。因此，它们不易于被分离成独立的初级粒子，这不同于包括通过范德华力聚集的多个初级粒子的团聚颗粒。使用上述无确定形状的颗粒防止了粒状填料以高密度填充于多孔电子绝缘层中。因此，可以容易地形成具有比传统电子绝缘层的孔隙率高得多的孔隙率的多孔电子绝缘层，由此使二次电池的快速充电/放电特性和在低温环境下-->的充电/放电特性得以显著提高。各自包括多个彼此连接的初级粒子的无确定形状的颗粒具有复杂的三维结构。因此，在形成多孔电子绝缘层中，认为无确定形状的颗粒之间的作用阻止了粒状填料以高密度填充。各自包括多个彼此连接的初级粒子的无确定形状的颗粒可以很大可能地保持它们的形状，即使在被分散于液体组分以形成浆料的步骤中它们经受分散设备的强剪切力。因此，可以稳定地形成具有高孔隙率的多孔电子绝缘层。另外，本专利技术可以以低成本提供在快速充电/放电特性、低温环境下的充电/放电特性和安全性方面优异的二次电池。 附图简述图1是本专利技术的各自包括多个彼此连接的初级粒子的无确定形状的颗粒的示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的多孔电子绝缘层的扫描电子显微(SEM)照片；图3是传统粒状填料的示意图；和图4是根据本专利技术一个对比例的多孔电子绝缘层的SEM照片。 具体实施方式本专利技术的二次电池包括：正极；负极；粘附于所述正极和所述负极中的至少之一的表面的多孔电子绝缘层；和电解质。尽管本专利技术优选用于锂离子二次电池，但也可以应用于其它各种二次电池，例如碱性蓄电池。本专利技术包括将多孔电子绝缘层插于正极和负极之间的所有情形。具体的说，本专利技术包括将多孔电子绝缘层仅粘附于正极表面的情形，将其仅粘附于负极表面的情形，和将其既粘附于正极表面又粘附于负-->极表面的情形。另外，本专利技术包括将多孔电子绝缘层仅粘附于正极一侧的情形，将其粘附于正极两侧的情形，将其仅粘附于负极一侧的情形，和将其粘附于负极两侧的情形。多孔电子绝缘层包括粒状填料和树脂粘合剂，所述粒状填料包括各自包括多个(例如，约2-10个颗粒，优选3-5个颗粒)彼此连接的初级粒子的无确定形状的颗粒。图1是显示例证的无确定形状的颗粒的示意图。无确定形状的颗粒10各自包括多个彼此连接的初级粒子11和在彼此连接的一对初级粒子之间形成的凹陷12。通常，初级粒子由单晶组成，这样无确定形状的颗粒10是多晶颗粒。也即，无确定形状的颗粒是多晶颗粒，并且该多晶颗粒各自包括多个通过扩散彼此连接的初级粒子。可以通过如下制备各自包括多个彼此连接的初级粒子的无确定形状的颗粒，例如通过加热传统的粒状填料，即包括互相独立的初级粒子或通过范德华力团聚的初级粒子的粒状填料，以部分熔融该初级粒子并使初级粒子彼此连接。由此获得的无确定形状的颗粒即使在向其施加剪切力时也不易被分离成独立的初级粒子。需要指出的是，即使向传统的粒状填料施加机械剪切力，也难以将多个初本文档来自技高网...
【技术保护点】
二次电池，其包括：正极；负极；粘附于所述正极和所述负极中的至少之一的表面的多孔电子绝缘层；和电解质，其中，所述多孔电子绝缘层包括粒状填料和树脂粘合剂，并且所述粒状填料包括无确定形状的颗粒，该无确定形状的颗粒包括彼此连接的多个初级粒子 。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-2-18 041106/20041.二次电池，其包括：正极；负极；粘附于所述正极和所述负极中的至少之一的表面的多孔电子绝缘层；和电解质，其中，所述多孔电子绝缘层包括粒状填料和树脂粘合剂，并且所述粒状填料包括无确定形状的颗粒，该无确定形状的颗粒包括彼此连接的多个初级粒子。2.如权利要求1所述的二次电池，其中，在至少一对所述彼此连接并形成所述无确定形状的颗粒的初级粒子之间形成凹陷。3.如权利要求1所述的二次电池，其中，通过部分熔融所述用于连接的多个初级粒子而形成所述无确定形状的颗粒。4.如权利要求1所述的二次电池，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：大畠积，中岛润二，林徹也，生田茂雄，福本友祐，
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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