[發明專利]聚合物離子透過膜、復合離子透過膜、電池用電解質膜和電極復合體

有效

• 申請號: 201580065254.4
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN107001668B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 沢本敦司;西村大;佃明光
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;B32B5/18;B32B27/34;H01B1/06;H01M2/16;H01M2/18;H01M4/13;H01M10/0565
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 馬妮楠;段承恩

本發明的目的在于提供，離子透過性、耐熱性、強度、柔軟性優異、實質上不具有空孔的離子透過膜和使用該離子透過膜的電池用電解質膜以及電極復合體。用于實現上述目的的本發明包含以下的構成。即，一種聚合物離子透過膜，其平均自由體積半徑為0.32～0.50nm。

技術領域

本發明涉及聚合物離子透過膜，特別涉及可以適合作為電池用隔板使用的聚合物離子透過膜。

背景技術

一般在非水電解液系電池中，為了使正負極間的離子傳導成為可能，另一方面防止由正負極的接觸所引起的短路，使用由具有孔徑為數十nm～數μm左右的貫通空孔的多孔質膜、無紡布形成的隔板。然而，在使用具有空孔的隔板的情況下，存在由樹枝狀晶體(dendrite)的成長或混入異物所引起的短路、對彎曲、壓縮等變形的脆弱性、難以同時實現薄膜化和強度維持等課題。

作為解決這些課題的物質，可舉出固體電解質，其大體分為無機系和有機系。進而，有機系分為高分子凝膠電解質和高分子固體電解質(真性高分子電解質)。

無機固體電解質由具有陰離子性的網格點和金屬離子構成，很多具有實用的離子傳導度的無機固體電解質被報道(例如專利文獻1)。它們具有不燃性且安全性高，電位窗廣也是優點。另一方面，由于是無機固體，因此容易發生脆性破壞而不能追隨電極的體積變化方面、不能與作為粒子的集合體的電極形成良好的界面方面等成為實用化的障礙。

有機系中，利用聚合物使電解液半固體化而得的高分子凝膠電解質在電池中的應用，以1975年Feuillade等的報道(非專利文獻1)為開端。之后，迄今為止進行了各種各樣的報道(例如專利文獻2)，作為鋰聚合物電池而被實用化。然而，由于這些凝膠電解質在電池內的實質強度不足，因此現狀是：在大多數情況下，為了避免正負極間的接觸而并用多孔質膜。

另一方面，高分子固體電解質的研究以1973年發表的Wright的論文(非專利文獻2)為開端，迄今為止已報道了以聚醚系為中心的大量的成果(例如專利文獻3)。然而，與電解液系相比，依然傳導性較低，實用化需要進一步的改良。此外，由于離子傳導度與聚合物的鏈段運動密切相關，因此以由聚合物結構的柔軟化、分支化、低分子量化引起的玻璃化轉變溫度低的聚合物為中心進行了研究，但另一方面，由于這些聚合物的彈性模量、耐熱性也降低，因此與凝膠電解質同樣，正負極間的接觸抑制功能受損。

如上所述，在制成膜時具有高的彈性模量、強度、耐熱性的聚合物一般具有剛直的聚合物結構，因此認為不能期待高的離子傳導度，迄今為止沒有進行很多研究。

由以芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)、芳香族聚酰亞胺等為代表的芳香族系聚合物形成的膜的彈性模量、強度等機械特性和耐熱性優異，因此在磁記錄媒介、電路基板等多種多樣的用途中被有效地應用。

關于使用了芳香族聚酰胺的離子導電膜，專利文獻4公開了，利用使用膜化后電解質溶液不滲透那樣的剛直聚合物，并且在膜的制造工序中置換含溶劑(或含洗滌水)和電解質溶液的方法，從而獲得膨潤凝膠。另一方面，專利文獻5中公開了在芳香族聚酰胺多孔質膜的空隙中填充高分子固體電解質而成的復合膜。該膜致力于改良作為多孔質膜的問題的短路、對變形的脆弱性和作為高分子固體電解質的問題的低機械強度、耐熱性等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-13772號公報

專利文獻2：日本特開2008-159496號公報

專利文獻3：日本特開2007-103145號公報

專利文獻4：國際公開WO95/31499號小冊子

專利文獻5：日本特開平9-302115號公報

非專利文獻