用于电池隔板的交联聚合物支撑的多孔膜及采用它制备电池的方法技术

一种用于电池隔板的交联聚合物支撑的多孔膜，其包括多孔膜基材，该多孔膜基材具有支撑于其上的交联聚合物，该交联聚合物的分子中具有多个可阳离子聚合的官能团。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电池隔板的交联聚合物支撑的多孔膜，以及利用该交联聚合物支撑的多孔膜将电极粘附到隔板上的制备电池的方法，其中该多孔膜包括多孔膜基材，所述多孔膜基材具有支撑于其上的交联聚合物，所述交联聚合物在其分子中具有多个可阳离子聚合的官能团。
技术介绍
近年来，高能量密度的锂离子二次电池广泛地用作诸如蜂窝电话与膝上个人电脑等小型手持电子设备的电源。制备这种锂离子二次电池的方法包括如下步骤例如在片状的正负极上或围绕它们，层压或盘绕聚烯烃树脂薄膜，并将所得层压物放置在由金属罐制成的电池壳中的步骤；把电解液倒入电池壳中的步骤；及密封电池壳或密封电池壳开口的步骤。然而，近来强烈需求降低上述小型手持电子设备的重量。因而需要更薄、更轻的锂离子二次电池。因此，目前使用层压物密封型的电池壳代替常规的金属罐电池壳。与常规的金属罐电池壳相比，层压物密封型电池壳具有下列缺点。由于保持隔板与电极之间电连接的表面压力不能充分地施加到电极表面，所以电极问的距离在电池充放电过程中因电极活性物质的膨胀与收缩而部分地随着时间变长。因而，电池内阻增加，包括电池性能变坏。另外，电池内阻的发生变化，也使电池的性能更加恶化。如要生产大面积薄片状电池，且电极之间的距离不能够固定，则不能获得令人满意的电池性能，因为所得电池的内阻是变化的。为了克服以上问题，常规上提出了通过胶粘剂树脂层将电极与隔板结合起来的方法，所述胶粘剂树脂层包含电解液相、含有电解液的聚合物凝胶层及聚合物固态相(例如JP-A-10-177865)。还提出了通过这样的方法得到电极粘附在隔板上的电池的方法，该方法包括如下步骤用聚偏二氟乙烯树脂为主要成分的粘合剂树脂溶液涂布隔板，将电极叠放于其上，然后干燥制得层压物，将电池层压物放置在电池壳中，及将电解液倒入电池壳中(例如JP-A-10-189054)。此外，也提出了通过这样的方法得到电极粘附在隔板上的电池的方法，该方法包括通过多孔的胶粘剂树脂层，将浸渍电解液的隔板结合到正负极上，以与之紧密地接触；及通过微孔保存电解液(例如JP-A-10-172606)。然而，根据这些方法，必须增加胶粘剂树脂层的厚度，以在隔板与电极之间获得足够的粘附力。此外，由于电解液的量相对于胶粘剂树脂来说不能增加，所以所得电池具有高内阻，因而不能获得令人满意的循环性能及高速放电性能，这是非常不利的。
技术实现思路
本专利技术通过将电极粘附在隔板上而克服电池制备中的上述问题。因此，本专利技术的目的之一是提供一种用于电池隔板的经过表面处理的其上支撑有聚合物的多孔膜，该多孔膜适于制备电极与隔板之间具有足够粘附力、内阻低及高速性能的电池。本专利技术的另一目的是提供一种利用这种经过表面处理的多孔膜制备电池的方法。根据本专利技术，提供一种用于电池隔板的交联聚合物支撑的多孔膜，该多孔膜包括多孔膜基材，该多孔膜基材具有支撑于其上的交联聚合物，所述交联聚合物在其分子中具有多个可阳离子聚合的官能团。根据本专利技术，还提供一种制备电池的方法，包括将电极层压在交联聚合物支撑的多孔膜上，制得交联聚合物支撑的多孔膜/电极的层压物；将该层压物放置在电池壳中；及将包含可阳离子聚合的催化剂的电解液倒入电池壳中，以引发交联聚合物的阳离子聚合和交联，从而至少部分地胶凝电解液，以便粘附多孔膜和电极。具体实施例方式本专利技术的用于电池隔板的交联聚合物支撑的多孔膜包括多孔膜基材，所述多孔膜基材支撑于其上的交联聚合物，所述交联聚合物在其分子中具有多个可阳离子聚合的官能团。优选多孔膜基材的厚度为3-50μm。如果多孔膜的厚度小于3μm，膜的强度不足，且采用这种多孔膜作为电池隔板时，电极可能导致内部短路。