[發明專利]隔板一體電極板以及使用該隔板一體電極板的蓄電元件

在審

• 申請號: 201710906307.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107895768A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 小村慎吾
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/0525;H01M10/0585
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 李洋,舒艷君

技術領域

本發明涉及在集電板上設置有活性物質層的電極板的活性物質層上一體地設置了隔板層的隔板一體電極板、以及使用了該隔板一體電極板的蓄電元件。

背景技術

在一次電池、二次電池、電容器等蓄電元件中，在對置的電極板彼此之間形成夾持有離子能夠透過的隔板(separator)的電極體。該情況下，還公知有在至少一方的電極板上一體地形成了隔板的隔板一體電極板。例如，專利文獻1中公開了一種隔板是在正極板以及負極板的至少任意一方的被涂覆電極板的主面上涂覆形成的隔板層的電池、以及使將熱塑性樹脂的樹脂粒子分散于溶劑而得到的絕緣糊劑(paste)涂覆于被涂覆電極板的主面并進行干燥來形成隔板層(樹脂粒子層)的電池的制造方法。

專利文獻1：日本特開2014－107035號公報

然而，當組裝電池等蓄電元件時，要層疊很多電極板、或者反復卷繞一對電極板。此時，有在電極板彼此之間混入金屬粉末等異物的情況。另外，也有這樣的金屬制的異物一旦熔解后，在負極析出并生長成樹突狀的情況。于是，有金屬粉末或樹突貫穿隔板層而使電極板間短路的情況。

然而，具有在電極板上涂覆上述的樹脂粒子并進行干燥后的隔板層的隔板一體電極板中的隔板層與由多孔膜構成的隔板相比，針對由金屬粉末或樹突等異物造成的隔板層的貫穿的抵抗性往往較低。

發明內容

本發明是鑒于這樣的現狀而完成的，提供雖然是將樹脂粒子層設置在電極板上的隔板一體電極板但具有針對異物的貫穿的抵抗性良好的隔板層的隔板一體電極板、以及使用了該隔板一體電極板的蓄電元件。

本發明的一個方式是隔板一體電極板，具備：集電板；活性物質層，設置在上述集電板上；以及隔板層，設置于上述活性物質層上，且電解液中的離子能夠透過該隔板層，其中，上述隔板層是聚酰亞胺層和聚烯烴粒子層層疊而成的隔板一體電極板，上述聚酰亞胺層設置在上述活性物質層上且由溶解于溶劑后析出的膜狀的聚酰亞胺構成，上述聚烯烴粒子層設置在上述聚酰亞胺層上且熔點為140℃以下。

在上述的電極板中，由于除了聚烯烴粒子層以外，還具有機械強度優異而難以斷裂的聚酰亞胺層，所以在與其他的電極板重疊的情況下，離子能夠透過，并且能夠抑制作為附著在聚烯烴粒子層上的異物的金屬粉末或析出的金屬生長成的樹突等貫穿包括聚酰亞胺層的隔板層而電極板的活性物質層與配置在隔板層上的其他的電極板短路。

并且，聚烯烴樹脂粒子的熔點是140℃以下。因此，在因電極間的短路等而電池異常發熱、隔板層(聚烯烴粒子層)的溫度成為140℃以上的高溫的情況下，由于樹脂粒子熔融而封堵電流的路徑，所以能夠切斷流向電池的電流。

其中，作為聚烯烴樹脂粒子，可舉出由聚乙烯樹脂(以下，也稱為PE樹脂)、聚丙烯樹脂(以下，也稱為PP樹脂)、乙烯-丙烯共聚物樹脂等構成的樹脂粒子。作為該樹脂粒子，例如可以使用單一種類的聚乙烯樹脂粒子，但也能夠混合使用熔點不同的聚乙烯樹脂粒子，或者通過混合使用聚乙烯樹脂粒子和聚丙烯樹脂粒子而混合使用粒徑、粒子形狀不同的樹脂粒子來進行混合并乳化聚合由此成為核-殼構造來進行使用等。

在上述的隔板一體電極板中，可以成為上述聚酰亞胺層具有10.0μm以下的厚度的隔板一體電極板。

如上所述，由于聚酰亞胺層由溶解于溶劑后析出的膜狀的聚酰亞胺構成，所以聚酰亞胺層的離子透過性(或者作為其標準的耐透氣性)容易比聚烯烴粒子層、獨立的隔板所使用的聚乙烯單層的多孔膜或者(PE/PP/PE、PP/PE/PP等)3層構造的多孔膜、或者對它們涂覆了陶瓷粉末的耐熱層而成的多孔膜中的離子透過性低(耐透氣性的值容易變高)。

與此相對，在上述的電極板中，由于使聚酰亞胺層的厚度為10.0μm以下，所以整個隔板層能夠確保與獨立地作為隔板而使用的多孔膜所具有的離子透過性(作為典型例子而表示的關于由具有耐熱層/PP/PE/PP的結構的多孔膜構成的隔板的、成為離子透過性的優劣的指標的耐透氣性為260sec/100ml)相同程度或者更高的離子透過性(耐透氣性)。

此外，形成在活性物質層上的聚酰亞胺層的厚度由三豐制測厚儀型號T212702來計測。

并且，在上述的隔板一體電極板中，可以是上述聚酰亞胺層具有6.0μm以下的厚度的隔板一體電極板。

在該電極板中，由于使聚酰亞胺層的厚度為6.0μm以下，所以整個隔板層能夠進一步確保良好且適當的離子的透過。

在上述任一項所記載的隔板一體電極板中，可以是上述聚酰亞胺層具有0.5μm以上的厚度的隔板一體電極板。