CN103155216A - 耐热性多孔质膜、非水电池用隔膜以及非水电池 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明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。背景技术
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20~30μm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1~3)。
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1~6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
发明内容
发明要解决的问题
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。
本发明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发明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℃以上的微粒和有机粘合剂,作为上述有机粘合剂,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℃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,本发明的非水电池用隔膜的特征在于,多孔质基材与本发明的耐热性多孔质膜进行了一体化。
进一步地,本发明的非水电池具有正极、负极和非水电解质,其特征是本发明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发明的非水电池用隔膜。
发明效果
根据本发明,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是示意性地表示本发明的非水电池的一个例子的纵剖面图。
具体实施方式
本发明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,适于作为非水电池中将正极和负极隔开的隔离材料。
即,本发明的耐热性多孔质膜,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。
本发明的耐热性多孔质膜中,耐热温度为130℃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。
本发明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(本发明的非水电池用隔膜)整体的热收缩,因此在使用其的电池(本发明的非水电池)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(本发明的非水电池)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×2cm大小的试验片,在耐热性多孔质膜表面的2cm×2cm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。
本发明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℃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℃以上,则在电池内达到130℃之前,能够保持耐热性多孔质膜中的耐热温度为130℃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。
聚合物(A)的重均分子量为35万以上,优选为40万以上,更优选为100万以上,进一步优选为150万以上。一般地,具有来自聚合性双键的骨架的聚合物具有其分子量越大则Tg越高、并且粘接力增强的倾向,因而通过使其重均分子量为上述值,易于得到Tg为上述值的聚合物(A),而且易于将耐热性多孔质膜与多孔质基材或者电极之间的180°剥离强度调节至上述值。另外,通过将重均分子量满足上述值的聚合物(A)用于有机粘合剂中,能够抑制电池内聚合物(A)的分解,因此也可以提高具有该耐热性多孔质膜的非水电池的高温贮藏特性。
这里,如后所述,耐热性多孔质膜优选经过涂布使有机粘合剂溶解于溶剂等而调制的耐热性多孔质膜形成用组合物(涂料)的工序而形成,如果聚合物(A)的分子量过大,则有可能上述组合物的粘度上升而涂布性降低。因此,聚合物(A)的重均分子量优选为2000万以下,更优选为1000万以下,进一步优选为400万以下,特别优选为350万以下。
本说明书中所说的聚合物(A)的重均分子量是用凝胶渗透色谱测定的重均分子量(聚苯乙烯换算值)。
作为有机粘合剂使用的聚合物(A)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,除了拉伸强度、拉伸弹性模量大以外,与耐热温度为130℃以上的微粒的粘接性也良好。因此,通过使用具有这样的结构,并且具有上述Tg和重均分子量的聚合物(A),能够形成耐热性优异,并且与多孔质基材之间的剥离强度满足上述值的耐热性多孔质膜。
聚合物(A)至少一部分具有含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即可,可以列举使具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体聚合而得到的均聚物或者共聚物。用于形成聚合物(A)的上述单体可以仅具有一个含有含酰胺键的环状结构的基团,也可以具有多个该基团。另外,作为含有含酰胺键的环状结构的基团,更优选为由下述化学式(1)表示的基团。
[化1]
作为聚合物(A)的具体例子,可以列举聚(N-乙烯基己内酰胺)(N-乙烯基己内酰胺的均聚物)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP。乙烯基吡咯烷酮的均聚物。)等具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体的均聚物;2种以上具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体(N-乙烯基己内酰胺、乙烯基吡咯烷酮等)的共聚物;1种或者2种以上具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体(N-乙烯基己内酰胺、乙烯基吡咯烷酮等)与1种或者2种以上其他具有聚合性双键的单体(具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体以外的单体)的共聚物等。
作为可以构成具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体与其他具有聚合性双键的单体的共聚物的上述其他具有聚合性双键的单体,可以列举例如乙烯基非环状酰胺类、(甲基)丙烯酸及其酯类、(甲基)丙烯酰胺及其衍生物类[“(甲基)丙烯酰胺”是指包含丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。]、苯乙烯及其衍生物类、醋酸乙烯酯等乙烯基酯类、α-烯烃类、乙烯基咪唑、乙烯基吡啶等碱性不饱和化合物及其衍生物类、含羧基不饱和化合物及其酸酐类、乙烯基磺酸及其衍生物、碳酸乙烯亚乙酯及其衍生物类、乙烯醚类等。
具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体与其他具有聚合性双键的单体的共聚物中,来自具有含有含酰胺键的环状结构的基团和聚合性双键的单体的单元的含量,从易于将Tg、剥离强度等特性调节至上述值考虑,在100摩尔%来自乙烯基吡咯烷酮共聚物具有的单体的全部单元中,优选为40摩尔%以上,更优选为60摩尔%以上,进一步优选为80%以上。
另外,在本发明的耐热性多孔质膜中,除了上述聚合物以外,还可以并用例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA、来自醋酸乙烯酯的结构单元为20~35摩尔%)、(甲基)丙烯酸酯聚合物[“(甲基)丙烯酸值”是指包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。]、氟系橡胶、丁苯橡胶(SBR)、聚氨酯等树脂中的1种或者2种以上作为有剂粘合剂。
