二次电池制造技术

本发明专利技术提供即使由于过度充电等而电池内部的温度上升时也能够将电池发生不良情况防患于未然的、安全性优异的二次电池。在该二次电池中，隔离件（70）具有层叠结构，该层叠结构具备至少2个多孔层（76A）、（72）、（76B），其中1个层形成在该多孔层中分散有导电材料（74）而成的多孔导电层（72）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池
本专利技术涉及二次电池。详细而言，涉及具备多层结构的隔离件的二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池、镍氢电池和其它二次电池作为例如搭载于将电用作驱动源的车辆的电源、或者在个人电脑、移动终端和其它电制品等中使用的电源重要性提高。特别是轻量且可获得高能量密度的锂离子二次电池优选作为车辆搭载用高输出电源。所述锂离子二次电池在正极与负极之间配置有用于防止两电极间短路的隔离件。另外，隔离件通过使该隔离件的空孔(细孔)内含浸电解质(电解液)而发挥形成两电极间的离子传导通路(传导路径)的作用。一直以来，作为隔离件，使用具有由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系聚合物形成的多孔层的隔离件。这种隔离件具有所谓的关闭功能，也发挥防止电池内部温度上升的作用。即，这种具有由热塑性聚合物形成的多孔层的隔离件如果由于过度充电等而使电池内部的温度上升而达到聚合物的熔点(关闭温度)，则聚合物熔融或者软化而堵住空孔，因此，阻断两电极间的离子传导。所以，可以强制地停止电池的充放电来防止温度上升得更高。作为关于隔离件的现有技术，可以举出专利文献1。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国专利申请公开2006-244921号公报
技术实现思路
然而，即使由于过度充电等而使电池内部的温度上升而发挥隔离件的关闭功能时，在电池内部的热释放小的时候等，隔离件自身也有可能发生热收缩。如果热收缩的程度大，则隔离件的被覆范围减小、或隔离件自身破损(破膜)，从而正极与负极互相直接接触而发生短路，作为其结果，有可能电池发生不良情况。因此，本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的是提供即使由于过度充电等而电池内部的温度上升时也能够将电池发生不良情况防患于未然的、安全性优异的二次电池。为了实现上述目的，通过本专利技术提供一种具备正极、负极、和介于上述正极与上述负极之间的隔离件的二次电池。即，在此处公开的二次电池中，上述隔离件具有层叠结构，该层叠结构具备以互相不同或相同的聚合物为主体而构成的至少2个多孔层，其中1个层形成在该多孔层中分散有导电材料而成的多孔导电层。本专利技术的二次电池具备至少2层的多孔层之中1个层含有导电材料的层叠结构的隔离件。这样，本专利技术所涉及的二次电池的隔离件具备不含导电材料的多孔层，因此，能够防止由于正极与负极直接接触而发生的短路。另外，如果由于过度充电等使电池内部的温度上升而达到构成多孔导电层的聚合物的熔点，则该聚合物熔融而发挥关闭功能，并且与该多孔导电层中的导电材料熔融而得的聚合物一起向不含导电材料的多孔层的空孔(细孔)内移动。移动的导电材料从隔离件正极侧的端部向负极侧的端部连接，从而形成连接正极与负极的多个微小的导电路径。通过形成所述微小的导电路径，在正极与负极之间产生微小的短路，热能分散而被消耗，因此，能够抑制电池内部的温度上升。所以，根据本专利技术，能够提供不会发生在过度充电等电池异常时由电池内部的温度上升而导致的不良情况、安全性和可靠性优异的二次电池。优选的一个方式中，上述隔离件具有三层结构，该三层结构具备上述1个多孔导电层和分别层叠于该多孔导电层的两面、不含所述导电材料并以互相不同或相同的聚合物为主体而构成的多孔层。此处公开的二次电池优选的另一方式中，构成上述多孔导电层的聚合物的熔点低于构成上述不含导电材料的多孔层的聚合物的熔点。根据所述构成，具有熔点互相不同的层，因此，能够进行两个阶段的关闭。另外，如果电池内部的温度上升，则多孔导电层的聚合物先熔融，因此，能够在不含导电材料的多孔层熔融前(即在多孔层保持形状的状态下)，多孔导电层的导电材料向不含该导电材料的多孔层移动而形成多个微小的导电路径。所以，能够防止正极与负极直接接触而导致的短路，并且确实地抑制电池内部的温度上升。优选的一个方式中，构成上述多孔导电层的聚合物是聚乙烯(PE)，构成上述不含导电材料的多孔层的聚合物是聚丙烯(PP)。根据所述隔离件，能够将关闭温度设定为PE的熔点(一般而言大概为125～135℃左右)和PP的熔点(一般而言大概为155～165℃左右)两个阶段，因此形成安全性更优异的隔离件。