鋰離子電池用隔板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池用隔板（以下可簡稱為"隔板"）。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為電化學(xué)元件之一的鋰離子電池是具有能量密度高的特征的二次電池。作為便 攜式電話、便攜式音樂播放器、筆記本式個(gè)人電腦等便攜式電子設(shè)備的電源廣泛應(yīng)用。另 夕卜，在電動(dòng)自行車、混合能源汽車、電動(dòng)汽車等大型設(shè)備中利用鋰離子電池的動(dòng)向日益廣 泛。因此，人們對(duì)鋰離子電池要求高容量化、大電流下的充放電特性等性能。但是已知鋰離 子電池為非水系電池，因此與水系電池相比，冒煙、著火、破裂等的危險(xiǎn)性高，還要求安全性 的提商。
[0003] 鋰離子電池中，由于外部熱量導(dǎo)致的溫度升高、過充電、內(nèi)部短路、外部短路等而 使冒煙等的危險(xiǎn)性增高。它們可以通過外部保護(hù)電路來進(jìn)行一定程度的防護(hù)。另外，作為鋰 離子電池用隔板使用的聚烯烴類樹脂的多孔膜在120°c附近熔融，孔閉塞，從而阻斷電流、 離子的流動(dòng)，由此可以抑制電池的溫度升高。這被稱為關(guān)閉（shutdown)功能。但是，外部 熱能導(dǎo)致溫度升高時(shí)，或溫度升高導(dǎo)致在電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，即使關(guān)閉功能發(fā)揮作 用，電池溫度也會(huì)進(jìn)一步升高。然后，如果電池溫度達(dá)到150°C以上，則多孔膜收縮，引發(fā)內(nèi) 部短路，可能引起著火等。
[0004] 如上所述，隔板的關(guān)閉功能難以抑制電池的著火。另外，伴隨著電池的高容量化， 充放電時(shí)的大電流化得到發(fā)展，為了抑制此時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱，還必須使浸漬有電解液的隔 板的電阻值本身降低。因此，出于下列目的，人們開發(fā)了使用金屬氧化物粒子的隔板：在使 熱收縮溫度比聚烯烴類樹脂的多孔膜的高，由此使內(nèi)部短路難以發(fā)生，從而抑制電池的著 火的同時(shí)，降低電阻值。該隔板中，通過金屬氧化物粒子來控制微孔徑，可以抑制內(nèi)部短路， 提高耐熱性，降低電阻值。
[0005] 例如有人提出了具有微多孔假勃姆石層的隔板，所述微多孔假勃姆石層是將無機(jī) 粒子的假勃姆石與粘結(jié)劑混合，涂布在另行準(zhǔn)備的膜上，然后干燥和剝離，由此以多孔膜的 形式得到的（例如參照專利文獻(xiàn)1)。但是，該隔板的熱收縮溫度雖然提高，但是容易發(fā)生掉 粉、開裂，因此難以以卷曲狀的隔板的形式單獨(dú)取出，存在電池制造時(shí)操作性差的問題。
[0006] 還有人提出了在非織造布上和非織造布中具有多孔性的無機(jī)覆蓋的隔板，其中該 無機(jī)覆蓋具有為無機(jī)粒子的鋁（A1)、硅（Si)和/或鋯（Zr)的氧化物粒子（例如參照專利 文獻(xiàn)2和3)。該隔板由于利用非織造布作為基材，因此操作性提高。但是，由于通過溶膠凝 膠法生成的氧化硅粒子導(dǎo)致填塞其它無機(jī)粒子，因此容易發(fā)生因沖擊或變形導(dǎo)致的掉粉、 開裂，這導(dǎo)致針孔的生成，成為源于微小的內(nèi)部短路的泄漏電流的原因，從而難以稱其為有 用的隔板。
