非水性电解质电池用隔片制造技术

一种非水性电解质电池用隔片，包括通过向聚合物中加入磷腈衍生物和／或磷腈衍生物异构体形成的微孔膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水性电解质电池用隔片
本专利技术涉及非水性电解质电池用隔片，更具体地涉及非水性电解质电池用不燃性隔片。
技术介绍
近年来，随着电子工业的快速发展，需要小尺寸和重量轻和具有长服务寿命的电池作为小尺寸电子器件的电源。由于锂的电极电势在金属中最低和每单位体积的电容较大，包含锂作为负电极活性物质的非水性电解质电池已知为具有高能量密度的一种电池。活跃地研究它们的许多种而不管原电池和蓄电池，其中一部分投入实际使用和供应到市场。例如，非水性电解质原电池用作照相机、电子开关和各种存储备份的电源，而非水性电解质蓄电池用作笔记本类型个人电脑、移动电话等的驱动电源。目前，聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯等的多孔膜在这些非水性电解质电池中用于布置在正电极和负电极之间的隔片，用于防止在正电极和负电极之间的短路。在隔片中形成许多孔用于电池充电和放电过程中离子通过，使得在通常的使用环境下不阻碍离子的通过。在非水性电解质电池中，作为负电极活性物质的锂剧烈地与含有活性质子的化合物如水、醇等反应，使得可燃性非质子有机溶剂用于电池的电解质。然而，非质子有机溶剂的缺点是着火-点燃的危险较高。为此目的，当根据偶然的短路等由于异常电流的流动，电池中的温度升高到130-150℃或更大时，非水性电解质电池用隔片起作用，通过熔合隔片自身关闭隔片中的孔以防止离子在正电极和负电极之间的通过或截断电流以停止温度的升高(停工效应)，它降低着火和点燃电解质中非质子有机溶剂的危险(参见JP-A-8-138644)。-->专利技术公开然而，如果电池中的温度进一步高于150℃，存在的可能性是隔片自身燃烧。在此情况下，促进非水性电解质电池中温度的升高以引起带来非水性电解质电池的热失控的危险。因此本专利技术的目的是提供用于非水性电解质电池的不燃性隔片，其中即使电池中的温度变得更高，隔片自身从不燃烧。本专利技术人进行研究以达到以上目的和发现甚至在更高温度下从向其中加入磷腈衍生物和/或磷腈衍生物异构体的聚合物制成的隔片不燃烧，和结果是，完成本专利技术。即，根据本专利技术的非水性电解质电池用隔片包括通过向聚合物中加入磷腈衍生物和/或磷腈衍生物异构体形成的微孔膜。在根据本专利技术的非水性电解质电池用隔片的优选实施方案中，加入到100质量份聚合物中的磷腈衍生物和/或磷腈衍生物的总数量是0.5-10质量份。作为磷腈衍生物，优选是在25℃下的粘度不大于300mPa·s(300cP)和由如下通式(I)或(II)表示的磷腈衍生物：(其中R1，R2和R3独立地是单价取代基或卤素元素，X1是包含至少一种选自碳、硅、锗、锡、氮、磷、砷、锑、铋、氧、硫、硒、碲和钋的元素的取代基，和Y1，Y2和Y3独立地是二价连接基团、二价元素或单键)(NPR42)n    .....(II)(其中R4独立地是单价取代基或卤素元素，和n是3-15)。在通式(II)的磷腈衍生物中，特别优选是由如下通式(III)或(IV)表示的磷腈衍生物：(NPF2)n     .....(III)-->(其中n是3-13)(NPR52)n      .....(IV)(其中R5独立地是单价取代基或氟，所有R5的至少一个是含氟单价取代基或氟，和n是3-8，条件是不是所有的R5均是氟)。作为磷腈衍生物，优选是在25℃下为固体和由如下通式(V)表示的磷腈衍生物：(NPR62)n      .....(V)(其中R6独立地是单价取代基或卤素元素和n是3-6)。作为磷腈衍生物的异构体，是由如下通式(VI)表示的异构体和由如下通式(VII)表示的磷腈衍生物异构体：(在通式(VI)和(VII)中，R7，R8和R9独立地是单价取代基或卤素元素，X2是包含至少一种选自碳、硅、锗、锡、氮、磷、砷、锑、铋、氧、硫、硒、碲和钋的元素的取代基，和Y7和Y8独立地是二价连接基团、二价元素或单键)。在根据本专利技术的非水性电解质电池用隔片的其它优选实施方案中，聚合物是聚烯烃。聚烯烃特别优选是聚乙烯或聚丙烯。进行本专利技术的最好方式以下详细描述本专利技术。根据本专利技术的非水性电解质电池用隔片是通过向聚合物中加入磷腈衍生物和/或磷腈衍生物异构体形成的微孔膜。从向其中加入磷腈衍生物和/或磷腈衍生物异构体的聚合物制备根据本专利技术的非水性电解质电池用隔片的原因如下。即，当磷腈衍生物-->和/或磷腈衍生物异构体在隔片中存在时，在衍生自磷腈衍生物及其异构体的氮气、磷酸酯等的作用下隔片变得不可燃烧，因此降低隔片自身燃烧的危险。