此处公开的二次电池优选的另一方式中，以上述多孔导电层为100质量％时，该多孔导电层所含的上述导电材料的含有比例大于3质量％且小于50质量％。更优选的一个方式中，上述导电材料的含有比例为8质量％～40质量％。根据所述构成，作为隔离件具有足够的强度并且能够形成抑制电池内部的温度上升所必需的多个微小的导电路径。此处公开的二次电池优选的另一方式中，上述导电材料为碳材料。碳粉末、碳纤维等碳材料由于导电性优异，因此适合用于形成微小的导电路径。此处公开的二次电池优选的另一方式中，上述不含导电材料的多孔层的平均空孔直径为0.05μm～0.5μm，上述多孔导电层所含有的导电材料的平均粒径为0.01μm～0.1μm，是不超过上述平均空孔直径的平均粒径。根据所述构成，能够形成在电池内部的温度上升时能够在正极与负极之间发生微小短路的导电路径。应予说明，在本说明书中，所谓“平均空孔直径”，当多孔层(包括多孔导电层)所形成的空孔为近似圆形(包括近似椭圆形)时，是指其近似圆的直径(在近似椭圆时为其长径)的平均值，在上述空孔为近似方形(包括近似长方形)时，是指其近似方形的一边(在近似长方形时为其长边)的平均值，可以利用SEM(扫描型电子显微镜)图像等、通过观察多孔层(包括多孔导电层)表面的至少一部分来进行测定。另外，在本说明书中，所谓“平均粒径”，是指中值径(d50)，利用市售的各种基于激光衍射·散射法的粒度分布测定装置能够容易地测定。作为此处公开的技术的优选应用对象，可以举出利用含有锂离子二次电池用正极活性物质的正极、含有锂离子二次电池用负极活性物质的负极、和电解液构筑的锂离子二次电池。这种二次电池适合作为搭载于例如汽车等车辆的电池。因此，根据本专利技术，可提供具备此处公开的任一种二次电池的车辆。特别是，由于为轻量且可获得高输出，因此，适合于上述二次电池为锂离子二次电池、具备该锂离子二次电池作为动力源(典型的是混合动力车辆或者电动车辆的动力源)的车辆(例如汽车)。附图说明图1：图1是示意地显示本专利技术的一个实施方式所涉及的锂离子二次电池的外形的立体图。图2：图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖面图。图3：图3是示意地显示本专利技术的一个实施方式所涉及的隔离件的结构的剖面图。图4A：图4A是示意地显示电池内部的温度上升时多孔导电层内的导电材料移动到多孔层的细孔的状态的说明图。图4B：图4B是示意地显示从隔离件的一个面到另一个面形成由导电材料得到的微小导电路径的状态的说明图。图5：图5是示意地显示另一个实施方式所涉及的隔离件的结构的剖面图。图6：图6是示意地显示具备本专利技术所涉及的二次电池的车辆(汽车)的侧面图。具体实施方式下面，对本专利技术优选的实施方式进行说明。应予说明，本说明书中特别提及的事项以外的、实施本专利技术所必需的事项，可以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掌握。本专利技术能够基于本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。作为此处公开的二次电池优选的实施方式之一，以锂离子二次电池为例详细地进行说明，但并不是要将本专利技术的应用对象限定于所述种类的二次电池。本专利技术能够用于其它种类的二次电池(例如以锂离子以外的金属离子为电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，具备正极、负极、和介于所述正极与所述负极之间的隔离件，其特征在于，所述隔离件具有层叠结构，该层叠结构具备以互相不同或相同的聚合物为主体而构成的至少2个多孔层，其中1个层形成在该多孔层中分散有导电材料而成的多孔导电层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，具备正极、负极、和介于所述正极与所述负极之间的聚合物制的多孔隔离件，其特征在于，所述隔离件具有分散有导电材料的多孔导电层和两个不含导电材料的多孔层，两个不含导电材料的多孔层分别层叠于所述多孔导电层的两面，构成所述多孔导电层的聚合物的熔点低于构成所述不含导电材料的多孔层的聚合物的熔点，所述多孔导电层所含的导电材料的平均粒径是不超过所述多孔层的平均空孔直径的平均粒径，所述多孔导电层的平均空孔直径大于所述多孔层的平均空孔直径，所述多孔导电层的所述平均空孔直径是0.1μm～1μm，所述多孔层的所述平均空孔直径是0.05μm～0.5μm，所述多孔导电层所含的导电材料的所述平均粒...

【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：