由聚烯烃纳米长丝多孔质片材构成的电池用隔离板制造技术

本发明专利技术的课题在于提供由于内部电阻较小而导电性好，且通过防止会导致电极变质的电极活性物质通过、并控制锂金属析出（枝晶，dendrite），从而防止了短路、提高了安全性的电池用隔离板，特别是锂离子二次电池用隔离板，并且本发明专利技术的课题还在于提供能够稳定且生产率好地制造这些电池用隔离板的手段。本发明专利技术的解决手段涉及一种电池用隔离板及其制造手段，该电池用隔离板是由平均长丝直径小于1μm、且长丝直径分布在0.2以下的聚烯烃纳米长丝群构成的聚烯烃多孔质片材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由平均长丝直径小于Iym的聚烯烃长丝群构成的多孔质片材的电池用隔离板，特别是涉及一种内部电阻小、导电性好、通过防止会导致电极变质的电极活性物质的通过并控制锂金属的析出(枝晶)来防止短路、提高安全性的锂离子二次电池。
技术介绍
随着近年来电动汽车和移动式电子设备的发展，电池的发展已成为最重要的要素。电池的基本构成要素中有电池用隔离板，隔离板的高性能化对于电池的高性能、小型化、安全性而言已成为不可或缺的要素。作为电池用隔离板，以往使用由聚烯烃薄膜构成的多孔膜，但薄膜法在多孔质化方面存在限度。因此，为了增加孔数，便尝试将使用了极细纤维的无纺布作为隔离板(日本特开2004-115980等)。但是，因为该方式在长丝的细微化时使用海岛纤维法，因而制法复杂，且长丝的细微化也不充分，且将其长丝切断形成短纤维化后制成无纺布的工序也较为复杂，并会有质量与成本双方面的问题。 作为尽可能使无纺布的纤维直径变细到纳米纤维区域的代表性技术，有电纺丝法(以下称为 “ES 法”)(You Y. , et, al “Journal of Applied PolymerScience, vol. 95，p. 193-200, 2005年”)。但是，ES法是将聚合物溶解于溶剂中并施加高压电压的方法，从安全性的角度出发，如聚烯烃那样若无合适的溶剂便无法适用，且通过ES法制成的经纱由于在纺纱中会断裂，因而并非连续长丝而是短纤维，并且还会有在纺纱中断裂的位置发生收缩、从而导致多处发生超过纤维直径的熔融树脂块(结块)的缺点。另外，也尝试了不使用溶剂的熔融型ES法(日本特开2009-299212等)，但被认为平均纤维直径并未达纳米纤维区域，且会多处发生超过纤维直径的结块，因此也存在与溶剂法同样的问题；在制法方面，因使用激光与高压电极这二者等而比较复杂，且在制造电用隔离板时，在质量、成本这两方面均存在问题。另外，熔喷法也属极细长丝无纺布的制法的一，但难以将长丝直径形成到纳米长丝区域，并且也有发生结块的同样问题。本专利技术是利用红外线加热的长丝拉伸技术，并应用了关于在减压下施行拉伸的专利技术人的在先申请(国际公开公报W02008/084797A1)。本专利技术进一步改良了这些技术，使其可有效地适应聚烯烃多孔片材的电池用隔离板。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2004-115980号(权利要求第I 3项)。专利文献2 :日本特开2009-299212号(权利要求1，图I、图4)。专利文献3 :国际公开公报W02008/084797A1 (第I 2页、图I 3)非专利文献非专利文献I :You Y. , et, al “Journal of App I i ed Po lymerScience, vol. 95，p. 193-200，2005 年”，(美国)。
技术实现思路
