非水电解质电池用隔膜及非水电解质电池的制作方法_2

文档序号:8207899阅读:来源:国知局
>[0041] 本发明的非水电解质电池用隔膜中,使被设置在多孔基材的一侧的面及/或另一 侧的面上的粘接性多孔层的表面的动摩擦系数为0. 1以上0. 6以下的范围。
[0042]本发明中,在仅于多孔基材的单侧具有粘接性多孔层的方案中,使多孔基材的具 有粘接性多孔层一侧的表面的动摩擦系数及Rz满足上述的范围即可。另外,在于多孔基材 的两侧具有粘接性多孔层的方案中,虽然多孔基材上一侧的粘接性多孔层的表面的动摩擦 系数及Rz满足上述的范围即可,但优选两侧的粘接性多孔层均满足上述的范围。
[0043]上述动摩擦系数小于0. 1时,粘接性多孔层的表面变得粗糙,因此,在电解液的保 持及工艺成品率方面考虑是有利的,但作为粘接面的面积过于变低,粘接性恶化。从这样的 观点考虑,作为动摩擦系数,更优选为〇. 15以上,进一步优选为0.2以上。另外,当上述动摩 擦系数大于0. 6时,反而粘接性多孔层的表面变得平滑,因此从粘接性方面考虑是有利的, 但表面凹凸过于变小,电解液的保持性及工艺成品率显著降低。从这样的观点考虑,作为动 摩擦系数,更优选为0.55以下,进一步优选为0.5以下。
[0044]动摩擦系数是利用按照JISK7125的方法测定的值。具体而言,本发明中的动摩 擦系数是使用HEIDON公司制的表面性质测试仪(surfacepropertytester)测定的值。
[0045] 另外,本发明中,使被设置在多孔基材的一侧的面及/或另一侧的面上的粘接性 多孔层的十点平均粗糙度Rz为1. 0ym以上8. 0ym以下的范围。上述Rz小于1. 0ym时,成 为粘接面的面积变大,因此从粘接性方面考虑是有利的,但制造工序的成品率恶化,电解液 的保持性也恶化。从这样的观点考虑,作为Rz,更优选为1. 5ym以上,进一步优选为2. 0ym 以上。另外,当上述Rz大于8. 0ym时,反而工艺成品率变得良好,电解液的保持性也变得 良好,但粘接性显著恶化。从这样的观点考虑,作为Rz,优选为7. 5ym以下,进一步优选为 7. 0ym以下。
[0046] 十点平均粗糙度(Rz)是利用按照JISB0601-1994(或JISB0601-2001的 Rzjis)的方法测定的值。具体而言,本发明中的Rz是使用小坂研宄所公司制的ET4000测 定的值。需要说明的是,测定以测定长度为1. 25mm、测定速度为0. 1mm/秒、温湿度为25°C、 50%RH的条件进行。
[0047]需要说明的是,作为控制粘接性多孔层表面的动摩擦系数及Rz的方法,没有特别 限制,例如可通过填料的向多孔层的添加及其添加量、添加的填料的尺寸(直径等)、粘接 性树脂的分子量、以及形成粘接性多孔层时的凝固温度、相分离剂的浓度等进行控制。
[0048]当粘接性多孔层含有粘接性树脂并且含有填料时,从使与电极的粘接性、工艺成 品率、及电解液的保持性的均衡性更合适的观点考虑,上述动摩擦系数优选为〇. 1以上〇. 4 以下的范围,上述十点平均粗糙度Rz优选为1. 5ym以上8. 0ym以下。此时,作为动摩擦系 数的下限值,更优选为〇. 12以上,进一步优选为0. 15以上。作为动摩擦系数的上限值,更 优选为〇. 35以下。作为十点平均粗糙度Rz的下限值,优选为2. 0ym以上,进一步优选为 2. 5ym以上。作为十点平均粗糙度Rz的上限值,优选为7. 5ym以下,进一步优选为7. 0ym 以下。此时,填料在粘接性多孔层中的优选的含有比率相对于总固态成分为1质量%以上 90质量%以下。但是,也可根据使用的填料的平均粒径,来改变填料的优选含有比率。
[0049]当含有填料时,可通过对粘接性树脂(尤其是聚偏二氟乙烯系树脂)的重均分子 量、在浸渍到凝固液中而进行固化时的凝固温度、在向凝固液中浸渍时诱发相分离的相分 离剂的浓度、或填料的平均粒径、含量等进行调节,而将动摩擦系数及Rz的值调节为上述 范围。
[0050] 另一方面,当粘接性多孔层并未积极地含有填料时,从使与电极的粘接性、工艺成 品率、及电解液的保持性之间的均衡性更合适的观点考虑,上述动摩擦系数优选为0. 2以 上0.6以下的范围,上述十点平均粗糙度Rz优选为1. 0ym以上6. 0ym以下。此时,作为动 摩擦系数的下限值,更优选为0. 22以上。作为动摩擦系数的上限值,更优选为0. 55以下, 进一步优选为〇. 50以下。作为十点平均粗糙度Rz的下限值,更优选为1. 1ym以上,进一 步优选为1. 2ym以上。作为十点平均粗糙度Rz的上限值,更优选为4. 0ym以下。此时, 填料在粘接性多孔层中的优选的含有比率为相对于总固态成分小于1质量%,进一步优选 为不含填料(〇质量% )的情况。