耐热性多孔质膜中有机粘合剂的含量,从使有机粘合剂的作用良好发挥、例如易于将耐热性多孔质膜与多孔质基材或者电极之间的180°剥离强度调节至上述值的观点来看,在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积(除空孔部分以外的总体积。关于耐热性多孔质膜的各成分的含量,以下相同。)中,优选为0.5体积%以上。这里,本发明的耐热性多孔质膜由于在有机粘合剂中使用聚合物(A),因此即使将耐热性多孔质膜中有机粘合剂的含量像这样减少,也能够提高与多孔质基材、电极的粘接性而使它们之间的剥离强度为上述值。
另一方面,如果耐热性多孔质膜中有机粘合剂的量过多,则其他成分(耐热温度为130℃以上的微粒等)的含量减少,这些其他成分的作用有时会降低。因此,耐热性多孔质膜中有机粘合剂的含量在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中,优选为20体积%以下,更优选为15体积%以下,进一步优选为10体积%以下。
耐热性多孔质膜涉及的耐热温度为130℃以上的微粒成为耐热性多孔质膜的主体,具有将在后述纤维状物彼此之间形成的空隙填满等而抑制由锂枝晶引起的短路的发生的作用。本说明书中所说的耐热温度为130℃以上的微粒中“耐热温度为130℃以上”,是指至少在130℃下通过目测未确认到变形等形状变化。上述微粒的耐热温度更优选为150℃以上。
作为耐热温度为130℃以上的微粒,只要具有电绝缘性,电化学性稳定,进一步地对于电池具有的非水电解质(非水电解液)、耐热性多孔质膜形成用组合物(含有溶剂的组合物)中使用的溶剂稳定即可,没有特殊限制。本说明书中所说的“对于非水电解质稳定”,是指在非水电池涉及的非水电解质中不发生变形及化学组成变化。另外,本说明书中所说的“电化学性稳定”,是指在电池充放电时不发生化学变化。
作为这种耐热温度为130℃以上的微粒的具体例子,可以列举例如氧化铁、SiO2、Al2O3、TiO2、BaTiO3、ZrO2等氧化物微粒,氮化铝、氮化硅等氮化物微粒;氟化钙、氟化钡、硫酸钡等难溶性离子晶体微粒,硅、金刚石等共价键性晶体微粒,滑石、蒙脱石等粘土微粒,勃姆石、沸石、磷灰石、高岭土、莫来石、尖晶石、橄榄石、绢云母、膨润土、水滑石等来自矿物资源的物质或者其人造物等的无机微粒。另外,也可以是通过用具有电绝缘性的材料(例如构成上述电绝缘性的绝缘性微粒的材料等)对金属微粒,SnO2、锡-铟氧化物(ITO)等氧化物微粒,炭黑、石墨等碳质微粒等导电性微粒的表面进行表面处理而具有电绝缘性的微粒。
另外,在耐热温度为130℃以上的微粒中也可以使用有机微粒。作为有机微粒的具体例子,可以列举聚酰亚胺、三聚氰胺系树脂、酚醛系树脂、交联聚甲基丙烯酸甲酯(交联PMMA)、交联聚苯乙烯(交联PS)、聚二乙烯基苯(PDVB)、苯并胍胺-甲醛缩合物等交联高分子的微粒;热塑性聚酰亚胺等耐热性高分子的微粒。构成这些有机微粒的有机树脂(高分子)也可以是上述列举的材料的混合物、改性物、衍生物、共聚物(无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物)、交联物(为上述耐热性高分子时)。
在耐热温度为130℃以上的微粒中,上述列举的各种微粒可以单独使用1种,也可以并用2种以上。另外,耐热温度为130℃以上的微粒也可以是含有2种以上构成上述列举的各种微粒的材料。这里,上述列举的各种微粒之中,例如从能够进一步提高耐热性多孔质膜的耐氧化性的观点考虑,优选无机氧化物微粒,更优选氧化铝、二氧化硅、勃姆石。
作为耐热温度为130℃以上的微粒的形态,可以为球状、颗粒状、板状等任意的形态,但优选为板状。作为板状颗粒可以列举各种市售品,例如可以获得旭硝子SI Tech公司制“SUNLOVELY”(SiO2),石原产业公司制“NST-B1”的粉碎品(TiO2),堺化学工业公司制板状硫酸钡“H系列”、“HL系列”,林化成公司制“Micron White”(滑石),林化成公司制“Bengel”(膨润土),河合石灰公司制“BMM”、“BMT”(勃姆石),河合石灰公司制“Serashyru BMT-B”[氧化铝(Al2O3)],KINSEI MATEC公司制“Seraph”(氧化铝),斐川矿业公司制“斐川Mica Z-20”(绢云母)等。另外,对于SiO2、Al2O3、ZrO2和CeO2,可以通过日本特开2003-206475号公报中公开的方法制造。
耐热温度为130℃以上的微粒为板状时,耐热性多孔质膜中优选使上述微粒以其平板面与耐热性多孔质膜的面大体平行的方式取向,通过使用这种耐热性多孔质膜,能够更好地抑制电池的短路的发生。可以认为这是由于通过使耐热温度为130℃以上的微粒如上取向,微粒彼此以在平板面的一部分重叠的方式配置,因此从耐热性多孔质膜的一面向另一面的空孔(贯通孔)不是以直线而是以曲折的形式形成(即迂曲率增大),由此可以推测,由于能够防止锂枝晶贯通耐热性多孔质膜,因而短路的发生被更好地抑制。
作为耐热温度为130℃以上的微粒为板状颗粒时的形态,例如长径比(板状颗粒中最大长度与板状颗粒厚度之比)优选为5以上,更优选为10以上,另外,优选为100以下,更优选为50以下。另外,颗粒的平板面的长轴方向长度与短轴方向长度之比的平均值优选为0.3以上,更优选为0.5以上(也可以为1,即长轴方向长度与短轴方向长度相同)。耐热温度为130℃以上的微粒为具有上述那样的长径比、平板面长轴方向长度与短轴方向长度之比的平均值的板状颗粒时,能够更有效地发挥上述短路防止作用。
耐热温度为130℃以上的微粒为板状时的上述平板面长轴方向长度与短轴方向长度之比的平均值能够通过例如对用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的图像进行图像解析而求得。进一步地,耐热温度为130℃以上的微粒为板状时的上述长径比也能够通过对用SEM拍摄的图像进行图像解析而求得。
如果耐热温度为130℃以上的微粒过小,则有可能难以将耐热性多孔质膜与多孔质基材或者电极之间的180°剥离强度调节至上述值。因此,耐热温度为130℃以上的微粒的平均粒径优选为0.01μm以上,更优选为0.1μm以上。然而,如果耐热温度为130℃以上的微粒过大,则耐热性多孔质膜过厚,使用其的电池的能量密度有可能降低等。因此,耐热温度为130℃以上的微粒的平均粒径为15μm以下,优选为5μm以下。
本说明书中所说的耐热温度为130℃以上的微粒的平均粒径,例如,可以作为数均粒径进行规定,所述数均粒径通过使用激光散射粒径分布仪(例如HORIBA公司制“LA-920”),使耐热温度为130℃以上的微粒分散在溶解耐热温度为130℃以上的微粒或者耐热温度为130℃以上的微粒不膨润的介质中而测定。
另外,耐热温度为130℃以上的微粒的比表面积优选为100m2/g以下,更优选为50m2/g以下,进一步优选为30m2/g以下。如果耐热温度为130℃以上的微粒的比表面积增大,则一般地,有为了使微粒之间、微粒与基材、电极良好地粘结所必需的有机粘合剂的量增多的倾向,制成电池时的输出特性有可能变差。另外,如果耐热温度为130℃以上的微粒的比表面积增大,则微粒表面吸附的水分增多,有可能使非水电池的电池特性降低。另一方面,耐热温度为130℃以上的微粒的比表面积优选为1m2/g以上。本说明书中所说的耐热温度为130℃以上的微粒的比表面积是用氮气通过BET法测定的值。
另外,本发明的耐热性多孔质膜由于使用了耐热温度为130℃以上那样的高耐热性微粒,因此通过其作用,高温时的热收缩被抑制,具有高尺寸稳定性。进一步地,像这样的耐热性高的耐热性多孔质膜与电极(正极和/或负极)进行了一体化时,高温时的耐热性多孔质膜整体的尺寸稳定性进一步提高。另一方面,多孔质基材与本发明的耐热性多孔质膜一体化而构成的本发明的非水电池用隔膜,即使多孔质基材为例如像聚烯烃制微多孔膜那样高温时的尺寸稳定性差的材料,由于通过耐热温度为130℃以上的微粒的作用而与高温时的尺寸稳定性良好的耐热性多孔质膜进行了一体化,因此多孔质基材的热收缩也被抑制,高温时隔膜整体的尺寸稳定性也提高。因此,具有与电极一体化的本发明的耐热性多孔质膜的非水电池、具有本发明的非水电池用隔膜的非水电池中,能够防止例如在使用仅由现有的聚乙烯制微多孔膜构成的隔膜的电池中产生的由隔膜的热收缩引起的短路的发生,因而能够进一步提高电池内异常过热时的可靠性及安全性。