专利技术欲解决的课题本专利技术提供一种内部电阻小、导电性好、通过防止会导致电极变质的电极活性物质的通过并控制锂金属的析出(枝晶)来防止短路、提高安全性的电池用隔离板；本专利技术特别是提供一种锂离子二次电池用隔离板；并且本专利技术还提供可稳定且生产率高地制造这些电池用隔离板的方法。用于解决课题的方法本专利技术涉及一种电池用隔离板。电池是从通过化学反应等产生的电位差中直接取出已变化的直流电的装置。电池有各种种类，但本专利技术涉及化学电池，特别是涉及可重复充电使用的二次电池。二次电池在近年来特别讲求小型化、高输出功率化、确保安全性等，特别是高性能化，本专利技术即是可满足这些要求的专利技术。这些二次电池中，近年来输出功率大、蓄电能力高的锂离子电池备受关注，本专利技术涉及用来提高化学电池中特别是锂离子二次电池的性能的电池用隔离板。这些锂离子电池也包括从可用于汽车等的大型电池到诸如钮扣型电池等的小型电池。本专利技术涉及一种电池用隔离板。电池用隔离板是电池中将电极的正极与负极隔离的装置，具有防止电极间发生电短路、保持电池的电解液从而确保正极与负极间的离子导电性的功能。因此，当然要求其将正极与负极物理性隔离并具有用来防止短路的电绝缘性，也要求其不会阻碍离子导电性、电解液保持性好并对电解液在化学上稳定等。另外，也要求电池组装作业时具有物理强度。另外，也要求通过防止电池中微米单位粒子的电极活性物质通过来防止电极变质，此外也要求通过控制锂金属等金属的析出(枝晶)来防止短路、提高安全性功能等。本专利技术的电池用隔离板的特征在于，其由聚烯烃长丝构成的多孔质片材构成。聚烯烃是通过分子中含有碳/碳双键的(烯烃)单体聚合而生成的聚合物，本专利技术中特别使用聚丙烯、高密度聚乙烯、聚甲基戊烯(PTX)，也可使用它们的改性树脂。因为聚烯烃的耐化学品性好，因而在电解液中不会分解，可制成稳定的电池用隔离板。另外，由于耐氧化性也好，因而电池也具有寿命变长的特性。本专利技术的聚烯烃多孔质片材的特征在于，其构成的长丝群是平均长丝直径小于Iym的纳米长丝。长丝是I种具有实质上连续的长度的纤维，通常比小于50mm左右的被称为短纤维的纤维长，为IOOmm以上，特别是在本专利技术中，由于纤维直径小，因而长宽比(长度/直径)非常大，其特征在于是实质上连续的长丝。本专利技术的长丝的特征在于，由平均长丝直径小于Iym的纳米长丝构成,优选由O. 7 μ m以下、最优选由未达到O. 5 μ m的纳米长丝构成。长丝直径(平均长丝直径)是在数千、万倍的电子显微镜下计数100条长丝并求取算术平均值而求得的。由于本专利技术的长丝直径小，单位面积的长丝数增加，构成多孔质片材的孔的数目变得极大并且可使孔径细微化。由于这些孔的数目增加以及孔径细微化，能够使电池用隔离板的功能提高。本专利技术的长丝如上所述是连续长丝，因此具有被称为喷丸或结块的树脂小块非常少的特色。结块考虑是在纺纱或拉伸中断裂时，断裂部前后发生收缩而形成的块。本专利技术的由经拉伸的聚烯烃长丝构成的多孔质片材由于具有纳米长丝区域的长丝直径且在拉伸中几乎不会断裂，因而是实质上的连续长丝，不会发生结块等，因此可形成高性能的电池用隔离板。本专利技术中构成多孔质片材的拉伸纳米长丝的特征在于，长丝直径非常整齐。长丝直径分布是从SEM照片中，利用测长用软件测定100处的长丝直径而求得的。并从这些测定值求取标准偏差，作为长丝直径分布的评价标准。另外，当通过该测定法求得长丝直径平均值时，可用作本专利技术的平均长丝直径。通常的纺粘无纺布或熔喷无纺布的长丝直径分布的标准偏差是O. 5以上，本专利技术的纳米长丝多孔质片材尽管其长丝直径变细，但标准偏差在O. 2以下、优选在O. I以下。长丝直径整齐的多孔质片材是多孔质的孔径变得均匀，是纳米长丝，并且不会有极粗的长丝，所以相同重量的多孔质片材的长丝条数会变多，且直径极小的长丝也少，因而耐化学品性等化学稳定性也大，可形成高性能的电池用隔离板。本专利技术中的构成多孔质片材的纳米长丝的特征在于，其经超高倍率地拉伸，至少为10万倍以上、优选为20万倍以上、最优选为50万倍以上。如此通过超高倍率拉伸而成为纳米长丝区域的长丝，可形成上述高质量电池用隔离板。另外，通过高度地拉伸，能够利用下述的高强度、低伸长率、高度的分子取向而提高结晶化，从而可实现热稳定。 如上所述，本专利技术的构成多孔质片材的纳米长丝的特征在于，通过超高倍率拉伸而成为高强度、低伸长率。因为本文档来自技高网...

【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：铃木章泰，丰冈武裕，松尾彰，西泽刚，小丸笃雄，
申请(专利权)人：国立大学法人山梨大学，吉坤日矿日石能源株式会社，
类型：
国别省市：