CN113948819A - 非水电解液二次电池用层叠体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非水电解液二次电池用层叠体,即使在其存在于电池内部的状态下施加外力,多孔层也不易受到破坏。本发明的一个方式的非水电解液二次电池用层叠体在实施剥离试验A时,第1电极板(10)与非水电解液二次电池用层叠间隔件(100a)的最表面层之间的剥离强度小于多孔层(30)与聚烯烃多孔膜(40)之间的剥离强度。步骤1A:使非水电解液二次电池用层叠体浸渍于规定的溶剂中。步骤2A:将第1电极板(10)固定于基板(1000)上。步骤3A:在规定的条件下使非水电解液二次电池用层叠间隔件(100a)剥离。

Description

非水电解液二次电池用层叠体
技术领域
本发明涉及一种非水电解液二次电池用层叠体。另外,本发明还涉及 非水电解液二次电池用构件、非水电解液二次电池及非水电解液二次电池 用层叠间隔件。
背景技术
非水电解液二次电池、尤其是锂离子二次电池由于能量密度高而被广 泛用作个人电脑、移动电话、便携信息终端等中使用的电池,并且,最近 作为车载用电池正在推进开发。
非水电解液二次电池中含有的发电元件采用了将电极板与间隔件交 替层叠的结构。从稳定性及安全性的观点出发,为了能够即使施加外力也 维持该层叠结构,开发出了使电极板-间隔件间牢固地粘接的技术(例如 参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-149936号公报
发明内容
发明所要解决的问题
作为非水电解液二次电池用间隔件,广泛地使用在聚烯烃多孔膜上形 成有多孔层的层叠间隔件。根据本发明人等的研究,在采用非水电解液二 次电池用层叠间隔件作为非水电解液二次电池用间隔件的情况下,电极板 -间隔件间的粘接性未必越高越好。这是因为,若电极板-间隔件间的粘接 性过高,则在对电极板-间隔件层叠体施加外力时,多孔层有可能在仍旧 粘接于电极板的状态下从聚烯烃多孔膜剥离。当在电池内部发生该剥离时,就会产生耐热性及强度降低的部位,在电池的安全性上可能成为问题。
根据以上的考察,本发明人等首次发现,存在有如下的对于非水电解 液二次电池用层叠体的技术上的要求,即,将电池内部的电极板-间隔件 间的粘接性限定为适度的强度,即使施加外力,多孔层也不易受到破坏。 本发明的一个方式的目的在于,提供一种非水电解液二次电池用层叠体, 即使在其存在于电池内部的状态下施加外力,多孔层也不易受到破坏。
用于解决问题的手段
本发明包含以下的构成。
<1>一种非水电解液二次电池用层叠体,是层叠有第1电极板及非 水电解液二次电池用层叠间隔件的非水电解液二次电池用层叠体,
所述非水电解液二次电池用层叠间隔件具备聚烯烃多孔膜、和形成于 该聚烯烃多孔膜的一面或两面的多孔层,
所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的与所述第1电极板接触的 最表面层对于所述第1电极板具有粘接性,
在实施下述条件的剥离试验A时,所述第1电极板与所述非水电解 液二次电池用层叠间隔件的最表面层之间的剥离强度小于所述多孔层与 所述聚烯烃多孔膜之间的剥离强度:
步骤1A.使所述非水电解液二次电池用层叠体在60℃于碳酸亚乙酯: 碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯的体积比为30:35:35的溶剂中浸渍24小时;
步骤2A.将所述第1电极板固定于基板上;
步骤3A.以使所述第1电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔 件的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥离所述非水电 解液二次电池用层叠间隔件。
<2>根据<1>中记载的非水电解液二次电池用层叠体,其中,所述 步骤3A中的剥离强度为8N/m以下。
<3>根据<1>或<2>中记载的非水电解液二次电池用层叠体,其 中,在实施下述条件的剥离试验B时,所述第1电极板与所述非水电解 液二次电池用层叠间隔件的最表面层之间的剥离强度小于所述多孔层与 所述聚烯烃多孔膜之间的剥离强度:
步骤1B.以使溶剂的含量为2重量%以下的方式干燥所述非水电解液 二次电池用层叠体;
步骤2B.将所述第1电极板固定于基板上;
步骤3B.以使所述第1电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔 件的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度,剥离所述非水 电解液二次电池用层叠间隔件。
<4>根据<3>中记载的非水电解液二次电池用层叠体,其中,所述 第1电极板为正极板,
所述步骤3B中的剥离强度为8N/m以下。
<5>根据<1>~<4>中任一项记载的非水电解液二次电池用层叠 体,其中,所述多孔层包含选自(甲基)丙烯酸酯系树脂、含氟树脂、聚 酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酯系树脂及水溶 性聚合物中的1种以上的树脂。
<6>根据<1>~<5>中任一项记载的非水电解液二次电池用层叠 体,其中,所述多孔层包含芳族聚酰胺树脂。
<7>一种非水电解液二次电池用构件,是具备<1>~<6>中任一 项记载的非水电解液二次电池用层叠体、和第2电极板的非水电解液二次 电池用构件,
在非水电解液二次电池用构件中,依次配置有所述第1电极板、所述 非水电解液二次电池用层叠间隔件及所述第2电极板。
<8>根据<7>中记载的非水电解液二次电池用构件,其中,所述第 1电极板及所述第2电极板的一方为正极板,另一方为负极板,
所述正极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件间的剥离强度 小于所述负极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件间的剥离强度。
<9>一种非水电解液二次电池,其具备<1>~<6>中任一项记载 的非水电解液二次电池用层叠体、或者<7>或<8>中记载的非水电解液 二次电池用构件。
<10>一种非水电解液二次电池用层叠间隔件,是具备聚烯烃多孔 膜、和形成于该聚烯烃多孔膜的一面或两面的多孔层的非水电解液二次电 池用层叠间隔件,
所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的至少一方的最表面层位于 所述多孔层侧,并且对于试验用电极板具有粘接性,
所述试验用电极板,是在铝箔上层叠有包含锂镍钴锰氧化物 (NCM523):炭黑:石墨:PVDF=92:2.5:2.5:3的电极活性物质的、 厚度1mm的层叠体,
在实施下述条件的剥离试验C时,所述试验用电极板与所述非水电 解液二次电池用层叠间隔件的最表面层之间的剥离强度小于所述多孔层 与所述聚烯烃多孔膜之间的剥离强度:
步骤1C.经由对于试验用电极板具有粘接性的所述最表面层以使所 述多孔层与所述试验用电极板相面对的方式将所述非水电解液二次电池 用层叠间隔件与所述试验用电极板层叠,在70℃、6MPa、10秒钟的条件 下进行压制,制作试验用层叠体;
步骤2C.使所述试验用层叠体在60℃于碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯:碳 酸甲乙酯的体积比为30:35:35的溶剂中浸渍24小时;
步骤3C.将所述试验用电极板固定于基板上;