另外,具有本发明的耐热性多孔质膜的非水电池(本发明的非水电池)中,由于能够通过例如使隔膜变厚以外的构成而实现由高温时隔膜的热收缩引起的短路的防止,因此能够使将正极和负极隔开的隔离材料(本发明的耐热性多孔质膜或者本发明的非水电池用隔膜)的厚度较薄,从而也能够尽可能地抑制能量密度的降低。
从更有效地发挥上述使用微粒所带来的作用的观点来看,耐热性多孔质膜中的耐热温度为130℃以上的微粒的量,在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中优选为10体积%以上,更优选为30体积%以上,进一步优选为40体积%以上。
当为不含后述纤维状物的耐热性多孔质膜,通过含有后述的热熔融性微粒、膨润性微粒也具有关闭功能时,耐热温度为130℃以上的微粒在耐热性多孔质膜中的量,例如在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中,优选为80体积%以下。另外,当为不含后述纤维状物、并且不具有关闭功能的耐热性多孔质膜时,耐热温度为130℃以上的微粒在耐热性多孔质膜中的量也可以更多,具体地,只要在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中为99.5体积%以下就没有问题。
另一方面,当为含有后述纤维状物的耐热性多孔质膜,通过含有后述的热熔融性微粒、膨润性微粒也具有关闭功能时,耐热温度为130℃以上的微粒在耐热性多孔质膜中的量,例如在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中,优选为70体积%以下。另外,当为含有后述纤维状物、并且不具有关闭功能的耐热性多孔质膜时,耐热温度为130℃以上的微粒在耐热性多孔质膜中的量也可以更多,具体地,只要在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中为80体积%以下就没有问题。
耐热性多孔质膜也可以含有纤维状物。通过含有纤维状物,能够提高耐热性多孔质膜的强度。这里,本说明书中所说的“纤维状物”是指长径比[长轴方向的长度/与长轴方向正交的方向的宽度(直径)]为4以上的物质。纤维状物的长径比优选为10以上。
纤维状物优选耐热温度为150℃以上。例如当耐热性多孔质膜中含有能够赋予在140℃以下的温度下熔融而将耐热性多孔质膜的空孔堵塞,阻断耐热性多孔质膜中离子的移动的功能(所谓的关闭功能)的材料时(详述于后),通过在多孔质膜中也含有耐热温度为150℃以上的纤维状物,可实现:在由于电池内的发热等发生关闭后,即使隔膜的温度进一步上升10℃以上,也可以更稳定地保持其形状。另一方面,在不赋予关闭功能的情况下,在也使用耐热温度为150℃以上的纤维状物的耐热性多孔质膜、进一步使用该耐热性多孔质膜的隔膜中,即使在150℃的温度下也能够实质上消除其变形。
本说明书中所说的耐热温度为150℃以上的纤维状物中“耐热温度为150℃以上”是指至少在150℃下通过目测未确认到变形等形状变化。
纤维状物优选耐热温度为150℃以上,并且只要具有电绝缘性,电化学性稳定,进一步地对于非水电池具有的非水电解质(非水电解液)、耐热性多孔质膜形成用组合物中使用的溶剂稳定,就没有特殊限制。
作为纤维状物的具体的构成材料,可以列举例如纤维素、纤维素改性体(羧甲基纤维素等)、聚丙烯(PP)、聚酯[聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等]、聚丙烯腈(PAN)、芳纶、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等树脂;玻璃、氧化铝、二氧化硅等无机材料(无机氧化物)等。纤维状物可以含有这些构成材料的1种,也可以含有2种以上。另外,纤维状物,作为构成成分,除了上述构成材料以外,根据需要也可以含有公知的各种添加剂(例如为树脂时的抗氧化剂等)。
在纤维状物中,为了提高与耐热温度为130℃以上的微粒的粘接性,也可以实施电晕处理、表面活性剂处理等表面处理。
纤维状物的直径只要在耐热性多孔质膜的厚度以下即可,例如优选为0.01~5μm。如果直径过大,则纤维状物之间的缠结不足,例如通过使用纤维状物所带来的耐热性多孔质膜的强度提高效果有可能变小。另外如果直径过小,则耐热性多孔质膜的空孔过小而有离子透过性降低的倾向,有时会使电池的负荷特性降低。
耐热性多孔质膜中纤维状物的存在状态,例如长轴(长度方向的轴)相对于耐热性多孔质膜面的角度以平均计优选为30°以下,更优选为20°以下。
耐热性多孔质膜含有上述纤维状物时,从更有效地发挥使用纤维状物所带来的作用的观点来看,耐热性多孔质膜中纤维状物的含量在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中优选为10体积%以上,更优选为30体积%以上。另一方面,如果上述含有纤维状物的耐热性多孔质膜中纤维状物的含量过多,则其他成分(耐热温度为130℃以上的微粒等)的含量减少,这些其他成分的作用有时会降低,因此纤维状物的含量在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中优选为90体积%以下,更优选为70体积%以下。
本发明的耐热性多孔质膜能够赋予关闭功能。为了制成具有关闭功能的耐热性多孔质膜,可以采用例如含有在80~150℃下熔融的热熔融性微粒、在80~150℃温度下非水电解液的吸收量增大而膨润的膨润性微粒的方法。本说明书中所说的“非水电解液的吸液量增大”是指每1g树脂的吸液量为1.0ml/g以上。
这里,耐热性多孔质膜的上述关闭功能,例如能够通过由模型电池(modelcell)的温度引起的电阻上升来评价。也就是说,制造具备正极、负极、耐热性多孔质膜(与正极和负极中的任意一个进行了一体化)和非水电解液的模型电池,将该模型电池在恒温槽中保持,一边以5℃/分钟的速度升温一边测定模型电池的内阻值,通过测定测得的内阻值为加热前(在室温下测定的电阻值)的5倍以上时的温度,从而可以将该温度作为耐热性多孔质膜具有的关闭温度而评价。
对于含有在80~150℃熔融的热熔融性微粒,即依据JIS K7121的规定、用差示扫描量热仪(DSC)测定的熔解温度为80~150℃的物质的耐热性多孔质膜而言,暴露于80~150℃(或者在其以上的温度)时,由于热熔融性微粒熔融而使耐热性多孔质膜的空孔闭塞,因而阻碍Li离子的移动。因此,在将这样的耐热性多孔质膜用作正极和负极的隔离材料的非水电池中,高温时的急速放电反应被抑制。此时,通过上述内阻上升而评价的隔膜的关闭温度为热熔融性微粒的熔点以上150℃以下。热熔融性微粒的熔点(上述熔解温度)更优选为140℃以下。
作为热熔融性微粒的构成材料的具体例子,可以列举聚乙烯(PE)、来自乙烯的结构单元为85摩尔%以上的共聚聚烯烃、PP、或者聚烯烃衍生物(氯化聚乙烯、氯化聚丙烯等)、聚烯烃蜡、石油蜡、棕榈蜡等。作为上述共聚聚烯烃,可以列举乙烯-乙烯基单体共聚物,更具体地,可以列举乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、或者乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。另外,也可以使用聚环烯烃等。热熔融性微粒可以仅具有这些构成材料的1种,也可以具有2种以上。其中,优选PE、聚烯烃蜡、或者来自乙烯的结构单元为85摩尔%以上的EVA。另外,作为热熔融性微粒的构成成分,除了上述构成材料以外,根据需要还可以含有在树脂中添加的公知的各种添加剂(例如抗氧化剂等)。
作为热熔融性微粒的粒径,以用与耐热温度为130℃以上的微粒相同的测定法测定的数均粒径计,例如优选为0.001μm以上,更优选为0.1μm以上,另外,优选为15μm以下,更优选为1μm以下。
对于具有在80~150℃的温度下非水电解液的吸收量增大而膨润的膨润性微粒的耐热性多孔质膜而言,在电池内暴露于高温时,膨润性微粒由于非水电解液的吸收量增大而大大膨胀(以下将伴随膨润性微粒的温度上升,吸收非水电解液而大大膨胀的功能称为“热膨润性”),从而使耐热性多孔质膜内的Li离子传导性显著降低,因此电池的内阻上升,能够切实确保上述关闭功能。膨润性微粒开始显示上述热膨润性的温度为80℃以上150℃以下,但更优选为135℃以下。