同样，含卤素(如氟)的磷腈衍生物及其异构体用作捕捉偶然燃烧中活性基的试剂，同时由于在偶然燃烧中在电极材料和隔片上形成碳化物(炭)，含有有机取代基的磷腈衍生物及其异构体具有屏蔽氧的效应。此外，磷具有控制作为隔片用开始材料的聚合物的链分解的作用，使得可以有效降低燃烧隔片的危险。作为磷腈衍生物及其异构体，优选在它们的分子结构中含有包括卤素元素的取代基。作为卤素元素，优选是氟、氯、溴等，和特别优选是氟。当包括卤素元素的取代基在分子结构中存在时，即使加入的磷腈衍生物及其异构体总数量小，可以通过衍生的卤素气体更有效地在隔片中显现不燃性。在含有包含卤素元素取代基的化合物中，可能引起产生卤素自由基的问题，但由于分子结构中的磷元素捕捉卤素自由基以形成稳定的磷卤化物，磷腈衍生物及其异构体不引起这样的问题。磷腈衍生物及其异构体中卤素元素的数量优选不小于2质量％，更优选2-80质量％，进一步优选2-60质量％，和特别地2-50质量％。当含量小于2质量％时，通过包含卤素元素而引起的效应不足够显现。作为卤素元素，优选是氟、氯、溴等，和特别优选是氟。作为磷腈衍生物，它优选是在25℃下的粘度不大于300mPa·s(100cP)，优选不大于5mPa·s(5cP)和由通式(I)或(II)表示的磷腈衍生物。在通式(I)中，R1，R2和R3不特别限制只要它们是单价取代基或卤素元素。作为单价取代基，提及烷氧基、苯氧基、烷基、羧基、酰基、芳基、烷硫基等。在它们之中，由于它的粘度低特别优选是烷氧基。另一方面，作为卤素元素，优选提及氟、氯、溴等。所有的R1-R3可以是相同的取代基，或它们的一些可以是不同种类的取代基。作为烷氧基，例如提及甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等，或烷氧基取代的烷氧基如甲氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基等。在它-->们之中，所有的R1-R3优选是甲氧基、乙基、甲氧基乙氧基或甲氧基乙氧基乙氧基，和由于粘度低特别优选是甲氧基或乙氧基。作为烷基，提及甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等。作为酰基，提及甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基等。作为芳基，提及苯基、甲苯基、萘基等。作为烷硫基，提及甲硫基、乙硫基、苯硫基等。在这些单价取代基中，氢元素优选由卤素元素取代。作为卤素元素，优选提及氟、氯、溴等。在通式(I)中，作为由Y1，Y2和Y3显示的二价连接基团，例如提及CH2基团和每个包含至少一种选自氧、硫、硒、氮、硼、铝、钪、镓、钇、铟、镧、铊、碳、硅、钛、锡、锗、锆、铅、磷、钒、砷、铌、锑、钽、铋、铬、钼、碲、钋、钨、铁、钴和镍的元素的二价连接基团。在它们之中，优选是CH2基团和包含至少一种选自氧、硫、硒和氮的元素的二价连接基团。同样，Y1，Y2和Y3可以是二价元素如氧、硫、硒等，或单键。在相当改进隔片安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水性电解质电池用隔片，包括通过向聚合物中加入磷腈衍生物和/或磷腈衍生物异构体形成的微孔膜。2.根据权利要求1的非水性电解质电池用隔片，其中加入到100质量份聚合物中的磷腈衍生物和/或磷腈衍生物的总量是0.5-10质量份。3.根据权利要求1的非水性电解质电池用隔片，其中磷腈衍生物在25℃下的粘度不大于300mPa.s(300cP)，该磷腈洐生物由如下通式(I)或(II)表示：(其中R1，R2和R3独立地是单价取代基或卤素元素，X1是包含至少一种选自碳、硅、锗、锡、氮、磷、砷、锑、铋、氧、硫、硒、碲和钋的元素的取代基，和Y1，Y2和Y3独立地是二价连接基团、二价元素或单键)(NPR42)n      ……(II)(其中R4独立地是单价取代基或卤素元素，和n是3-15)。4.根据权利要求3的非水性电解质电池用隔片，其中通式(II)的磷腈衍生物是由如下通式(III)表示的磷腈衍生物：(NPF2)n       ……(III)(其中n是3-13)。5.根据权利要求3的非水性电解质电池用隔片，其中通式(II)的磷腈...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅野裕士，大月正珠，江口真一，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：