电池用隔膜和使用所述隔膜的电池制造技术

本发明专利技术涉及一种电池用隔膜，所述电池用隔膜包含：多孔基材；和负载在所述多孔基材的至少一个表面上的交联聚合物的层，其中所述交联聚合物是通过使（ａ）在分子中具有含活性氢的反应性基团的反应性聚合物与（ｂ）以异氰酸酯基封端的聚碳酸酯氨基甲酸酯预聚物反应而获得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电池用隔膜和使用所述隔膜的电池。更具体地说，本专利技术涉及通过将 具有聚碳酸酯氨基甲酸酯骨架的交联聚合物的层负载在多孔基材上而获得的电池用隔膜， 并且涉及使用所述隔膜的电池。
技术介绍
近年来，已将具有高能量密度的锂离子二次电池广泛用作诸如手机和笔记本型个 人计算机的小型便携式电子设备的电源。通过下列步骤来制造这样的锂二次电池将片状 正和负极与例如多孔聚烯烃树脂膜一起堆叠或卷绕，将所得叠层引入至由例如金属罐构成 的电池容器内，接着将电解质溶液注入至所述电池容器内，并紧紧密封所述电池容器的开然而，近来，非常强烈地需要这种小型便携式电子设备进一步减少尺寸和重量。在 这些情况下，锂离子二次电池也需要进一步减少厚度和重量。也已经使用层压膜型的电池 容器来代替常规金属罐容器。与常规金属罐容器相比，层压膜型的电池容器具有不能将维持隔膜与各电极间的 电连接的面压力充分地施加至电极表面的缺点。为此，这些电池容器具有下列问题由于在 电池充电/放电期间电极活性材料的膨胀和收缩，所以电极间的距离随着时间的推移而部 分增加，从而导致电池的内阻升高且因此电池特性降低。另外，存在电池中发生电阻不均衡 的问题，这也降低了电池特性。在制造具有大面积的片状电池的情况下，存在电极间的距离不能保持恒定且电池 的内阻变得不均衡的问题，从而使得不能获得充分的电池特性。为了解决这种问题，已提出用由混合相构成的粘合树脂层将电极结合至隔膜，所 述混合相包含电解质溶液相、含有电解质溶液的聚合物凝胶层以及固态聚合物相(例如见 专利文献1)。此外还提出一种方法，所述方法包含使用含有聚(偏二氟乙烯)树脂作为 主要成分的粘合剂树脂溶液涂布隔膜，接着在经涂布的隔膜上堆叠电极，对粘合剂树脂溶 液进行干燥以形成电极叠层，将所述电极叠层引入至电池容器内，然后将电解质溶液注入 至电池容器内以获得隔膜粘附至所述电极的电池(例如见专利文献2)。已提出通过以下方法来获得含有粘附至隔膜的电极的电池禾Ij用多孔粘合树脂层 将使用电解质溶液浸渍的隔膜结合至正和负极，从而使隔膜与电极紧密接触，并使所述粘 合树脂层将电解质溶液保持在其通孔中(例如见专利文献3)。然而，这些方法具有下列问题。必须增加粘合树脂层的厚度以在隔膜与各电极之 间获得充分的粘附力。由于这一原因，且由于不能增加相对于粘合树脂量的电解质溶液的 量，所以增加了所得电池的内阻。因此，不能获得充分的循环特性和充分的高速放电特性。而且，在其中已使用上述粘合树脂将隔膜粘附至电极的电池中，当将电池置于高 温环境中时，隔膜与各电极之间的粘附强度降低。结果，存在隔膜可能热收缩从而导致电极 之间短路的顾虑。另外，尽管电池中的粘合树脂处于以电解质溶液溶胀的状态，但因为电解3质离子在粘合树脂中比在电解质溶液中更不易于扩散，所以粘合树脂层具有高内阻，并且 其对电池特性带来不利的影响。在另一方面，关于用作电池用隔膜的多孔基材，迄今已知道多种制造方法。一种已 知的方法是制造由例如聚烯烃树脂制成的片并且将所述片以高比率拉伸(例如见专利文 献4)。然而，由这种通过高比率拉伸获得的多孔膜构成的电池用隔膜具有以下问题在高 温环境如由于内部短路而导致电池经历异常加热的情况等中，所述隔膜显著地收缩，并且 在某些情况下，所述隔膜不能起到作为电极之间隔离物的作用。因此，降低在这种高温环境中发生的电池用隔膜的热收缩程度，被认为是改善电 池安全性的重要课题。在这方面，例如，制造用作电池用隔膜的多孔膜以抑制在高温环境中 发生的电池用隔膜的热收缩的方法是已知的。该方法包含对增塑剂和超高分子量聚乙烯 一起进行熔融混炼，通过模具将混合物挤出成片状，然后提取并除去增塑剂以制造多孔膜 (见专利文献5)。