非水系电解液电池用分隔件和非水电解液电池的制作方法_4

文档序号:9568753阅读:来源:国知局
施方式的包含多层多孔膜的非水电解液电池用分隔件进行说明。
[0127] 关于本实施方式的多层多孔膜,耐热性优异,具有关断功能,因此在电池中适合为 隔离正极和负极的电池用分隔件。尤其,本实施方式的多层多孔膜即使在高溫下也不容易 短路,因此能够作为高电动势电池用的分隔件安全地使用,尤其适合作为裡离子二次电池、 例如车载用的分隔件。 阳12引作为运样的高电动势电池,例如可W举出非水电解液电池。非水电解液电池可W通过通常的方法来制造,例如可W通过将本实施方式的非水电解液电池用分隔件配置于正 极和负极之间,保持非水电解液来进行制造。
[0129] 对本实施方式的电池用分隔件的透气度没有特别限制,例如,优选为10秒/IOOcc W上且500秒/IOOccW下,更优选为20秒/IOOccW上且400秒/IOOccW下,进一步优选 为30秒/IOOccW上。为10秒/IOOccW上时,具有自身放电变少的倾向,为650秒/IOOcc W下时,具有能够得到良好的充放电特性的倾向。
[0130] 对本实施方式的电池用分隔件的膜厚没有特别限制,例如,优选为2ymW上且 200ymW下,更优选为SymW上且100ymW下,进一步优选为7ymW上且30ymW下,膜 厚为2ymW上时,具有机械强度变充分的倾向,为200ymW下时,分隔件的占有体积减少, 因此具有在电池的高容量化方面变有利的倾向。 阳13U 对本实施方式的电池用分隔件的120°C热收缩率没有特别限制,例如,优选在MD 方向、TD方向上均为0%W上且5%W下,更优选为0%W上且2%W下。120°C下的热收缩 率在MD方向、TD方向上均为5%W下时,能够抑制电池的异常发热时的分隔件的膜破裂,不 容易引起短路,故优选。
[0132] [非水电解液电池]
[0133] 本实施方式的非水电解液电池具有含有聚締控微多孔膜的分隔件、正极、负极和 电解液,在聚締控微多孔膜的至少一面上、或者在正极或负极的表面上具备含有无机填料 的多孔层。多孔层具有与上述同样的构成。若为运样的非水电解液电池,则具有更高的输 出特性。
[0134] 对正极、负极、非水电解液没有特别限制,可W使用公知的正极、负极、非水电解 液。需要说明的是,对能够包含于正极的正极材料没有特别限制,例如可W举出Li〇)2、 LiNi〇2、尖晶石型LiMnO"Li[NixMnyC0z]〇2(x、y、Z满足x+y+z= 1 且 0《x<l,0《5<1, 0《z<l)、橄揽石型LiFeP〇4等含裡的复合氧化物等。
[0135] 需要说明的是,对能够包含于负极的负极材料没有特别限制,例如可W举出石墨 质、难石墨化碳质、易石墨化碳质、复合氧化物等的碳材料;娃、锡、金属裡、各种合金材料 等。
[0136] 另外,作为非水电解液,能够使用将电解质溶解于有机溶剂的电解液。对运样的有 机溶剂没有特别限制,例如可W举出碳酸亚丙醋、碳酸亚乙醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳 酸甲乙醋等。另外,对电解质没有特别限制,例如可W举出LiCl〇4、LiBF4、LiPFe等裡盐。
[0137] 需要说明的是,关于上述各种参数,只要没有特别说明,则可W根据后述实施例的 测定方法进行测定。 阳13引 实施例
[0139] 接着,举出实施例和比较例,对本实施方式更具体地进行说明,但本实施方式只要 不超出其要点,就不限定于W下实施例。需要说明的是,实施例中的物性根据W下方法进行 测定。
[0140] (1)聚乙締和聚丙締的粘均分子量(Mv)
