非水系二次電池用隔膜及其製造方法

2023-06-25 08:45:36

專利名稱：非水系二次電池用隔膜及其製造方法
技術領域：
本發明涉及非水系二次電池用隔膜及其製造方法，具體地講，涉及使非水系二次電池的安全性格外提高的隔膜及其製造方法的技術。

背景技術：
通過鋰的摻雜和脫摻雜而獲得電動勢的非水系二次電池(鋰離子二次電池)具有高能量密度的特徵，因此作為便攜電話和筆記本電腦等便攜用電子設備的主電源正在普及。從這些便攜用電子設備的高性能化和長時間驅動的要求出發，正在活躍進行高能量密度化和高輸出化的研究開發。另外，為了用於汽車等的電源，也正在進行大型化的研討。作為這樣的高能量密度化和高輸出化及大型化的課題，可以列舉出安全性的確保。
現實狀況的鋰離子二次電池的隔膜，使用以聚乙烯為主體的聚烯烴微多孔膜，作為用於確保電池的安全性的功能，具備關閉(Shutdown)功能。關於該功能，在日本國專利第2642206號公報中已記載。該關閉功能，是通過隔膜構成材料聚烯烴熔融、將孔閉塞從而使隔膜的電阻格外升高的功能。即使電池發生異常、引起溫度上升，由於利用該功能，電池內部的電阻升高，因此實質上電流不流通，也可以確保安全性。
關閉功能，其工作原理是通過構成材料的熔融而使孔閉塞，因此在電池暴露於更高溫的場合，隔膜破壞(熔化；Meltdown)，正極和負極發生內部短路，電池成為極其危險的狀態。鋰二次電池在高能量密度化、高輸出化和大型化的場合，異常時的發熱速度逐漸加快，因此孔閉塞速度不能充分趕上，不能發揮關閉功能，熔化的危險性也提高。因此，在高能量密度化、高輸出化和大型化的場合，以往的具有關閉功能的隔膜難以確保安全性，需要不熔化的耐熱性高的隔膜。
為了兼備關閉功能和抑制熔化的耐熱性，在J.Electrochem.Soc.140，L51(1993)中曾經提出將聚乙烯微多孔膜和聚四氟乙烯微多孔膜進行層疊而用於隔膜的方案。關閉功能良好地體現，在直到250℃為止的溫度範圍沒有看到熔化。這樣的將聚烯烴微多孔膜和含有耐熱性樹脂的多孔膜疊層例子，曾經在特開平10-3898號公報、特開2002-25526號公報、特開2003-123724號公報等中被提出。
另外，在聚烯烴微多孔膜上塗布含有耐熱性樹脂的多孔質層使其一體化而成的複合多孔膜，作為兼備關閉特性和耐熱性的隔膜，也曾在特開2001-23600號公報、特開2002-355938號公報等中被提出。


發明內容
象上述的具有關閉功能的聚烯烴微多孔膜和耐熱性多孔膜那樣性質不同的2片膜進行層疊在技術上困難，很難說是實用的。另外，從電池的高能量密度化的觀點出發，對隔膜還要求薄膜化。為了使2片膜層疊從而達到與現實狀況的隔膜厚度同等的水平，要求各個膜1片的厚度充分地減薄。生產這樣薄的膜很困難，操作也難，從隔膜的生產效率的觀點考慮也很難說是實用的。
另一方面，在聚烯烴微多孔膜上塗布耐熱性多孔質層一體化而成的膜不存在上述的層疊而成的膜那樣的課題。然而，以往提出的膜實質上只是在聚烯烴微多孔膜的單面上進行塗布而成的膜，由於捲曲的問題，操作困難。實際上在用於電池的製造工序的場合，由於位置的偏移，短路合格率成為課題。在該專利文獻的記載中，並不一定限於在單面上塗布，但在兩面進行塗布的方法並未具體公開。另外，以往的通過塗布來進行一體化而形成的膜，在聚烯烴微多孔膜與耐熱性多孔質層的界面，容易發生孔眼堵塞，因此也存在導致關閉功能下降和電池性能降低這一課題。
因此，本發明的目的在於，提供操作性良好，兼備關閉功能和充分抑制熔化的耐熱性，而且通過實施極力抑制孔眼堵塞的適宜的界面設計，電池性能也不降低的隔膜。
