本发明专利技术的目的是提供用于具有改善的耐热性的非水电解质电池所包括的隔膜的粘合剂，包含所述粘合剂的隔膜和包括所述隔膜的非水电解质电池。更具体地讲，提供用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂，所述粘合剂至少包含含有2-氰乙基的聚合物，所述含有2-氰乙基的聚合物具有6或更低的分子量分布(Mw/Mn)、50,000至1,000,000的重均分子量(Mw)和30％重量或更低的分子量为30,000或更低的低分子量部分，所述分子量分布(Mw/Mn)为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池的隔膜，所述隔膜包括多孔基底和耐热性多孔层，其中所述耐热性多孔层包含具有特定分子量分布和重均分子量的含有2-氰乙基的聚合物作为粘合剂；和包含所述隔膜的具有改善的耐热性的非水电解质电池。
技术介绍
最近，作为移动终端如笔记本电脑或手机的电源或混合动力汽车或电动车的电源，具有高电压和高能量密度的非水电解质电池，尤其锂离子二次电池正受到关注。锂离子二次电池代表的非水电解质电池具有高容量和高能量密度，从而在电池的内部短路或外部短路时大电流流过。因此，存在这样的问题由于短路引起的焦耳热而在电池中产生热量，电池由于气体产生而膨胀，伴随有电解质溶液的分解，电池的性能劣化。根据现有锂离子二次电池，为了解决这种问题，包括具有细孔的多孔基底的隔膜如聚丙烯或聚乙烯膜置于负极和正极之间。当温度由于短路产生的热而升高时，包括多孔基底的隔膜熔融而阻塞孔。结果，离子的移动受到抑制从而电流不会流动且电池的失控受到抑制。由于锂离子二次电池的更广泛使用，目前正需要具有更高耐热性，尤其在内部短路时具有改善的耐热性的电池。当内部短路发生时，认为在短路区域温度由于局部产生热而提高到600°C或更高。因此，在包括具有细孔的多孔基底的常规隔膜如聚烯烃膜中，在短路区域隔膜由于短路产生的热而收缩或熔融，从而电池有冒烟、着火和爆炸的危险。作为防止隔膜的热收缩或热熔融引起的短路和改善电池可靠性的方法，提出了在具有细孔的多孔基底的一个或两个表面(即，前表面和背表面)包括耐热性多孔层的多层隔膜如聚乙烯膜(JP2010-015917A JP 2009-518809T，其是WO 2007/066967的国家阶段公开 JP 2008-503049T，其是 WO 2006/004366 的国家阶段公开；和 JA 2010-50076A)。还公开了使用含有2-氰乙基的聚合物作为耐热性多孔层中的粘合剂(JP 2009-518809T和JP2008-503049T)。
技术实现思路
然而，即使对于包含含有2-氰乙基的聚合物作为耐热性多孔层中的粘合剂的隔膜，仍需要提高耐热性多孔层的耐热性的进一步改进。本专利技术是在以上情况下完成的。本专利技术的目的是提供用于具有改善的耐热性的非水电解质电池可包括的隔膜的粘合剂；包含所述粘合剂的隔膜；和包括所述隔膜的非水电解质电池。经过大量研究，结果本专利技术的专利技术人已经发现包含具有某一范围的分子量分布和某一范围的重均分子量的含有2-氰乙基的聚合物作为粘合剂的非水电解质电池的隔膜可具有将电解质溶液中的无机填料颗粒彼此粘合的足够粘合力及即使在电解质溶液中的耐热性多孔层的优异力学强度。他们根据此发现完成了本专利技术。根据本专利技术，提供用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂，所述粘合剂至少包含含有2-氰乙基的聚合物，所述含有2-氰乙基的聚合物具有6或更低的分子量分布(Mw/Mn)、50，000至1，000，000的重均分子量(Mw)和30%重量或更低的分子量为30，000或更低的低分子量部分，所述分子量分布(Mw/Mn)为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比。根据本专利技术，可提供用于可制备具有优异耐热性的非水电解质电池的隔膜的粘合剂；包含所述粘合剂的隔膜；和包括所述隔膜的非水电解质电池。具体实施例方式下文中，对本专利技术的实施方案进行详细解释。然而，不应理解本专利技术局限于这些实施方案或受它们限定。根据本专利技术，用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂包含含有2-氰乙基的聚合物，所述含有2-氰乙基的聚合物具有6或更低，优选5或更低的分子量分布(Mw/Mn) ;50，000至1，000，000，优选70，000至800，000的重均分子量(Mw)和30%重量或更低，优选20%重量或更低的分子量为30，000或更低的低分子量部分。由于含有2-氰乙基的聚合物几乎不溶于电解质溶液中，它可作为粘合剂将无机填料颗粒牢固粘合并提高隔膜的力学强度。结果，隔膜的耐热性可得到提高。另一方面，当含有2-氰乙基的聚合物具有大于6的分子量分布或超过30%重量的分子量为30，000或更低的低分子量部分时,大量含有2-氰乙基的聚合物的低分子量部分溶于电解质溶液中，使得隔膜中的耐热性多孔层的力学强度和电池的耐热性降低。