非水电解液锂二次电池制造技术

本发明专利技术得到的非水电解液锂二次电池，具备隔板、和具有无机填料和粘合剂并在该隔板的表面上形成的多孔层，隔板的厚度为12μm～18μm，隔板的孔隙率为52%～67%，多孔层的厚度为3μm～15μm，多孔层的孔隙率为44%～70%，使隔板含浸电解液时的膜电阻为1.35Ω·cm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解液锂二次电池，详细地讲，涉及在隔板的表面具备具有无机填料和粘合剂的多孔层的非水电解液锂二次电池。
技术介绍
近年来，锂离子电池、镍氢电池等二次电池作为车辆搭载用电源或个人计算机和便携终端的电源，其重要性不断提高。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂离子电池，作为可很好地用作车辆搭载用高输出功率电源的电池受到期待。在这种锂二次电池的一个典型构成中，隔板介于正极和负极之间，防止正负极间的短路。作为该隔板，为了确保正负极间的离子透过性，使用形成有许多细孔的聚烯烃系多孔质膜。但是，聚烯烃系的多孔质膜在电池内变为高温时容易发生热收缩和断裂，设想会由此发生内部短路(short)。为了防止那样的短路发生，研讨了在隔板的表面形成耐热性多孔层的方案。例如在专利文献I中，公开了一种在聚烯烃微多孔膜的表面形成了耐热性多孔层的非水系二次电池用隔板。在先技术文献专利文献1:国际公开第2008/149895号
技术实现思路
然而，在锂二次电池的用途中，有设想以反复进行高速率下的放电(快速放电)的方式被使用的用途。作为车辆的动力源使用的锂二次电池(例如，作为动力源将锂二次电池和像内燃机等那样工作原理不同的其他动力源并用的混合动力车辆所搭载的锂二次电池)，是设想这样的使用方式的锂二次电池的代表例。但是，已知现有的一般的锂二次电池，虽然对于低速率下的充放电循环显示比较高的耐久性，但在反复进行高速率充放电的充放电模式下容易引起性能劣化(电池电阻的上升等)。在专利文献I中记载了下述技术:在聚烯烃微多孔膜的表面形成了耐热性多孔层的非水系二次电池用隔板中，通过将隔板的孔隙率设在35 50%的范围，使隔板的膜电阻适当化，由此改善电池的充放电特性。但是，这样的技术，即使能够改善电池的充放电特性，却不能使对于反复进行高速率充放电(例如，在车辆动力源用的锂二次电池等中所要求的水平的快速充放电)的充放电模式的耐久性提高。本专利技术是鉴于这一点而完成的，其主要目的，是提供一种对于高速率充放电的耐久性被提高了的非水电解液锂二次电池。并且，另一目的是提供具有这样的性能的非水电解液锂二次电池的合适的制造方法。由本专利技术提供的非水电解液锂二次电池，具备隔板和在该隔板上形成的多孔层，该多孔层具有无机填料和粘合剂，上述隔板的平均厚度为12 μ m 18 μ m，上述隔板的孔隙率为52% 67%，上述多孔层的平均厚度为3 μ m 15 μ m，上述多孔层的孔隙率为44% 70%，使上述带有多孔层的隔板含浸电解液时的膜电阻为1.35Ω.cm2以下。满足全部的上述条件的带有多孔层的隔板，多孔层和隔板双方的离子透过性良好，并且即使在电池因过充电等而发热的情况下，也能够切实防止正负极间的电接触。因此，通过采用这样的带有多孔层的隔板，能够得到安全性高，并且对于高速率充放电的耐久性高的最合适的非水电解液锂二次电池。优选上述隔板由多孔质聚乙烯树脂构成。另外，优选上述无机填料为氧化铝或氧化铝水合物。由于这些金属化合物的莫氏硬度比较高，通过使用该金属化合物能够使多孔层的机械强度提高。另外，本专利技术提供制造在此公开的任一项所述的非水电解液锂二次电池的方法。该制造方法包括:在隔板上涂布含有无机填料和粘合剂的浆液的工序；通过干燥风对上述浆液的涂布物进行干燥，得到在上述隔板上形成有多孔层的带有多孔层的隔板的工序，该多孔层含有上述无机填料和粘合剂；使用上述带有多孔层的隔板构建锂二次电池的工序，在此，将上述浆液的固体成分率设为35质量％ 58质量％，并且，在干燥温度为40°C 80°C，干燥风速为13m/s 27m/s的条件下进行上述浆液涂布物的干燥。根据本专利技术的制造方法，将浆液的固体成分率设为35质量％ 58质量％，并且，在指定条件下进行浆液涂布物的干燥，因此能够使浆液涂布物效率良好地干燥。因此，即使在隔板上形成了多孔层的情况下，也能够切实地防止多孔层中的无机填料进入隔板的孔隙内，能够维持隔板的高孔隙率。