本發明者們對上述課題進行了潛心研討。其結果發現，作為複合多孔膜的基材，選定成為適宜的形態的聚烯烴微多孔膜，作為構成耐熱性多孔質層的聚合物，選定容易形成多孔質結構的聚合物，在聚烯烴微多孔膜的兩面以適宜地形態形成耐熱性多孔質層使其一體化，由此可提供具有操作性、關閉功能、耐熱性，並且不阻礙離子透過性的隔膜。即，本發明提供一種非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，是在每單位厚度的透氣度(JISP8117)為15秒/100cc·μm～50秒/100cc·μm、膜厚為5μm～25μm的聚烯烴微多孔膜的兩面被覆含有聚間苯二甲醯間苯二胺(Polymetaphenyleneisophthalamide)的多孔質層從而一體化而成的複合多孔膜，該複合多孔膜的膜厚為6μm～35μm，並且透氣度(JIS P8117)為該聚烯烴微多孔膜的1.01倍～2.00倍，聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量為1.0g/m2～4.0g/m2。此外，本發明還提供以下的發明。
1).根據上述發明所述的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，該聚烯烴微多孔膜的孔徑為0.01μm～0.2m。
2).根據上述發明或上述1)所述的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，對於聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量，|表面的塗布量-背面的塗布量|/(表面的塗布量+背面的塗布量)為0～0.2。
3).根據上述本發明、上述1)或2)的任一項所述的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，該聚烯烴微多孔膜是以聚乙烯為主體的聚烯烴微多孔膜。
另外，本發明還提供上述隔膜的具體的製造方法。即，本發明的非水電池用隔膜的製造方法，順序經過以下的工序來製造，所述工序為 (1)在以醯胺系溶劑為主體的溶劑中溶解聚間苯二甲醯間苯二胺，製作高分子溶液的工序； (2)將該高分子溶液塗布於聚烯烴微多孔膜的兩面的工序； (3)輸送塗布了高分子溶液的聚烯烴微多孔膜的工序； (4)將塗布了高分子溶液的聚烯烴微多孔膜浸漬在含有該溶劑和水的凝固液中以使得表背兩面與凝固液接觸，從而使聚間苯二甲醯間苯二胺凝固的工序； (5)對凝固了的複合膜進行水洗的工序； (6)對經水洗的複合膜進行乾燥的工序。
進而，提供如上述所述的非水系二次電池用隔膜的製造方法，其特徵在於，該高分子溶液含有相分離劑，該相分離劑的濃度為5～50重量％。還提供如上所述的非水系二次電池用隔膜的製造方法，其特徵在於，該凝固液中的水的比例為30～80重量％。

具體實施例方式 本發明的非水系二次電池用隔膜，是在聚烯烴微多孔膜的兩面被覆含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層，進行一體化而成的複合多孔膜。
本發明的非水系二次電池用隔膜中所使用的聚烯烴微多孔膜，優選每單位厚度的透氣度(JIS P8117)為15秒/100cc·μm～50秒/100cc·μm的聚烯烴微多孔膜。該透氣度是反映聚烯烴微多孔膜的形態的，該數值越小，聚烯烴微多孔膜含有越大的孔徑的孔，曲路率越小。另外，當該數值大時，與之相反，含有小孔徑的孔，曲路率增大。本發明的非水系二次電池用隔膜，在其聚烯烴微多孔膜上被覆含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層，當該透氣度小於15秒/100cc·μm時，聚間苯二甲醯間苯二胺進入聚烯烴微多孔膜的孔中，明顯地顯現引起孔眼堵塞的現象。因此，導致放電特性顯著降低，另外，不能充分體現關閉功能。從這樣的觀點出發，本發明的非水系二次電池用隔膜中使用的聚烯烴微多孔膜的透氣度(JIS P8117)，優選為15秒/100cc·μm以上，進一步優選為20秒/100cc·μm以上。另外，該透氣度大於50秒/100cc·μm時，源於被覆的孔眼堵塞所導致的性能降低減小，但聚烯烴微多孔膜本身的離子透過性變得不充分，難以得到充分的電池性能。從得到良好的電池性能的觀點出發，該透氣度優選為50秒/100cc·μm以下，進一步優選為40秒/100cc·μm以下。即，聚烯烴微多孔膜的該透過度，優選為15秒/100cc·μm～50秒/100cc·μm，進一步優選為20秒/100cc·μm～50秒/100cc·μm，更進一步優選為20秒/100cc·μm～40秒/100cc·μm。