另一方面，当多孔膜的厚度超过50μm时，采用这种多孔膜作为隔板的电池具有太大的电极间距，所以电池的内阻过大。所用多层膜基材具有平均孔径为0.01-5μm的孔，及20-95％，优选30-90％，更优选40-85％的孔隙率。当孔隙率太低时，这种多孔膜用作电池隔板时会导致离子传导途径减少，从而不能获得充分的电池性能。另一方面，当孔隙率太高时，其用作电池隔板时的膜强度不够。这种情况下，必须使用具有更大厚度的多孔膜基材，才能获得足够的强度。这导致电池内阻不合乎需要地增加。多孔膜的透气性为1500秒/100毫升或更小，优选为1000秒/100毫升或更小。如果透气性太高，则这种膜用作电池隔板时具有低的离子传导率，因而不能获得充分的电池性能。此外，优选多孔膜基材具有1N或更大的击穿强度。如果击穿强度小于1N，则在电极间施加表面压力时基材就会断裂，这会导致内部短路。根据本专利技术，对多孔膜基材没有特殊的限制，只要其具有上述的性质。考虑到耐溶剂性和抗氧化还原性，优选使用包含聚烯烃树脂如聚乙烯或聚丙烯的多孔膜。其中，特别优选使用聚乙烯树脂膜作为多孔膜，这是因为该膜的性质使得其在受热时树脂熔化并阻塞孔隙，从而赋予电池以所谓的“关闭”功能。这里使用的聚乙烯树脂不仅仅包括乙烯均聚物，而且包括乙烯与α-烯烃如丙烯、丁烯和己烯的共聚物。此外，多孔膜如聚四氟乙烯和聚酰亚胺与聚烯烃树脂膜的层压膜具有良好的耐热性。因此，在本专利技术中也优选使用这种层压模作为多孔膜基材。本专利技术的用于电池隔板的交联聚合物支撑的多孔膜包括上述的多孔膜基材，这种多孔膜基材具有支撑于其上的交联聚合物，所述交联聚合物的分子中具有多个可阳离子聚合的官能团。优选用于本专利技术的交联聚合物为分子中具有多个可阳离子聚合之官能团的聚合物，所述可阳离子聚合之官能团为选自3-氧杂丁环基和环氧基(2-氧基硅烷基)中的至少一种。特别优选使用的交联聚合物是分子中具有多个3-氧杂丁环基的聚合物(下面简称为“含3-氧杂丁环基的交联聚合物”)或分子中具有多个环氧基的聚合物(下面简称为“含环氧基的交联聚合物”)。这种含3-氧杂丁环基的交联聚合物和含环氧基的交联聚合物已经在例如JP-A-2001-176555和JP-A-2002-110245中描述过。优选含3-氧杂丁环基的交联聚合物是具有3-氧杂丁环基的可自由基聚合之单体(以下简称为“含3-氧杂丁环基的可自由基聚合的单体”)与其它可自由基聚合之单体的自由基共聚物。相似地，优选含环氧基的交联聚合物是具有环氧基的可自由基聚合之单体(以下简称为“含环氧基的可自由基聚合的单体”)与其它可自由基聚合之单体的自由基共聚物。优选使用的含3-氧杂丁环基的可自由基聚合之单体为下式(I)所示的含有3-氧杂丁环基的(甲基)丙烯酸酯 式中，R1代表氢原子或甲基；R2代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基。含3-氧杂丁环基的(甲基)丙烯酸酯的实例包括(甲基)丙烯酸3-氧杂丁环基甲酯，(甲基)丙烯酸3-甲基-3-氧杂丁环基甲酯，(甲基)丙烯酸3-乙基-3-氧杂丁环基甲酯，(甲基)丙烯酸3-丁基-3-氧杂丁环基甲酯，及(甲基)丙烯酸3-己基-3-氧杂丁环基甲酯。这些(甲基)丙烯酸酯可以单独使用，也可以两种或多种混合使用。这里所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。优选使用的含环氧基的可自由基聚合之单体为下面式(II)所示的含环氧基的(甲基)丙烯酸酯 式中，R3代表氢原子或甲基，R4代表下面式(1)或(2)所示的含环氧基的基团 含环氧基的(甲基)丙烯酸酯的实例包括(甲基)丙烯酸3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：植谷庆裕，喜井敬介，西川俊，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：