[0051] 当粘接性多孔层并未积极地含有填料时,可通过对粘接性树脂(尤其是聚偏二氟 乙烯系树脂)的重均分子量、在浸渍到凝固液中而进行固化时的凝固温度、在向凝固液中 浸渍时诱发相分离的相分离剂的浓度等进行调节,而将动摩擦系数及RZ的值调节为上述 范围。
[0052][多孔基材]
[0053] 本发明中的多孔基材是指在内部具有孔隙或空隙的基材。作为这样的基材,可举 出微多孔膜;无纺布、纸状片材等由纤维状物形成的多孔性片材;或者,在这些微多孔膜、 多孔性片材上层叠1层以上的其他多孔性层而成的复合多孔片材;等等。需要说明的是,微 多孔膜是指如下的膜:所述的膜形成为在内部具有大量的微细孔并且这些微细孔被连接的 结构,气体或液体可从一侧的面向另一侧的面通过。
[0054] 构成多孔基材的材料只要是具有电绝缘性的材料即可,可以是有机材料及无机材 料中的任何。从向多孔基材赋予关闭(shutdown)功能的观点考虑,构成多孔基材的材料优 选为热塑性树脂。
[0055] 此处,关闭功能是指如下功能:当电池温度升高时,构成材料熔化而闭塞多孔基材 的孔,由此阻断离子的移动,防止电池的热失控。
[0056] 作为上述热塑性树脂,熔点低于200°C的热塑性树脂是合适的,特别优选聚烯烃。
[0057] 作为使用了聚烯烃的多孔基材,优选聚烯烃微多孔膜。
[0058] 作为聚烯烃微多孔膜,在现有的适用于非水电解质电池用隔膜的聚烯烃微多孔膜 中,可优选使用具有充分的力学物性和离子透过性的聚烯烃微多孔膜。
[0059] 对于聚烯烃微多孔膜,从呈现关闭功能的观点考虑,优选包含聚乙烯,作为聚乙烯 的含量,优选95质量%以上。
[0060] 除了上述之外,从赋予暴露于高温时不容易破膜的程度的耐热性的观点考虑,优 选包含聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃微多孔膜。作为这样的聚烯烃微多孔膜,可举出聚乙烯和 聚丙烯混合存在于一层中的微多孔膜。在这样的微多孔膜中,从同时实现关闭功能和耐热 性这样的观点考虑,优选包含95质量%以上的聚乙烯和5质量%以下的聚丙烯。另外,从 同时实现关闭功能和耐热性这样的观点考虑,还优选如下结构的聚烯烃微多孔膜,所述结 构中,聚烯烃微多孔膜具有2层以上的层叠结构,至少1层包含聚乙烯,至少1层包含聚丙 烯。
[0061] 聚烯烃微多孔膜中包含的聚烯烃的重均分子量优选为10万?500万。若重均分 子量为10万以上,则可确保充分的力学物性。另一方面,若重均分子量为500万以下,则关 闭特性良好,而且容易进行膜的成型。
[0062] 聚烯烃微多孔膜例如可利用以下的方法制造。即,可举出如下方法:(i)从T-模挤 出熔融的聚烯烃树脂,制成片材,(ii)对该片材实施结晶化处理,然后(iii)进行拉伸,进 而,(iv)对拉伸后的片材进行热处理,由此,形成微多孔膜。另外,作为其他方法,还可举出 如下方法等:(i)将聚烯烃树脂与液体石蜡等增塑剂一起熔融,将其从T-模挤出,进行冷却 而制成片材,然后,(ii)将该片材拉伸,(iii)从拉伸后的片材中提取出增塑剂,进而,(iv) 进行热处理,由此,形成微多孔膜。
[0063] 作为由纤维状物形成的多孔性片材,可举出:由聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯; 聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃;芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚醚酰亚胺等耐 热性高分子等等;的纤维状物形成的多孔性片材,或由上述纤维状物的混合物形成的多孔 性片材。
[0064] 作为复合多孔片材,可采用在微多孔膜、或在由纤维状物形成的多孔性片材上层 叠功能层而得到的结构。这样的复合多孔片材可利用功能层而增加进一步的功能,从这方 面考虑,这样的复合多孔片材是优选的。作为功能层,例如从赋予耐热性这样的观点考虑, 可采用由耐热性树脂形成的多孔层、由耐热性树脂及无机填料形成的多孔层。作为耐热性 树脂,可举出选自芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚醚酮及聚醚酰亚胺中的1种或 2种以上的耐热性高分子。作为无机填料,可优选使用氧化铝等金属氧化物、氢氧化镁等金 属氢氧化物等。
[0065] 需要说明的是,作为复合化的方法,可举出:在微多孔膜、多孔性片材上涂布功能 层的方法;用粘接剂将微多孔膜、多孔性片材与功能层接合的方法;将微多孔膜、多孔性片 材与功能层热压接的方法等。
[0066] 作为多孔基材的膜厚,从得到良好的力学物性和内电阻的观点考虑,优选为
[0067] 作为多孔基材的Gurley值(JISP8117
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