該聚烯烴微多孔膜的膜厚，優選為5μm～25μm。該聚烯烴微多孔膜的膜厚，若考慮電池的能量密度，則優選為薄的膜厚。但是，考慮到生產率，需要充分的機械物性，薄膜化存在極限。在作為以往的隔膜的聚烯烴微多孔膜的場合，除了上述的能量密度和機械物性以外，還考慮關閉特性、耐熔化特性和離子透過性而進行設計，作為膜厚，將15μm～25μm的範圍作為大致優選的範圍從而實用化。在本發明的非水系二次電池用隔膜的場合，由於採用聚間苯二甲醯間苯二胺被覆，因此作為聚烯烴微多孔膜，也可適用比較薄的膜。即，該聚烯烴微多孔膜的膜厚優選為5μm以上，進一步優選為10μm以上。另外，該聚烯烴微多孔膜的膜厚優選為25μm以下，進一步優選為20μm以下，更進一步優選為15μm以下。具體地，該聚烯烴微多孔膜的膜厚優選為5μm～25μm，進一步優選為5μm～20μm，進而優選為10μm～20μm，進而優選為5μm～15μm，進而優選為10μm～15μm。
該聚烯烴微多孔膜的孔徑，優選為0.01μm～0.2μm。在此，孔徑可採用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察來求得。在本發明中，採用SEM觀察該聚烯烴微多孔膜的表面，任意地選擇10個點的孔，分別求出孔徑，通過將這些孔徑進行平均而算出的數值作為孔徑。本發明的隔膜的場合，採用聚間苯二甲醯間苯二胺被覆聚烯烴微多孔膜的兩面，因此當聚烯烴微多孔膜的孔徑充分大時，聚間苯二甲醯間苯二胺進入，引起孔眼堵塞。另外，當孔徑非常小時，很難得到良好的電池性能。從這樣的觀點出發，聚烯烴微多孔膜的孔徑優選為0.01μm～0.2μm的範圍。
構成該聚烯烴微多孔膜的材料，優選以聚乙烯為主體。以聚乙烯為主體的聚烯烴微多孔膜，能夠體現最良好的關閉功能。具體地，聚乙烯含量優選為70重量％以上，進一步優選為90重量％以上。
本發明的非水系二次電池用隔膜，在該聚烯烴微多孔膜的兩面被覆含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層，將它們一體化。在此所被覆的多孔質層其耐熱性充分，有意地抑制聚烯烴微多孔膜的熔化。
在此，本發明所使用的聚間苯二甲醯間苯二胺，在溶解於N-甲基吡咯烷酮中的場合，用下式(1)的對數粘度表示，為0.8～2.5dL/g，優選為1.0～2.2dL/g的範圍。在對數粘度低於0.8dL/g時，達不到充分的物性，在對數粘度超過2.5dL/g時，難以得到穩定的高分子溶液，不能形成均勻的多孔質層。
對數粘度(單位dL/g)＝ln(T/T0)/C(1) T將聚間苯二甲醯間苯二胺0.5g溶解在N-甲基吡咯烷酮100mL中而成的溶液的在30℃時的在毛細管粘度計中的流動時間； T0N-甲基吡咯烷酮的在30℃時的在毛細管粘度計中的流動時間； C溶液中的聚間苯二甲醯間苯二胺的濃度(g/dL)。
以往就有向聚烯烴微多孔膜被覆由耐熱性高的材質形成的多孔質層，來抑制熔化這一概念。在此，以往的場合是在單面進行被覆，與此相對，在本發明中，在兩面進行被覆這一點成為一個特徵。可以認為在單面進行的被覆一般進行被覆的工序簡便，但被覆後的操作性存在捲曲的問題，非常差。尤其是在電池製造工序中，由捲曲引起的位置偏移變得顯著。因此，對電池的短路合格率帶來很大的不良影響，使電池的生產效率顯著降低。但是，在兩面進行被覆的場合，沒有上述那樣的捲曲問題，操作性良好。具體地講，對於聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量，通過使|表面的塗布量-背面的塗布量|/(表面的塗布量+背面的塗布量)滿足0～0.2，能夠有意地抑制捲曲。進一步優選為0～0.1、更進一步優選為0～0.05，特別優選為0～0.01。在此，表面和背面是為方便起見而確定的，並沒有特別的方向性。將一個面作為表面的場合，另一個面便為背面。另外，在此的塗布量採用重量或膜厚的任一方定義都沒有問題。在以重量定義塗布量的場合，通過對任一個面進行剝離，可求出一個面的塗布量。另外，在以膜厚定義塗布量的場合，可通過掃描式電子顯微鏡(SEM)的斷面觀察來求得。