步骤4C.以使所述试验用电极板与所述非水电解液二次电池用层叠 间隔件的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度,剥离所述 非水电解液二次电池用层叠间隔件。
发明效果
根据本发明的一个方式,可以提供一种非水电解液二次电池用层叠 体,即使在其存在于电池内部的状态下施加外力,多孔层也不易受到破坏。
附图说明
图1是表示本发明的一个方式的非水电解液二次电池用层叠体的示 意图。
图2是表示本发明的另一个方式的非水电解液二次电池用层叠体的 示意图。
图3是说明本发明的剥离试验的方法的示意图。
图4是表示本发明的一个方式的非水电解液二次电池用构件的示意 图。
附图标记说明
10第1电极板,20粘接层,30多孔层,40聚烯烃多 孔膜,50第2电极板,100a、b非水电解液二次电池用层叠间隔件, 200a、b非水电解液二次电池用层叠体,500非水电解液二次电池用 构件。
具体实施方式
关于本发明的一个实施方式,以下进行说明,但是本发明并不受该实 施方式的限定。本发明并不限定为以下说明的各构成,能够在请求保护的 范围所示的范围内进行各种变更,关于将不同实施方式中分别公开的技术 手段适当组合而得到的实施方式,也包含在本发明的技术范围之内。需要 说明的是,在本说明书中,只要没有特别记载,表示数值范围的“A~B” 是指“A以上且B以下”。
〔1.非水电解液二次电池用层叠体〕
如上所述,在非水电解液二次电池中含有的发电元件中,为了不在被 层叠的电极板与间隔件之间产生错移,通常将电极板-间隔件间粘接。以 往认为,该粘接越牢固越好。
然而,本发明人等进行了研究,结果判明,在使用非水电解液二次电 池用层叠间隔件作为间隔件的情况下,若电极板-间隔件间的粘接过高, 则会产生问题。即,在非水电解液二次电池内部对电极板-间隔件层叠体 施加外力时,多孔层有可能在仍旧粘接于电极板的状态下从聚烯烃多孔膜 剥离。因而,在浸渍于电解液中的状态下,还是优选“电极板与非水电解 液二次电池用层叠间隔件之间的剥离强度”小于“聚烯烃多孔膜与多孔层 之间的剥离强度”。若此种剥离强度的大小关系成立,则在非水电解液二 次电池内部对电极板-间隔件层叠体施加外力时,优先在电极板与多孔层 之间发生剥离,可以防止多孔层从聚烯烃多孔膜剥离。
在优选的方式中,即使在基本上不包含电解液的干燥状态下,“电极 板与非水电解液二次电池用层叠间隔件之间的剥离强度”也小于“聚烯烃 多孔膜与多孔层之间的剥离强度”。若此种剥离强度的大小关系成立,则 在干燥状态(例如电极板-间隔件层叠体的制造时、运输时)下对电极板- 间隔件层叠体施加外力时,优先在电极板与多孔层之间发生剥离,可以防 止多孔层从聚烯烃多孔膜剥离。
在本发明的一个方式中,根据剥离试验A及剥离试验B的结果来确 定具有以上说明的剥离强度的关系的非水电解液二次电池用层叠体。剥离 试验A是用于在浸渍于电解液中的状态下、确定非水电解液二次电池用 层叠体内的各层间的剥离强度的大小关系的试验。剥离试验B是用于在 干燥的状态下、确定非水电解液二次电池用层叠体内的各层间的剥离强度 的大小关系的试验。
另外,在本发明的一个方式中,还提供根据剥离试验C的结果确定 的非水电解液二次电池用层叠间隔件。剥离试验C是以能够将剥离试验 A应用于非水电解二次电池用层叠间隔件的方式进行了改变的试验。
对于电极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件的粘接性,例如可以 利用多孔层或粘接层中的粘接性树脂的含量、该多孔层或粘接层的基重 (日文:目付)、制作电极-间隔件层叠体时的压制条件等来调节。一般而 言,有粘接性树脂的含量越多则形成越牢固的粘接的趋势。另外,有多孔 层或粘接层的基重越大则形成越牢固的粘接的趋势。此外,有压制时间越 长、压制温度越高、压制压力越大则形成越牢固的粘接的趋势。
[非水电解液二次电池用层叠体的结构]
参照图1及2。本发明的一个方式的非水电解液二次电池用层叠体 200a(或200b)层叠有第1电极板10、和非水电解液二次电池用层叠间 隔件100a(或100b)。
第1电极板10可以是正极板,也可以是负极板。第1电极板10层叠 有集电体12和电极活性物质层15(正极活性物质层或负极活性物质层)。 图1及2中绘制的第1电极板10中,为了提供给后述的剥离试验,在集 电体12的一面层叠有电极活性物质层15。但是,第1电极板10也可以 是在集电体12的两面层叠有电极活性物质层15的结构。
非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)在聚烯烃多孔膜 40的一面或两面形成有多孔层30。图1及2中,绘制出在聚烯烃多孔膜40的一面形成有多孔层30的例子。
在非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)中,以使电极活性 物质层15与多孔层30相面对的方式,层叠有第1电极板10和非水电解 液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)。此时,非水电解液二次电池用 层叠间隔件100a(或100b)与第1电极板10接触的最表面层是对于第1 电极板10具有粘接性的层。对于第1电极板10具有粘接性的层也可以是 在多孔层30之外设置的粘接层20(参照图1)。或者,对于第1电极板 10具有粘接性的层也可以是多孔层30本身(参照图2)。
[剥离试验A]
剥离试验A是用于在浸渍于电解液中的状态下、确定非水电解液二 次电池用层叠体200a(或200b)的各层间的剥离强度的大小关系的试验。 剥离试验A按照以下的步骤实施。
(步骤1A)使非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)在60℃ 于碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯的体积比为30:35:35的溶剂 中浸渍24小时。
(步骤2A)将第1电极板10固定于基板1000上。
(步骤3A)以使第1电极板10与非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a(或100b)的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥 离非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)。
在步骤1A中,将非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)浸 渍于具有规定的组成的溶剂中。由此,再现浸渍于电解液中的状态的非水 电解液二次电池用层叠体200a(或200b)。即使在非水电解液二次电池用 层叠体200a(或200b)浸渍于不同种类的电解液中时(从电池制品中取 出的情况等),由于在步骤1A中浸渍于特定组成的电解液中,因此也能 够将实施剥离试验A的非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)的 条件统一。
在步骤2A中,以使集电体12与基板1000相面对的方式,将第1电 极板10固定于基板1000上(参照图3)。只要能够将第1电极板10以耐 受剥离试验的程度固定,基板1000的材质及固定第1电极板10的方法就 没有特别限定。作为一例,基板1000为玻璃环氧板。作为一例,第1电 极板10被利用双面胶固定于基板1000。