[0007] 還有人提出了一種隔板，其中在非織造布上和非織造布中設(shè)置含有無機(jī)粒子和有 機(jī)粘結(jié)劑的多孔體（例如參照專利文獻(xiàn)4和5)。專利文獻(xiàn)4中提出無機(jī)粒子采用平板狀的 勃姆石粒子。但是使用平板狀的勃姆石粒子時(shí)，雖然抑制泄漏電流的效果提高，但是平板狀 的無機(jī)粒子會(huì)堵塞隔板的微孔，因此阻礙鋰離子的通過，有內(nèi)部電阻升高的問題。
[0008] 另外，專利文獻(xiàn)5中提出了具有一次粒子相連而成的二次粒子結(jié)構(gòu)的勃姆石粒子 作為無機(jī)粒子。在鋰離子電池中，為了在更小的電池體積中存儲(chǔ)更多的能量，優(yōu)選對(duì)發(fā)電無 直接貢獻(xiàn)的隔板等構(gòu)件盡量薄型化。但是，在這樣的將無機(jī)粒子涂布在基材上的隔板中，根 據(jù)該無機(jī)粒子的分散狀態(tài)或涂布方式，可能產(chǎn)生針孔，在使隔板減薄時(shí)難以充分確保正極 材料與負(fù)極材料之間的絕緣，可能使泄漏電流增大。
[0009] 另外，在非織造布上和非織造布中設(shè)置有含有無機(jī)粒子和有機(jī)粘結(jié)劑的多孔體的 隔板中，多孔體的給予量（以下可簡稱為"涂布量"）少時(shí)，存在無法獲得泄漏電流小的電池 的問題，涂布量多時(shí)，存在無法獲得厚度薄、內(nèi)部電阻低的隔板的問題。為了解決該問題，人 們提出了將微孔徑不同的2個(gè)涂層層合而成的隔板（例如參照專利文獻(xiàn)6)，但仍未達(dá)到泄 漏電流與內(nèi)部電阻以高水準(zhǔn)并存的產(chǎn)品。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1 :日本特表2001-527274號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本特表2005-536658號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本特表2009-507353號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2007-157723號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5 :國際公開第2008/114727號(hào)小冊(cè)子 專利文獻(xiàn)6 :日本特表2006-507635號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題 本發(fā)明的課題在于提供一種鋰離子電池用隔板，其為至少含有無機(jī)粒子的耐熱性高的 鋰離子電池用隔板，其中，兼具低內(nèi)部電阻、難以發(fā)生針孔或掉粉、泄漏電流少等性能。
[0012] 解決課題的方案 本發(fā)明人為解決所述課題進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了下述發(fā)明。
[0013] (1)含有至少以無機(jī)粒子為主體的多孔體的鋰離子電池用隔板，其特征在于，該無 機(jī)粒子的形狀為無定形。
[0014] (2) (1)所述的鋰離子電池用隔板，其中，無機(jī)粒子具有有凹陷的形狀。
[0015] (3)⑴或⑵所述的鋰離子電池用隔板，其中，無機(jī)粒子為氧化鋁水合物。
[0016] (4)含有至少以無機(jī)粒子為主體的多孔體的鋰離子電池用隔板，其特征在于，無機(jī) 粒子為如下的氧化鋁水合物：其20質(zhì)量％水分散物的pH為7. 0以上8. 3以下，該水分散物 的粘度為50mPa*s以上2000mPa*s以下。
[0017] (5) (1)-⑷中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池用隔板，該鋰離子電池用隔板含有非織造 布基材。
