专利名称：电池用隔板以及电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及在原电池或二次电池中介于正极和负极之间的、耐化学性高的电池用隔板以及使用了这种隔板的电池。
背景技术：
近年来，电子设备朝着便携化、无线化发展，作为这些设备的驱动用电源，小型、轻量，且具有高能量密度的原电池或二次电池等的需求正在提高。此外，随着电子设备的进一步高功能化、高功率化，对于能够通过充电反复使用的二次电池来说，在要求进一步提高能量密度的同时，还要求提高安全性。例如，对于圆筒型电池而言，使隔板介于正极与负极之间并卷绕的卷绕电极体与电解质一起收纳在电池罐(電池缶)内。在这样的电池中，通过使隔板介于正极与负极之间，从而使正极与负极之间绝缘，并保持电解质，确保电极间的离子导电性。这里所谓的电解质，例如，可以使用在有机溶剂中溶解电解质盐得到的非水电解液。作为有机溶剂，可以使用碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯。因此，用于二次电池的隔板如果对碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯没有耐性，就会因碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯而发生溶解或变白，不能维持正极与负极之间的绝缘而产生短路。作为隔板，例如，有以下所述的那种隔板在包含聚烯烃的多孔底材上形成含有聚酰亚胺的耐热层，并进行多孔化形成的隔板。这种结构的隔板具有耐热性，但对于碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性低，因此，有时不能够充分确保二次电池的安全性。作为聚酰亚胺，例如，在专利文献I中记载了含氟的聚酰亚胺。在专利文献I中，只记载了使用含有氟的聚酰亚胺作为光学材料，还没有提到对于用于二次电池的碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯具有耐性。因此，作为隔板，要求对于碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯具有耐性的隔板。现有技术专利文献I日本特开2005-179659号公报
发明内容
本发明是鉴于这种目前的事实而提出的，其目的在于提供对于在电池的电解液中使用的碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性提高了的电池用隔板以及使用了该隔板的电池。达到上述目的的本发明涉及的电池用隔板，其特征在于具有包含聚烯烃系树脂材料的底材层和含有氟含量为25%以下的聚酰亚胺的耐热层。达到上述目的的本发明涉及的电池，其特征在于将正极和负极对向配置，并使隔板介于所述正极和负极之间，含有电解质，且隔板具有包含聚烯烃系树脂材料的底材层和含有氟含量为25%以下的聚酰亚胺的耐热层。发明效果根据本发明，由于利用含有25%以下的氟的聚酰亚胺形成包含聚烯烃系树脂材料的底材层上的耐热层，因而充分具有对碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性。附图
的简要说明图I适用本发明的二次电池的截面图。图2适用本发明的二次电池用隔板的截面图。
具体实施例方式下面，参照附图，详细地说明本发明适用的电池用隔板、这种隔板的制造方法以及使用了这种隔板的 电池。作为电池，例如有使用锂(Li)作为电极反应物质的所谓锂离子二次电池。举例说明这种锂离子二次电池。如图I所示，锂离子二次电池(以下称为二次电池I)是被称为所谓的圆筒型的电池，在大致呈中空圆柱状的电池罐2的内部具有一对带状正极3和带状负极4夹着隔板5并卷绕了的卷绕电极体6。对于二次电池1，在电池罐2内装填着卷绕电极体6以及没有图示的电解质。电池罐2，例如是由镀镍(Ni)的铁(Fe)构成，一端封闭，另一端开放。在电池罐2的开放端部，将电池盖7和设置在该电池盖7内侧的安全阀装置8以及热敏电阻元件(Positive Temperature Coefficient :PTC兀件)9隔着垫圈10并通过铆接来安装，电池罐2的内部被密封。卷绕电极体6例如以中心销21为中心进行卷绕。卷绕电极体6的正极3与由铝(Al)等构成的正极导线22连接，负极4与由镍(Ni)等构成的负极导线23连接。正极导线22通过焊接于安全阀装置8而与电池盖7电连接，负极导线23通过焊接于电池罐2上而进行电连接。[正极]正极3是例如在长的正极集电体31的两面设置了正极活性物质层32的结构。正极集电体31例如由铝箔等金属箔构成。正极活性物质层32，例如，含有I种或2种以上的能够吸留和释放锂的正极材料作为正极活性物质，并且根据需要含有石墨等导电剂以及聚偏二氟乙烯等粘结剂而构成。作为能够吸留和释放锂的正极材料，例如，使用锂氧化物、锂磷酸化物、锂硫化物或者含锂的层间化合物等含锂化合物，还可以混合使用2种以上的这些化合物。为了提高能量密度，优选含有锂、过渡金属元素和氧(0)的含锂化合物，其中，更优选含有选自钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)以及铁(Fe)的至少I种元素作为过渡金属元素的化合物。作为这种含锂化合物，例如，可以列举具有层状岩盐型结构的锂复合氧化物、具有尖晶石型结构的锂复合氧化物或具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等。另外，作为能够吸留和释放锂的正极材料，除了上述这些化合物之外，还可以列举Mn02、V205、V6013、NiS、MoS等不含锂的无机化合物。[负极]负极4，例如是在长的负极集电体41的两面设置了负极活性物质层42的结构。负极集电体41，例如由铜箔等金属箔构成。负极活性物质层42使用能够吸留和释放锂的负极材料作为负极活性物质，并且含有这些物质中的任意I种或2种以上而构成。根据需要，负极活性物质层42还含有粘结剂而构成。