在步骤3A中,作为使非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或 100b)剥离的装置,可以举出剥离试验装置。只要是本领域技术人员,就 能够选择出可以达成所述的剥离试验的条件的适当的剥离试验装置。
非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)在实施剥离试验A时, 第1电极板10与非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)的最 表面层之间的剥离强度小于多孔层30与聚烯烃多孔膜40之间的剥离强 度。因此,在步骤3A后,附着于电极活性物质层15上的多孔层30即使 存在,也仅限于微少的量。在一个实施方式中,对于附着于电极活性物质层15上的多孔层30的面积,若将剥离试验A前与电极活性物质层15粘 接的多孔层30的面积设为100%,则优选为5%以下,更优选为1%以下, 进一步优选为0%。在一个实施方式中,第1电极板10与非水电解液二 次电池用层叠间隔件100a(或100b)在电极活性物质层15与多孔层30 的界面处剥离。
附着于电极活性物质层15上的多孔层30的面积例如可以利用图像分 析来测定。通常,由于电极活性物质层15带有黑色,多孔层30接近白色, 因此只要利用适当的图像处理软件(Image J等),就可以根据色调的差别 区分两者,测定面积。
在步骤3A后,粘接层20可以附着于电极活性物质层15上,也可以 附着于多孔层30上。这是因为,粘接层20通常是相当薄的层,因此很难 判定附着于电极活性物质层15或多孔层30的哪一方。图3中,将粘接层 20绘制至非水电解液二次电池用层叠间隔件100a的剥离了的部分为止, 然而这只不过是权宜性的描绘。
在步骤3A后,附着于多孔层30上的电极活性物质层15的量优选为 0,然而若为少量则可以容许。在一个实施方式中,对于附着于多孔层30 上的电极活性物质层15的面积,若将剥离试验A前与多孔层30粘接的 电极活性物质层15的面积设为100%,则为5%以下。
在步骤3A中,使非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b) 剥离时的剥离强度没有特别限定。这是因为,在本发明中,步骤3A后附 着于电极活性物质层15的多孔层30的面积少(从聚烯烃多孔膜40剥离 的多孔层30的面积少)是重要的。在一个实施方式中,剥离强度优选为 8N/m以下,更优选为7N/m以下,进一步优选为6N/m以下。剥离强度 的下限值优选为0.8N/m以上,更优选为1N/m以上。只要剥离强度为所 述的范围内,则在浸渍于电解液中的状态下,第1电极板10与非水电解 液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)的粘接性就是适度的,并且有 能够维持非水电解二次电池用层叠体200a(或200b)的结构的趋势。
在步骤3A中,使非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b) 剥离时的剥离强度可以利用恰当的装置来测定。测定剥离强度的装置也可 以与实施剥离试验的装置一体化。
[剥离试验B]
剥离试验B是用于在干燥的状态下、确定非水电解液二次电池用层 叠体200a(或200b)的剥离强度的各层间的大小关系的试验。剥离试验 B按照以下的步骤实施。
(步骤1B)使非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)干燥为 溶剂的含量达到2重量%以下。
(步骤2B)将第1电极板10固定于基板1000上。
(步骤3B)以使第1电极板10与非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a(或100b)的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥 离非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)。
在步骤1B中,从非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)除 去溶剂的方法没有特别限定。例如,通过用挥发性溶剂清洗从电池制品中 取出的非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b),并使之减压干燥, 可以除去溶剂。另外,也可以使用组装成电池前的非水电解液二次电池用 层叠体200a(或200b)。
非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)在实施剥离试验B时, 第1电极板10与非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)的最 表面层之间的剥离强度小于多孔层30与聚烯烃多孔膜40之间的剥离强 度。因此,步骤3B后附着于电极活性物质层15上的多孔层30即使存在, 也仅限于微少的量。在一个实施方式中,对于附着于电极活性物质层15上的多孔层30的面积,若将剥离试验B前与电极活性物质层15粘接的 多孔层30的面积设为100%,则优选为5%以下,更优选为1%以下,进 一步优选为0%。在一个实施方式中,第1电极板10与非水电解液二次 电池用层叠间隔件100a(或100b)在电极活性物质层15与多孔层30的 界面处剥离。
在步骤3B中,使非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b) 剥离时的剥离强度没有特别限定。这是因为,在本发明中,步骤3B后附 着于电极活性物质层15的多孔层30的面积少(从聚烯烃多孔膜40剥离 的多孔层30的面积少)是重要的。在一个实施方式中,(i)第1电极板 10为正极板,并且(ii)步骤3B中的所述剥离强度优选为8N/m以下, 更优选为7.5N/m以下。所述的剥离强度的下限值优选为0.8N/m以上, 更优选为1N/m以上,进一步优选为1.2N/m以上,更进一步优选为1.5N/m 以上。若剥离强度为所述的范围内,则在干燥的状态下,正极板与非水电 解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)的粘接性适度,并且有能够 维持非水电解二次电池用层叠体200a(或200b)的结构的趋势。
其他的关于剥离试验B的条件引用关于剥离试验A的记载。因此, 省略重复的记载。
需要说明的是,在图3中,绘制出对具备非水电解液二次电池用层叠 间隔件100a及第1电极板10的非水电解液二次电池用层叠体200a实施 剥离试验A或剥离试验B的样子。但是,可以也对具备非水电解液二次 电池用层叠间隔件100b及第1电极板10的非水电解液二次电池用层叠体 200b实施剥离试验A或剥离试验B。另外,可以也对在聚烯烃多孔膜40上具备第2电极板的层叠体(即非水电解液二次电池用构件500)实施剥 离试验A或剥离试验B。
〔2.非水电解液二次电池用构件〕
参照图4。本发明的一个方式的非水电解液二次电池用构件500具备 非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)和第2电极板50。非水电 解液二次电池用构件500依照第1电极板10、非水电解液二次电池用层 叠间隔件100a(或100b)及第2电极板50的顺序配置。
在第1电极板10为正极板的情况下,第2电极板50为负极板。在第 1电极板10为负极板的情况下,第2电极板50为正极板。
在多孔层30形成于聚烯烃多孔膜40的一面的情况下,在第1电极板 10与聚烯烃多孔膜40之间配置有多孔层30。在多孔层30形成于聚烯烃 多孔膜的两面的情况下,还在第2电极板50与聚烯烃多孔膜40之间配置 有多孔层30。