[0141] 为了防止试样的劣化,在十氨化糞中WO. 1质量%的浓度溶解2, 6-二叔下 基-4-甲基苯酪,将其(W下,简称为"畑N"。)用作试样用溶剂。在150°C下将试样WO. 1 质量%的浓度溶解于DHN中,得到试样溶液。提取试样溶液IOmU利用坎农-芬克斯粘度计 (SOlOO)测量在135°C下通过标记线间所需的秒数(t)。另外,将DHN加热至150°C后,提取 IOmU利用同样的方法测量通过粘度计的标记线间所需的秒数(te)。使用所得通过秒数t、 te,利用下述换算式算出特性粘度[n]。 阳142] [n] = ((1.651t/tB_0. 651)0.5-1)/0. 0834
[0143] 由求出的[n]算出粘均分子量(Mv)。通过下述式算出原料的聚乙締、原料的聚締 控组合物和微多孔膜的Mv。
[0144] [n] = 6. 77X1〇4Mv〇'67
[0145] 另外,关于原料的聚丙締,通过下述式算出Mv。
[0146] [n] = 1.10X10 4mv〇.SO
[0147] 似多层多孔膜和聚締控微多孔膜(A层)的膜厚、多孔层度层)的层厚 阳148] 从多层多孔膜和A层切出MDlOcmXTDlOcm的试样,W格子状选取9处(3点X3 点),使用直读式厚度计(尾崎制作所,PEACOCKNo. 25 (注册商标))测定膜厚,将9处的测 定值的平均值作为多层膜和A层的膜厚(ym)。另外,将如此测得的多层膜和A层的膜厚的 差作为B层的层厚Um)。 阳1例 (3)聚締控微多孔膜(A层)的孔隙率
[0150] 从微多孔膜切下IOcmXIOcm见方的试样,求出其体积(cm3)和质量(g),使用下述 式由它们和膜密度(g/cm3)计算孔隙率。 阳151] 孔隙率=(体积-质量/膜密度)/体积X100
[0152] 需要说明的是,膜密度是将聚乙締设定为0.95、将聚丙締设定为0.91,由组成的 分率计算的。 阳153] (4)多层多孔膜的透气度
[0154] 使用根据JISP-8117的Gurley式透气度计(东洋精机制G-B2 (商标),内筒质 量:567g),对于面积为645mm2(直径28. 6mm的圆)的多层多孔膜,在23°C下测定IOOcc空 气通过的时间(秒),将其作为多层多孔膜的透气度(秒/lOOcc)。 阳1巧](5)无机填料的平均粒径
[0156] 将无机填料加入到蒸馈水中,少量添加六偏憐酸钢水溶液之后,用超声波均质器 分散1分钟,然后,使用激光式粒度分布测定装置(日机装(株)制Micro-trackMT3300E讶 测定粒径分布,将累计频率为50%的粒径作为平均粒径(ym)。 阳157] (6)多孔层度层)中的、无机填料的长径比 阳 158]使用扫描电子显微镜(SEM)"HITACHIS-4700"化itachiHi曲-TechFielding Co.,Ltd.)W拍摄倍率10000倍拍摄多层膜的截面,对B层中的无机填料进行图像处理,由 此求出长径比。即使对于填料彼此互相粘结的情况,也选择能够明确识别作为填料单体的 纵和横的长度的填料,基于它们算出长径比。具体而言,选择10个上述能够明确识别纵和 横的长度的填料,将各个填料的长轴除W短轴的长度的值的平均值作为长径比。能够明确 识别纵和横的长度的填料在1个视野中不足10个时,从多个视野的图像中选择10个。 阳159] (7)多层多孔膜的120°C下的热收缩率 阳160]将多层多孔膜沿着MD方向切下100mm、沿着TD方向切下100mm,在120°C的烘箱的 中静置1小时。此时,为了不使热风直接吹到试样上,将试样夹在2张纸中。从烘箱中取出 试样,冷却至室溫之后,测定长度(mm),算出MD和TD的热收缩率。 阳W]MD热收缩率(%) = (100-加热后的MD的长度)/100X100阳162]TD热收缩率(%) = (100-加热后的TD的长度)/100X100 阳163] (8)多层多孔膜的膜电阻
