隔离物以及使用该隔离物的锂离子二次电池的制作方法_2

文档序号:9710023阅读:来源:国知局
。其中,基于成本或提高粘合性的观点, 更加优选水溶性高分子的羧甲基纤维素、聚丙烯酸或苯乙烯-丁二烯类共聚物乳胶。
[0036] (无机颗粒)
[0037] 作为本实施方式的无机颗粒,具体地来说,可以适当使用:氧化铝、一水软铝石 (boehmite)、氧化钛、二氧化娃、氧化错等金属氧化物,碳酸妈等金属碳酸盐,磷酸妈等金属 磷酸盐,氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物等。特别优选氧化铝或一水软铝石。
[0038] 无机颗粒的平均粒径优选为0. 01~2 μπι的范围。如果无机颗粒的平均粒径超过 了 2 μπι,则容易发生在以恰当的厚度对耐热多孔层进行成形时带来障碍这样的不良状况。
[0039] 另外,如果无机颗粒的平均粒径小于0. 01 μ m,则有可能发生涂膜强度降低并且粉 末掉落的技术问题。
[0040] 无机颗粒的含量并没有特别的限定,但是相对于耐热多孔层100质量%,优选为 10质量%以上99质量%以下,更加优选为80质量%以上98质量%以下。如果是10质量% 以上,则会有锂离子传导率变高的倾向,如果是98质量%以下,则会有耐热多孔层的机械 强度高的倾向,基于上述观点,所以优选。
[0041] 在耐热多孔层内所含有的硫元素可以以任何形态存在。只要硫元素存在于耐热多 孔层内,则被推测为:例如在无机颗粒表面上生成含有硫元素的各种官能基团或者含有硫 元素等的无机化合物,并且这些官能基团或无机化合物比构成原本的颗粒的无机化合物更 加牢固地与树脂粘结附着,所以可以减少耐热多孔层的无机颗粒的脱落。
[0042] 上述硫元素优选为,能够用X射线光电子光谱法对所述耐热多孔层进行确认,并 且所述硫元素中至少一部分在结合能166eV~174eV之间具有峰。通过形成这样的构成, 从而无机颗粒表面被改性并且与树脂的一部分发生反应,所以无机颗粒和树脂能够更加牢 固地粘结附着。
[0043] 另外,上述硫元素优选作为化合物存在着。例如含有该硫元素的化合物优选为硫 酸酯。通过形成这样的构成,从而无机颗粒和树脂就能够更加牢固地粘结附着。此时的硫 酸酯的量相对于所述耐热多孔层的所有元素优选为〇. 2~4mol%。
[0044] 另外,作为含有硫元素的化合物,并没有特别的限定,可以使用公知的材料,具体 地来说可以列举1,3, 2-二噁唑噻吩-2, 2-二氧化物(DTD)、1- 丁硫醇等硫醇、1,3-丙烷磺 酸内酯(PS)等磺内酯、甲烷磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸等磺酸等。再有,此时的量优选为,相 对于所述耐热多孔层的所有元素为〇. 2~4mol %。进一步优选为1. 2~3. 2mol %,更加优 选为 2. 2 ~3. Imol%。
[0045] 所述化合物也可以均匀地存在于耐热多孔层整体内,但是优选偏析于无机颗粒的 表面。由此,所述化合物吸附无机颗粒或者所述化合物与无机颗粒发生反应,例如能够在无 机颗粒表面上生成含有硫元素的各种官能基团或无机颗粒的硫化物,其结果就能够进一步 提高无机颗粒彼此的粘结附着力。另外,与耐热多孔层中的树脂也更加牢度地粘结附着。因 此,被推测为能够减少耐热多孔层的无机颗粒的脱落。
[0046] 另外,如果是本实施方式的隔离物,则优选使所述隔离物介于正极与负极之间并 具备电解液,所述耐热多孔层配置于所述正极与所述多孔基材之间或者配置于所述负极与 所述多孔基材之间,并且所述硫元素的含量富集在耐热多孔层的与所述多孔基材相反的一 侧的表面上。在通过形成这样的构成来制作锂离子二次电池时,耐热多孔层通过在电化学 装置内与电极相接触从而发生反应,在无机颗粒之间粘结附着力提高,并且与正极或者负 极的紧密附着性提高。
[0047] 通过形成这样的构成,从而即使使电池处于高温的情况下,隔离物也不容易产生 褶皱。因此,能够减小容量的劣化,所以优选。再有,能够提供不发生耐热多孔层的脱落并 且耐电压性高的锂离子二次电池,所以优选。
[0048] 使硫元素包含于所述耐热多孔层12中的方法并没有特别的限定,例如,既可 以是预先将无机颗粒与具有硫元素的化合物相混合并用烧成、水热合成(hydrothermal synthesis)、机械研磨等方法使其粘着于无机颗粒表面之后、混合树脂和溶剂从而调制出 耐热多孔层用的涂料的方法,也可以是使具有硫元素的化合物与无机颗粒、树脂以及溶剂 相混合并调制出耐热多孔层用的涂料的方法。
[0049] 再有,为了使硫元素富集在耐热多孔层的与所述多孔基材相反的一侧的表面上, 可以在将以上所述的耐热多孔层用的涂料涂布于多孔基材上之后,进行长时间加热处理即 可。具体地来说,虽然不一定限定于此,可以通过以30°C~KKTC的温度条件进行长时间加 热处理,从而使硫元素富集于耐热多孔层内。此时的热处理时间优选例如1小时~48小时。
[0050] (热塑性多孔层)