粘接层20为任意构成,可以配置于选自(i)第1电极板10与设于 第1电极板10侧的多孔层30之间、(ii)聚烯烃多孔膜40与第2电极板 50之间、以及(iii)设于第2电极板50侧的多孔层30与第2电极板50 之间中的1个部位以上。图4中,在所述场所当中的(i)及(ii)配置粘 接层20。
在一个实施方式中,正极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a(或100b)的剥离强度小于负极板与非水电解液二次电池用层叠间 隔件100a(或100b)的剥离强度。即,与正极板相比,负极板的一方被 更牢固地与非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)粘接。
若设为此种构成,则在对处于电池内部的非水电解液二次电池用构件 500施加外力时,正极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或 100b)之间优先剥离。因此,可以保持负极板与非水电解液二次电池用层 叠间隔件100a(或100b)的密合性。负极板与非水电解液二次电池用层 叠间隔件100a(或100b)之间的空隙可能成为枝晶(日文:デンドライ ト)生成的原因。因此,若设为所述的构成,则即使对电池施加外力,也 不易产生枝晶生成的原因,电池的安全性提高。
〔3.非水电解液二次电池用层叠间隔件〕
根据本发明的一个方式,提供一种非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a(或100b),其在实施后述的剥离试验C时,各层间的剥离强度的大 小处于规定的关系。在剥离试验C中,包括使用规定的电极板、利用规 定的压制条件制作非水电解液二次电池用层叠体200a(或200b)的步骤。 即,剥离试验C是通过统一试验条件而以能够将剥离试验A应用于非水 电解二次电池用层叠间隔件的方式进行了改变的试验。
[剥离试验C]
剥离试验C是用于在浸渍于电解液中的状态下、确定具备非水电解 液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)及试验用电极板的试验用层叠 体的剥离强度的大小关系的试验。剥离试验C按照以下的步骤实施。
(步骤1C)经由对于试验用电极板具有粘接性的最表面层,将非水 电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)与试验用电极板层叠。然 后,在70℃、6MPa、10秒钟的条件下进行压制,制作试验用层叠体。
(步骤2C)将试验用层叠体在60℃于碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯:碳 酸甲乙酯的体积比为30:35:35的溶剂中浸渍24小时。
(步骤3C)将试验用电极板固定于基板1000上。
(步骤4C)以使试验用电极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a(或100b)的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥 离非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)。
非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)的至少一方的最 表面层位于多孔层30侧,并且对于试验用电极板具有粘接性。在步骤1C 中,经由该最表面层,将非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b) 与试验用电极板粘接。对于试验用电极板具有粘接性的最表面层也可以像 非水电解液二次电池用层叠间隔件100a那样是设于多孔层30上的粘接层 20。或者,对于试验用电极板具有粘接性的最表面层也可以像非水电解液 二次电池用层叠间隔件100b那样是多孔层30本身。
剥离试验C中使用的试验用电极板是将包含锂镍钴锰氧化物 (NCM523):炭黑:石墨:PVDF=92:2.5:2.5:3的电极活性物质层 叠于铝箔上的、厚度1mm的层叠体。
试验用层叠体在实施剥离试验C时,试验用电极板与非水电解液二 次电池用层叠间隔件100a(或100b)的最表面层之间的剥离强度小于多 孔层30与聚烯烃多孔膜40之间的剥离强度。因此,在步骤4C后,附着 于试验用电极板上的多孔层30即使存在也仅限于微少的量。在一个实施 方式中,对于附着于试验用电极板上的多孔层30的面积,若将剥离试验C前与试验用电极板粘接的多孔层30的面积设为100%,则优选为5%以 下,更优选为1%以下,进一步优选为0%。在一个实施方式中,试验用 电极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)在试验用电 极板与多孔层30的界面处剥离。
在步骤4C中,剥离非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b) 时的剥离强度没有特别限定。这是因为,在本发明中,步骤4C后附着于 试验用电极板的多孔层30的面积少(从聚烯烃多孔膜40剥离的多孔层 30的面积少)是重要的。在一个实施方式中,剥离强度优选为8N/m以 下,更优选为7N/m以下,进一步优选为6N/m以下。剥离强度的下限值 优选为0.8N/m以上,更优选为1N/m以上。若剥离强度为所述的范围内, 则在浸渍于电解液中的状态下,电极板与非水电解液二次电池用层叠间隔 件100a(或100b)的粘接性适度,并且可以说有能够维持非水电解二次 电池用层叠体的结构的趋势。
其他的关于剥离试验C的条件引用关于剥离试验A的记载。因此, 省略重复的记载。
〔4.构成各构件的材料〕
本节中,对所述各节中登场的构件分别由何种材料制作进行说明。
[非水电解液二次电池用层叠间隔件]
非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)中,在聚烯烃多 孔膜40的一面或两面形成有多孔层30。图1~4中绘制的是在聚烯烃多 孔膜40的一面形成有多孔层30的非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a(或100b)。
非水电解液二次电池用层叠间隔件100a(或100b)也可以具备具有 与电极的粘接性的最表面层。可以像非水电解液二次电池用层叠间隔件 100a那样,设置与多孔层30不同的粘接层20,来作为具有与电极的粘接 性的最表面层。也可以像非水电解液二次电池用层叠间隔件100b那样, 将多孔层30本身作为具有与电极的粘接性的最表面层。另外,也可以在 聚烯烃多孔膜40的两面设置具有与电极的粘接性的最表面层。在任意情 况下,具有与电极的粘接性的最表面层都设于非水电解液二次电池用层叠 间隔件100a(或100b)的、与电极板(正极板或负极板)接触的面的至 少一方。
(聚烯烃多孔膜)
聚烯烃多孔膜在其内部具有多个连通了的细孔,能够使气体及液体从 一个面向另一个面通过。聚烯烃多孔膜可以成为非水电解液二次电池用层 叠间隔件的基材。聚烯烃多孔膜可以是如下的多孔膜,即,在电池发热时 发生熔融而使非水电解液二次电池用层叠间隔件无孔化,由此对该非水电 解液二次电池用层叠间隔件赋予关闭功能。
