專利名稱：電池用隔板以及電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在原電池或二次電池中介于正極和負極之間的、耐化學(xué)性高的電池用隔板以及使用了這種隔板的電池。
背景技術(shù)：
近年來，電子設(shè)備朝著便攜化、無線化發(fā)展，作為這些設(shè)備的驅(qū)動用電源，小型、輕量，且具有高能量密度的原電池或二次電池等的需求正在提高。此外，隨著電子設(shè)備的進一步高功能化、高功率化，對于能夠通過充電反復(fù)使用的二次電池來說，在要求進一步提高能量密度的同時，還要求提高安全性。例如，對于圓筒型電池而言，使隔板介于正極與負極之間并卷繞的卷繞電極體與電解質(zhì)一起收納在電池罐(電池缶)內(nèi)。在這樣的電池中，通過使隔板介于正極與負極之間，從而使正極與負極之間絕緣，并保持電解質(zhì)，確保電極間的離子導(dǎo)電性。這里所謂的電解質(zhì)，例如，可以使用在有機溶劑中溶解電解質(zhì)鹽得到的非水電解液。作為有機溶劑，可以使用碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯。因此，用于二次電池的隔板如果對碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯沒有耐性，就會因碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯而發(fā)生溶解或變白，不能維持正極與負極之間的絕緣而產(chǎn)生短路。作為隔板，例如，有以下所述的那種隔板在包含聚烯烴的多孔底材上形成含有聚酰亞胺的耐熱層，并進行多孔化形成的隔板。這種結(jié)構(gòu)的隔板具有耐熱性，但對于碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性低，因此，有時不能夠充分確保二次電池的安全性。作為聚酰亞胺，例如，在專利文獻I中記載了含氟的聚酰亞胺。在專利文獻I中，只記載了使用含有氟的聚酰亞胺作為光學(xué)材料，還沒有提到對于用于二次電池的碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯具有耐性。因此，作為隔板，要求對于碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯具有耐性的隔板。現(xiàn)有技術(shù)專利文獻I日本特開2005-179659號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種目前的事實而提出的，其目的在于提供對于在電池的電解液中使用的碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性提高了的電池用隔板以及使用了該隔板的電池。達到上述目的的本發(fā)明涉及的電池用隔板，其特征在于具有包含聚烯烴系樹脂材料的底材層和含有氟含量為25%以下的聚酰亞胺的耐熱層。達到上述目的的本發(fā)明涉及的電池，其特征在于將正極和負極對向配置，并使隔板介于所述正極和負極之間，含有電解質(zhì)，且隔板具有包含聚烯烴系樹脂材料的底材層和含有氟含量為25%以下的聚酰亞胺的耐熱層。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于利用含有25%以下的氟的聚酰亞胺形成包含聚烯烴系樹脂材料的底材層上的耐熱層，因而充分具有對碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性。附圖
的簡要說明圖I適用本發(fā)明的二次電池的截面圖。圖2適用本發(fā)明的二次電池用隔板的截面圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，詳細地說明本發(fā)明適用的電池用隔板、這種隔板的制造方法以及使用了這種隔板的 電池。作為電池，例如有使用鋰(Li)作為電極反應(yīng)物質(zhì)的所謂鋰離子二次電池。舉例說明這種鋰離子二次電池。如圖I所示，鋰離子二次電池(以下稱為二次電池I)是被稱為所謂的圓筒型的電池，在大致呈中空圓柱狀的電池罐2的內(nèi)部具有一對帶狀正極3和帶狀負極4夾著隔板5并卷繞了的卷繞電極體6。對于二次電池1，在電池罐2內(nèi)裝填著卷繞電極體6以及沒有圖示的電解質(zhì)。電池罐2，例如是由鍍鎳(Ni)的鐵(Fe)構(gòu)成，一端封閉，另一端開放。