作为具有这种热膨润性的膨润性微粒,优选例如交联聚苯乙烯(PS)、交联丙烯酸树脂[例如交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)]、交联氟树脂[例如交联聚偏氟乙烯(PVDF)]等,特别优选交联PMMA。
膨润性微粒的粒径,以用激光散射粒径分布仪(例如,HORIBA公司制“LA-920”)、使微粒分散在不使其膨润的介质(例如水)中而测定的数均粒径计,优选为0.1~20μm。
作为膨润性微粒的市售品,可以获得例如GANZ化成公司制的交联PMMA“GANZPEARL(产品名)”、东洋油墨公司制的交联PMMA“RSP1079(产品名)”等。
为了使耐热性多孔质膜具有关闭功能,可以仅含有热熔融性微粒,也可以仅含有膨润性微粒,也可以含有热熔融性微粒和膨润性微粒两者。另外,还可以在耐热性多孔质膜中含有以膨润性微粒作为核、用热熔融性微粒的构成材料覆盖其表面所得的核-壳型微粒那样的热熔融性微粒的构成材料与膨润性微粒的构成材料的复合物微粒。
通过使耐热性多孔质膜中含有热熔融性微粒、膨润性微粒而具有关闭功能时,从确保良好的关闭功能这一点出发,耐热性多孔质膜中热熔融性微粒或者膨润性微粒的含量(当耐热性多孔质膜含有热熔融性微粒和膨润性微粒两者时,为其合计量;当含有热熔融性微粒的构成材料与膨润性微粒的构成材料的复合物微粒时,为其量。),在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中优选为5~70体积%。如果这些微粒的含量过少,则含有这些微粒所带来的关闭效果有时会变小;如果过多,则由于耐热性多孔质膜中耐热温度为130℃以上的微粒、纤维状物等的含量变少,因此由其确保的效果有时会变小。
作为本发明的耐热性多孔质膜的具体形态,可以列举例如下述(a)、(b)和(c)的形态。
(a)耐热温度为130℃以上的微粒(及根据需要的其他微粒)通过有机粘合剂粘结而形成的片状耐热性多孔质膜。
(b)耐热温度为130℃以上的微粒和纤维状物(以及根据需要的其他微粒)均匀地分散,使它们通过有机粘合剂粘结而形成的片状耐热性多孔质膜。
(c)使用大量纤维状物集合并仅由这些纤维状物形成片状物所得的材料,例如织布、无纺布(包括纸)等形态的材料,使该片状物中含有耐热温度为130℃以上的微粒、根据需要的其他微粒,用有机粘合剂将片状物涉及的纤维状物和各种微粒等粘结而构成的由单层形成的耐热性多孔质膜。
以上形态的耐热性多孔质膜可以与非水电池中使用的电极(正极和/或负极)一体化,作为将正极和负极隔开的隔离材料使用。
因此,形成本发明的耐热性多孔质膜并与电极一体化时,可以采用如下方法:例如,对于(a)和(b)形态的耐热性多孔质膜,含有耐热温度为130℃以上的微粒和有机粘合剂、进一步根据需要的纤维状物及其他微粒,使它们分散在溶剂(包含分散介质。以下相同。)中而调制耐热性多孔质膜形成用组合物(对于有机粘合剂,也可以在溶剂中溶解),将其涂布在电极表面,干燥而在电极表面直接形成耐热性多孔质膜。
另外,也可以将上述耐热性多孔质膜形成用组合物在PET膜、金属板等基材上涂布、干燥而形成(a)、(b)形态的耐热性多孔质膜,将其从基材剥离后与电极重合,通过辊压等与电极一体化。
另外,形成(c)形态的耐热性多孔质膜时,可以用上述耐热性多孔质膜形成用组合物浸渍纤维状物的片状物,通过一定的空隙将不必要的组合物除去后,干燥而得到独立膜的耐热性多孔质膜。这里,该耐热性多孔质膜随后与电极重合,通过辊压等与电极一体化。
作为(c)形态的耐热性多孔质膜中使用的纤维状物的片状物,可以列举由在构成成分中含有上述列举的各材料的纤维状物的至少1种构成的织布、具有这些纤维状物彼此缠结的构造的无纺布等多孔质片材等。更具体地,可以列举纸、PP无纺布、聚酯无纺布(PET无纺布、PEN无纺布、PBT无纺布等)、PAN无纺布等无纺布等。
可以在耐热性多孔质膜形成用组合物中使用的溶剂,只要是能够使耐热温度为130℃以上的微粒、热熔融性微粒、膨润性微粒等均匀地分散,而且能够使有机粘合剂均匀地溶解或者分散的溶剂即可,例如优选甲苯等芳香族烃,四氢呋喃等呋喃类,甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类等有机溶剂。另外,在这些溶剂中,以控制表面张力为目的,还可以适当添加醇(乙二醇、丙二醇等)、或者单甲基乙酸酯等各种氧化丙烯系二醇醚等。另外,在粘合剂为水溶性时、作为乳液使用时等,可以以水为溶剂,此时也可以适当添加醇类(甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇等)而控制表面张力。
在上述耐热性多孔质膜形成用组合物中,优选使含有耐热温度为130℃以上的微粒、有机粘合剂、热熔融性微粒、膨润性微粒、纤维状物等的固体成分含量例如为10~80质量%。
耐热温度为130℃以上的微粒中使用板状颗粒时,为了提高耐热性多孔质膜中板状颗粒的取向性,只要在将耐热性多孔质膜形成用组合物涂布在电极表面、其他基材表面上所得的涂膜(干燥前的涂膜)、浸渍耐热性多孔质膜形成用组合物所得的片状物中,对这些组合物施加剪切力即可。例如作为使耐热温度为130℃以上的微粒等存在于片状物的空孔内的方法,通过将上述耐热性多孔质膜形成用组合物浸渍片状物后,通过一定的空隙的方法,可以对耐热性多孔质膜形成用组合物施加剪切力,这样可以提高板状颗粒的取向性。
另外,耐热性多孔质膜中,为了进一步提高板状的、耐热温度为130℃以上的微粒的取向性,除了上述施加剪切力的方法以外,还可以采用如下方法:使用高固体成分浓度(例如50~80质量%)的耐热性多孔质膜形成用组合物的方法;使用如下耐热性多孔质膜形成用组合物的方法,所述耐热性多孔质膜形成用组合物通过用分散机、搅拌器(agitator)、均化器、球磨机、超微磨碎机、气流磨等各种混合·搅拌装置、分散装置等使耐热温度为130℃以上的微粒分散在溶剂中,在得到的分散体中添加·混合有机粘合剂(进一步根据需要的纤维状物、热熔融性微粒、膨润性微粒等)而调制;使用如下耐热性多孔质膜形成用组合物的方法,所述耐热性多孔质膜形成用组合物通过使用使油脂类、表面活性剂、硅烷偶联剂等分散剂作用于表面而使表面得到改性的耐热温度为130℃以上的微粒而调制;使用将形状、直径或者长径比不同的耐热温度为130℃以上的微粒并用而调制的耐热性多孔质膜形成用组合物的方法;控制将耐热性多孔质膜形成用组合物浸渍片状物或者在基材上涂布后的干燥条件的方法;对耐热性多孔质膜加压、加热加压的方法;在将耐热性多孔质膜形成用组合物浸渍片状物或者在基材上涂布后,干燥前施加磁场的方法等,这些方法可以各自单独实施,也可以组合实施2种以上的方法。
这样得到的耐热性多孔质膜的厚度,从进一步提高使用其的电池的短路防止效果、而且提高耐热性多孔质膜的强度的观点来看,例如,优选为3μm以上,更优选为5μm以上。另一方面,从进一步提高电池的能量密度的观点来看,耐热性多孔质膜的厚度优选为50μm以下,更优选为30μm以下。
另外,为了确保非水电解质的液体保持量而使离子透过性良好,耐热性多孔质膜的空孔率在干燥的状态下优选为20%以上,更优选为30%以上。另一方面,从确保耐热性多孔质膜的强度和防止电池中的内部短路的观点来看,耐热性多孔质膜的空孔率在干燥的状态下优选为70%以下,更优选为60%以下。另外,耐热性多孔质膜的空孔率P(%)可以从耐热性多孔质膜的厚度、单位面积的质量、构成成分的密度,通过使用下述(2)式求得对于各成分i的总和而计算。
P={1-(m/t)/(Σai·ρi)}×100 (2)
此处,上述式中,ai为将全部质量设为1时成分i的比率,ρi为成分i的密度(g/cm3),m为耐热性多孔质膜的每单位面积的质量(g/cm2),t为耐热性多孔质膜的厚度(cm)。
进一步地,通过后述实施例所示方法求得的耐热性多孔质膜在150℃下的热收缩率(与电极一体化状态下的热收缩率),优选为5%以下。
另外,作为耐热性多孔质膜的强度,以使用直径1mm的针的穿刺强度计优选为50g以上。如果该穿刺强度过小,则当产生锂的枝状结晶时,由于耐热性多孔质膜的刺穿有可能发生短路。
进一步地,耐热性多孔质膜的透气度通过依据JIS P8117的方法而测定,以在0.879g/mm2的压力下100ml的空气透过膜的秒数表示的Gurley值计优选为10~300sec。如果透气度过大,则离子透过性变小,如果过小则有时耐热性多孔质膜的强度变小。