此处,所谓“聚烯烃多孔膜”,是以聚烯烃系树脂作为主成分的多孔 膜。另外,所谓“以聚烯烃系树脂作为主成分”,是指聚烯烃系树脂在多 孔膜中所占的比例为构成该多孔膜的材料整体的50体积%以上,优选为 90体积%以上,更优选为95体积%以上。
作为聚烯烃多孔膜的主成分的聚烯烃系树脂没有特别限定,例如可以 举出作为热塑性树脂的、将乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯和/或1- 己烯等单体聚合而成的均聚物及共聚物。即,作为均聚物,可以举出聚乙 烯、聚丙烯及聚丁烯等,作为共聚物,可以举出乙烯-丙烯共聚物等。聚 烯烃多孔膜可以是单独包含这些聚烯烃系树脂的层、或包含这些聚烯烃系 树脂的2种以上的层。其中,由于能够在更低温度阻止(关闭)过大电流 流通,因此更优选聚乙烯,特别优选以乙烯为主体的高分子量的聚乙烯。 需要说明的是,聚烯烃多孔膜可以在不损害其功能的范围中包含聚烯烃以 外的成分。
作为聚乙烯,可以举出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线形聚乙烯(乙 烯-α-烯烃共聚物)及超高分子量聚乙烯等。其中,进一步优选超高分子 量聚乙烯,更进一步优选包含重均分子量为5×105~15×106的高分子量成 分。特别是若在聚烯烃系树脂中包含重均分子量为100万以上的高分子量 成分,则聚烯烃多孔膜及非水电解液二次电池用层叠间隔件的强度提高, 因此更加优选。
聚烯烃多孔膜的膜厚优选为3~20μm,更优选为5~17μm,进一步 优选为5~15μm。若膜厚为3μm以上,则可以充分地获得对聚烯烃多孔 膜要求的功能(关闭功能等)。若膜厚为20μm以下,则可以得到经过薄 型化的非水电解液二次电池用层叠间隔件。
聚烯烃多孔膜所具有的细孔的孔径优选为0.1μm以下,更优选为 0.06μm以下。由此,可以获得充分的离子透过性,并且可以进一步防止 构成电极的粒子的进入。
对于聚烯烃多孔膜的每单位面积的重量基重,为了能够提高电池的重 量能量密度及体积能量密度,通常优选为4~20g/m2,更优选为5~ 12g/m2
聚烯烃多孔膜的透气度以Gurley值计优选为30~500s/100mL,更优 选为50~300s/100mL。由此,非水电解液二次电池用层叠间隔件可以获 得充分的离子透过性。
聚烯烃多孔膜的空隙率优选为20~80体积%,更优选为30~75体 积%。由此,可以提高电解液的保持量,并且可以在更低温度可靠地阻止 (关闭)过大电流流通。
聚烯烃多孔膜的制造方法可以使用公知的方法,没有特别限定。例如, 可以举出像日本专利第5476844号公报中记载的那样向热塑性树脂中加 入填料并进行膜成形后、除去该填料的方法。
具体而言,例如在聚烯烃多孔膜由包含超高分子量聚乙烯及重均分子 量1万以下的低分子量聚烯烃的聚烯烃系树脂形成的情况下,从制造成本 的观点出发,优选利用包括以下所示的工序(1)~(4)的方法来制造。
(1)将超高分子量聚乙烯100重量份、重均分子量1万以下的低分 子量聚烯烃5重量份~200重量份、和碳酸钙等无机填充剂100重量份~ 400重量份混炼而得到聚烯烃系树脂组合物的工序;
(2)使用聚烯烃系树脂组合物形成片的工序;
(3)从工序(2)中得到的片中除去无机填充剂的工序;
(4)对工序(3)中得到的片进行拉伸的工序。
此外,也可以利用上述的各专利文献中记载的方法。
另外,也可以使用具有上述的特征的市售品作为聚烯烃多孔膜。
(多孔层)
多孔层通常包含填料及粘结剂树脂。
作为填料的种类,可以举出有机填料及无机填料。
作为有机填料的例子,可以举出苯乙烯、乙烯基酮、丙烯腈、甲基丙 烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、 丙烯酸甲酯等的均聚物或2种以上的共聚物;聚四氟乙烯、四氟乙烯-六 氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯等氟系树脂;三聚 氰胺树脂;脲醛树脂;聚烯烃;聚甲基丙烯酸酯等。有机填料可以单独使 用,也可以混合使用2种以上。在这些有机填料中,从化学稳定性的方面 考虑,优选聚四氟乙烯粉末。
作为无机填料的例子,可以举出包含金属氧化物、金属氮化物、金属 碳化物、金属氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等无机物的材料。若具体地进行 例示,则可以举出氧化铝、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、或 碳酸钙等的粉末。无机填料可以单独使用,也可以混合使用2种以上。这 些无机填料当中,从化学稳定性的方面考虑,优选氧化铝粉末。
对于填料的形状,可以举出近似球状、板状、柱状、针状、须晶状、 纤维状等,可以使用任意的粒子。从易于形成均匀的孔的方面出发,优选 为近似球状粒子。
多孔层中的填料的含有率优选为20~95重量%,更优选为30~90 重量%,进一步优选为40~90重量%。需要说明的是,多孔层中的填料 的含有率是以该多孔层的总重量为100重量%算出的。通过使填料的含有 率为上述的范围,可以得到离子透过性良好的间隔件。
多孔层中含有的填料的平均粒径优选为0.01~2.0μm,更优选为 0.05~1.0μm。若将填料的平均粒径设为上述的范围内,则在本说明书中, 所谓“填料的平均粒径”,是指填料的体积基准的平均粒径(D50)。所谓 D50,是指基于体积基准的累积分布达到50%的值的粒径。D50例如可以 利用激光衍射式粒度分布计(岛津制作所制、商品名:SALD2200等)进行测定。
粘结剂树脂优选不溶于电池的电解液且在该电池的使用范围内为电 化学稳定。
作为粘结剂树脂,例如可以举出聚烯烃;(甲基)丙烯酸酯系树脂; 含氟树脂;聚酰胺系树脂;聚酰亚胺系树脂;聚酰胺酰亚胺系树脂;聚酯 系树脂;橡胶类;熔点或玻璃化转变温度为180℃以上的树脂;水溶性聚 合物;聚碳酸酯、聚缩醛、聚醚醚酮等。
上述的树脂当中,优选(甲基)丙烯酸酯系树脂、含氟树脂、聚酰胺 系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酯系树脂和水溶性聚 合物。
作为聚烯烃,优选聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、以及乙烯-丙烯共聚物 等。
作为含氟树脂,可以举出聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、偏 二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷 基乙烯基醚共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯 共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-氟乙烯共聚物、偏二 氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、以及乙烯-四氟乙烯共聚物等、以及所 述含氟树脂中玻璃化转变温度为23℃以下的含氟橡胶。
作为聚酰胺系树脂,优选芳香族聚酰胺和全芳香族聚酰胺等芳族聚酰 胺树脂。
