隔離物以及使用該隔離物的鋰離子二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隔離物以及使用該隔離物的鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著手機(jī)、攝影機(jī)、筆記本電腦等便攜式信息電子設(shè)備的普及，設(shè)備的高 性能化、小型化、輕量化正在急速發(fā)展。
[0003] 關(guān)于被用于這些設(shè)備的電源，從經(jīng)濟(jì)性、高性能、小型輕量等綜合平衡性良好的觀 點(diǎn)出發(fā)，二次電池、特別是鋰離子二次電池的需要正在不斷增加。再有，所述電池還被用于 一部分混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)車(chē)中。另外，就這些電子設(shè)備而言，更高性能化以及小型化正在 不斷發(fā)展，因而關(guān)于鋰離子二次電池也要求可靠性的提高和長(zhǎng)壽命化。
[0004] 作為適合于鋰離子二次電池用途的隔離物，人們提出很多的各種各樣的熱塑性多 孔層，而最近為了進(jìn)一步提高安全性可靠性，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述，提出了在作為基材的隔離 物上具有含有無(wú)機(jī)顆粒和樹(shù)脂的耐熱多孔層的無(wú)機(jī)涂層隔離物。文獻(xiàn)中記載了：通過(guò)使用 像這樣的無(wú)機(jī)涂層隔離物，從而即使由于短路等而有異常電流流動(dòng)，并且電池內(nèi)的溫度上 升到某個(gè)程度的高溫，也不會(huì)由于該溫度而造成膜破裂，并且可以維持關(guān)閉的狀態(tài)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本專(zhuān)利第5239302號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 可是，在隔離物為設(shè)置了以上所述那樣的耐熱多孔層的隔離物的情況下，如果耐 熱多孔層與熱塑性多孔層的粘結(jié)附著力或者耐熱多孔層內(nèi)的無(wú)機(jī)顆粒與樹(shù)脂的粘結(jié)附著 力低，則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)機(jī)顆粒脫落的問(wèn)題。由于無(wú)機(jī)顆粒的脫落，有可能會(huì)在電池制作時(shí)無(wú) 機(jī)顆粒飛散到周?chē)⑦M(jìn)入到制造裝置的可動(dòng)部分從而造成故障。另外，發(fā)生無(wú)機(jī)顆粒脫落 的地方會(huì)變得薄于其他地方，所以那個(gè)部分的絕緣性還恐怕會(huì)降低。像那樣的地方漏電流 增加而使自放電變大，根據(jù)不同的情況被認(rèn)為會(huì)有造成短路等的不良影響，所以有必要極 力防止該不良影響。因此，提高耐熱多孔層與熱塑性多孔層的剝離強(qiáng)度以及耐熱多孔層內(nèi) 的粘結(jié)附著強(qiáng)度以使得不發(fā)生脫落是重要的。
[0009] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高耐熱多孔層的粘結(jié)附著強(qiáng)度并且不容易發(fā) 生脫落的隔離物以及使用該隔離物的鋰離子二次電池。
[0010] 為了達(dá)到以上所述目的，本發(fā)明所涉及的隔離物的特征在于：具有由熱塑性樹(shù)脂 構(gòu)成的多孔基材、以及、在所述多孔基材的至少單面上的含有無(wú)機(jī)顆粒和樹(shù)脂的耐熱多孔 層，所述耐熱多孔層含有硫元素。
[0011] 通過(guò)制成上述本發(fā)明所涉及的隔離物，從而能夠提供一種提高耐熱多孔層的粘結(jié) 附著強(qiáng)度并且不容易發(fā)生脫落的隔離物。
[0012] 這被推測(cè)為：通過(guò)在耐熱多孔層內(nèi)含有硫元素，從而在無(wú)機(jī)顆粒表面上生成含有 硫元素的各種官能基團(tuán)或者含有硫元素等的無(wú)機(jī)化合物，并且這些官能基團(tuán)或無(wú)機(jī)化合物 比構(gòu)成原本的顆粒的無(wú)機(jī)化合物更加牢固地與樹(shù)脂相粘結(jié)附著，所以能夠減少耐熱多孔層 的無(wú)機(jī)顆粒的脫落。
