设置耐热绝缘层的隔膜和非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种设置耐热绝缘层的隔膜以及一种非水电解质二次电池。该设置耐热绝缘层的隔膜包括聚烯烃层以及形成在该聚烯烃层一个或两个表面上且含有耐热树脂和抗氧化陶瓷颗粒的耐热绝缘层。该耐热绝缘层含有比例为６０％～９０％的抗氧化陶瓷颗粒。该隔膜能够实现这样的非水电解质二次电池，使其在过热时的安全性和高温循环特性两方面都是优异的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种设置耐热绝缘层的隔膜以及涉及一种非水电解质二次电池。更具体地，本专利技术涉及一种设置耐热绝缘层的隔膜，其包括聚烯烃层以及通过在耐热树脂中包含规定比例的抗氧化陶瓷颗粒而获得的耐热绝缘层，以及涉及一种使用这种隔膜的非水电解质二次电池。
技术介绍
近几年中，随着便携式信息电子装置(器件)如移动电话、摄像机和膝上个人计算机的普及，设法实现这些装置的高性能、小型化和轻重量。 作为用于这些装置的电源，使用一次性(抛弃型)原电池和可重复使用的二次电池。从高性能、小型化、轻重量、经济等的有利全面平衡的角度看，对二次电池，尤其是锂离子二次电池的需求日益增大。 而且，在这些装置中，进一步推进以达到更高性能和更加小型化。还需要对锂离子二次电池实现高能量密度。 据此，推进以不仅通过改进和改变电极材料而且通过改进电池结构来实现锂离子二次电池的高容量。 作为用于实现高容量的方法之一，关注增大使用充电上限电压(每对正极和负极处于完全充电状态下的开路电压)(下文简称为使用充电上限电压)。 在现有锂离子二次电池中，锂钴氧化物用作正极，碳材料用作负极，并且使用充电上限电压设定为4. IV 4. 2V。在其中使用充电上限电压以这种方式设定的锂离子二次电池中，在待用于正极的正极活性物质(诸如锂钴氧化物)中，利用的容量相对于理论容量的比例仅为约50% 60%。 为此，理论上有可能通过进一步增大使用充电上限电压而利用剩余的容量。 实际上，已经知道可以通过调节使用充电上限电压处于4. 25V或更高而实现高能量密度(参见WO 03/019713)。 而且，在锂离子二次电池中，随着其高容量变高，能量密度也增大。因此，在其中大能量在过热试验或内部短路试验中释放的情况下，极大地需要增强可靠性。 为此，迫切需要其中对于这样的试验的高可靠性和高容量彼此相容的锂离子二次电池。 通常的锂离子二次电池包括含有锂复合氧化物的正极、含有能够嵌入和脱嵌锂离子的材料的负极、位于正极和负极之间的隔膜以及非水电解溶液，其中正极和负极经由隔膜巻绕，从而构造成一组柱状(圆筒状)电极。 隔膜具有使正极和负极彼此电绝缘的功能和支持非水电解溶液的功能。作为这样的锂离子二次电池的隔膜，通常使用聚烯烃微孔膜。 这是因为考虑到为了防止在由于锂离子二次电池外部短路或瞬间内部短路引起异常大的电流流动时由于电池温度陡然增高而导致易燃气体产生或电池的破裂或燃烧，聚烯烃微孔膜也由于它的热而收縮或熔融，从而堵塞微孔而表现出关闭离子透过的功能(关闭功能)。 然而，即使关闭功能起作用，但是当锂离子二次电池的温度进一步增高时，存在产生所谓的熔化(meltdown)的问题，即隔膜熔融或热收縮，从而正极和负极大规模地引起短路。 而且，对于增强关闭功能的目的，当隔膜的热熔性能增高时，存在隔膜的熔化温度降低的问题。 接着，对于增强关闭性能和抗熔化性二者的目的，例如，提出了由包括多孔膜的基底层和包括耐热含氮芳族聚合物(诸如芳族聚酰胺或聚亚酰胺)以及陶瓷粉的层构成的隔膜(参见日本专利第3175730号)。
技术实现思路
然而，在采用如前面日本专利第3175730号中所述的隔膜的锂离子二次电池中，在其中使用充电上限电压设定较高的情况下，尽管可抑制过热时等的内部短路，但是涉及不能获得相对于高温循环特性的满意性能的问题。 鉴于前述，期望提供一种设置耐热绝缘层的隔膜，其即使在使用充电上限电压设定较高时也能够实现这样的非水电解质二次电池，即其在过热时的安全性和高温循环特性两方面都是优异的，以及提供一种使用其的非水电解质二次电池。 本专利技术人进行了广泛和深入的研究。结果，他们发现了一种设置耐热绝缘层的隔膜，其通过在聚烯烃层的一个或两个表面上形成耐热绝缘层(该耐热绝缘层中含有规定比例的抗氧化陶瓷颗粒)并应用它而进行制备。 具体地，根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种设置耐热绝缘层的隔膜，包括聚烯烃层以及形成在该聚烯烃层的一个或两个表面上且含有耐热树脂和抗氧化陶瓷颗粒的耐热绝缘层，该耐热绝缘层含有比例为60% 90%的抗氧化陶瓷颗粒。 