此外，当重均分子量低于50，000时，用于形成耐热性多孔层的浆料的粘度降低。结果，在多孔基底表面的涂布过程中发生滴落，从而不能形成具有均匀厚度的耐热性多孔层。当重均分子量超过1，000，000时，浆料的粘度变得太高，使得将多孔基底表面涂布以形成耐热性多孔层变得困难。通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定分子量。如以下反应式中所示，含有2-氰乙基的聚合物可通过丙烯腈和在其分子中含有羟基的聚合物之间的迈克尔加成反应制备Polym-0H+CH2 = CH-CN — Polym-O-CH2-CH2-CN其中Polym-OH表示含有羟基的聚合物，Polym-O-CH2-CH2-CN表示含有2_氰乙基的聚合物。可通过例如包括如下步骤的方法制备含有2-氰乙基的聚合物将其分子内含有羟基的聚合物溶于水中，向其中加入催化剂如苛性苏打或碳酸钠，然后向其中加入丙烯腈，在0-60°C进行反应2-12小时。尽管丙烯腈也起着溶剂的作用，但可任选加入不与丙烯腈反应的稀释溶剂如异丙醇、甲乙酮、丙酮或其它溶剂。在反应结束后，将反应溶液分离成两相水相和包含含有2-氰乙基的聚合物的有机相。收集有机相后，向其中加入水以让含有2-氰乙基的聚合物的粗产物沉淀。当用大量水洗涤所得粗产物和/或反复进行再溶解/再沉淀时，可获得作为副产物的包含0. 5%重量或更低的二氰乙基醚的含有2-氰乙基的聚合物。对于作为反应原料的含有羟基的聚合物，可使用任何聚合物，只要可获得具有所需分子量分布和所需重均分子量的含有2-氰乙基的聚合物及类似物。含有2-氰乙基的聚合物的实例包括氰乙基多糖如氰乙基支链淀粉、氰乙基纤维素、氰乙基二羟基丙基支链淀粉、氰乙基羟乙基纤维素、氰乙基羟丙基纤维素和氰乙基淀粉；和氰乙基聚乙烯醇。尤其，优选氰乙基聚乙烯醇。由于氰乙基聚乙烯醇是可在无机填料颗粒中形成强粘合力并具有柔韧性的粘合剂，当隔膜弯曲或折叠时不容易发生断裂等问题。此外，含有2-氰乙基的聚合物中氰乙基的取代率为30%或更大，优选40%或更大。当氰乙基的取代率低于30%时，介电率降低，使得不能获得足够离子电导率。此外，溶液溶解度降低，用于形成耐热性多孔层的浆料的粘度变低，使得当它被涂布在多孔基底的表面时，会形成滴聚。氰乙基的取代率可由每个含有羟基的聚合物的单体单元(其为原材料)被氰乙基取代的羟基的摩尔数与羟基摩尔数之比)表示。专利技术人发现，在制备含有2-氰乙基的聚合物的过程中，通过在制备含有羟基的聚合物如聚乙烯醇的水溶液后加入催化剂如苛性苏打的水溶液提高含有2-氰乙基的聚合物中的2-氰乙基取代率。因此，在制备含有2-氰乙基的聚合物的过程中，为了获得2-氰乙 基取代率为30%或更大的含有2-氰乙基的聚合物，如上所述首先将其分子中含有羟基的聚合物均匀溶解于水中，然后将含有羟基的聚合物的水溶液与苛性苏打混合直到它们变得均匀，向其中加入催化剂如碳酸钠的水溶液，然后加入丙烯腈以进行反应。可根据通过Kjeldahl方法测定的含有2-氰乙基的聚合物中的氮含量计算2_氰乙基的取代率。对于用本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂，所述粘合剂至少包含含有2？氰乙基的聚合物，所述含有2？氰乙基的聚合物具有6或更低的分子量分布(Mw/Mn)、50,000至1,000,000的重均分子量(Mw)和30％重量或更低的分子量为30,000或更低的低分子量部分，所述分子量分布(Mw/Mn)为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比。
【技术特征摘要】
2011.04.05 JP 2011-0840661.用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂，所述粘合剂至少包含含有2-氰乙基的聚合物，所述含有2-氰乙基的聚合物具有6或更低的分子量分布(Mw/Mn)、50，OOO至1，000，000的重均分子量(Mw)和30%重量或更低的分子量为30,000或更低的低分子量部分,所述分子量分布(Mw/Mn)为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比。2.根据权利要求I所述的用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂，其中所述含有2-氰乙基的聚合物中的氰乙基取代率为50%或更高。3.根据权利要求I或2所述的用于非水电解质电池的隔膜的粘合剂，其中所述含有.2-氰乙基的聚合物为氰乙基聚乙烯醇。4.非水电解质电池的隔膜，所述隔膜包括多孔基底，和包含权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：早川和久，福井育生，谷冈荘治，大形昌广，梶谷正明，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，松垣药品工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。