層疊體、包含層疊體的非水電解液二次電池用間隔件、以及非水電解液二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及層疊體、包含層疊體的非水電解液二次電池用間隔件、W及非水電解 液二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] W裡離子二次電池為代表的非水電解液二次電池能量密度高。因此，現(xiàn)在，非水電 解液二次電池作為用于個(gè)人電腦、便攜電話、W及便攜信息終端等設(shè)備的電池被廣泛使用。
[0003] 然而，在非水電解液二次電池中，由于該非水電解液二次電池的破損或使用該非 水電解液二次電池的設(shè)備的破損而發(fā)生內(nèi)部短路或外部短路的情況下，有時(shí)流過大電流而 該非水電解液二次電池發(fā)熱。因此，對(duì)于非水電解液二次電池要求在維持非水電解液二次 電池的倍率特性、電阻特性(液體電阻）等各種性能的基礎(chǔ)上，通過防止該非水電解液二次 電池的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路來確保高安全性。
[0004] 作為通過防止內(nèi)部短路從而安全性提高的非水電解液二次電池，例如，提出有如 下：（1)使由薄片狀的粒子構(gòu)成的無(wú)機(jī)化合物分散于間隔件內(nèi)，將該無(wú)機(jī)化合物按照與間隔 件的表面大致平行的方式取向的非水電解液二次電池(專利文獻(xiàn)1); (2)使包含球狀的無(wú)機(jī) 粒子和不定形的無(wú)機(jī)粒子的無(wú)機(jī)粒子層層疊于電極表面的非水電解液二次電池(專利文獻(xiàn) 2); W及(3)使包含由金屬氨氧化物和/或金屬氧化物的水合物構(gòu)成的第1絕緣性無(wú)機(jī)填料、 和熱導(dǎo)率為lOW/m . KW上的第2絕緣性無(wú)機(jī)填料的多孔層層疊于多孔膜的非水電解液二次 電池(專利文獻(xiàn)3)。
[0005] 需要說明的是，作為評(píng)價(jià)非水電解液二次電池的安全性的方法，例如，提出有如 下：（1)對(duì)使異物混入到正極與負(fù)極對(duì)置的地方的非水電解液二次電池進(jìn)行加壓，局部地破 壞介于正負(fù)極間的絕緣層，使內(nèi)部短路發(fā)生從而評(píng)價(jià)安全性的方法(專利文獻(xiàn)4); (2)通過 將具備導(dǎo)電性構(gòu)件的絕緣性棒從非水電解液二次電池的頂端刺入內(nèi)部短路發(fā)生的深處從 而評(píng)價(jià)安全性的方法(專利文獻(xiàn)5); W及(3)對(duì)具備由導(dǎo)電性構(gòu)件構(gòu)成的頂端部的針施加負(fù) 荷，將上述針插入層疊于電極的絕緣層而到達(dá)電極，經(jīng)時(shí)地測(cè)定此時(shí)的上述負(fù)荷、和針的頂 端部與電極之間的電阻，從而評(píng)價(jià)安全性的方法(專利文獻(xiàn)6)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[000引專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報(bào)"特開2007-311367號(hào)"（2007年11月29日公開）
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本專利公報(bào)"專利第5219621號(hào)"（2013年3月15日注冊(cè)）
[0010] 專利文南犬3:日本公開專利公報(bào)"特開2013-149434號(hào)'（2013年8月舊公開）
[0011] 專利文獻(xiàn)4:日本公開專利公報(bào)"特開2008-270090號(hào)"（2008年11月6日公開）
[001 ^ 專利文南犬5:日本公開專利公報(bào)"特開2010-250954號(hào)'（2010年11月4日公開）
[OOU] 專利文獻(xiàn)6:日本公開專利公報(bào)。特開2009-158266號(hào)'（2009年7月16日公開）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題
[0015] 對(duì)于上述非水電解液二次電池，為了能夠反復(fù)使用，要求維持倍率特性、電阻特性 等各種性能。
[0016] 但是，專利文獻(xiàn)1~3中記載的非水電解液二次電池均存在如下問題:雖然能夠防 止非水電解液二次電池的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路，但在維持非水電解液二次電池的各種性 能上不充分(運(yùn)與安全性的提高處于相反關(guān)系）。也就是說，專利文獻(xiàn)1~3中記載的非水電 解液二次電池均在維持各種性能上不充分。