[0164] W2.Omm直径的尺寸切出6张多层多孔膜,浸溃于作为电解液的IM的LiBF4碳酸 亚丙醋/碳酸亚乙醋(1/1质量比)中。将浸溃的多孔膜中的1张安置于NC电池内,组装NC电池。使用扭力扳手(紧固扭矩:0.8Nm),关闭盖子。将组装的NC电池放入设定为25°C 的气氛下的恒溫槽内,使用LCR仪在频率100曲Z、开路电压0.OlV的条件下测定膜电阻(将 所得膜电阻设为Rl)。接着,将测定后的NC电池分解,将被浸溃的剩余5张多孔膜重叠安置 于NC电池内,再次组装之后,在同样的条件下,测定6张的电阻(将所得膜电阻设为R6)。 根据下述式,由所得Rl和R6算出多层多孔膜每1张的膜电阻R(Q?cm2)。 阳1 化]R= (R6-RD/5 阳166] (9)孔结构(角度0为60。《0《120°的孔的比例)
[0167]在规定多孔层度层)的孔结构的角度0之后,首先,利用BIB(宽离子束)对分 隔件进行截面加工。加工时,为了抑制热损伤,根据需要截至即将加工之前将分隔件冷却。 具体而言,将分隔件放置于-40°C的冷却装置中一昼夜。由此,可W得到平滑的分隔件截面。
[0168] 接着,利用C粘贴和Os涂布对所得分隔件截面进行导通处理之后,使用"HITACHI S-4700"化itachi Hi曲-Tech Fielding Co. ,Ltd.),W拍摄倍率1万倍、加速电压l.OkV、 检测器:二次电子(上方UPPER)的设定进行拍摄。获得所得截面沈M像的电子图像,算出 孔的角度0。 阳169]使用图像处理软件"ImageJ"(版本1. 46)用W下方法算出前述角度0。打开目 标截面沈M的电子图像,使用直线选择工具"Strai曲t"测定位于图像中已知的距离。打开 "Analyze"-"SET SCALE",输入测定单位和已知的距离,进行比例的设定。接着,作为二值 化处理的前处理,使用"化in忧rush Tool"将B层中的孔部作为空隙涂黑。
[0170]运里,在孔部的判定不明确的情况下,如图5中图解的那样,首先判定在后方确认 不到填料的暗部,W该暗部为中屯、,将轮廓封闭的区域判定为孔部(空隙)。另一方面,距 BIB加工截面位置稍后方的填料部不能评价为有助于离子电导率,因此不能判定为孔部。另 夕F,在沈M图像的右端和左端中,即使W上述暗部为中屯、判定的轮廓在图像端部中断,也如 图5中图解的那样,判定为孔部。需要说明的是,孔部的判定的具体细节,如使用上述图5 说明的那样。 阳171] 如上所述填涂孔部(空隙)之后,进行二值化处理。具体而言,为了实施评价区域 的选择,使用"Rectangularselections"来选择所需的区域度层)。选择时,将B层的表 层部排除在外。接着,为了将选择区域制作成其它文件,使用"Image" - "Dupulicate",f|jU 作仅B层的新的电子图像。接着,根据所得电子图像进行用于特定孔部的处理。具体而言, 选择"Image" - "Adjust" - "I'虹eshold",256灰度中将由单色填涂的范围设为"0-100" 而进行处理。其后,选择"Analyzeparticles",在"Size"项中输入"0.OlJim2W上",进而 在化OW项中选择"Ellipse",由此可W得到将各个孔楠圆化的图像。最后,机械性地求出 由楠圆化的孔的长轴W及与微多孔膜和多孔层的界面平行的轴线形成的角度e,对面积为 0.01 上的孔的角度0数据进行直方图化,算出为60。《0《120°的0的比例。 阳172] 作为例子,图2示出实施例1中得到的分隔件的截面SEM图像。另外,图3示出对 实施例1
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