通过形成以上说明的构成的耐热性多孔质膜,能够确保上述热收缩率、强度、透气度。
本发明的非水电池用隔膜是多孔质基材与本发明的耐热性多孔质膜一体化而构成的多层构造的隔膜。
作为隔膜涉及的多孔质基材,可以使用树脂制无纺布、织布、微多孔膜等。
对本发明的隔膜赋予关闭功能时,优选在多孔质基材的构成树脂中使用熔点为80~150℃的热塑性树脂。作为熔点为80~150℃的热塑性树脂,可以列举先前列举的作为热熔融性微粒的构成树脂的各种热塑性树脂。在由这种热塑性树脂构成的多孔质基材中,优选聚烯烃(PE、乙烯-丙烯共聚物等)制的微多孔膜。
本发明的隔膜的关闭功能也与耐热性多孔质膜的关闭功能同样地,可以通过由模型电池的温度引起的电阻上升来评价。即,制造具备正极、负极、隔膜和非水电解液的模型电池,将该模型电池在恒温槽中保持,一边以5℃/分钟的速度升温一边测定模型电池的内阻值,通过测定测得的内阻值为加热前(在室温下测定的电阻值)的5倍以上时的温度,从而可以将该温度作为隔膜具有的关闭温度而评价。
另一方面,在重视隔膜的耐热性而不赋予关闭功能时,也可以使用由耐热性树脂构成的多孔质基材。作为这种耐热性树脂,只要是耐热温度为150℃以上,对电池中使用的非水电解质稳定,进一步对电池内部的氧化还原反应稳定的树脂均可。更具体地,可以列举聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、芳纶、聚四氟乙烯、聚砜、聚氨酯、PAN、聚酯(PET、PBT、PEN等)等耐热性树脂。
作为多孔质基材使用的微多孔膜中,由上述热塑性树脂构成的膜、由上述耐热性树脂构成的膜的任何一个,都可以使用通过以往公知的方法而制造的膜。例如可以使用通过溶剂萃取法、干式或者湿式拉伸(单轴或者双轴拉伸)法等制造的离子透过性多孔质膜。另外,还可以使用通过用化学试剂、超临界CO2等的发泡法进行微多孔化而得到的膜。
制造本发明的隔膜时,可以采用经过将耐热性多孔质膜形成时使用的上述耐热性多孔质膜形成用组合物在多孔质基材的表面涂布、干燥的工序,在多孔质基材的表面形成由耐热性多孔质膜构成的层的方法。另外,也可以将由先前列举的形成独立膜的耐热性多孔质膜的方法得到的耐热性多孔质膜与多孔质基材重叠,通过辊压等一体化。
在耐热温度为130℃以上的微粒中使用板状颗粒时,为了提高其取向性,可以使用先前列举的各种方法作为提高耐热性多孔质膜中板状颗粒的取向性的方法。
本发明的隔膜中,耐热性多孔质膜和多孔质基材没有必要分别各为1片,也可以由多片构成隔膜。例如可以为在耐热性多孔质膜的两面配置有多孔质基材的构成、或者在多孔质基材的两面配置有耐热性多孔质膜的构成。可是,如果过度增加耐热性多孔质膜和多孔质基材的总片数,则会使隔膜的厚度增大而有可能导致电池的内阻的增加、能量密度的降低,因而不优选,隔膜中耐热性多孔质膜和多孔质基材的总片数优选为5片以下。
这样得到的本发明的隔膜中,从进一步提高电池的短路防止效果、确保隔膜的强度,使其操作性良好的观点来看,其厚度例如优选为5.5μm以上,更优选为10μm以上。另一方面,从进一步提高电池的能量密度的观点来看,隔膜的厚度优选为50μm以下,更优选为30μm以下。
另外,本发明的隔膜中,当将耐热性多孔质膜的厚度设为X(μm)、将多孔质基材的厚度设为Y(μm)时,优选使X与Y的比率Y/X为1~20,而且使隔膜整体的厚度满足上述优选值。如果Y/X过大,则耐热性多孔质膜过薄,例如在使用高温时尺寸稳定性差的多孔质基材时,抑制其热收缩的效果有可能变小。另外,如果Y/X过小,则耐热性多孔质膜过厚而使隔膜整体的厚度增大,有可能输出特性的提高效果变小等,有时会引起电池特性的降低。这里,隔膜具有多片耐热性多孔质膜时,厚度X为其总厚度;具有多片多孔质基材时,厚度Y为其总厚度。
如果用具体的值来表示,则多孔质基材的厚度(隔膜具有多片多孔质基材时为其总厚度)优选为5μm以上,另外,优选为30μm以下。并且,耐热性多孔质膜的厚度(隔膜具有多片耐热性多孔质膜时为其总厚度)优选为0.5μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为2μm以上;另外,优选为10μm以下,更优选为5μm以下,更优选为3μm以下。
另外,为了确保非水电解质的液体保持量而使离子透过性良好,用上述(2)式,将m设为隔膜的每单位面积的质量(g/cm2),将t设为隔膜的厚度(cm)而求得的隔膜的空孔率,在干燥的状态下优选为20%以上,更优选为30%以上。另一方面,从确保隔膜的强度和防止内部短路的观点来看,通过上述方法求得的隔膜的空孔率,在干燥的状态下优选为70%以下,更优选为60%以下。
进一步地,用上述(2)式,将m设为多孔质基材的每单位面积的质量(g/cm2),将t设为多孔质基材的厚度(cm)而求得的隔膜涉及的多孔质基材的空孔率优选为30~70%。另外,与和电极一体化的耐热性多孔质膜的情况同样地,通过上述(2)求得的隔膜涉及的耐热性多孔质膜的空孔率,优选为20%以上(更优选为30%以上)、70%以下(更优选为60%以下)。
通过由后述的实施例所示的方法求得的隔膜在150℃的热收缩率优选为5%以下。
作为隔膜的强度,以使用直径1mm的针的穿刺强度计优选为50g以上。如果该穿刺强度过小,则当产生锂的枝状结晶时,由于隔膜的刺穿有可能发生短路。
隔膜的透气度通过依据JIS P8117的方法而测定,以在0.879g/mm2压力下100ml空气透过膜的秒数表示的Gurley值计优选为10~300sec。如果透气度过大,则离子透过性变小,如果过小则有时隔膜的强度会变小。
进一步地,隔膜的Gurley值优选满足下述(3)式的关系。
Gs≤max{Ga,Gb}+10 (3)
此处,Gs为隔膜的Gurley值,Ga为多孔质基材的Gurley值,Gb为耐热性多孔质膜的Gurley值,max{a,b}为a和b中大的一方。其中,Gb用下述(4)式求得。
Gb=Gs-Ga (4)
通过形成以上说明的构成的隔膜,能够确保上述热收缩率、强度、透气度。
只要本发明的非水电池具有正极、负极和非水电解质,本发明的耐热性多孔质膜与正极和负极的至少一个一体化、并作为将其与对电极隔开的隔离材料而使用,或者本发明的隔膜作为将正极和负极隔开的隔离材料而使用即可,对其他构成及构造没有特殊限制,能够适用以往已知的非水电池(锂一次电池等非水一次电池、锂二次电池等非水二次电池)中采用的各种构成及构造。以下,对于本发明的非水电池中作为特别重要的形态的锂二次电池进行详细地说明。
作为锂二次电池的形态,可以列举使用钢罐、铝罐等作为外装罐的筒形(方筒形、圆筒形等)等。另外,也可以形成将蒸镀有金属的层压膜作为外装体的软包装电池。
正极只要是以往已知的锂二次电池中使用的正极、即含有能够吸纳放出Li离子的活性物质的正极即可,没有特殊限制。例如作为活性物质,可以适用由Li1+xMO2(-0.1<x<0.1,M:CO、Ni、Mn等)表示的含锂过渡金属氧化物,LiMn2O4等锂锰氧化物,LiMn2O4的Mn的一部分被其他元素取代的LiMnxM(1-x)O2,橄榄石型LiMPO4(M:CO、Ni、Mn、Fe),LiMn0.5Ni0.5O2,Li(1+a)MnxNiyCO(1-x-x)O2(-0.1<a<0.1,0<x<0.5,0<y<0.5)等,可以将以集电体为芯材,将在这些正极活性物质中适当添加公知的导电助剂(炭黑等碳材料等)、聚偏氟乙烯(PVDF)等粘结剂等而成的正极合剂制成成型体(即,正极合剂层)所得的结构等作为正极使用。
作为正极的集电体,可以使用铝等金属的箔、冲孔金属、网、膨胀合金等,但通常优选使用厚度为10~30μm的铝箔。
正极侧的引线部通常是在制造正极时,通过在集电体的一部分不形成正极合剂层而残留集电体的露出部,将其作为引线部而设置的。然而,引线部并不要求一定是最初与集电体一体化的,也可以后来通过在集电体上连接铝制的箔等而设置。
负极只要是以往已知的锂二次电池中使用的负极、即含有能够吸纳放出Li离子的活性物质的负极即可,没有特殊限制。例如作为活性物质,可以使用石墨、热解碳类、焦炭类、玻璃状碳类、有机高分子化合物的烧成体、中间相碳微球(MCMB)、碳纤维等能够吸纳、放出锂的碳系材料的1种或者2种以上的混合物。另外,Si、Sn、Ge、Bi、Sb、In等元素及其合金、含锂氮化物、或者氧化物等能够以与锂金属接近的低电压充放电的化合物、或者锂金属、锂/铝合金也可以作为负极活性物质而使用。可以将以集电体为芯材,将在这些负极活性物质中适当添加导电助剂(炭黑等碳材料等)、PVDF等粘结剂等而成的负极合剂制成成型体(负极合剂层)所得的结构;上述各种合金、锂金属的箔单独、或者形成在集电体上所得的结构等具有负极剂层的结构作为负极使用。