[0017] 因此，需要在維持非水電解液二次電池的倍率特性、電阻特性(液體電阻）等各種 性能的基礎(chǔ)上，通過防止非水電解液二次電池的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路(與各種性能的維 持處于相反關(guān)系），從而確保高安全性的層疊體、W及包含層疊體的非水電解液二次電池用 間隔件。
[0018] 需要說明的是，專利文獻(xiàn)4、5中記載的評(píng)價(jià)方法是在組裝非水電解液二次電池后 評(píng)價(jià)該非水電解液二次電池的安全性。因此，不能評(píng)價(jià)組裝前的間隔件的安全性。另外，專 利文獻(xiàn)6中記載的評(píng)價(jià)方法能夠通過測(cè)定數(shù)據(jù)直到間隔件完全導(dǎo)通為止從而評(píng)價(jià)絕緣層的 耐久性，但不能評(píng)價(jià)與間隔件的內(nèi)部短路的防止相關(guān)的安全性。因此，無(wú)論采用運(yùn)些專利文 獻(xiàn)4~6中記載的任何評(píng)價(jià)方法，都不能提供在維持非水電解液二次電池的各種性能的基礎(chǔ) 上，確保高安全性的層疊體、包含層疊體的非水電解液二次電池用間隔件、W及非水電解液 二次電池。
[0019] 本發(fā)明考慮上述課題而完成，其主要目的在于，提供在維持非水電解液二次電池 的倍率特性、電阻特性等各種性能的基礎(chǔ)上，通過防止非水電解液二次電池的破損等導(dǎo)致 的內(nèi)部短路能夠確保高安全性的層疊體、包含層疊體的非水電解液二次電池用間隔件、W 及非水電解液二次電池。
[0020] 用于解決課題的方法
[0021] 本發(fā)明人等進(jìn)行潛屯、研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)一種層疊體，其是使包含微粒的多孔層層疊 于W聚締控為主成分的多孔膜的至少一面的層疊體，使用JIS A 5508中規(guī)定的N50的釘，W 釘?shù)南陆邓俣萻own/分鐘的條件測(cè)定的釘刺導(dǎo)通試驗(yàn)中的、層疊體的從絕緣破壞到導(dǎo)通為 止的層疊體的厚度方向的位移為20皿W上且200皿W下的情況下，該層疊體在維持非水電 解液二次電池的倍率特性、電阻特性等各種性能的基礎(chǔ)上，通過防止非水電解液二次電池 的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路能夠確保高安全性，W至于完成本發(fā)明。
[0022] 為了解決上述課題，本發(fā)明的層疊體是使包含微粒的多孔層層疊于W聚締控為主 成分的多孔膜的至少一面的層疊體，其特征在于，使用JIS A 5508中規(guī)定的N50的釘，W釘 的下降速度sown/分鐘的條件測(cè)定的釘刺導(dǎo)通試驗(yàn)中的、層疊體的從絕緣破壞到導(dǎo)通為止 的層疊體的厚度方向的位移為20wiiW上且200wiiW下。
[0023] 上述層疊體更優(yōu)選上述多孔層的每1平方米中所含的多孔層構(gòu)成成分的體積(每 單面）為0.5~20cm3。
[0024] 上述層疊體更優(yōu)選上述多孔層的膜厚(每單面)為0.5~15皿，上述多孔膜的膜厚 為5~30皿。
[0025] 上述層疊體更優(yōu)選上述多孔膜的空隙率為30~60體積％。
[0026] 上述層疊體更優(yōu)選上述微粒為無(wú)機(jī)微粒。
[0027] 上述層疊體更優(yōu)選上述多孔層還包含粘合劑樹脂，上述微粒與粘合劑樹脂點(diǎn)接 觸。
[0028] 上述層疊體更優(yōu)選上述微粒具有劈開性。
[0029] 上述層疊體更優(yōu)選上述多孔膜的每單位面積的重量為4~20g/m2。另外，上述層疊 體更優(yōu)選上述多孔層的每單位面積的重量(每單面)為1~20g/m 2。
[0030] 此外，本發(fā)明的非水電解液二次電池用間隔件W及非水電解液二次電池的特征在 于，包含上述層疊體。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 本發(fā)明的層疊體、W及包含層疊體的非水電解液二次電池用間隔件起到如下效 果:在維持非水電解液二次電池的倍率特性、電阻特性(液體電阻)等各種性能的基礎(chǔ)上，通 過防止非水電解液二次電池的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路（內(nèi)部短路的發(fā)生與各種性能的維持 處于相反關(guān)系），能夠確保高安全性。
【附圖說明】
[0033] 圖1是表示本發(fā)明中的釘刺導(dǎo)通試驗(yàn)的測(cè)定裝置的示意性立體圖。