[0013] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物優(yōu)選為，在用X射線光電子光譜法來(lái)分析所述耐熱多 孔層時(shí)，所述硫元素中至少一部分在結(jié)合能166eV~174eV之間具有峰。通過(guò)形成這樣的 構(gòu)成，無(wú)機(jī)顆粒表面被改性并且與樹(shù)脂的一部分發(fā)生反應(yīng)，所以無(wú)機(jī)顆粒和樹(shù)脂能夠更加 牢固地粘結(jié)附著。
[0014] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物優(yōu)選在所述耐熱多孔層中含有包含硫元素的化合物。
[0015] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物更加優(yōu)選，包含所述硫元素的化合物為硫酸酯。通過(guò) 形成這樣的構(gòu)成，無(wú)機(jī)顆粒和樹(shù)脂能夠更加牢固地粘結(jié)附著，所以?xún)?yōu)選。
[0016] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物優(yōu)選為，包含所述硫元素的化合物為1，3, 2-二噁唑 噻吩-2, 2-二氧化物（1，3, 2-dioxathiolane_2, 2-dioxide) (DTD)。通過(guò)形成這樣的構(gòu)成， 無(wú)機(jī)顆粒和樹(shù)脂能夠進(jìn)一步牢固地粘結(jié)附著，所以更加優(yōu)選。
[0017] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物優(yōu)選為，所述1，3, 2-二噁唑噻吩-2, 2-二氧化物 (DTD)的總量相對(duì)于所述耐熱多孔層的全部元素為1~3mol %。通過(guò)形成這樣的構(gòu)成，來(lái) 自于1，3, 2-二噁唑噻吩-2, 2-二氧化物（DTD)的硫元素附著于隔離物的兩面而提高緊密 附著性，并且在高溫條件下的容量保持率變得更高，所以?xún)?yōu)選。
[0018] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物優(yōu)選為，所述無(wú)機(jī)顆粒為氧化鋁或者一水軟鋁石 (boehmite)。像這樣的由含有硫元素的氧化鋁或者一水軟鋁石構(gòu)成的耐熱多孔層被推測(cè) 為，通過(guò)與硫進(jìn)行反應(yīng)從而形成良好的SEI膜，并且與正極或者負(fù)極的緊密附著性提高，因 此可以提供一種能夠避免隔離物的熱收縮并且預(yù)先防止短路的隔離物，所以?xún)?yōu)選。
[0019] 上述本發(fā)明所涉及的隔離物的所述樹(shù)脂優(yōu)選為選自苯乙烯-丁二烯橡膠（SBR)以 及聚丙烯酸（PAA)中的至少1種。通過(guò)形成這樣的構(gòu)成，從而就能夠提供一種進(jìn)一步提高 所述耐熱多孔層與所述多孔基材的緊密附著性的隔離物，所以?xún)?yōu)選。
[0020] 如果是上述本發(fā)明所涉及的隔離物，則在具有以下特征的鋰離子二次電池中，通 過(guò)使用耐熱多孔層不會(huì)脫落并且耐熱多孔層的薄的缺點(diǎn)部少的隔離物，從而就能夠提供一 種耐電壓性高的鋰離子二次電池，所以?xún)?yōu)選，所述鋰離子二次電池的特征在于：使所述隔離 物介在于正極與負(fù)極之間并具備電解液，所述耐熱多孔層被配置于所述正極與所述多孔基 材之間，并且所述硫元素的含量富集在耐熱多孔層的與所述多孔基材相反側(cè)的表面上。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種耐熱多孔層的脫落不容易發(fā)生的隔離物以及使用該隔 離物的鋰離子二次電池。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本實(shí)施方式的隔離物的示意截面圖。
[0023] 圖2是本實(shí)施方式的鋰離子二次電池的示意截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下參照附圖就本發(fā)明所涉及的鋰離子二次電池的優(yōu)選的實(shí)施方式的一個(gè)例子 進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，本發(fā)明的鋰離子二次電池并不限定于以下所述的實(shí)施方式。還有，圖 面尺寸比例并不限定于圖示的尺寸比例。
[0025] (鋰離子二次電池）
