[發明專利]金屬二次電池用隔膜

在審

• 申請號: 201580050383.6
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN107078256A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 佐合宏仁;金村圣志;棟方裕一;今澤計博
• 申請（專利權）人: 東京應化工業株式會社;公立大學法人首都大學東京;上達膜化股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: 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所11256
• 代理人: 楊宏軍

技術領域

本發明涉及金屬二次電池用隔膜。

背景技術

使用金屬負極的二次電池作為大容量蓄電池是很有發展前景的，因此一直以來都受到關注。在用于金屬二次電池的負極中，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，其已作為移動電話、筆記本電腦等的小型電源而被實用化。

在金屬二次電池中，在放電時金屬從負極溶出，而在充電時，相反地，溶解在電解液中的離子在負極直接以金屬形式析出。在上述的過程中，若因各種搖晃而導致在負極產生微小的凹凸，則該部分的電場局部變強，金屬離子變得容易被吸引。一般而言，對由金屬形成的結構物施加電壓時，有在越尖銳的部位產生越強的電場的傾向，因此，在該部位中，尤其是金屬離子的還原逐漸進展，生長出樹枝狀的細長地延伸的晶體。因此，在電極中使用鋰等金屬時，有在金屬二次電池的充放電時生成樹枝狀晶體(dendrite)這樣的問題。若該細長地延伸的金屬戳破電池的隔膜，則將在電池內部引起短路。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題。

作為抑制樹枝狀晶體的產生的方法，一直以來正在研究利用與負極金屬表面發生作用的添加劑來對電極表面進行改性的方法(例如專利文獻1)、在隔膜上形成陶瓷復合層或固體電解質膜的方法(例如專利文獻2、專利文獻3)，但并未實現有效的性能改善。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-172121號公報

專利文獻2：日本特開2001-319634號公報

專利文獻3：日本特開2004-259483號公報

發明內容

發明所要解決的課題

本發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極表面的電場均勻從而抑制樹枝狀晶體產生的隔膜。

用于解決課題的手段

本申請的發明人發現，通過在由聚酰亞胺形成的隔膜的至少一個主表面的表層形成聚合物電解質層，能夠抑制伴隨金屬二次電池的充放電而產生樹枝狀晶體的情況，從而完成了本發明。

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

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

發明的效果

根據本發明，能夠提供使金屬二次電池的負極表面的電場均勻從而抑制樹枝狀晶體產生的隔膜。

附圖說明

[圖1]為示出以SOC100％的條件對比較例1的紐扣電池單元進行1次充放電的情況下的負極表面的圖。

[圖2]為示出以SOC100％的條件對實施例3的紐扣電池單元進行1次充放電的情況下的負極表面的圖。

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

[圖4]為示出比較例1的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖5]為示出實施例3的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖6]為示出比較例2的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖7]為示出參考例2的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖8]為示出參考例3的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖9]為示出參考例4的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖10]為示出參考例5的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

[圖11]為示出比較例3的紐扣電池單元的、100次循環后的負極表面的圖。

具體實施方式

以下，對本發明的實施方式進行詳細說明，但本發明不受以下實施方式的任何限定，可在本發明的目的的范圍內加以適宜變更而實施。

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

[多孔質聚酰亞胺膜]

本發明中使用的多孔質聚酰亞胺膜是以聚酰亞胺為主成分的膜，可使用在兩個主表面上具有開口的孔、且各個細孔在膜內部連通的聚酰亞胺膜，但不特別限定于此。