锂离子二次电池用基材和锂离子二次电池用隔板制造技术

本发明专利技术公开了在过度充电时安全性高、适合于复合化的锂离子二次电池用基材以及使用该基材的锂离子二次电池用隔板，所述锂离子二次电池用基材的特征在于，由聚酯系短纤维的非织造布构成，且含有平均纤维直径为5.0μm以下、并且纤维长度为2mm以下的聚酯系极短纤维作为必须成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以适合用于锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池等锂离子二次电池的锂离子二次电池用基材，以及使用该基材的锂离子二次电池用隔板。
技术介绍
近年来，伴随着便携电子器件的普及及其高性能化，期望具有高能量密度的二次电池。作为这种电池，使用有机电解液(非水电解液)的锂离子二次电池受到关注。这种锂离子二次电池的平均电压可以达到以往的二次电池即碱性二次电池的约3倍，为3. 7V左右，因此具有高能量密度，但是，由于其不能如碱性二次电池那样使用水系的电解液，因而使用具有充分的耐氧化还原性的非水电解液。由于非水电解液为可燃性，因而具有起火等的危险性，在其使用中安全性方面需要细心的注意。考虑某些导致起火等危险的情况，过度充电尤其是危险的。为了防止过度充电，关于现行的非水系二次电池，以恒定电压、恒定电流进行充电，在电池中装配了精密的IC(保护回路)。该保护回路涉及的花费大，也成为使非水系二次电池成本变高的主要原因。以保护回路防止过度充电时，当然也能预想到保护回路不能良好工作的情况，难以称之在本质上是安全的。现行的非水系二次电池中，为在过度充电时保护回路被损坏、 被过度充电时安全地破坏电池的目的，安装安全阀、PTC元件，设法使隔板具有热熔断功能。 然而，即使安装上述的装置，根据导致过度充电的条件，还不能确实保证过度充电时的安全性，实际上现在仍有非水系二次电池的起火事故发生。作为隔板，大多使用由聚乙烯等聚烯烃构成的膜状多孔质膜，其具有当电池内部温度接近130°C时熔融而堵塞微孔，从而防止锂离子的移动、切断电流的热熔断功能(断路功能)，但是暗示了不论因何种情况当温度进一步上升时，有聚烯烃自身熔融而短路、热失控的可能性。因此，现在开发了即使在接近200°C的温度下也不熔融及收缩的耐热性隔板。作为耐热性隔板有由聚酯系纤维构成的非织造布、聚酯系纤维中混合了作为耐热性纤维的芳纶纤维的非织造布，但由于孔径大而发生内部短路，因而不实用(例如，参照专利文献1 3)。另一方面，报道了使由聚酯系纤维构成的非织造布与由聚烯烃构成的膜状多孔质膜叠层进行复合化的实例，以及通过在非织造布或织造布中含有填料颗粒、或树脂的表面涂布进行的复合化使之具有耐热性的实例(例如，参照专利文献4 6)。然而，关于作为基材使用的非织造布，由于孔大、表面平滑性低，因而存在通过表面涂布进行复合化时表面的偏差大，且容易引起填料颗粒或树脂等复合化物脱落等的质量问题。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2003-123728号公报(无外国同族)专利文献2 日本特开2007-317675号公报(国际公开第2001/67536号小册子、美国专利申请公开第2003/0003363号说明书)专利文献3 日本特开2006-19191号公报(无外国同族)专利文献4 日本特开2005-293891号公报(无外国同族)专利文献5 日本特表2005-536857号公报(国际公开第2004/021476号小册子、 美国专利申请公开第2006/0024569号说明书)专利文献6 日本特开2007-157723号公报(国际公开第2006/062153号小册子、 美国专利申请公开第2007/0264577号说明书)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的课题在于提供过度充电时的安全性高、并且适合于复合化的锂离子二次电池用基材，以及使用该基材的锂离子二次电池用隔板。