在電池罐2的開放端部，將電池蓋7和設(shè)置在該電池蓋7內(nèi)側(cè)的安全閥裝置8以及熱敏電阻元件(Positive Temperature Coefficient :PTC兀件)9隔著墊圈10并通過鉚接來安裝，電池罐2的內(nèi)部被密封。卷繞電極體6例如以中心銷21為中心進行卷繞。卷繞電極體6的正極3與由鋁(Al)等構(gòu)成的正極導(dǎo)線22連接，負極4與由鎳(Ni)等構(gòu)成的負極導(dǎo)線23連接。正極導(dǎo)線22通過焊接于安全閥裝置8而與電池蓋7電連接，負極導(dǎo)線23通過焊接于電池罐2上而進行電連接。[正極]正極3是例如在長的正極集電體31的兩面設(shè)置了正極活性物質(zhì)層32的結(jié)構(gòu)。正極集電體31例如由鋁箔等金屬箔構(gòu)成。正極活性物質(zhì)層32，例如，含有I種或2種以上的能夠吸留和釋放鋰的正極材料作為正極活性物質(zhì)，并且根據(jù)需要含有石墨等導(dǎo)電劑以及聚偏二氟乙烯等粘結(jié)劑而構(gòu)成。作為能夠吸留和釋放鋰的正極材料，例如，使用鋰氧化物、鋰磷酸化物、鋰硫化物或者含鋰的層間化合物等含鋰化合物，還可以混合使用2種以上的這些化合物。為了提高能量密度，優(yōu)選含有鋰、過渡金屬元素和氧(0)的含鋰化合物，其中，更優(yōu)選含有選自鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)以及鐵(Fe)的至少I種元素作為過渡金屬元素的化合物。作為這種含鋰化合物，例如，可以列舉具有層狀巖鹽型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合氧化物、具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合氧化物或具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合磷酸鹽等。另外，作為能夠吸留和釋放鋰的正極材料，除了上述這些化合物之外，還可以列舉Mn02、V205、V6013、NiS、MoS等不含鋰的無機化合物。[負極]負極4，例如是在長的負極集電體41的兩面設(shè)置了負極活性物質(zhì)層42的結(jié)構(gòu)。負極集電體41，例如由銅箔等金屬箔構(gòu)成。負極活性物質(zhì)層42使用能夠吸留和釋放鋰的負極材料作為負極活性物質(zhì)，并且含有這些物質(zhì)中的任意I種或2種以上而構(gòu)成。根據(jù)需要，負極活性物質(zhì)層42還含有粘結(jié)劑而構(gòu)成。
作為能夠吸留和釋放鋰的負極材料，例如，可以列舉石墨、難石墨化碳、易石墨化碳、熱分解碳類、焦炭類、玻璃狀碳類、有機高分子化合物燒成體、碳纖維或活性碳等碳材料。其中，焦炭類有浙青焦炭、針狀焦炭或石油焦炭等。所謂的有機高分子化合物燒成體，是指在適當(dāng)?shù)臏囟认聼煞尤渲蜻秽珮渲雀叻肿硬牧隙M行碳化了的物質(zhì)，一部分還分類為難石墨化碳或易石墨化碳。此外，作為高分子材料，有聚乙炔或聚吡咯等。這些碳材料在充放電時產(chǎn)生的晶體結(jié)構(gòu)的變化非常少，能夠獲得高充放電容量，同時能夠獲得良好的循環(huán)特性，因而優(yōu)選。特別是石墨，其電化學(xué)當(dāng)量大，能夠獲得高能量密度，因而優(yōu)選。此外，難石墨化碳能夠獲得優(yōu)異的特性，因而優(yōu)選。另外，充放電電位低的物質(zhì)，具體地講，充放電電位接近于鋰金屬的物質(zhì)容易實現(xiàn)電池的高能量密度化，因而優(yōu)選。此外，作為能夠吸留和釋放鋰的負極材料，還可以列舉能夠吸留和釋放鋰，并含有金屬元素和半金屬元素中的至少I種作為構(gòu)成元素的材料。這是因為，如果使用這種材料，就能夠得到高的能量密度。特別是，如果與碳材料一起使用，在能夠獲得高能量密度的同時，還能夠獲得優(yōu)異的循環(huán)特性，因而更優(yōu)選。該負極材料可以是金屬元素或半金屬元素的單體，也可以是合金，也可以是化合物，此外，也可以是至少一部分具有它們的I種或2種以上的相的物質(zhì)。 作為構(gòu)成該負極材料的金屬元素或半金屬元素，例如，可以列舉鎂(Mg)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、鎘(Cd)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釔(Y)、IE (Pd)或鉬(Pt)。這些物質(zhì)可以是晶質(zhì)的物質(zhì)，也可以是非晶質(zhì)的物質(zhì)。