作为芳族聚酰胺树脂,具体而言,例如可以举出聚(对亚苯基对苯二 甲酰胺)、聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)、聚(对苯甲酰胺)、聚(间苯甲 酰胺)、聚(4,4’-苯甲酰苯胺对苯二甲酰胺)、聚(对亚苯基-4,4’-亚联 苯基二羧酸酰胺)(日文:ポリ(パラフェニレン-4,4’-ビフェニ レンジカルボン酸アミド))、聚(间亚苯基-4,4’-亚联苯基二羧酸酰胺) (日文:ポリ(メタフェニレン-4,4’-ビフェニレンジカルボン酸 アミド))、聚(对亚苯基-2,6-萘二羧酸酰胺)、聚(间亚苯基-2,6-萘二 羧酸酰胺)、聚(2-氯对亚苯基对苯二甲酰胺)、对亚苯基对苯二甲酰胺/2, 6-二氯对亚苯基对苯二甲酰胺共聚物、间亚苯基对苯二甲酰胺/2,6-二氯 对亚苯基对苯二甲酰胺共聚物等。其中,更优选聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)。
作为聚酯系树脂,优选为聚芳酯等芳香族聚酯和液晶聚酯。
作为橡胶类,可以举出苯乙烯-丁二烯共聚物及其氢化物、甲基丙烯 酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙丙橡 胶、聚乙酸乙烯酯等。
作为熔点或玻璃化转变温度为180℃以上的树脂,可以举出聚苯醚、 聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰胺等。
作为水溶性聚合物,可以举出聚乙烯醇、聚乙二醇、纤维素醚、海藻 酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸等。
需要说明的是,作为粘结剂树脂,可以仅使用1种,也可以组合使用 2种以上。
(粘接层)
粘接层将非水电解液二次电池用层叠间隔件与电极板(正极板或负极 板)粘接。粘接层以粘接性树脂作为主成分。作为粘接性树脂的例子,可 以举出α-烯烃共聚物及其他的粘接性树脂。
本说明书中,所谓“α-烯烃共聚物”,表示具有来自于α-烯烃的结构 单元、和来自于其他单体的结构单元的共聚物。
α-烯烃优选为碳原子数2~8的α-烯烃。作为此种α-烯烃的例子,可 以举出乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等。上述 的α-烯烃中,优选乙烯。α-烯烃共聚物所具有的来自于α-烯烃的结构单 元可以仅为1种,也可以为2种以上。
作为其他单体,只要是能够与α-烯烃共聚的单体,就没有特别限定。 作为此种单体的例子,可以举出脂肪酸乙烯酯(乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、 丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、己酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、 叔碳酸乙烯酯等);具有碳原子数1~16的烷基的丙烯酸酯(丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯 酸月桂酯等);具有碳原子数1~16的烷基的甲基丙烯酸酯(甲基丙烯酸 乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸 辛酯、甲基丙烯酸月桂酯等);含有酸性基的乙烯基单体(丙烯酸、甲基 丙烯酸、琥珀酸2-丙烯酰氧基乙酯、琥珀酸2-甲基丙烯酰氧基乙酯、羧 乙基丙烯酸酯、羧乙基甲基丙烯酸酯等);芳香族乙烯基单体(苯乙烯、 丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯等);二烯(1,3-丁二烯、异戊二烯);丙 烯腈。上述的单体当中,优选脂肪酸乙烯酯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯, 更优选乙酸乙烯酯及丙烯酸乙酯。α-乙烯共聚物所具有的来自于其他单体 的结构单元可以仅为1种,也可以为2种以上。
优选的α-烯烃共聚物具有(i)来自于α-烯烃的结构单元、和(ii) 来自于选自脂肪酸乙烯酯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的1种以上的结构 单元。更优选的α-烯烃共聚物具有(i)来自于α-烯烃的结构单元、和(ii) 来自于选自乙酸乙烯酯及丙烯酸乙酯中的1种以上的结构单元。
作为α-烯烃共聚物以外的粘接性树脂的例子,可以举出氟系聚合物 (聚偏二氟乙烯等);酯系聚合物(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲 酸丁二醇酯等);纤维素系聚合物(羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、乙基 纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧乙基甲基纤维素等)。
粘接层的厚度优选为0.005~100μm,更优选为0.005~20μm,进一 步优选为0.005~10μm。若粘接层的厚度为上述的范围内,则在作为非水 电解液二次电池的构件使用时,不会使内部电阻大幅度升高。
粘接层的基重优选为0.0005~10g/m2,更优选为0.0005~2.0g/m2, 进一步优选为0.0005~0.25g/m2
对于粘接层中粘接性树脂所占的比例,若将粘接层整体的重量设为 100重量%,优选为50重量%以上,更优选为70重量%以上,进一步优 选为90重量%以上。在一个实施方式中,粘接层实质上仅由粘接性树脂 形成。若粘接层中的粘接性树脂的含有率为上述的范围,则可以获得充分 的粘接力。
粘接层中的粘接性树脂的基重优选为0.001~1g/m2,更优选为0.01~ 1g/m2,进一步优选为0.05~0.5g/m2。若粘接性树脂的基重为0.001g/m2以上,则可以获得充分的粘接力。若粘接性树脂的基重为1g/m2以下,则 在作为非水电解液二次电池的构件使用时,不会使内部电阻大幅度升高。
(具有粘接性的多孔层)
也可以设为使非水电解液二次电池用层叠间隔件中含有的多孔层本 身具备粘接性的构成。例如,通过使多孔层含有粘接性树脂,可以形成具 有粘接性的多孔层。
作为可以使多孔层含有的粘接性树脂的例子,可以举出(粘接层)的 项目中举出的粘接性树脂。关于多孔层中含有的其他树脂及填料的记载引 用(多孔层)的记载。
[正极]
作为正极,例如可以使用具备在集电体上成形有包含正极活性物质及 结着剂的活性物质层的结构的正极片。需要说明的是,所述活性物质层可 以还包含导电剂。
作为所述正极活性物质,例如可以举出能够嵌入、脱嵌锂离子的材料。 作为该材料,例如可以举出包含至少1种V、Mn、Fe、Co、Ni等过渡金 属的锂复合氧化物。
作为所述导电剂,例如可以举出天然石墨、人造石墨、焦炭类、炭黑、 热分解碳类、碳纤维、有机高分子化合物烧结体等碳质材料等。
作为所述结着剂,例如可以举出聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯的共聚物、 聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚 物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏 二氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯的共聚物、偏二氟乙 烯-三氯乙烯的共聚物、偏二氟乙烯-氟乙烯的共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙 烯-四氟乙烯的共聚物、热塑性聚酰亚胺、聚乙烯、以及聚丙烯等热塑性 树脂、丙烯酸类树脂、以及苯乙烯丁二烯橡胶。需要说明的是,结着剂也 具有作为增稠剂的功能。
作为正极集电体,例如可以举出Al、Ni、不锈钢等导电体。其中, 从易于加工为薄膜且廉价的方面出发,更优选Al。