作为能够吸留和释放锂的负极材料，例如，可以列举石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、热分解碳类、焦炭类、玻璃状碳类、有机高分子化合物烧成体、碳纤维或活性碳等碳材料。其中，焦炭类有浙青焦炭、针状焦炭或石油焦炭等。所谓的有机高分子化合物烧成体，是指在适当的温度下烧成酚醛树脂或呋喃树脂等高分子材料而进行碳化了的物质，一部分还分类为难石墨化碳或易石墨化碳。此外，作为高分子材料，有聚乙炔或聚吡咯等。这些碳材料在充放电时产生的晶体结构的变化非常少，能够获得高充放电容量，同时能够获得良好的循环特性，因而优选。特别是石墨，其电化学当量大，能够获得高能量密度，因而优选。此外，难石墨化碳能够获得优异的特性，因而优选。另外，充放电电位低的物质，具体地讲，充放电电位接近于锂金属的物质容易实现电池的高能量密度化，因而优选。此外，作为能够吸留和释放锂的负极材料，还可以列举能够吸留和释放锂，并含有金属元素和半金属元素中的至少I种作为构成元素的材料。这是因为，如果使用这种材料，就能够得到高的能量密度。特别是，如果与碳材料一起使用，在能够获得高能量密度的同时，还能够获得优异的循环特性，因而更优选。该负极材料可以是金属元素或半金属元素的单体，也可以是合金，也可以是化合物，此外，也可以是至少一部分具有它们的I种或2种以上的相的物质。 作为构成该负极材料的金属元素或半金属元素，例如，可以列举镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、IE (Pd)或钼(Pt)。这些物质可以是晶质的物质，也可以是非晶质的物质。[隔板]隔板5介于正极3和负极4之间,使正极3和负极4之间绝缘,保持作为液态电解质的非水电解液，并且由于是多孔的，因而能够确保正极3和负极4之间的离子传导性。如图2所示，例如，隔板5具有底材层51和分别设置于底材层51的两面上的含有氟含量为25%以下的聚酰亚胺的耐热层52。作为底材层51，是使用了聚乙烯(PE)以及聚丙烯(PP)等聚烯烃系树脂材料的多孔膜，可以单独或混合使用这些材料，或者可以使用将多种上述材料共聚得到的物质。特别是，聚乙烯(PE)能够获得在100°C 160°C的范围内树脂材料熔融而堵塞孔的所谓的关闭效果，而且，电化学稳定性优异，因此，优选作为构成底材层51的材料。此外，如果是其他具备电化学稳定性的树脂，则可以使其与聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)混合使用或共聚来使用。耐热层52在底材层51上形成，为多孔质，并且含有含氟的聚酰亚胺。该耐热层51通过含有氟，而具有对非水电解液的有机溶剂的碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性。此外，该耐热层52的热稳定性高，即使在电池内部温度上升的情况下，也能够抑制底材层51的收缩，可以抑制整个隔板5的收缩。在聚酰亚胺中，含有25%以下的氟，优选含有15%以下的氟。当氟的含量高于25%时，C-F键的大的偶极矩增多，因此，极性提高，对碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性降低，会因碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯而产生溶解或发白。另外，耐热层52如果含有氟，则能够获得对有机溶剂的耐性或能够抑制隔板5的收缩的效果，但是，通过使氟的含量为1%以上，更优选为10%以上，能够充分地获得效果。氟的含量是通过{(氟的原子量的总数)+ (构成聚酰亚胺的元素的原子量总数)} X100来算出。此外，该聚酰亚胺含有氟，因此，当正极活性物质层或负极活性物质层中含有聚偏二氟乙烯等氟类高分子化合物时，粘着性提高。但是，当氟多于25%时，虽然与正极或负极的粘着性良好，但对碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性会降低。该聚酰亚胺具有对碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯的耐性，并且可溶于形成耐热层51时使用的N-甲基2-吡咯烷酮(NMP)等。具体地讲，作为含氟的聚酰亚胺，例如，可以列举以下化学式I以及2表示的物质。化学式I表示的聚酰亚胺的氟含量为14. 7%，化学式2表示的聚酰亚胺的氟含量为24. 6%。化I(化学式I)化2(化学式2)
权利要求
1.电池用隔板，其特征在于，具有包含聚烯烃系树脂材料的底材层、和含有氟含量为25%以下的聚酰亚胺的耐热层。
2.如权利要求I所述的电池用隔板，其特征在于，上述氟含量为15%以下。
3.如权利要求I或2所述的电池用隔板，其特征在于，上述聚酰亚胺是下述化学式I或化学式2，
4.电池，其特征在于，将正极和负极对向配置，并使隔板介于所述正极和负极之间，且含有电解质， 上述隔板具有包含聚烯烃系树脂材料的底材层、和含有氟含量为25%以下的聚酰亚胺的耐热层。
5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，上述氟含量为15%以下。
6.如权利要求4或5所述的电池，其特征在于，上述聚酰亚胺是下述化学式I或化学式2，
全文摘要
本发明目的在于提高隔板对于药品的耐性。在包含聚烯烃系树脂材料的底材层上设置含有氟含量为25％以下的聚酰亚胺的耐热层。
文档编号B32B27/34GK102983298SQ201210433
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者须永友康, 岩田瑞生, 伊藤牧八, 石井淳一 申请人:索尼化学&信息部件株式会社