在负极中使用集电体时,作为集电体,可以使用铜制、镍制的箔、冲孔金属、网、膨胀合金等,但通常使用铜箔。为了获得高能量密度的电池而使负极整体的厚度变薄时,该负极集电体厚度的上限优选为30μm,另外,下限优选为5μm。
负极侧的引线部也与正极侧的引线部同样地,通常在制造负极时,通过在集电体的一部分不形成负极剂层(具有负极活性物质的层,含负极合剂层)而残留集电体的露出部,将其作为引线部而设置。然而,该负极侧的引线部并不要求一定是最初与集电体一体化的,也可以后来通过在集电体上连接铜制的箔等而设置。
电极可以以如下形态使用:将上述正极与上述负极隔着本发明的隔膜而层叠,或者将上述正极和负极中的至少一个与本发明的耐热性多孔质膜一体化、以该耐热性多孔质膜介于两者之间的方式将正极和负极层叠的层叠结构的电极组;进一步将它们卷绕的卷绕结构的电极组。这里,使用将正极和负极中的至少一个与本发明的耐热性多孔质膜一体化所得的结构而构成电池时,也可以另外使用隔膜(例如以往已知的锂二次电池等电池中使用的聚烯烃制的微多孔膜隔膜),但由于本发明的耐热性多孔质膜作为将正极和负极隔开的隔离材料(即隔膜)而发挥作用,因此没有必要特地使用隔膜。
作为非水电解质,如上所述,可以使用将锂盐溶解在有机溶剂中所得的溶液(非水电解液)。作为锂盐,只要是在溶剂中离解形成Li+离子、在作为电池使用的电压范围内不发生分解等副反应的物质即可,没有特殊限制。例如可以使用LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6等无机锂盐,LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li2C2F4(SO3)2、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiCnF2n+1SO3(n≥2)、LiN(RfOSO2)2〔其中,Rf是氟烷基〕等有机锂盐等。
作为在非水电解液中使用的有机溶剂,只要是将上述锂盐溶解、在作为电池使用的电压范围内不发生分解等副反应的物质即可,没有特殊限制。例如可以列举碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等链状碳酸酯,丙酸甲酯等链状酯,γ-丁内酯等环状酯,二甲氧基乙烷、二乙基醚、1,3-二氧戊环、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚等链状醚,二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等环状醚,乙腈、丙腈、甲氧基丙腈等腈类,亚硫酸乙二醇酯等亚硫酸酯类等,这些物质可以单独使用1种,也可以并用2种以上。这里,为了形成特性更好的电池,优选使用碳酸亚乙酯和链状碳酸酯的混合溶剂等能够获得高导电率的组合。另外,在这些非水电解液中,以提高安全性、充放电循环性、高温贮藏性等特性为目的,也可以适当添加碳酸亚乙烯酯类、1,3-丙磺酸内酯、二苯基二硫化物、环己基苯、联苯、氟苯、叔丁基苯等添加剂。
作为该锂盐在非水电解液中的浓度,优选为0.5~1.5mol/l,更优选为0.9~1.25mol/l。
另外,代替上述有机溶剂,也可以使用乙基-甲基咪唑鎓三氟甲基锍酰亚胺、庚基-三甲基铵三氟甲基锍酰亚胺、吡啶鎓三氟甲基锍酰亚胺、胍鎓三氟甲基锍酰亚胺等常温熔融盐。
进一步,也可以添加将上述非水电解液凝胶化的高分子材料,使非水电解液成为凝胶状而在电池中使用。作为用于使非水电解液成为凝胶状的高分子材料,可以列举PVDF、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、PAN、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、主链或者侧链上具有环氧乙烷链的交联聚合物、交联的聚(甲基)丙烯酸酯等公知的能够形成凝胶状电解质的主聚合物。
实施例
以下,基于实施例对本发明详细地描述。但下述实施例并不是对本发明的限制。另外,本实施例中使用的耐热温度为150℃的微粒、膨润性微粒以及热熔融性微粒的平均粒径为通过上述方法测定的值。
实施例1
<电极的制造>
正极如下制造。首先,在90质量份作为含锂复合氧化物的LiCoO2(正极活性物质)中,加入5质量份作为导电助剂的炭黑并混合,在该混合物中,加入将5质量份的PVDF溶解于NMP中所得的溶液,混合而制成含正极合剂浆料,使其通过70目的网而除去粒径大的物质。将该含正极合剂浆料在厚度为15μm的由铝箔形成的正极集电体的两面均匀地涂敷并干燥,其后,用辊压机压缩成型而使总厚度为105μm后,切断,焊接铝制的引线体而制造带状正极。
另外,负极如下制造。使用人造石墨作为负极活性物质,使用PVDF作为粘结剂,将它们以质量比95:5的比例混合,进一步加入NMP并混合而制成含负极合剂糊。将该含负极合剂糊在厚度为10μm的由铜箔形成的负极集电体的两面均匀地涂布并干燥,其后,用辊压机压缩成型使总厚度为100μm后,切断,焊接镍制的引线体而制造带状负极。
<非水电解液的调制>
在以1.0mol/l的浓度使LiPF6溶解在碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的体积比10:10:30的混合溶剂所得的溶液中,添加碳酸亚乙烯酯,使其相对于非水电解液的总质量为2.5质量%,调制非水电解液。
<隔膜的制造>
将4000g作为耐热温度为130℃以上的微粒的勃姆石粉末(板状、平均粒径1μm、长径比10、比表面积8m2/g)分4次加入4000g水中,用分散机以2800rpm搅拌5小时而调制均匀的浆料。在该分散液中,加入作为有机粘合剂的重均分子量为350万的PVP[ISP日本公司制“K-120(商品名)”、Tg为176℃]的水溶液(浓度10质量%)800g,进一步加入水,在室温下搅拌至均匀地分散,调制固体成分比率为30质量%的浆料(耐热性多孔质膜形成用浆料)。
准备在PE制微多孔膜的两面具有PP制微多孔膜的3层构造的聚烯烃制微多孔膜(厚度为16μm,空孔率为40%,各层的厚度:PP层5μm/PE层6μm/PP层5μm,构成PE层的PE的熔点为135℃),对其一面进行电晕放电处理。然后,用微凹版涂布机将上述浆料涂布在上述3层构造的聚烯烃制微多孔膜的电晕放电处理面上,干燥而形成耐热性多孔质膜,从而得到厚度为20μm的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为6体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为53%。
<电池的组装>
使上述那样得到的隔膜以耐热性多孔质膜侧朝向正极侧的方式介于上述正极与上述负极之间而重叠,卷绕成螺旋状而制造卷绕结构的电极组。将得到的卷绕结构的电极组装入直径18mm、高度65mm的铁制外装罐,注入非水电解液后进行密封,制造图1所示构成的锂二次电池。在该锂二次电池中,充电至4.2V时(正极的电位以Li基准计为4.3V)的设计电容量为1400mAh(后述的各实施例和比较例的锂二次电池的设计电池容量也全部相同)。
此处对图1所示电池进行说明,在图1所示锂二次电池中,正极1和负极2隔着隔膜3而被卷绕成螺旋状,作为卷绕结构的电极组与非水电解液4一起被收纳于外装罐5内。另外,在图1中,为了避免复杂化,图中没有显示制造正极1、负极2时使用的集电体等。
在外装罐5的底部,在插入上述卷绕结构的电极组之前,配置有由PP形成的绝缘体6。封口板7为铝制且制成圆板状,在其中央部设有薄壁部7a,并且在上述薄壁部7a的周围,设有作为用于使电池内压作用于防爆阀9的压力导入口7b的孔。然后,在该薄壁部7a的上表面焊接有防爆阀9的突出部9a,构成焊接部分11。另外,在上述封口板7上设置的薄壁部7a、防爆阀9的突出部9a等,为了在图上容易理解,仅图示了断面,断面后面的轮廓省略了图示。另外,封口板7的薄壁部7a与防爆阀9的突出部9a的焊接部分11,也为了在图上容易理解而图示为比实际夸张的状态。