[隔板]隔板5介于正極3和負極4之間,使正極3和負極4之間絕緣,保持作為液態(tài)電解質(zhì)的非水電解液，并且由于是多孔的，因而能夠確保正極3和負極4之間的離子傳導(dǎo)性。如圖2所示，例如，隔板5具有底材層51和分別設(shè)置于底材層51的兩面上的含有氟含量為25%以下的聚酰亞胺的耐熱層52。作為底材層51，是使用了聚乙烯(PE)以及聚丙烯(PP)等聚烯烴系樹脂材料的多孔膜，可以單獨或混合使用這些材料，或者可以使用將多種上述材料共聚得到的物質(zhì)。特別是，聚乙烯(PE)能夠獲得在100°C 160°C的范圍內(nèi)樹脂材料熔融而堵塞孔的所謂的關(guān)閉效果，而且，電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，因此，優(yōu)選作為構(gòu)成底材層51的材料。此外，如果是其他具備電化學(xué)穩(wěn)定性的樹脂，則可以使其與聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)混合使用或共聚來使用。耐熱層52在底材層51上形成，為多孔質(zhì)，并且含有含氟的聚酰亞胺。該耐熱層51通過含有氟，而具有對非水電解液的有機溶劑的碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性。此外，該耐熱層52的熱穩(wěn)定性高，即使在電池內(nèi)部溫度上升的情況下，也能夠抑制底材層51的收縮，可以抑制整個隔板5的收縮。在聚酰亞胺中，含有25%以下的氟，優(yōu)選含有15%以下的氟。當(dāng)氟的含量高于25%時，C-F鍵的大的偶極矩增多，因此，極性提高，對碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性降低，會因碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯而產(chǎn)生溶解或發(fā)白。另外，耐熱層52如果含有氟，則能夠獲得對有機溶劑的耐性或能夠抑制隔板5的收縮的效果，但是，通過使氟的含量為1%以上，更優(yōu)選為10%以上，能夠充分地獲得效果。氟的含量是通過{(氟的原子量的總數(shù))+ (構(gòu)成聚酰亞胺的元素的原子量總數(shù))} X100來算出。此外，該聚酰亞胺含有氟，因此，當(dāng)正極活性物質(zhì)層或負極活性物質(zhì)層中含有聚偏二氟乙烯等氟類高分子化合物時，粘著性提高。但是，當(dāng)氟多于25%時，雖然與正極或負極的粘著性良好，但對碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性會降低。該聚酰亞胺具有對碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯的耐性，并且可溶于形成耐熱層51時使用的N-甲基2-吡咯烷酮(NMP)等。具體地講，作為含氟的聚酰亞胺，例如，可以列舉以下化學(xué)式I以及2表示的物質(zhì)。化學(xué)式I表示的聚酰亞胺的氟含量為14. 7%，化學(xué)式2表示的聚酰亞胺的氟含量為24. 6%。化I(化學(xué)式I)化2(化學(xué)式2)
權(quán)利要求
1.電池用隔板，其特征在于，具有包含聚烯烴系樹脂材料的底材層、和含有氟含量為25%以下的聚酰亞胺的耐熱層。
2.如權(quán)利要求I所述的電池用隔板，其特征在于，上述氟含量為15%以下。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電池用隔板，其特征在于，上述聚酰亞胺是下述化學(xué)式I或化學(xué)式2，
4.電池，其特征在于，將正極和負極對向配置，并使隔板介于所述正極和負極之間，且含有電解質(zhì)， 上述隔板具有包含聚烯烴系樹脂材料的底材層、和含有氟含量為25%以下的聚酰亞胺的耐熱層。
5.如權(quán)利要求4所述的電池，其特征在于，上述氟含量為15%以下。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電池，其特征在于，上述聚酰亞胺是下述化學(xué)式I或化學(xué)式2，
全文摘要
本發(fā)明目的在于提高隔板對于藥品的耐性。在包含聚烯烴系樹脂材料的底材層上設(shè)置含有氟含量為25％以下的聚酰亞胺的耐熱層。
文檔編號B32B27/34GK102983298SQ201210433
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者須永友康, 巖田瑞生, 伊藤牧八, 石井淳一 申請人:索尼化學(xué)&信息部件株式會社