然而，与上述方法相反，该方法具有以下问题获得的多孔膜具有不充分 的强度，因为该膜没有经历拉伸。而且，近来还尝试以提高电池的充电电压来作为增加电池容量的一种手段。然而， 在另一方面，这样提高充电电压引起以下问题大量锂从通常被用作正极活性材料的锂与 钴或镍的复合氧化物中脱出，从而将这些复合氧化物带入具有更高反应性的更高程度的氧 化态。结果，特别地，隔膜显著地劣化，从而导致电池性能下降。为了解决这种问题，已提出在隔膜和正极之间形成诸如聚四氟乙烯树脂的氟树脂 多孔层(见专利文献6)。例如，其中陈述了以下效果形成多孔聚四氟乙烯树脂层的优选 方法是将聚四氟乙烯树脂悬浮液喷雾在隔膜上并对所述悬浮液进行干燥。然而，使用该方 法获得的层具有增加的厚度，从而尽管富有多孔性但牺牲了电池容量。另外，使用该隔膜需 要大量电解质溶液。专利文献1 日本特开平09-161814号公报专利文献2 日本特开平11-329439号公报专利文献3 日本特开平10-172606号公报专利文献4 日本特开平09-012756号公报专利文献5 日本特开平05-310989号公报专利文献6 日本特开2007-157459号公报
技术实现思路
已完成本专利技术用于解决上述关于电池用隔膜的各种问题。特别地，本专利技术的目的 是提供一种具有优异的耐氧化性且还对电极具有粘附性的电池用隔膜。其另一个目的是提 供使用这种电池用隔膜的电池。即，本专利技术涉及下列(1)至(9)项。(1) 一种电池用隔膜，所述电池用隔膜包含多孔基材；和负载在所述多孔基材的至少一个表面上的交联聚合物的层，其中所述交联聚合物是通过使(a)在分子中具有含活性氢的反应性基团的反应性聚合物与(b)以异氰酸酯基封端的聚碳酸酯氨基甲酸酯预聚物反应而获得。(2)根据(1)的电池用隔膜，其中所述含活性氢的反应性基团是选自羟基、羧基和 氨基中的至少一种。(3)根据(1)的电池用隔膜，其中所述多孔基材是多孔聚烯烃树脂膜。(4)根据(3)的电池用隔膜，其中所述多孔聚烯烃树脂膜是多孔聚乙烯树脂膜。(5) 一种电极/隔膜层压体，所述电极/隔膜层压体包含根据(1)至(4)任一项的隔膜；和与夹在中间的所述隔膜层压在一起的正极和负极，其中所述正极和负极中的至少一个通过所述交联聚合物粘附至所述多孔基材。(6) 一种电池，所述电池包含根据(5)的电极/隔膜层压体。(7)根据(6)的电池，其中所述电池还包含非水电解质溶液，且所述交联聚合物的 层至少面对所述正极。(8) 一种制造电池的方法，所述方法包含将正极和负极堆叠在一起并将根据(1)至(4)任一项的隔膜夹在中间；将所得叠层引入至电池容器内，然后将非水电解质溶液注入至所述电池容器内；和形成电极/隔膜层压体，其中所述正极和所述负极中的至少一个通过所述交联聚 合物粘附至所述多孔基材。(9)根据(8)的制造电池的方法，其中将所述正极和负极堆叠在一起并将所述隔 膜夹在中间，使得所述交联聚合物的层至少面对所述正极。通过将交联聚合物的层负载在多孔基材上来获得本专利技术的电池用隔膜，所述交联 聚合物是通过使在分子中具有含活性氢的反应性基团的反应性聚合物与以异氰酸酯基封 端的聚碳酸酯氨基甲酸酯预聚物反应而获得。因此，所述交联聚合物具有优异的耐氧化性 并且还对电极具有粘附性。因此，通过将该电极堆叠在隔膜上来获得电极/隔膜叠层；将所述叠层引入至电 池容器内；随后将非水电解质溶液注入至所述电池容器内，从而使多孔基材上的至少部分 交联聚合物在交联聚合物和电极之间的界面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池用隔膜，所述电池用隔膜包含：多孔基材；和负载在所述多孔基材的至少一个表面上的交联聚合物的层，其中所述交联聚合物是通过使（ａ）在分子中具有含活性氢的反应性基团的反应性聚合物与（ｂ）以异氰酸酯基封端的聚碳酸酯氨基甲酸酯预聚物反应而获得。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：能见俊祐，武弘义，庄锦煌，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]