解决课题的手段本专利技术人为了解决上述课题刻苦研究，结果发现(1)锂离子二次电池用基材，其特征在于，在由聚酯系短纤维的非织造布构成的锂离子二次电池用基材中，含有平均纤维直径为5. Oym以下、并且纤维长度为2mm以下的聚酯系极短纤维作为必须成分；(2)上述⑴所述的锂离子二次电池用基材，其中，聚酯系极短纤维的长宽比(纤维长度/纤维直径)为20 800 ；(3)上述(1)或(2)所述的锂离子二次电池用基材，其中，相对于非织造布，聚酯系极短纤维的含量为1 30质量％ ；(4)锂离子二次电池用隔板，其特征在于，对权利要求1 3中任一项所述的锂离子二次电池用基材，实施选自以下的至少一种处理浸渍或涂布含有无机或有机填料颗粒的浆料的处理、浸渍或涂布含有树脂的浆料的处理、将多孔质膜叠层一体化的处理、浸渍或涂布固体电解质或凝胶状电解质的处理。专利技术效果本专利技术的锂离子二次电池用基材(1)的特征为，由聚酯系短纤维的非织造布构成，且含有平均纤维直径为5. Ομπι以下、并且纤维长度为2mm以下的聚酯系极短纤维作为必须成分，与以往的锂离子二次电池用基材相比，致密性和均勻性均优异。由此，通过表面涂布进行复合化时，表面的偏差小，而且难以发生复合化物的脱落，可以实现良好的质量。 另外，由于其由聚酯系短纤维构成，因而耐热性高、过度充电时的安全性高。聚酯系极短纤维的长宽比(纤维长度/纤维直径)为20 800的锂离子二次电池用基材O)以及由含有1 30质量％的聚酯系极短纤维的非织造布构成的锂离子二次电池用基材(3)，作为基材必须的致密性和均勻性更为优异。通过使用本专利技术的锂离子二次电池用基材(1)、(2)和(3)，可以提供本专利技术的锂离子二次电池用隔板。具体实施方式以下，对本专利技术的锂离子二次电池用基材进行详细说明。本专利技术的锂离子二次电池用基材为聚酯系短纤维的非织造布，其特征为，含有平均纤维直径为5.0μπι以下、并且纤维长度为2mm以下的聚酯系极短纤维作为必须成分。尚需说明，平均纤维直径是指以显微镜拍摄3000倍放大照片而测定的10根纤维的纤维直径的算数平均值。在本专利技术的锂离子二次电池用基材中，聚酯系极短纤维的平均纤维直径超过5.Ομπι时，由于厚度方向中的纤维根数变少，因而无法确保必须的致密性。另外，纤维长度超过2mm时，由于纤维彼此间的重叠变多，并且整体中的纤维根数变少，因而无法确保必须的均勻性。聚酯系极短纤维的更优选的平均纤维直径为0. 5 5. 0 μ m，更优选的纤维长度为 0. 05 2mm。进而，为了获得致密性与均勻性的平衡，更优选聚酯系极短纤维的长宽比(纤维长度/纤维直径)为20 800，进一步优选为80 700.在本专利技术的锂二次电池用基材中，聚酯系极短纤维的优选含量为1 30质量％， 更优选为5 20质量％。不足1质量％时，则不能提高致密性和均勻性，超过30质量％时， 则无法表现作为基材所必须的强度。本专利技术的锂离子二次电池用基材中含有的聚酯系极短纤维以外的短纤维的平均纤维直径优选为0. 1 10. 0 μ m。超过10. 0 μ m时，由于厚度方向的纤维根数变少，因而可能无法确保必须的致密性，不足0. 1 μ m时，难以稳定地制造纤维。更优选的平均纤维直径为 0. 5 5. 0 μ m。本专利技术的锂离子二次电池用基材的单位面积质量优选为6. 0 30. Og/m2。这是因为，超过30. Og/m2时，仅基材就占据隔板的大半，变得难以获得复合化产生的效果，不足6.Og/m2时，变得难以获得均勻性，存在容易在复合化后的表面上产生大的偏差的倾向。更优选为8. O 20. Og/m2。尚需说明，单位面积质量是指基于JSI P 8124(纸和纸板-定量测定法)规定的方法的定量(坪量，每平方米纸的克数)。聚酯系(极)短纤维可以是热熔合(极)短纤维(粘合剂用(极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：江角真一，大山圭介，
申请(专利权)人：三菱制纸株式会社，
类型：发明
国别省市：