[發(fā)明專利]疊層多孔膜、鋰電池用隔板及電池

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310313805.7
• 申請(qǐng)日: 2009-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN103400956A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寺川徹;山本美保;山田剛干;宇佐見康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱樹脂株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;B32B27/32;B32B5/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張平元

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年11月9日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980144207.3、發(fā)明名稱為“疊層多孔膜、鋰電池用隔板及電池”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疊層多孔膜，其可用于使用該疊層多孔膜的電池用隔板、包裝用品、衛(wèi)生用品、畜產(chǎn)用品、農(nóng)業(yè)用品、建筑用品、醫(yī)療用品、分離膜、光擴(kuò)散板、反射片，特別優(yōu)選作為各種電子設(shè)備等的電源使用的鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)電池用隔板使用。

背景技術(shù)

具有多個(gè)微細(xì)連通孔的高分子多孔體用于下述各種領(lǐng)域中：在超純水的制造、藥液的純化、水處理等中使用的分離膜；在衣物、衛(wèi)生材料等中使用的防水透濕膜；或者在電池等中使用的電池隔板等。

特別是，二次電池作為OA、FA、家用電器或通信設(shè)備等便攜設(shè)備用電源被廣為使用。尤其是在裝備在設(shè)備中的情況下，由于容積效率高、有利于設(shè)備的小型化及輕質(zhì)化，使用鋰離子二次電池的便攜設(shè)備越來越多。

另一方面，大型二次電池在以負(fù)荷均衡(load?leveling)、UPS、電動(dòng)車為代表的與能量/環(huán)境問題相關(guān)的眾多領(lǐng)域被研究開發(fā)，基于大容量、高輸出功率、高電壓及長期保存性優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，作為非水電解液二次電池的一種的鋰離子二次電池的用途非常廣泛。

鋰離子二次電池所設(shè)計(jì)的使用電壓的上限通常為4.1至4.2V。由于在這樣的高電壓下水溶液發(fā)生電解，無法作為電解液使用。因此，可使用采用有機(jī)溶劑制成能耐受高電壓的電解液的所謂非水電解液。

作為非水電解液用溶劑，可使用能夠使更多鋰離子存在的高介電常數(shù)有機(jī)溶劑，作為該高介電常數(shù)有機(jī)溶劑，主要使用聚碳酸亞丙酯、聚碳酸亞乙酯等有機(jī)碳酸酯。作為溶劑中的鋰離子源的支持電解質(zhì)，將六氟化磷酸鋰等反應(yīng)性高的電解質(zhì)溶解在溶劑中使用。

在鋰離子二次電池中，為了防止發(fā)生內(nèi)部短路，隔板介于正極和負(fù)極之間。由于其作用，當(dāng)然要求該隔板具有絕緣性。另外，為了賦予作為鋰離子通路的透氣性和電解液的擴(kuò)散、保持功能，有必要為微孔結(jié)構(gòu)。為了滿足這些要求，使用疊層多孔膜作為隔板。

最近，隨著電池的高容量化，電池的安全性變得越來越重要。

作為有助于電池用隔板安全的特性，有切斷(shutdown)特性(下面，稱為“SD特性”)。該SD特性是指下述功能：在達(dá)到100～140℃左右的高溫狀態(tài)時(shí)，微孔閉塞，結(jié)果使電池內(nèi)部的離子傳導(dǎo)截?cái)啵瑥亩煞乐闺S后發(fā)生的電池內(nèi)部溫度上升。在用作電池用隔板的情況下，必須具有該SD特性。

作為有助于安全的另一特性，有擊穿(breakdown)特性(下面，稱為“BD特性”)。該BD特性是指下述功能：在即使表現(xiàn)出SD特性仍無法停止放熱而成為更高溫(160℃以上)狀態(tài)的情況下，膜不會(huì)發(fā)生破壞，能繼續(xù)將正極和負(fù)極隔開。如果具有BD特性，則即使達(dá)到高溫，仍能保持絕緣，可以防止電極間發(fā)生大范圍短路，從而可防止因電池的異常放熱而導(dǎo)致的著火等事故。因此，在作為電池用隔板使用的情況下，優(yōu)選還具有BD特性，優(yōu)選擊穿溫度(下面，稱為“BD溫度”)為更高的溫度。

其中，“BD溫度”是指將本發(fā)明的疊層多孔膜嵌入框中并用烘箱加熱時(shí)，發(fā)生膜破壞的溫度中最低的溫度。

為了具有優(yōu)異的BD特性，溫度上升時(shí)的尺寸穩(wěn)定性是要求的重要特性之一。電池發(fā)生異常放熱時(shí)，隨著隔板的熱收縮而導(dǎo)致的膜破壞等，會(huì)引起兩極間發(fā)生短路，存在引起進(jìn)一步放熱的危險(xiǎn)性，要求進(jìn)一步改善耐熱性。

另一方面，為了具有優(yōu)異的SD特性，希望在100℃左右的高溫下具有適度的收縮率。由于該特性與尺寸穩(wěn)定性是背反特性，因此取得收縮率與SD特性的平衡是極為重要的。

針對(duì)這樣的要求，日本特開2003-103624號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)提出了以下方案：將超高分子量聚乙烯和溶劑進(jìn)行混煉并制成片，經(jīng)過拉伸處理后，對(duì)溶劑進(jìn)行萃取，由此得到在105℃下的尺寸穩(wěn)定性良好的多孔膜。

另外，日本專利第3852492號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)提出了下述電池用隔板的制造方法：將聚乙烯和聚丙烯的疊層膜在改變溫度的條件下分兩個(gè)階段進(jìn)行單向拉伸，由此使之多孔化。

另一方面，還提出了多種將含有β晶型的聚丙烯片進(jìn)行拉伸而得到多孔膜的方法。該多孔膜的制造方法的特征在于，通過利用β晶型來得到多孔結(jié)構(gòu)，優(yōu)選拉伸前的片中含有大量β晶型，因其拉伸后能得到多孔結(jié)構(gòu)。另外，該方法為通常的雙向拉伸方法，作為得到多孔膜的方法，其特征還在于生產(chǎn)性非常優(yōu)異。