[0051] 本实施方式的热塑性多孔层14是由热塑性树脂构成的多孔基材,并没有特别的 限定,如果是公知的材料,可以是任何材质的由任何制造方法获得的多孔基材。
[0052] 优选使用重量平均分子量50万~150万的由选自聚烯烃类、热塑性弹性体以及接 枝共聚物中的1种以上的树脂构成的热塑性多孔层。
[0053] 例如可以列举聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂、乙烯-丙烯酸单体共聚物、乙烯-醋 酸乙烯酯共聚物等改性聚烯烃树脂。这些树脂既可以单独使用也可以合并使用2种以上。
[0054] (隔离物10的制造方法)
[0055] 接着,就本实施方式所涉及的隔离物10的制造方法作如下说明。
[0056] 作为构成耐热多孔层的材料,混合上述无机颗粒、树脂以及溶剂。作为溶剂,例如 可以使用水、N-甲基-2-吡咯烷酮等。构成涂料的成分的混合方法并没有特别限制,混合 顺序也没有特别限制。
[0057] 将上述涂料涂布于热塑性多孔层。作为涂布方法,并没有特别的限制,例如可以使 用由各种涂布机、喷涂机等来完成的涂布方法。
[0058] 接着,除去被涂布于热塑性多孔层上的涂料中的溶剂。除去方法没有特别的限定, 可以使用使其适当干燥等的方法。
[0059] 经过以上所述工序从而制作出隔离物10。
[0060] 以上已就本发明的隔离物以及其制造方法的优选的一个实施方式进行了详细说 明,但是本发明并不限定于上述实施方式。
[0061] (正极集电体)
[0062] 正极集电体22只要是导电性的板材即可,例如可以使用铝、铜、镍箱的金属薄板。
[0063] 正极活性物质层24是包含本实施方式所涉及的正极活性物质、粘结剂、根据需要 的量的导电材料的正极活性物质层。
[0064] (正极活性物质)
[0065] 作为正极活性物质,只要是含有锂离子并且能够吸留?释放锂离子的化合物即可, 例如可以列举 LiCo02、LiNi02、LiMn204、Li (CoxNiyMnz) 02、Li (NixCoyAlz) 02、Li (MnxAly) 204、 Li [LiwMnxNiyCoJ 02、LiV0P04、LiFePO^含有锂的金属氧化物。粘结剂在结合正极活性物质 彼此的同时,结合正极活性物质和正极集电体22。
[0066] (粘结剂)
[0067] 粘结剂在结合活性物质彼此的同时,结合正极活性物质和正极集电体22。
[0068] 作为粘结剂的材质,只要能够进行上述结合即可,例如可以列举聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯 醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯 共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等的氟树脂。
[0069] 另外,除了以上所述之外,作为粘结剂,例如也可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二 甲酸乙二醇酯、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、芳香族聚酰胺、纤维素、 苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、聚丙烯酸和其盐、 褐藻酸和其盐等。另外,也可以使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、其加氢化合物、 苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、其加氢化 合物等热塑性弹性体状高分子。再有,也可以使用间规1,2-聚丁二烯、乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物、丙烯-α-烯烃(碳原子数2~12)共聚物等。
[0070] 另外,作为粘结剂,也可以使用电子传导性的导电性高分子或离子导电性的导电 性高分子。作为电子传导性的导电性高分子,例如可以列举聚乙炔等。在该情况下,因为粘 结剂也会发挥导电材料的功能,所以即使不添加导电材料也是可以的。作为离子传导性的 导电性高分子,例如可以列举使锂盐或者以锂作为主体的碱金属盐与聚环氧乙烷以及聚环 氧丙烷等高分子化合物复合而得到的复合物等。
[0071] (导电材料)
[0072] 作为导电材料,例如可以列举碳黑类等碳粉末、碳纳米管、碳材料、铜、镍、不锈钢、 铁等金属微粉;碳材料以及金属微粉的混合物;ITO等导电性氧化物。
[0073] (负极集电体)
[0074] 负极集电体32只要是导电性的板材即可,例如可以使用铝、铜、镍箱的金属薄板。
[0075] (负极活性物质)
[0076] 负极活性物质只要是能够吸留?释放锂离子的化合物即可,可以使用公知的电 池用的负极活性物质。作为负极活性物质,例如可以列举包
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