本發明的別的特徵是作為被覆的材質，使用聚間苯二甲醯間苯二胺。聚間苯二甲醯間苯二胺是全芳香族聚醯胺的1種，為「間型」。以往曾提出了對型全芳香族聚醯胺和聚醯亞胺。與這些以往所提出的物質相比，聚間苯二甲醯間苯二胺具有容易形成孔徑大的多孔質結構的特點。為了防止孔眼堵塞、形成良好的界面，需要被覆的多孔質層與聚烯烴微多孔膜相比，孔徑充分大。從這樣的觀點出發，與以往所提出的體系相比，可容易地形成與聚烯烴微多孔膜的良好的界面，可容易獲得離子透過性和關閉功能幾乎不受損害的隔膜。從這樣的特徵出發，也可進行可形成2個界面的兩面塗布。
另外，作為聚間苯二甲醯間苯二胺的別的特徵，可以列舉可容易地溶解於醯胺系溶劑中這一點。以往所提出的體系在使其一體化的工序中包括將使聚合物溶解在溶劑中而成的聚合物溶液塗布在聚烯烴微多孔膜上的工序。以往的體系中，聚合物的溶解性不充分，因此在製作該聚合物時使用添加鹽等第3種成分的方法，或者使用將向聚合物前體溶液中添加催化劑而得到的液體進行塗布，塗布後使之反應從而進行聚合物化的方法。另外，也有時使用共聚物。這樣的其它成分的添加，存在對電化學穩定性造成不良影響的可能性，因此不優選。在聚間苯二甲醯間苯二胺的場合，由於聚合物的溶解性高，因此只單純地溶解即可。另外，由於該聚合物自身的電化學穩定性高，因此與以往的體系相比，給電池的耐久性造成不良影響的可能性明顯減低。另外，塗布液的製作容易這一點從生產率的觀點出發是令人滿意的特徵。
在本發明的非水系二次電池用隔膜中，聚烯烴微多孔膜和含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層被一體化。一體化的方法在後面敘述，具體地講，所謂一體化，是指在通常的操作中這些層不容易分離。在採用後述的方法製作的場合，該概念中的一體化可充分地滿足。
本發明的非水系二次電池用隔膜，是進行了該一體化而成的複合多孔膜。該複合多孔膜的透氣度(JIS P8117)為該聚烯烴微多孔膜的1.01倍～2.00倍是本發明的非水系二次電池用隔膜的特徵。該1.01倍～2.00倍的數值，顯示出在通過複合化而產生的聚烯烴微多孔膜與聚間苯二甲醯間苯二胺多孔質層的界面，孔眼堵塞等不良情況受到抑制，形成了良好的界面。通過選定上述材料，並用後述的方法進行複合化，可容易地得到該數值。在該數值低於1.01倍時，看不到由塗布帶來的抑制熔化的效果，而成為聚烯烴微多孔膜自身的特性。另外，在大於2.00倍時，由孔眼堵塞導致的不良情況變得顯著，可看到放電性能的下降、阻礙關閉功能，因此不優選。
對於本發明的非水系二次電池用隔膜，其膜厚優選為6μm～35μm。作為兩面合計的塗布厚度，優選為1μm～10μm的範圍，考慮聚烯烴微多孔膜的膜厚，作為該隔膜優選為6μm～35μm的範圍。隔膜的膜厚，考慮電池的能量密度，當然薄為好，更優選為30μm以下，進一步優選為25μm以下，特別優選為20μm以下的範圍。兩面合計的塗布厚度進一步優選為5μm以下。
另外，聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量，優選為1.0g/m2～4.0g/m2的範圍。在此，該塗布量是指兩面的合計。在塗布量少於1.0g/m2時，不能充分獲得聚間苯二甲醯間苯二胺的被覆效果。另外，在多於4.0g/m2時，塗布厚度過厚，聚間苯二甲醯間苯二胺多孔質層的部分損害離子透過性，產生不良情況。
本發明的非水系二次電池用隔膜，可順序經過以下的工序來製造，所述工序為 (1)在以醯胺系溶劑為主體的溶劑中溶解聚間苯二甲醯間苯二胺，製作高分子溶液的工序； (2)將該高分子溶液塗布於聚烯烴微多孔膜的兩面的工序； (3)輸送塗布了高分子溶液的聚烯烴微多孔膜的工序； (4)將塗布了高分子溶液的聚烯烴微多孔膜浸漬在含有該溶劑和水的凝固液中以使得表背兩面與凝固液接觸，從而使聚間苯二甲醯間苯二胺凝固的工序； (5)對凝固了的複合膜進行水洗的工序； (6)對經水洗的複合膜進行乾燥的工序。
