[發明專利]電池隔膜及其制造方法

有效

• 申請號: 201380016862.7
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104205416A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 水野直樹;入江達彥;清水健
• 申請（專利權）人: 東麗電池隔膜株式會社
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;B32B27/32;B32B27/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍;馬妮楠

技術領域

本發明涉及一種在包含聚烯烴類樹脂的多孔膜上層疊有含有聚酰胺酰亞胺類樹脂和無機粒子或交聯高分子粒子的多孔膜的電池用隔膜。另外，涉及一種具有優異的耐熱性、并且電池組裝工序中的加工性(電解液浸透性、低卷曲性)、離子透過性優異的作為鋰離子二次電池用隔膜有用的電池用隔膜及其制造方法。

背景技術

熱塑性樹脂制多孔膜廣泛用作物質的分離材料、選擇透過材料以及隔離材料等。例如，為鋰離子二次電池、鎳－氫電池、鎳－鎘電池、聚合物電池中使用的電池用隔膜、雙電層電容器用隔膜、反滲透過濾膜、超濾膜、微濾膜等各種過濾器、透濕防水衣料、醫療用材料等等。特別是聚乙烯制多孔膜適合用作鋰離子二次電池用隔膜。作為其理由，是由于不僅具備下述特征，即電絕緣性優異，通過電解液含浸而具有離子透過性，耐電解液性·耐氧化性優異，還具備孔關閉效果，所述孔關閉效果是在電池異常升溫時在120～150℃左右的溫度下阻斷電流、抑制過度升溫的效果。但是，在因為某種原因孔關閉后升溫也繼續的情況下，由于構成膜的熔融了的聚乙烯的粘度降低以及膜的收縮，有時在一定溫度下發生破膜。另外，如果在一定高溫下放置，則由于熔融了的聚乙烯的粘度降低以及膜的收縮，經過一定時間后有可能發生破膜。該現象并非限于聚乙烯的現象，在使用其他熱塑性樹脂的情況下，在構成該多孔膜的樹脂的熔點以上時也無法避免。

特別是作為與隔膜關系密切的特性，要求優異的機械特性、耐熱性、透過性、尺寸穩定性、孔關閉特性(關閉(shutdown)特性)、熔融破膜特性(熔化(meltdown)特性)等。并且，對于鋰離子二次電池而言，近年來要求降低成本，所以強烈要求提高電池的生產率，因此，預測對于鋰離子二次電池用隔膜而言，今后越來越要求在電池組裝工序中的更高的加工性(電解液浸透性、低卷曲性)。

特別是電解液浸透性，即使性能稍有提高，也大大地有助于電池的生產率，其價值極大。

近年來，提出了在聚烯烴類隔膜上層疊了耐熱樹脂層的技術，通過層疊與電解液的親和性高的耐熱性樹脂，能夠一定程度地提高電解液浸透性。

但是，作為在聚烯烴類多孔膜上層疊上述耐熱性樹脂層的方法，通常是在聚烯烴類多孔膜上涂布含有耐熱性樹脂的涂覆液的方法、浸漬的方法，但存在有由于耐熱樹脂的層疊，聚烯烴類多孔膜的微孔堵塞，從而導致不透氣度升高的問題。如果為了降低微孔的孔堵塞而將聚烯烴類多孔膜的微孔徑增大，則決定隔膜安全性的重要的孔關閉功能降低。

為了滿足上述要求特性，以往進行了各種各樣的耐熱性提高的研究。

如上所述，在用作基材的聚烯烴類等的多孔膜上層疊有耐熱性樹脂層的電池用隔膜中，關于對作為基材的聚烯烴類多孔膜的由耐熱樹脂層層疊導致的不透氣度的升高率、電解液浸透性、低卷曲性等加工性，能夠全部滿足的電池用隔膜在現有技術中并不存在。

現有技術文獻

專利文獻

例如，專利文獻1中公開了在聚烯烴多孔膜上層疊有含有陶瓷粉末的耐熱性含氮芳香族聚合物的鋰離子二次電池用隔膜。

專利文獻2和專利文獻3中公開了在聚烯烴多孔膜上層疊有含有無機粒子和聚酰胺酰亞胺的耐熱層的電池用隔膜。

專利文獻4中公開了在以作為耐熱性樹脂的聚偏氟乙烯和無機粒子為主成分的涂料中浸漬聚烯烴多孔膜得到的電池用隔膜。

專利文獻5中公開了在以羧甲基纖維素和無機粒子為主成分的涂料中浸漬聚烯烴多孔膜得到的電池用隔膜。

專利文獻1：日本專利第3175730號公報

專利文獻2：WO2009/041395號小冊子

專利文獻3：WO2009/041394號小冊子

專利文獻4：日本特表2008－524824號公報

專利文獻5：日本特表2008－503049號公報

發明內容

對于專利文獻1的隔膜，由于是陶瓷粉末和耐熱性含氮芳香族聚合物進入到基材聚乙烯多孔膜的微孔內而粘合了的狀態，所以與單獨聚烯烴多孔膜的情況相比，不透氣度大幅升高。另外，電解液浸透性也不能令人滿意。

對于專利文獻2和專利文獻3的隔膜，與單獨聚烯烴多孔膜的情況相比，不透氣度升高，另外，卷曲性也不能令人滿意。

對于專利文獻4的隔膜，與單獨聚烯烴多孔膜的情況相比，不透氣度升高，電解液浸透性不能令人滿意。另外，決定隔膜安全性的重要的孔關閉功能不充分。

對于專利文獻5的隔膜，涂布層的密合性和電解液浸透性也不能令人滿意。