耐热性多孔质膜、非水电池用隔膜以及非水电池制造技术

本发明专利技术提供具有高安全性和高温贮藏特性的非水电池、能够作为正极和负极的隔离材料发挥作用且能够构成所述非水电池的耐热性多孔质膜、以及能够构成所述非水电池的隔膜。通过耐热性多孔质膜、在多孔质基材上具有所述耐热性多孔质膜的非水电池用隔膜、以及具有所述非水电池用隔膜或具有所述耐热性多孔质膜一体化所得的电极的非水电池，从而解决上述课题。所述耐热性多孔质膜为在多孔质基材上或者电极上形成的耐热性多孔质膜，至少含有耐热温度为130℃以上的微粒和有机粘合剂，作为有机粘合剂，含有具有含有含酰胺键的环状结构的基团和来自聚合性双键的骨架、玻璃化温度为130℃以上、并且重均分子量为35万以上的聚合物，耐热性多孔质膜与多孔质基材或者电极之间的180°剥离强度为0.6N/cm以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在非水电池中适用于将正极和负极隔开的隔离材料的耐热性多孔质膜、使用该耐热性多孔质膜的非水电池用隔膜、以及具有上述耐热性多孔质膜或者上述非水电池用隔膜且贮藏特性和安全性优异的非水电池。
技术介绍
作为非水电池的一种的锂二次电池由于能量密度高的特征而作为手机、笔记本型个人电脑等便携式设备的电源广泛使用。进一步地，近年来还在研究运用高能量密度的特性，用作电动助力自行车、电动车、电动汽车、混合动力汽车等的车载用电源。这种车载用途的电源由于比便携式设备的电源容量大，因此进一步确保安全性是重要的。在现有的锂二次电池中，作为介于正极和负极之间的隔膜，使用例如厚度为20 30 μ m左右的聚烯烃系微多孔性膜(微多孔膜)。另外，作为隔膜的材料，为了确保在电池的热失控温度以下使隔膜的构成树脂熔融而使空孔闭塞，从而使电池的内阻上升而在短路时等提高电池的安全性的所谓关闭效果，有时使用聚乙烯等在聚烯烃中熔点也低的材料。另外，作为这样的隔膜，例如为了多孔化和提高强度，使用经单轴拉伸或者双轴拉伸的膜。这样的隔膜，为了作为单独存在的膜而供给，在操作性等方面要求一定的强度，并通过上述拉伸来确保上述强度。然而，这样的拉伸膜中，由于结晶度增大，关闭温度也提高至接近于电池热失控温度的温度，因而很难说用于确保电池安全性的裕量(margin)是充分的。另外，由于上述拉伸在膜中产生应变，将其暴露于高温中时，存在由于残余应力而发生收缩的问题。收缩温度存在于与熔点、即关闭温度非常接近的位置。因此，在使用聚烯烃系的微多孔性膜隔膜时，如果充电异常时等电池的温度达到关闭温度，则必须使电流立即减小而防止电池的温度上升。这是因为，在空孔没有充分地闭塞而未能使电流立即减小的情况下，电池的温度会容易地上升至隔膜的收缩温度，因而存在由内部短路引起的起火的危险性。作为防止这种由隔膜的热收缩引起的短路、提高电池的可靠性的技术，例如，有人提出了用具有耐热性良好的多孔质基体、填料颗粒和用于确保关闭功能的树脂成分的隔膜来构成电化学元件(专利文献I 3)。另外，有人提出了在聚烯烃制的多孔质膜上形成以耐热性树脂、无机微粒等为主体的耐热层而提高耐热性(专利文献4 6)。根据专利文献I 6中公开的技术，能够提供即使异常过热时也难以发生热失控的安全性优异的电池。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2006/62153号专利文献2:日本特表2005-536858号公报专利文献3:国际公开第2009/44741号专利文献4:日本特开2000-30686号公报专利文献5:日本特开2008-300362号公报专利文献6:日本特表2008-524824号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题另外，将锂二次电池用于例如车载用途时，由于其使用环境易为高温，因此在安全性的同时要求确保高的高温贮藏特性。本专利技术是鉴于上述情况作出的，其目的是提供具有高安全性和高温贮藏特性的非水电池、可以作为正极与负极的隔离材料发挥作用且能够构成上述非水电池的耐热性多孔质膜、以及能够构成上述非水电池的隔膜。解决问题的手段能够达到上述目的的本专利技术的耐热性多孔质膜的特征在于，其为在用于构成非水电池用隔膜的多孔质基材上、或者在用于非水电池的电极上形成的耐热性多孔质膜，上述耐热性多孔质膜至少含有耐热温度为130°C以上的微粒和有机粘合剂，作为上述有机粘合齐U，含有具有含酰胺键的环状结构的基团以及来自聚合性双键的骨架、玻璃化温度为130°C以上、并且重均分子量为35万以上的聚合物，上述耐热性多孔质膜与上述多孔质基材或上述电极之间的180°剥离强度为0.6N/cm以上。另外，本专利技术的非水电池用隔膜的特征在于，多孔质基材与本专利技术的耐热性多孔质膜进行了一体化。