作为片状的正极的制造方法,例如可以举出将成为正极合剂的正极活 性物质、导电剂及结着剂在正极集电体上加压成型的方法;使用适当的有 机溶剂将正极活性物质、导电剂及结着剂制成浆料状而得到正极合剂后, 将该正极合剂涂布于正极集电体,对其进行干燥,对所得的片状的正极合 剂进行加压,由此固着于正极集电体的方法等。
[负极]
作为负极,例如可以使用具备在集电体上成形有包含负极活性物质及 结着剂的活性物质层的结构的负极片。需要说明的是,所述活性物质层可 以还包含导电剂。
作为所述负极活性物质,例如可以举出能够嵌入、脱嵌锂离子的材料、 锂金属或锂合金等。作为该材料,例如可以举出天然石墨、人造石墨、焦 炭类、炭黑、热分解碳类、碳纤维及有机高分子化合物烧结体等碳质材料; 在比正极低的电位进行锂离子的嵌入、脱嵌的氧化物及硫化物等硫属化合 物;能够将与碱金属发生合金化的铝(Al)、铅(Pb)、锡(Sn)、铋(Bi) 及硅(Si)等金属、碱金属插入晶格间的立方晶系的金属间化合物(AlSb、 Mg2Si、NiSi2)、锂氮化合物(Li3-xMxN(M:过渡金属))等。
作为负极集电体,例如可以举出Cu、Ni、不锈钢等。其中,特别是 从不易在锂离子二次电池中与锂形成合金并且易于加工为薄膜的方面出 发,更优选Cu。
作为片状的负极的制造方法,例如可以举出将成为负极合剂的负极活 性物质在负极集电体上加压成型的方法;使用适当的有机溶剂将负极活性 物质制成浆料状而得到负极合剂后,将该负极合剂涂布于负极集电体,对 其进行干燥,对所得的片状的负极合剂进行加压,由此固着于负极集电体 的方法等。在所述浆料中优选包含所述导电剂及所述结着剂。
〔5.非水电解液二次电池〕
本发明的一个实施方式的非水电解液二次电池具备本发明的一个实 施方式的非水电解液二次电池用构件。非水电解液二次电池例如可以利用 以下的步骤制作。
1.在适当的容器内收存非水电解液二次电池用构件。
2.将容器内用非水电解液充满。
3.一边将容器内减压、一边将容器密闭。
[非水电解液]
作为非水电解液,例如可以使用将锂盐溶解于有机溶剂而成的非水电 解液。作为锂盐,例如可以举出LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B10Cl10、低级脂肪族 羧酸锂盐及LiAlCl4等。所述锂盐当中,更优选选自LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、 LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2及LiC(CF3SO2)3中的至少1种含 氟锂盐。
作为有机溶剂,例如可以举出碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、 碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、4-三氟甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、1,2-二(甲 氧基羰基氧基)乙烷等碳酸酯类;1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二甲氧基丙 烷、五氟丙基甲基醚、2,2,3,3-四氟丙基二氟甲基醚、四氢呋喃、2- 甲基四氢呋喃等醚类;甲酸甲酯、乙酸甲酯、γ-丁内酯等酯类;乙腈、丁腈等腈类;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类;3-甲基 -2-噁唑烷酮等氨基甲酸酯类;环丁砜、二甲亚砜、1,3-丙磺酸内酯等含 硫化合物;以及向所述有机溶剂中导入氟基而成的含氟有机溶剂等。所述 有机溶剂当中,更优选碳酸酯类,进一步优选环状碳酸酯与非环状碳酸酯 的混合溶剂、或环状碳酸酯与醚类的混合溶剂。作为环状碳酸酯与非环状碳酸酯的混合溶剂,进一步优选包含碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙 酯的混合溶剂。该混合溶剂的工作温度范围宽,并且在使用天然石墨或人 造石墨等石墨材料作为负极活性物质的情况下也显示出难分解性。
本发明并不受上述各实施方式的限定,能够在请求保护的范围所示的 范围内作出各种变更,关于将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组 合而得到的实施方式,也包含在本发明的技术范围之内。
实施例
以下,通过实施例和比较例,更详细地说明本发明,但本发明不限定 于这些实施例。
〔使用的材料〕
本实施例中,使用以下的材料实施剥离试验A及剥离试验B。
·正极板:将包含锂镍钴锰氧化物(NCM523):炭黑:石墨:PVDF =92:2.5:2.5:3的电极活性物质层叠于铝箔上的正极板(纵:5cm×横: 2cm×厚度:1mm)。
·负极板:将包含石墨:SBR:CMC=98:1:1的电极活性物质层 叠于铜箔上的负极板(纵:5cm×横:2cm×厚度:1mm)。
·层叠间隔件:在聚乙烯多孔膜的一面层叠有多孔层的层叠间隔件 (纵:10cm×横:2.5cm)。多孔层的组成为芳族聚酰胺树脂:氧化铝=33: 67。
·粘接性树脂:乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或聚偏二氟乙烯 (PVDF)。
·电解液:碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=30:35:35(体 积比)。
如上所示,本实施例中,层叠间隔件与正极板及负极板相比,尺寸更 大。在实施剥离试验时,抓住层叠间隔件的没有与电极板粘接的部分使该 层叠间隔件剥离。
〔测定方法及试验方法〕
[剥离试验A:电解液浸渍状态下的剥离试验]
利用下述的步骤,实施剥离试验A。
1.使所制作的非水电解液二次电池用层叠体在60℃于电解液中浸渍 24小时。
2.将非水电解液二次电池用层叠体的第1电极板固定于基板(纵: 10cm×横:3cm×厚度:1mm的玻璃环氧板)。固定中使用了双面胶。
3.以使第1电极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件的角度成为 180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度,在23℃气氛下使非水电解液 二次电池用层叠间隔件剥离。剥离中使用了RTG-1310(ORIENTEC公司 制)。此时,还一并测定出剥离强度。
[剥离试验B:干燥状态下的剥离试验]
利用下述的步骤,实施剥离试验B。
1.准备未浸渍于电解液中的非水电解液二次电池用层叠体。
2.将非水电解液二次电池用层叠体的第1电极板固定于基板(纵: 10cm×横:3cm×厚度:1mm的玻璃环氧板)。固定中使用了双面胶。
3.以使第1电极板与非水电解液二次电池用层叠间隔件的角度成为 180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度,在23℃气氛下剥离非水电解 液二次电池用层叠间隔件。剥离中使用了RTG-1310(ORIENTEC公司制)。 此时,也一并测定出剥离强度。
[剥离的有无的确认]
目视确认剥离试验A或B后的第1电极板,判定有无多孔层的剥离。
[粘接层(EVA)的基重]
对于使用EVA作为粘接性树脂的非水电解液二次电池用层叠体,算 出红外吸收强度比(IR强度比),作为表示粘接层的基重的参数。具体而 言,通过用EVA所特有的IR强度(1740cm-1)除以聚乙烯所特有的IR 强度(1470cm-1)而算出。IR强度比越高,则EVA的基重越大。