端子板8为轧制钢制,对表面实施镍镀,形成周边部为帽檐状的帽子状,在该端子板8中设有气体排出口8a。防爆阀9为铝制且制成圆板状,在其中央部设有在发电元件侧(在图1中为下侧)具有尖端部的突出部9a,并且设有薄壁部9b;上述突出部9a的下表面如上所述焊接于封口板7的薄壁部7a的上表面,构成焊接部分11。绝缘垫圈10为PP制且制成环状,配置于封口板7的周边部的上部,在其上部配置有防爆阀9,在使封口板7和防爆阀9绝缘的同时,以非水电解液不从两者之间泄露的方式将两者的间隙密封。环状衬垫12为PP制,引线体13为铝制,使上述封口板7与正极1连接,在卷绕结构的电极组的上部配置有绝缘体14,负极2与外装罐5的底部通过镍制的引线体15连接。
该电池中,封口板7的薄壁部7a与防爆阀9的突出部9a通过焊接部分11接触,防爆阀9的周边部与端子板8的周边部接触,正极1与封口板7通过正极侧的引线体13连接,因而在通常的状态下,正极1与端子板8可以通过引线体13、封口板7、防爆阀9及它们的焊接部分11而获得电连接,作为电路正常地发挥作用。
并且,以如下方式设计:在电池被暴露于高温等电池中发生异常情况、电池内部产生气体、电池的内压上升的情况下,由于其内压上升,防爆阀9的中央部向内压方向(图2中为上侧的方向)变形,伴随该变形,剪切力作用于通过焊接部分11而一体化的薄壁部7a而使该薄壁部7a断裂,或者防爆阀9的突出部9a与封口板7的薄壁部7a的焊接部分11剥离后,在该防爆阀9中设置的薄壁部9b开裂而使气体从端子板8的气体排出口8a排至电池外部,从而能够防止电池的断裂。
实施例2
将4000g与实施例1中使用的相同的勃姆石粉末分4次加入4000g水中,用分散机以2800rpm搅拌5小时而调制均匀的分散液。在该分散液中加入作为有机粘合剂的重均分子量为160万的PVP[ISP日本公司制“K-90(商品名)”、Tg为174℃]的水溶液(浓度10质量%)800g,进一步加入水,在室温下搅拌至均匀地分散而调制固体成分比率为30质量%的浆料。在该浆料中,以相对于100质量份水为0.1质量份的量添加氟系表面活性剂(全氟烷基环氧乙烷加成物),搅拌至均匀而得到耐热性多孔质膜形成用浆料。
用凹版涂布机将上述浆料涂布在与实施例1中使用的相同的3层构造的聚烯烃制微多孔膜(未实施电晕放电处理)的一面后,干燥,形成耐热性多孔质膜,从而得到厚度为20μm的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中,有机粘合剂的体积比例为6体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为52%。
然后,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
实施例3
将在勃姆石的分散液中加入的有机粘合剂水溶液改变为重均分子量为40万的PVP[ISP日本公司制“K-60(商品名)”,Tg为170℃]的水溶液(浓度10质量%),除此以外,与实施例1同样地调制固体成分比率为30质量%的耐热性多孔质形成用浆料,除了使用该浆料以外,与实施例1同样地制造厚度为20μm的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为6体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为53%。
然后,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
实施例4
将4000g与实施例1中使用的相同的勃姆石粉末分4次加入4000g水中,用分散机以2800rpm搅拌5小时而调制均匀的分散液。在该分散液中,加入交联PMMA微粒(膨润性微粒,平均粒径0.4μm)的水分散体(固体成分比率为40质量%)4000g和重均分子量为350万的PVP[ISP日本公司制“K-120(商品名)”、Tg为176℃]的水溶液(浓度10质量%)800g,进一步加入水,在室温下搅拌至均匀地分散,调制固体成分比率为30质量%的耐热性多孔质形成用浆料。
用凹版涂布机将上述浆料涂布在与实施例1中使用的相同的3层构造的聚烯烃制微多孔膜的电晕放电处理面后,干燥,形成耐热性多孔质膜,从而得到厚度为20μm的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为6体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为51%。
然后,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
实施例5
作为耐热温度为130℃以上的微粒,使用一次颗粒连接而成的二次颗粒状勃姆石粉末(平均粒径0.06μm、比表面积100m2/g),将4000g该勃姆石粉末分4次加入4000g水中,用分散机以2800rpm搅拌5小时而调制均匀的分散液。在该分散液中,加入PE微粒(热熔融性微粒、熔点135℃、平均粒径1.0μm)的水分散体(固体成分比率40%)4000g和重均分子量为350万的PVP[ISP日本公司制“K-120(商品名)”、Tg为176℃]的水溶液(浓度10质量%)1200g,进一步加入水,在室温下搅拌至均匀地分散,调制固体成分比率为30质量%的耐热性多孔质形成用浆料。
准备PET无纺布(单位面积质量8g/m2、厚度16μm)作为多孔质基材,在其上浸涂上述浆料后,干燥,形成耐热性多孔质膜,从而得到厚度为20μm的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为9体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为51%。
然后,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
实施例6
作为耐热温度为130℃以上的微粒,准备氧化铝粉末(平均粒径0.4μm,比表面积7m2/g),将4000g该氧化铝粉末分4次加入4000g水中,用分散机以2800rpm搅拌5小时而调制均匀的分散液。在该分散液中,加入PE微粒(热熔融性微粒、熔点135℃、平均粒径1.0μm)的水分散体(固体成分比率40%)4000g和重均分子量为350万的PVP[ISP日本公司制“K-120(商品名)”、Tg为176℃]的水溶液(浓度10质量%)1200g,进一步加入水,在室温下搅拌至均匀地分散,调制固体成分比率为30质量%的耐热性多孔质形成用浆料。
用凹版涂布机将上述浆料涂布在与实施例1中制造的相同的负极的负极合剂层上后干燥,形成厚度为20μm的耐热性多孔质膜,得到负极与耐热性多孔质膜的一体化物。该耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为15体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为46%。
将上述负极与耐热性多孔质膜的一体化物和与实施例1中制造的相同的正极重合,卷绕成螺旋状而制造卷绕结构的电极组。然后,除了使用该电极组以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
实施例7
对于与实施例6中调制的相同的耐热性多孔质膜形成用浆料,用凹版涂布机将上述浆料涂布在与实施例1中制造的相同的负极的负极合剂层上后干燥,形成厚度为10μm的耐热性多孔质膜,得到负极与耐热性多孔质膜的一体化物。
另外,对于与实施例6中调制的相同的耐热性多孔质膜形成用浆料,用凹版涂布机将上述浆料涂布在与实施例1中制造的相同的正极的正极合剂层上后干燥,形成厚度为10μm的耐热性多孔质膜,得到正极与耐热性多孔质膜的一体化物。
上述负极与耐热性多孔质膜的一体化物中的耐热性多孔质膜和上述正极与耐热性多孔质膜的一体化物中的耐热性多孔质膜,构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为15体积%,空孔率为46%。
将上述负极与耐热性多孔质膜的一体化物和上述正极与耐热性多孔质膜的一体化物重合,卷绕成螺旋状而制造卷绕结构的电极组。然后,除了使用该电极组以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
比较例1