[0018] (6) (5)所述的鋰離子電池用隔板，其中，在至少一個(gè)面上有非織造布基材的纖維 露出。
[0019] (7)鋰離子電池用隔板，其特征在于：第1多孔體和第2多孔體依次層合在非織 造布基材上，非織造布基材的一個(gè)面實(shí)質(zhì)上被第2多孔體覆蓋，在相對(duì)面上有非織造布基 材的纖維露出；其中，所述第1多孔體是以分散粒徑為l.Oum以上3.Oym以下、具有凝 集結(jié)構(gòu)的無機(jī)粒子為主體，第2多孔體是以形狀為無定形、為有凹陷的形狀、分散粒徑低于 1. 0iim、不具有凝集結(jié)構(gòu)的無機(jī)粒子為主體。
[0020] 發(fā)明效果 本發(fā)明中，可以提供一種鋰離子電池用隔板，其為至少含有無機(jī)粒子的耐熱性高的鋰 離子電池用隔板，兼具低內(nèi)部電阻、難以發(fā)生針孔或掉粉、泄漏電流少等性能。
[0021] 含有至少以無機(jī)粒子為主體的多孔體的鋰離子電池用隔板，其特征在于：該無機(jī) 粒子的形狀為無定形；通過該鋰離子電池用隔板，可以實(shí)現(xiàn)針孔和掉粉少的效果。
[0022] 另外，無機(jī)粒子具有有凹陷的形狀，由此，即使在被無機(jī)粒子填充的狀態(tài)下，由于 凹陷而容易形成空隙，因此可以實(shí)現(xiàn)泄漏電流少且內(nèi)部電阻低的效果。
[0023] 無機(jī)粒子為氧化鋁水合物，由此可實(shí)現(xiàn)隔板的耐熱性提高并且使用該隔板的電池 壽命也延長的效果。
[0024] 含有至少以無機(jī)粒子為主體的多孔體的鋰離子電池用隔板，其特征在于：無機(jī)粒 子是其20質(zhì)量％水分散物的pH為7. 0以上8. 3以下、該水分散物的粘度為50mPa*s以上 2000Pa*s以下的氧化鋁水合物；通過該鋰離子電池用隔板，可實(shí)現(xiàn)針孔少的效果。
[0025] 另外，在含有至少以無機(jī)粒子為主體的多孔體的鋰離子電池用隔板中，通過進(jìn)一 步含有非織造布基材，可以實(shí)現(xiàn)可獲得操作性優(yōu)異、性能均一且拉伸強(qiáng)度高的隔板的效果。
[0026] 另外，在含有非織造布基材的隔板的至少一個(gè)面中，非織造布基材的纖維露出，由 此可實(shí)現(xiàn)泄漏電流小的效果。
[0027] 另外，通過具有以下特征的鋰離子電池用隔板，可以實(shí)現(xiàn)泄漏電流小、厚度薄且內(nèi) 部電阻低的效果：第1多孔體和第2多孔體依次層合在非織造布基材上，非織造布基材的一 個(gè)面實(shí)質(zhì)上由第2多孔體覆蓋，在相對(duì)面上有非織造布基材的纖維露出；其中，所述第1多 孔體以分散粒徑為1. 〇Um以上3. 0ym以下、具有凝集結(jié)構(gòu)的無機(jī)粒子為主體，第2多孔體 以形狀為無定形、為有凹陷的形狀、分散粒徑低于1.0um、不具有凝集結(jié)構(gòu)的無機(jī)粒子為主 體。
【附圖說明】
[0028] [圖1]形狀為無定形的無機(jī)粒子的掃描式電子顯微鏡（SEM)照片。
[0029] [圖2]具有菱形柱狀的無機(jī)粒子的SEM照片。
[0030] [圖3]具有立方體狀的無機(jī)粒子的SEM照片。
[0031] [圖4]具有有凹陷的形狀的無機(jī)粒子的SEM照片。
[0032] [圖5]具有平板狀的無機(jī)粒子的SEM照片。
[0033] [圖6]具有圓柱狀的無機(jī)粒子的SEM照片。
[0034] [圖7]表示含有非織造布基材和至少以無機(jī)粒子為主體的多孔體的鋰離子電池 用隔板的截面結(jié)構(gòu)的概念圖。
[0035] [圖8]表示含有非織造布基材和至