〔实施例1~5、比较例1~3〕
将实施例1~5及比较例1~3的非水电解液二次电池用层叠体的剥离 试验A及剥离试验B的结果表示于表1中。制作非水电解液二次电池用 层叠体时的粘接性树脂的种类、粘接层的基重及压制条件如该表所示。
【表1】
Figure BDA0003165239910000251
〔参考例1〕
使实施例及比较例中使用的非水电解液二次电池用层叠间隔件与剥 离试验A同样地在60℃于电解液中浸渍24小时。然后,依照JIS-K-6854-2 (粘接剂-剥离粘接强度试验方法-第2部:180度剥离)中规定的方法, 测定出聚乙烯多孔膜与多孔层的剥离强度,其结果是8.1N/m。
〔参考例2〕
在干燥状态下准备出实施例及比较例中使用的非水电解液二次电池 用层叠间隔件。然后,依照JIS-K-6854-2(粘接剂-剥离粘接强度试验方 法-第2部:180度剥离)中规定的方法,测定出聚乙烯多孔膜与多孔层 的剥离强度,其结果是8.0N/m。
〔结果〕
通过像实施例1~5那样,调节粘接树脂的种类、粘接层的基重及压 制条件,可以制作出电极板-间隔件间的粘接性适度的非水电解液二次电 池用层叠体。对实施例1、3、4及比较例1、3进行比较,判明有粘接层 的基重越大则电极板-间隔件间的粘接性越高的趋势。对实施例5及比较 例2、3进行比较,判明有压制压力越高则电极板-间隔件间的粘接性越高 的趋势。
实施例1、2的非水电解液二次电池用层叠体在第1电极板为正极板 的情况下,无论是在浸渍于电解液中的状态下,还是在干燥的状态下,都 没有多孔层的剥离,是最佳的粘接性。这些非水电解液二次电池用层叠体 在第1电极板为负极板的情况下,在浸渍于电解液中的状态下也没有多孔 层的剥离,是优选的。
参照实施例1~5及参考例1的结果,暗示剥离试验A的剥离强度优 选为8N/m以下左右。参照实施例1、2及参考例2的结果,暗示剥离试 验B中的剥离强度优选为8N/m以下左右。
产业上的可利用性
本发明例如可以在非水电解液二次电池中利用。

Claims (10)

1.一种非水电解液二次电池用层叠体,是层叠有第1电极板及非水电解液二次电池用层叠间隔件的非水电解液二次电池用层叠体,
所述非水电解液二次电池用层叠间隔件具备聚烯烃多孔膜、和形成于该聚烯烃多孔膜的一面或两面的多孔层,
所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的与所述第1电极板接触的最表面层对于所述第1电极板具有粘接性,
在实施下述条件的剥离试验A时,所述第1电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的最表面层之间的剥离强度小于所述多孔层与所述聚烯烃多孔膜之间的剥离强度:
步骤1A:使所述非水电解液二次电池用层叠体在60℃于碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯的体积比为30:35:35的溶剂中浸渍24小时;
步骤2A:将所述第1电极板固定于基板上;
步骤3A:以使所述第1电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥离所述非水电解液二次电池用层叠间隔件。
2.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池用层叠体,其中,
所述步骤3A中的剥离强度为8N/m以下。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液二次电池用层叠体,其中,
在实施下述条件的剥离试验B时,所述第1电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的最表面层之间的剥离强度小于所述多孔层与所述聚烯烃多孔膜之间的剥离强度:
步骤1B:以使溶剂的含量为2重量%以下的方式干燥所述非水电解液二次电池用层叠体;
步骤2B:将所述第1电极板固定于基板上;
步骤3B:以使所述第1电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥离所述非水电解液二次电池用层叠间隔件。
4.根据权利要求3所述的非水电解液二次电池用层叠体,其中,
所述第1电极板为正极板,
所述步骤3B中的剥离强度为8N/m以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的非水电解液二次电池用层叠体,其中,
所述多孔层包含选自(甲基)丙烯酸酯系树脂、含氟树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酯系树脂及水溶性聚合物中的1种以上的树脂。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的非水电解液二次电池用层叠体,其中,
所述多孔层包含芳族聚酰胺树脂。
7.一种非水电解液二次电池用构件,是具备权利要求1~6中任一项所述的非水电解液二次电池用层叠体和第2电极板的非水电解液二次电池用构件,
在非水电解液二次电池用构件中,依次配置有所述第1电极板、所述非水电解液二次电池用层叠间隔件及所述第2电极板。
8.根据权利要求7所述的非水电解液二次电池用构件,其中,
所述第1电极板及所述第2电极板的一方为正极板,另一方为负极板,
所述正极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件间的剥离强度小于所述负极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件间的剥离强度。
9.一种非水电解液二次电池,其具备权利要求1~6中任一项所述的非水电解液二次电池用层叠体、或者权利要求7或8所述的非水电解液二次电池用构件。
10.一种非水电解液二次电池用层叠间隔件,是具备聚烯烃多孔膜、和形成于该聚烯烃多孔膜的一面或两面的多孔层的非水电解液二次电池用层叠间隔件,
所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的至少一方的最表面层位于所述多孔层侧,并且对于试验用电极板具有粘接性,
所述试验用电极板,是在铝箔上层叠有包含锂镍钴锰氧化物NCM523:炭黑:石墨:PVDF=92:2.5:2.5:3的电极活性物质的、厚度1mm的层叠体,
在实施下述条件的剥离试验C时,所述试验用电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的最表面层之间的剥离强度小于所述多孔层与所述聚烯烃多孔膜之间的剥离强度:
步骤1C:经由对于试验用电极板具有粘接性的所述最表面层以使所述多孔层与所述试验用电极板相面对的方式将所述非水电解液二次电池用层叠间隔件与所述试验用电极板层叠,在70℃、6MPa、10秒钟的条件下进行压制,制作试验用层叠体;
步骤2C:使所述试验用层叠体在60℃于碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯的体积比为30:35:35的溶剂中浸渍24小时;
步骤3C:将所述试验用电极板固定于基板上;
步骤4C:以使所述试验用电极板与所述非水电解液二次电池用层叠间隔件的角度成为180°的方式,以100mm/分钟的剥离速度剥离所述非水电解液二次电池用层叠间隔件。
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