将在勃姆石的分散液中加入的有机粘合剂水溶液改变为重均分子量为7万的PVP[ISP日本公司制“K-30(商品名)”、Tg为163℃]的水溶液(浓度10质量%),除此以外,与实施例1同样地调制固体成分比率为30质量%的耐热性多孔质形成用浆料,除了使用该浆料以外,与实施例1同样地制造厚度为20μm的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为6体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为53%。
然后,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
比较例2
将耐热温度为130℃以上的微粒改变为平均粒径为0.005μm、比表面积为250m2/g的勃姆石粉末,除此以外,与实施例1同样地调制耐热性多孔质膜形成用浆料,除了使用该浆料以外,与实施例1同样地制造具有厚度为20μm的耐热性多孔质膜的隔膜。该隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为6体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为46%。
然后,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。
比较例3
将4000g与实施例1中使用的相同的勃姆石粉末分4次加入4000g水中,用分散机以2800rpm搅拌5小时而调制均匀的分散液。在该分散液中,加入作为有机粘合剂的重均分子量为160万的PVP[ISP日本公司制“K-90(商品名)”、Tg为174℃]的水溶液(浓度10质量%)200g,进一步加入水,在室温下搅拌至均匀地分散而调制耐热性多孔质膜形成用浆料。
然后,除了使用上述浆料以外,与实施例1同样地制造具有厚度为20μm的耐热性多孔质膜的隔膜,除了使用该隔膜以外,与实施例1同样地制造锂二次电池。另外,上述隔膜的耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中有机粘合剂的体积比例为1.5体积%,耐热性多孔质膜的空孔率为57%。
对实施例和比较例的锂二次电池以及实施例和比较例的电池中使用的隔膜或者耐热性多孔质膜进行下述各评价。
<隔膜或者耐热性多孔质膜的热收缩试验>
从实施例1~5和比较例1~3的电池中使用的隔膜以及实施例6、7的电池中使用的负极与耐热性多孔质膜的一体化物,切取使MD方向、TD方向分别为5cm、10cm的长条状的样品片。此处,MD方向是隔膜或者负极与耐热性多孔质膜的一体化物制造时的机械方向,TD方向是与其垂直的方向。
对于上述各样品,以长边方向(TD方向)的中心与短边方向(MD方向)的中心交叉的方式,与长边方向及短边方向平行地分别用油性笔标记各3cm的直线。这里,各直线的中心为这些直线的交叉点。将这些样品悬挂于恒温槽内,使槽内温度以5℃/分钟的比例进行温度上升,达到150℃后,在150℃保温1小时,测定从试验开始在150℃进行1小时固定运行时长边方向和短边方向的标记的长度,求出与升温前的各自长度之差,进一步求出该差与升温前各自的长度之比,从而算出各方向的热收缩率。另外,各隔膜及耐热性多孔质膜的热收缩率为长边方向的热收缩率和短边方向的热收缩率中值大的一方。
<充放电特性评价>
对于实施例和比较例的各电池,在以下条件下进行充电,分别求出充电容量和放电容量,将放电容量相对于充电容量的比例作为充电效率进行评价。充电是以0.2C的电流值进行定电流充电至电池电压为4.2V,随后,进行4.2V的定电压充电,作为定电流-定电压充电。至充电结束的总充电时间为15小时。
将充电后的各电池以0.2C的放电电流进行放电直至电池电压为3.0V时,实施例1~7和比较例1~3的电池,充电效率为大致100%,可以确认作为电池可良好地工作。
<高温贮藏特性评价>
对于实施例和比较例的各电池,在与充放电特性评价相同的条件下充电后,在60℃的环境下贮藏20天,对于之后的各电池,恢复至常温后进行放电直至电池电压为3.0V。然后,用对于各电池得到的放电容量除以充放电特性评价时求得的放电容量,将所得的值以百分率表示,求得高温贮藏后的容量维持率。即,可以说,这些电池高温贮藏后的容量维持率越高,高温贮藏特性越优异。
<加热试验>
对于实施例和比较例的电池各3个,以0.5C电流值定电流充电至4.35V。充电时,使用在20.0℃~25℃的空气气氛下,表面温度与空气气氛温度相同的状态的电池。将该充电状态的电池放入恒温槽内,使槽内温度以5℃/分钟的比例进行温度上升,达到150℃后,进一步在150℃下保温3小时。从恒温槽内的温度上升开始至150℃下3小时的固定运行终止期间,通过在电池表面连接的热电偶,测定电池到达的最高温度。然后,对于各实施例、比较例,求得3个电池的到达最高温度的平均值。
将上述各评价结果记载于表1(表1中隔膜或者耐热性多孔质膜的热收缩率仅记为“热收缩率”)。另外,表1中对于实施例和比较例的电池中涉及的耐热性多孔质膜,还一并记载了使用的PVP的重均分子量、有机粘合剂的比例(在耐热性多孔质膜的构成成分的总体积中的含量)和耐热性多孔质膜与多孔质基材或者负极之间的180°剥离强度(表1中记为“剥离强度”)。
[表1]
如表1所示,具有在有机粘合剂中使用具有特定Tg、并且具有特定的重均分子量的PVP,与多孔质基材或者电极的剥离强度满足特定值的耐热性多孔质膜的实施例1~7的锂二次电池,与具有在有机粘合剂中使用重均分子量低的PVP的耐热性多孔质膜的比较例1的锂二次电池相比,高温贮藏后的容量维持率高,具有优异的高温贮藏特性。
另外,实施例1~7的锂二次电池涉及的隔膜或者耐热性多孔质膜,在150℃的热收缩率小。因此,实施例1~7的电池,通过即使为高温时也难以收缩的隔膜或者耐热性多孔质膜,正极与负极可以良好地隔离,因而可以说具有高安全性。实际上,实施例1~7的电池,加热试验时的到达最高温度被抑制为较低,能够确认安全性良好。
另一方面,比较例1~3的电池中,使用的隔膜的耐热性多孔质膜与多孔质基材之间的180°剥离强度小,从而引起隔膜在150℃的热收缩率大。因此,比较例1~3的电池,高温时隔膜收缩而有可能正极与负极接触,因此可以说与实施例的电池相比,安全性差。实际上,比较例1~3的电池在加热试验时的到达最高温度比实施例的电池高,能够确认安全性差。
在不脱离其宗旨的范围内,本发明还可以作为上述以外的方式而实施。本申请中公开的实施方式是一个例子,本发明并不受这些实施方式的限制。与上述说明书的记载相比,本发明的范围优先由附加的权利要求的范围的记载解释,在与权利要求均等的范围内的所有变更均包含于权利要求的范围内。
工业实用性
本发明的非水电池能够适用于与使用以往已知的锂二次电池等非水电池的各种用途相同的用途。
符号说明
1 正极
2 负极
3 隔膜
Claims (10)
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℃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℃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。
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基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的耐热性多孔质膜,进一步含有熔点为80~150℃的树脂微粒。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的耐热性多孔质膜,在非水电解液中,进一步含有在80~150℃的温度下非水电解液的吸收量增大而膨润的微粒。
6.一种非水电池用隔膜,其特征在于,多孔质基材与权利要求1~5中任一项所述的耐热性多孔质膜进行了一体化。
7.根据权利要求6所述的非水电池用隔膜,多孔质基材为聚烯烃制微多孔膜。
8.根据权利要求6或7所述的非水电池用隔膜,其在150℃的热收缩率为5%以下。
9.一种非水电池,其特征在于,其具有正极、负极和非水电解质,权利要求1~5中任一项所述的耐热性多孔质膜与所述正极和所述负极中的至少一个进行了一体化。
10.一种非水电池,其特征在于,其具有正极、负极、隔膜和非水电解质,所述隔膜为权利要求6~8中任一项所述的非水电池用隔膜。
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