而且，在根据本专利技术实施方式的设置耐热绝缘层的隔膜的一个优选实施方式中，抗氧化陶瓷颗粒至少含有氧化铝。 此外，在根据本专利技术一个实施方式的设置耐热绝缘层的隔膜的另一个优选实施方式中，耐热树脂至少含有芳族聚酰胺。 根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种非水电解质二次电池，包括通过在正极集流体上形成含有正极活性物质的正极混合物层而获得的正极；通过在负极集流体上形成负极混合物层而获得的负极；设置耐热绝缘层提的隔膜；以及非水电解质，其中每对正极和负极处于完全充电状态下的开路电压为4. 25V 4. 55V。 而且，在根据本专利技术一个实施方式的非水电解质二次电池中，设置耐热绝缘层的隔膜包括聚烯烃层以及形成在该聚烯烃层的一个或两个表面上且含有耐热树脂和抗氧化陶瓷颗粒的耐热绝缘层。4 此外，在根据本专利技术的一个实施方式的非水电解质二次电池中，耐热绝缘层含有比例为60% 90%的抗氧化陶瓷颗粒且至少被设置在正极和聚烯烃层之间。 而且，在根据本专利技术一个实施方式的非水电解质二次电池的一个优选实施方式中，正极混合物层的表面密度与负极混合物层的表面密度的比率为1. 90 2. 10。 此外，在在根据本专利技术一个实施方式的非水电解质二次电池的另一个优选实施方式中，正极活性物质是这样的正极活性物质，其中至少锂钴氧化物的全部或部分表面涂覆有含镍和锰中的一种或两种的氧化物。 根据本专利技术的一个实施方式，设置耐热绝缘层的隔膜通过在聚烯烃层的一个或两个表面上形成耐热绝缘层(该耐热绝缘层中含有规定比例的抗氧化陶瓷颗粒)而进行制备并加以应用。因此，可提供一种设置耐热绝缘层的隔膜，其甚至在使用充电上限电压设定较高时也能够实现一种非水电解质二次电池，其在过热时的安全性和高温循环特性两方面都是优异的，以及提供一种使用该隔膜非水电解质二次电池。附图说明 图1是一个剖视图，示出了是根据本专利技术实施方式的一种非水电解质二次电池的圆筒形二次电池的一个实例。图2是图1所示的圆筒形二次电池中的巻绕电极体的一部分的放大剖视图。具体实施例方式下面将参考附图详细描述根据本专利技术实施方式的设置耐热绝缘层的隔膜和非水电解质二次电池。在本说明书和所附权利要求书中，除非另有指明，含量、浓度等中的术语%都是质量百分数。 图1是一个剖视图，示出了是根据本专利技术实施方式的非水电解质二次电池的圆筒形二次电池的一个实例。 如图1所示，该二次电池具有在基本上中空柱状电池壳1A(其是外部构件的一部分)内部中的电池元件IO。电池元件10是这样的元件，其中正极11和负极12经由设置耐热绝缘层的隔膜14而彼此对置，且其含有未示出的非水电解质。 尽管后面描述细节，但按以下方式将设置耐热绝缘层的隔膜14整合，即至少未示出的设置耐热绝缘层的隔膜14的耐热绝缘层设置在正极11和设置耐热绝缘层的隔膜14的聚烯烃层之间。 这里，通过从电池元件10去除非水电解质而获得的元件称为巻绕电极体IOA。 作为待用于制备巻绕电极体10A的条形正极、负极和设置耐热绝缘层的隔膜，例如，可以采用相对于各自宽度具有K隔膜宽度) > (负极宽度) > (正极宽度M的关系的那些。这样的巻绕电极体能够防止由于从正极渗透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设置耐热绝缘层的隔膜，包括：聚烯烃层；以及耐热绝缘层，形成在所述聚烯烃层的一个或两个表面上且含有耐热树脂和抗氧化陶瓷颗粒，所述耐热绝缘层含有的所述抗氧化陶瓷颗粒的比例为６０％～９０％。

【技术特征摘要】
一种设置耐热绝缘层的隔膜，包括聚烯烃层；以及耐热绝缘层，形成在所述聚烯烃层的一个或两个表面上且含有耐热树脂和抗氧化陶瓷颗粒，所述耐热绝缘层含有的所述抗氧化陶瓷颗粒的比例为60％～90％。2. 根据权利要求1所述的设置耐热绝缘层的隔膜，其中，所述抗氧化陶瓷颗粒至少含 有氧化铝。3. 根据权利要求1所述的设置耐热绝缘层的隔膜，其中，所述耐热树脂至少含有芳族 聚酰胺。4. 一种非水电解质二次电池，包括正极，通过在正极集流体上形成含有正极活性物质的正极混合物层而获得； 负极，通过在负极集流体上形成负极混合物层而获得； 设置耐热绝缘层的隔膜；以及 非水电解质，其中每对正极和负极在完全充电状态下...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾花良哲，梶田笃史，手岛由香子，小川健一，辻本尚，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]