通过使用这样的带有多孔层的隔板，能够构建对于高速率充放电的耐久性高的最合适的锂二次电池。在此公开的非水电解液锂二次电池的制造方法优选的一方式中，上述浆液中的粘合剂的比例，在以该浆液中所含有的全部固体成分为100质量％时，粘合剂的比例为1.1质量％ 3.6质量％。该情况，能够使浆液涂布物效率更加良好地干燥。附图说明图1是模式化地表示本专利技术的一实施方式涉及的锂二次电池的截面图。图2是模式化地表示本专利技术的一实施方式涉及的锂二次电池的制造工序的截面图。图3是模式化地表示本专利技术的一实施方式涉及的锂二次电池的制造工序的图。图4是模式化地表示本专利技术的一实施方式涉及的锂二次电池的侧视图。图5是图1的V— V线截面图。图6是用于说明本专利技术的一实施方式涉及的卷绕电极体的模式图。图7是用于说明一试验例涉及的膜电阻的测定方法的图。图8是模式化地表示具备本专利技术的一实施方式涉及的锂二次电池的车辆的侧面图。具体实施例方式以下，一边参照附图，一边对本专利技术的实施方式进行说明。在以下的附图中，对发挥相同作用的构件和部位附加相同的标记进行说明。再者，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。另外，在本说明书中特别提及的事项以外的、本专利技术的实施所必需的事项(例如，具备正极和负极的电极体的构成和制法、隔板及电解质的构成和制法、非水电解液锂二次电池等的电池的构建涉及的一般性技术等)，可基于该领域中的现有技术作为本领域技术人员的设计事项来掌握。本专利技术的一实施方式涉及的锂二次电池的概略构成示于图1。该锂二次电池具备隔板40和在该隔板40上形成的多孔层30，该多孔层30具有无机填料34和粘合剂36。并且，(I)隔板的厚度为12μπι 18μπι ;(2)隔板的孔隙率为52% 67% ；(3)多孔层的厚度为3μπι 15μ ;(4)多孔层的孔隙率为44% 70% ；(5)使带有多孔层的隔板含浸电解液时的膜电阻为1.35Ω.cm2以下。全部满足上述(I) (5)的条件的带有多孔层的隔板，多孔层和隔板双方的离子透过性良好，并且即使在电池因过充电等而发热的情况下，也能够切实防止正负极间的电接触。因此，通过采用这样的带有多孔层的隔板，能够得到安全性高，并且对于高速率充放电耐久性高的最合适的非水电解液锂二次电池。在此公开的带有多孔层的隔板涉及的隔板40，形成有许多细孔，通过该细孔的连接，电解液和离子变得能够通过。并且，隔板在电池因过充电等而发热的情况下，细孔会堵塞发生无孔质化(关闭，shutdown),变得能够防止正负极间的电接触。作为用于上述隔板的多孔质树脂，优选具有耐热性，并且在电池的使用范围内电化学性稳定的材料。作为那样的树脂材料，可列举多孔质聚烯烃系树脂。作为多孔质聚烯烃系树脂的优选例，可例示多孔质聚乙烯(PE)的单层结构、聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)的三层结构的聚烯烃系树脂。作为在此公开的带有多孔层的隔板涉及的隔板，孔隙率为52 67%的范围。如果隔板的孔隙率过大，有时过充电时关闭功能不发挥作用，并且该隔板的强度容易变得不足。另一方面，如果隔板的孔隙率过小，有时不能确保隔板充分的离子透过性。隔板的孔隙率为大约52 67%的范围，优选为53 65%的范围，更优选为57 63%的范围，特别优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解液锂二次电池，具备隔板和形成于该隔板上的多孔层，所述多孔层具有无机填料和粘合剂， 所述隔板的平均厚度为12 μ m 18 μ m, 所述隔板的孔隙率为52% 67%， 所述多孔层的平均厚度为3 μ m 15 μ m, 所述多孔层的孔隙率为44% 70%， 使所述带有多孔层的隔板含浸电解液时，膜电阻为1.35Ω.cm2以下。2.根据权利要求1所述的非水电解液锂二次电池，所述隔板由多孔质聚乙烯树脂构成。3.根据权利要求1或2所述的非水电解液锂二次电池，所述无机填料为氧化铝或氧化铝水合物。4.一种非水电解液锂二次电池的制造方法，是制造权利要求1 3的任一项所述的非水电解液锂二次电池的方法，其包括: 在隔板上涂布含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：上木智善，岛村治成，福本友祐，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：