[發(fā)明專利]鋰離子二次電池用隔膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380045629.1
• 申請(qǐng)日: 2013-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN104603981B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小西宏明;小丸篤雄;鶴田祐二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉坤日礦日石能源株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;D01F8/06;D04H1/4374;D04H1/541
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子二次電池用隔膜，所述隔膜具有優(yōu)良的電解液保持性、倍率特性、和安全性，以及能降低電化學(xué)裝置的內(nèi)阻和延長其工作壽命。

背景技術(shù)

用于各種電池的隔膜最重要性質(zhì)是電解液保持性。如果隔膜的電解液保持性低，它將導(dǎo)致如下問題：增加電化學(xué)裝置的內(nèi)阻，導(dǎo)致容量降低、電壓下降、縮短其工作壽命。

例如，日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開第3-105851號(hào)(專利文獻(xiàn)1)公開了：“一種電池如鋰一次或二次電池用隔膜，該隔膜為微多孔膜，具有10至300的重均分子量/數(shù)均分子量，并且具有0.1至25μm的厚度，40至95％的孔隙率，0.001至0.1μm的平均貫通孔徑，10mm的寬度和0.5kg以上的斷裂強(qiáng)度，由聚乙烯組合物形成，該聚乙烯組合物含有1質(zhì)量％以上的具有7×10⁵以上的重均分子量的超高分子量聚乙烯。

然而，這種類型的隔膜具有非常小的孔徑，即亞微米級(jí)以下，因此，當(dāng)電解液粘度高時(shí)，具有電解液不易滲透進(jìn)入隔膜和電池組件效率變差的問題。此外，由于隔膜具有在厚度方向上線性形成的細(xì)孔，因此電解液保持性相當(dāng)差，電極的膨脹和收縮進(jìn)程伴隨著反復(fù)充電放電，引起如下問題：隔膜被壓縮以推出保持在其中的電解液，由此逐漸減少容量。

最近，由于無紡布具有優(yōu)良的液體保持性等，因而已提出使用其作為隔膜。無紡布具有優(yōu)良的電解液保持性，因?yàn)槠溆稍诤穸确较蛏媳舜讼嗷ルS機(jī)堆疊的纖維形成，因此不線性地形成細(xì)孔。

然而，如果常規(guī)的無紡布制得太薄，則其可引起正負(fù)極短路。反過來，如該織物制得厚，則其防止正負(fù)極短路，但具有能量密度低的缺點(diǎn)。因此，該無紡布對(duì)于用于鋰離子二次電池來說不是足夠的。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開第3-105851號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明的目的是提供解決常規(guī)技術(shù)即無紡布的問題的，薄但不短路的，且電解液保持性、倍率特性和安全性優(yōu)良的鋰離子二次電池用隔膜。

用于解決問題的方案

作為廣泛研究以實(shí)現(xiàn)上述目的的結(jié)果，已經(jīng)完成本發(fā)明。

即，本發(fā)明涉及鋰離子二次電池用隔膜，其包括下述物質(zhì)的復(fù)合體：無紡布，其具有基重2至20g/m²，由具有5至40μm平均纖維直徑的熱塑性材料的纖維形成；以及極細(xì)纖維，具有平均纖維直徑1μm以下，量為無紡布質(zhì)量的1/5至3倍，所述復(fù)合體在以下條件下進(jìn)行加熱壓縮處理后具有10至40μm的厚度，所述條件使得如果僅將無紡布進(jìn)行加熱壓縮處理，則所述無紡布具有3至30范圍內(nèi)的在60°下根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)(JIS?Z?8741)測(cè)量的光澤度，以及10至40μm的厚度。

發(fā)明的效果

本發(fā)明的鋰離子二次電池用隔膜薄且安全，因?yàn)槠溆蓸O細(xì)纖維組成，以及盡管孔隙率高也不短路，并且在電解液保持性和倍率特性方面優(yōu)良。

附圖說明

[圖1]是顯示沒有極細(xì)纖維的單獨(dú)無紡布的光澤度與電池的短路率及初始放電容量之間的關(guān)系的圖，所述光澤度在60°根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)(JIS?Z?8741)測(cè)量。

[圖2]是顯示沒有極細(xì)纖維的單獨(dú)無紡布的光澤度，無紡布和極細(xì)纖維的復(fù)合體的短路率及電池的初始充放電容量之間的關(guān)系的圖，所述光澤度在60°根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)(JIS?Z?8741)測(cè)量。

具體實(shí)施方式

下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。

本發(fā)明的鋰離子二次電池用隔膜包括以下復(fù)合體：無紡布，具有基重2至20g/m²，由具有5至40μm平均纖維直徑的熱塑性材料的纖維形成；以及極細(xì)纖維，具有平均纖維直徑1μm以下，量為無紡布質(zhì)量的1/5至3倍，所述復(fù)合體在以下條件下進(jìn)行加熱壓縮處理后具有10至40μm的厚度，所述條件使得如果僅將無紡布進(jìn)行加熱壓縮處理，則所述無紡布具有3至30范圍內(nèi)的在60°下根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)(JIS?Z?8741)測(cè)量的光澤度，以及10至40μm的厚度。

進(jìn)行加熱壓縮處理前的無紡布由具有5至40μm的平均纖維直徑的熱塑性材料纖維制得。如果纖維直徑大于40μm，則所得無紡布變厚由此不適合用于隔膜。無紡布厚和體積大時(shí)將具有以下問題：當(dāng)加熱壓縮時(shí)其產(chǎn)生膜部分，并因此劣化電池特性。然而，如果纖維直徑低于5μm，無紡布將在強(qiáng)度方面劣化。