[0034] 圖2是用掃描型電子顯微鏡觀察實(shí)施例1中得到的層疊多孔膜的表面的圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0035] W下，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，本申請(qǐng)中，"A~B" 表示"AU上且BW下"。
[0036] 本發(fā)明的層疊體是使包含微粒的多孔層層疊于W聚締控為主成分的多孔膜的至 少一面的層疊體，使用JIS A 5508中規(guī)定的N50的釘，W釘?shù)南陆邓俣萻own/分鐘的條件測(cè) 定的釘刺導(dǎo)通試驗(yàn)中的、層疊體的從絕緣破壞到導(dǎo)通為止的層疊體的厚度方向的位移為20 皿W上且200皿W下。
[0037] <多孔膜〉
[0038] 本發(fā)明中的多孔膜是非水電解液二次電池用間隔件的基材，W聚締控為主成分。 另外，上述多孔膜在其內(nèi)部具有多數(shù)相互連結(jié)的細(xì)孔，由此，能夠使氣體、液體從該多孔膜 的一面向另一面通過。
[0039] 多孔膜中所占的聚締控的比例為多孔膜整體的50體積％^上，更優(yōu)選為90體積％ W上，進(jìn)一步優(yōu)選為95體積％ ^上。另外，在上述聚締控中，更優(yōu)選包含重均分子量為5 X IO5~15X IO6的高分子量成分。特別是更優(yōu)選在聚締控中包含重均分子量為100萬(wàn)W上的高 分子量成分。運(yùn)是由于多孔膜的強(qiáng)度提高，由此包含該多孔膜的層疊體的強(qiáng)度也提高。
[0040] 作為熱塑性樹脂的上述聚締控，具體來說，可W舉出例如將乙締、丙締、1-下締、4-甲基-1-戊締、1-己締等單體聚合而成的均聚物(例如，聚乙締、聚丙締、聚下締）、或?qū)⑸鲜?單體共聚而成的共聚物(例如，乙締-丙締共聚物）。其中，由于能夠W更低溫阻止(切斷)流 過過大電流，作為上述聚締控，更優(yōu)選應(yīng)用聚乙締。作為該聚乙締，可W舉出低密度聚乙締、 高密度聚乙締、線狀聚乙締（乙締-a-締控共聚物）、W及重均分子量為100萬(wàn)W上的超高分 子量聚乙締等。其中，進(jìn)一步優(yōu)選重均分子量為100萬(wàn)W上的超高分子量聚乙締。
[0041] 多孔膜的膜厚考慮層疊體的膜厚適當(dāng)決定即可。使用多孔膜作為基材，在多孔膜 的單面或兩面層疊多孔層形成層疊體的情況下，優(yōu)選為5~30WI1，更優(yōu)選為10~20WI1。
[0042] 若多孔膜的膜厚低于扣m，則將層疊體用作非水電解液二次電池用間隔件的情況 下，不能充分防止該非水電解液二次電池的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路。而且，多孔膜中的電解 液的保持量降低。另一方面，若多孔膜的膜厚超過30WH，則將層疊體用作非水電解液二次電 池用間隔件的情況下，該間隔件整個(gè)區(qū)域內(nèi)的裡離子的透過電阻增加。因此，若反復(fù)循環(huán)， 則非水電解液二次電池的正極劣化，其結(jié)果是，倍率特性、循環(huán)特性降低。另外，正極和負(fù)極 間的距離增加，因而非水電解液二次電池大型化。
[0043] 多孔膜的每單位面積的重量考慮層疊體的強(qiáng)度、膜厚、重量、和操作性適當(dāng)決定即 可。將層疊體用作非水電解液二次電池用間隔件的情況下，上述單位面積重量通常優(yōu)選為4 ~20g/m 2,更優(yōu)選為5~12g/m2。通過將多孔膜的每單位面積的重量設(shè)為運(yùn)些數(shù)值范圍，能夠 提高具備該多孔膜的非水電解液二次電池的重量能量密度、體積能量密度。
[0044] 多孔膜的透氣度W格利(Gurley)值計(jì)優(yōu)選為30~500sec/100mL，更優(yōu)選為50~ 300sec/100mL。通過使多孔膜具有上述透氣度，將層疊體用作非水電解液二次電池用間隔 件的情況下，能夠得到充分的離子透過性。
[0045] 多孔膜的空隙率優(yōu)選為30~60體積％，更優(yōu)選為35~55體積％。通過運(yùn)樣設(shè)定上 述空隙率，能夠得到提高多孔膜帶來的電解液的保持量、并且W更低溫確實(shí)地阻止(切斷） 流過過大電流的功能。
[0046] 若多孔膜的空隙率低于30體積％，則該多孔膜的電阻增加。另外，若多孔膜的空隙 率超過60體積％，則該多孔膜的機(jī)械強(qiáng)度降低。
[0047] 另外，多孔膜具有的細(xì)孔的孔徑優(yōu)選為3wiiW下，更優(yōu)選為IwnW下。通過將上述孔 徑設(shè)為運(yùn)樣的值，使用包含該多孔膜的層疊體作為非水電解液二次電池用間隔件的情況 下，能夠得到充分的離子透過性，且能夠防止粒子進(jìn)入正極或負(fù)極。
[004引多孔