[0026] 參照?qǐng)D2就本實(shí)施方式所涉及的電極以及鋰離子二次電池作如下簡(jiǎn)單說(shuō)明。鋰離 子二次電池100主要具備層疊體40、以密閉的狀態(tài)容納層疊體40的外殼50、被連接于層疊 體40的一對(duì)引接導(dǎo)線60, 62。另外，雖然沒(méi)有圖示，但是將電解液與層疊體40-起容納于 外殼50中。
[0027] 層疊體40是正極20和負(fù)極30夾住隔離物10進(jìn)行相對(duì)配置而成的。正極20是 在板狀（膜狀）的正極集電體22上設(shè)置正極活性物質(zhì)層24而成的正極。負(fù)極30是在板 狀（膜狀）的負(fù)極集電體32上設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)層34而成的負(fù)極。正極活性物質(zhì)24以 及負(fù)極活性物質(zhì)層34分別接觸于隔離物10的兩側(cè)。在正極集電體22以及負(fù)極集電體32 的端部分別連接引接導(dǎo)線62, 60,引接導(dǎo)線60, 62的端部一直延伸至外殼50的外部。
[0028] 以下，將正極20以及負(fù)極30總稱(chēng)為電極20、30,將正極集電體22以及負(fù)極集電體 32總稱(chēng)為集電體22、33,將正極活性物質(zhì)層24以及負(fù)極活性物質(zhì)層34總稱(chēng)為活性物質(zhì)層 24、34。
[0029] (隔離物）
[0030] 如圖1所示，本實(shí)施方式的隔離物10由熱塑性多孔層14和在熱塑性多孔層14的 至少單面上涂布的耐熱多孔層12所構(gòu)成，所述耐熱多孔層12由樹(shù)脂和在無(wú)機(jī)顆粒中含有 硫元素的物質(zhì)所構(gòu)成。
[0031] (耐熱多孔層）
[0032] 本實(shí)施方式的耐熱多孔層12是將樹(shù)脂和無(wú)機(jī)顆粒作為主成分而構(gòu)成且由于無(wú)機(jī) 顆粒之間的間隙而具有通氣性的膜。再有，為了提高無(wú)機(jī)顆粒彼此的粘合力，與樹(shù)脂一起含 有硫元素。
[0033] 耐熱多孔層的厚度可以適當(dāng)選擇，可以為0. 1~10 μ m，優(yōu)選為0. 3~8 μ m。在本 實(shí)施方式中特別優(yōu)選〇. 5~5 μ m的厚度。
[0034] (樹(shù)脂）
[0035] 作為用于使無(wú)機(jī)顆粒彼此粘合的樹(shù)脂，可以列舉：羥甲基纖維素、乙基纖維 素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、瓊脂、卡拉膠（Carrageenan)、紅藻膠 (furcellaran)、果膠、淀粉、甘露膠、凝膠多糖（curdlan)、厄內(nèi)斯特膠（Ernest gum)、淀粉、 普魯蘭多糖（pullulan)、瓜爾豆膠、黃原膠（xanthane gum)等多糖類(lèi)；凝膠（gelatin)等 蛋白質(zhì)；聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷等聚醚類(lèi)；聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛等乙烯醇類(lèi)；聚丙 烯酸、聚甲基丙烯酸等多聚酸，或者這些酸的金屬鹽等水溶性高分子；或者作為合成聚合物 乳膠的例子的苯乙烯-丁二烯類(lèi)共聚物乳膠、聚苯乙烯類(lèi)聚合物乳膠、聚丁二烯類(lèi)聚合物 乳膠、丙烯腈-丁二烯類(lèi)共聚物乳膠、聚氨酯類(lèi)聚合物乳膠、聚甲基丙烯酸甲酯類(lèi)聚合物乳 膠、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯類(lèi)共聚物乳膠、聚丙烯酸酯類(lèi)聚合物乳膠、氯乙烯類(lèi)聚合物乳 膠、醋酸乙烯酯類(lèi)聚合物乳膠、醋酸乙烯酯-乙烯系共聚物乳膠、聚乙烯乳膠、羧基改性苯 乙烯丁二烯共聚物樹(shù)脂乳膠、丙烯酸樹(shù)脂乳膠、聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚 酰胺（PA)、聚酰亞胺（PI)、聚酰胺酰亞胺（PAI)、芳香族聚酰胺、褐藻酸和其鹽、聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯 醚共聚物（PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)等