[發(fā)明專利]金屬二次電池用隔膜

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580050383.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107078256A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐合宏仁;金村圣志;棟方裕一;今澤計(jì)博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社;公立大學(xué)法人首都大學(xué)東京;上達(dá)膜化股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;H01M10/052;H01M10/054;H01M10/0566;H01M10/058;H01M12/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 楊宏軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬二次電池用隔膜。

背景技術(shù)

使用金屬負(fù)極的二次電池作為大容量蓄電池是很有發(fā)展前景的，因此一直以來(lái)都受到關(guān)注。在用于金屬二次電池的負(fù)極中，利用了例如鋰、鈉、鎂、鋅等，其中代表性的是將鋰用作電極的鋰二次電池，其已作為移動(dòng)電話、筆記本電腦等的小型電源而被實(shí)用化。

在金屬二次電池中，在放電時(shí)金屬?gòu)呢?fù)極溶出，而在充電時(shí)，相反地，溶解在電解液中的離子在負(fù)極直接以金屬形式析出。在上述的過(guò)程中，若因各種搖晃而導(dǎo)致在負(fù)極產(chǎn)生微小的凹凸，則該部分的電場(chǎng)局部變強(qiáng)，金屬離子變得容易被吸引。一般而言，對(duì)由金屬形成的結(jié)構(gòu)物施加電壓時(shí)，有在越尖銳的部位產(chǎn)生越強(qiáng)的電場(chǎng)的傾向，因此，在該部位中，尤其是金屬離子的還原逐漸進(jìn)展，生長(zhǎng)出樹(shù)枝狀的細(xì)長(zhǎng)地延伸的晶體。因此，在電極中使用鋰等金屬時(shí)，有在金屬二次電池的充放電時(shí)生成樹(shù)枝狀晶體(dendrite)這樣的問(wèn)題。若該細(xì)長(zhǎng)地延伸的金屬戳破電池的隔膜，則將在電池內(nèi)部引起短路。該情況在金屬電池這樣的高能量密度的電池中是特別重大的問(wèn)題。

作為抑制樹(shù)枝狀晶體的產(chǎn)生的方法，一直以來(lái)正在研究利用與負(fù)極金屬表面發(fā)生作用的添加劑來(lái)對(duì)電極表面進(jìn)行改性的方法(例如專利文獻(xiàn)1)、在隔膜上形成陶瓷復(fù)合層或固體電解質(zhì)膜的方法(例如專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3)，但并未實(shí)現(xiàn)有效的性能改善。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2004-172121號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2001-319634號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2004-259483號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，其目的在于提供能夠使金屬二次電池的負(fù)極表面的電場(chǎng)均勻從而抑制樹(shù)枝狀晶體產(chǎn)生的隔膜。

用于解決課題的手段

本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在由聚酰亞胺形成的隔膜的至少一個(gè)主表面的表層形成聚合物電解質(zhì)層，能夠抑制伴隨金屬二次電池的充放電而產(chǎn)生樹(shù)枝狀晶體的情況，從而完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的第一方式為金屬二次電池用多孔質(zhì)隔膜，其中，在多孔質(zhì)聚酰亞胺膜的至少一個(gè)主表面的表層形成有聚合物電解質(zhì)層。

本發(fā)明的第二方式為金屬二次電池，其是在金屬負(fù)極與正極之間配置有電解液及作為本發(fā)明的第一方式的金屬二次電池用多孔質(zhì)隔膜的金屬二次電池，其中，上述金屬二次電池用多孔質(zhì)隔膜的形成有聚合物電解質(zhì)層的主表面被配置于上述金屬負(fù)極側(cè)。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供使金屬二次電池的負(fù)極表面的電場(chǎng)均勻從而抑制樹(shù)枝狀晶體產(chǎn)生的隔膜。

附圖說(shuō)明

[圖1]為示出以SOC100％的條件對(duì)比較例1的紐扣電池單元進(jìn)行1次充放電的情況下的負(fù)極表面的圖。

[圖2]為示出以SOC100％的條件對(duì)實(shí)施例3的紐扣電池單元進(jìn)行1次充放電的情況下的負(fù)極表面的圖。

[圖3]為示出以SOC100％的條件對(duì)比較例2的紐扣電池單元進(jìn)行1次充放電的情況下的負(fù)極表面的圖。

[圖4]為示出比較例1的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖5]為示出實(shí)施例3的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖6]為示出比較例2的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖7]為示出參考例2的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖8]為示出參考例3的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖9]為示出參考例4的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖10]為示出參考例5的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

[圖11]為示出比較例3的紐扣電池單元的、100次循環(huán)后的負(fù)極表面的圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不受以下實(shí)施方式的任何限定，可在本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)加以適宜變更而實(shí)施。

本發(fā)明的第一方式的金屬二次電池用多孔質(zhì)隔膜的特征在于，在多孔質(zhì)聚酰亞胺膜的至少一個(gè)主表面的表層形成有聚合物電解質(zhì)層。

[多孔質(zhì)聚酰亞胺膜]

本發(fā)明中使用的多孔質(zhì)聚酰亞胺膜是以聚酰亞胺為主成分的膜，可使用在兩個(gè)主表面上具有開(kāi)口的孔、且各個(gè)細(xì)孔在膜內(nèi)部連通的聚酰亞胺膜，但不特別限定于此。