进一步地，本专利技术的非水电池具有正极、负极和非水电解质，其特征是本专利技术的耐热性多孔质膜与上述正极和上述负极中的至少一个进行了一体化；或者具有正极、负极、隔膜和非水电解质，其特征是上述隔膜是本专利技术的非水电池用隔膜。专利技术效果根据本专利技术，可以提供具有高安全性和高温贮藏特性的非水电池，能够作为正极和负极的隔离材料发挥作用、能够构成上述非水电池的耐热性多孔质膜，以及能够构成上述非水电池的隔膜。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的非水电池的一个例子的纵剖面图。具体实施例方式本专利技术的耐热性多孔质膜至少含有耐热温度为130°C以上的微粒和有机粘合剂，适于作为非水电池中将正极和负极隔开的隔离材料。即，本专利技术的耐热性多孔质膜，例如通过与非水电池的正极和负极中的至少一个一体化，从而作为上述非水电池内将正极和负极隔离的隔膜而发挥作用，或者通过与多孔质基材一体化，从而构成作为独立膜的非水电池用隔膜。本专利技术的耐热性多孔质膜中，耐热温度为130°C以上的微粒为其主体，该微粒之间、以及与耐热性多孔质膜一体化的电极、多孔质基材和耐热性多孔质膜通过有机粘合剂粘接。本专利技术的耐热性多孔质膜与一体化的多孔质基材或者非水电池的电极之间的180°剥离强度为0.6N/cm以上，优选为1.0N/cm以上。耐热性多孔质膜与多孔质基材之间的剥离强度满足上述值时，即使多孔质基材为易于因热而收缩的材质，也能够通过耐热性多孔质膜的作用而抑制其收缩。因此，由于可抑制具有耐热性多孔质膜和多孔质基材的隔膜(本专利技术的非水电池用隔膜)整体的热收缩，因此在使用其的电池(本专利技术的非水电池)中能够提高异常过热时的安全性。另外，耐热性多孔质膜与电极之间的剥离强度满足上述值时，即使发生电池的异常过热等，由于可防止在正极与负极之间作为隔离材料发挥作用的耐热性多孔质膜的收缩、破损等，因此在使用其的电池(本专利技术的非水电池)中也能够提高异常过热时的安全性。本说明书中所说的剥离强度是通过以下方法测定的值。从耐热性多孔质膜和多孔质基材的一体化物、或者耐热性多孔质膜和电极的一体化物，切出长度5cm X 2cm大小的试验片，在耐热性多孔质膜表面的2cmX2cm的区域粘贴胶带。这里，以胶带的尺寸为宽度2cm、长度约5cm，胶带的一端与耐热性多孔质膜的一端对齐的方式粘贴。其后，用拉伸试验机夹住试验片的与贴有胶带的一侧相反侧的端部、以及贴在试验片上的胶带的与贴在试验片上的一侧相反侧的端部，以拉伸速度10mm/min拉伸，测定耐热性多孔质膜剥离时的强度。通过形成以下说明的构成，可以得到与多孔质基材或者电极之间的180°剥离强度满足上述值的耐热性多孔质膜。本专利技术的耐热性多孔质膜含有具有含酰胺键的环状结构的基团和来自聚合性双键的骨架、玻璃化温度(Tg)为130°C以上、且重均分子量为35万以上的聚合物(A)[以下有时简称为聚合物(A)]作为有机粘合剂。非水电池中，介于正极和负极之间的隔离材料难以发生收缩、防止正极和负极的直接接触对于提高高温时的安全性是重要的。如果聚合物(A)的Tg为130°C以上，则在电池内达到130°C之前，能够保持耐热性多孔质膜中的耐热温度为130°C以上的微粒之间、耐热性多孔质膜和电极或者多孔质基材牢固地固定的状态。因此，能够抑制耐热性多孔质膜本身、与耐热性多孔质膜一体化的多孔质基材(聚烯烃制微多孔膜等)的收缩，因而可以构成安全性优异的非水电池。本说明书中所说的聚合物(A)的Tg是依据JIS K7121的规定、用差示扫描量热仪(DSC)测定的值。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】1.一种耐热性多孔质膜，其特征在于， 其为在用于构成非水电池用隔膜的多孔质基材上、或者用于非水电池的电极上形成的耐热性多孔质膜， 所述耐热性多孔质膜至少含有耐热温度为130°c以上的微粒和有机粘合剂， 作为所述有机粘合剂，含有如下聚合物:具有含有含酰胺键的环状结构的基团和来自聚合性双键的骨架、玻璃化温度为130°C以上、并且重均分子量为35万以上， 所述耐热性多孔质膜与所述多孔质基材或者所述电极之间的180°剥离强度为0.6N/cm以上。2.根据权利要求1所述的耐热性多孔质膜，具有含有含酰胺键的环状结构的基团和来自聚合性双键的骨架的聚合物中，所述含有含酰胺键的环状结构的基团为由下述化学式(I)表示的基团，所述聚合物的玻璃化温度为150°C以上，3.根据权利要求1或2所述的耐热性多孔质膜，具有含有含酰胺键的环状结构的基团和来自聚合性双键的骨架的聚合物为聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本修明，神崎寿夫，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：
国别省市：