本製造方法的最大特徵是在聚烯烴微多孔膜的兩面塗布聚間苯二甲醯間苯二胺溶液，將其浸漬在凝固液中，以使得其表背兩面與凝固液接觸，從而使聚間苯二甲醯間苯二胺凝固。通過採用該方法，可容易地實現在聚烯烴微多孔膜的兩面塗布聚間苯二甲醯間苯二胺多孔質層，並進行一體化。採用該方法時，兩面同時地完成塗布，因此生產率非常高。另外，在形成聚烯烴微多孔膜與聚間苯二甲醯間苯二胺的良好的界面方面，若在塗布該高分子溶液後使其凝固之前，該高分子溶液進入聚烯烴微多孔膜中，則會以此為主要原因，發生孔眼堵塞等不良情況。這通過兼顧該高分子溶液的粘度和從塗布到凝固的時間來確定，在本製造方法中，可利用輸送速度和塗布裝置凝固浴之間的距離來容易地調整。
作為該醯胺系溶劑，可以列舉二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺等。在本製造方法中，該高分子溶液的溶劑，優選採用這樣的醯胺系溶劑，但根據情況有時優選使用也含有相分離劑的混合溶劑。該相分離劑的濃度，在將全部溶劑量作為100時，優選為5～50重量％的範圍。作為相分離劑，可以列舉聚丙二醇、二縮三丙二醇、乙二醇、甲醇、乙醇、丁二醇、聚乙烯吡咯烷酮等。
該高分子溶液的聚間苯二甲醯間苯二胺的濃度，優選為5～15重量％的範圍。
在將該高分子溶液同時塗布於聚烯烴微多孔膜的兩面的場合，使該聚烯烴微多孔膜在兩臺對置的塗布裝置之間通過，從兩面供給該高分子溶液，由此能夠實現兩面同時塗布。具體地可以考慮使聚烯烴微多孔膜在2個繞線棒(マイヤ一バ一)和2個模具之間通過，從而進行兩面同時塗布的方法。通過採用該方法，在表背面進行同等量的塗布變得容易。因此，能夠容易地製造無捲曲的本發明的隔膜。
塗布高分子溶液後，需要在凝固液中輸送聚烯烴微多孔膜。優選採用凝固液設置在塗布裝置之下，塗布後可連續浸漬的方法。相對於聚烯烴微多孔膜的形態和高分子溶液的粘度，輸送速度和塗布裝置凝固液之間的距離變得重要，但這可以適宜地調整，以使得得到本發明的隔膜。
聚烯烴微多孔膜進入凝固液並使得表背兩面與凝固液相接觸。由此，可使其兩面同時凝固，可使表背面同時進行一體化。另外，通過採用該方法，可形成表背面具有同等形態的含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層，因此製品不存在表背面各向異性。因此，不容易發生捲曲的不良情況，操作性良好。而且，製品容易管理，使用時不必考慮表背面。
該凝固液優選為用於高分子溶液的溶劑與水的混合液。水的比例特別優選為30～80重量％的範圍。
水洗的方法沒有特別限制。只要採用能夠充分洗滌溶劑的條件即可。
乾燥工序也沒有特別限制，適宜使用以往的方法即可。例如，可以列舉使其與熱輥接觸從而進行乾燥的方法、採用熱風進行乾燥的方法等。
實施例 以下，根據實施例詳細說明本發明。
[測定方法] [聚烯烴微多孔膜的孔徑的測定方法] 採用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察聚烯烴微多孔膜的表面。任意選擇10個點的孔，求出這些孔的孔徑，進行平均，由此算出孔徑。
[膜厚的測定方法] 使用接觸式厚度計(ミツトヨ公司制，LITEMATIC)進行測定。測定端子使用直徑5mm的端子，測定中調整成為施加7g的載荷來進行測定。
[每單位面積的重量的測定方法] 關於每單位面積的重量，是將測定樣品切取成10cm×10cm，測定其重量。通過重量除以面積來求出每單位面積的重量。
[塗布量的測定方法] 由重量表示的塗布量，是通過由複合多孔膜的每單位面積的重量減去聚烯烴微多孔膜的每單位面積的重量而算出。
由厚度表示的塗布量，是通過由複合多孔膜的膜厚減去聚烯烴微多孔膜的膜厚來算出。關於單面的塗布量，是通過剝掉另一面，求出其厚度，再減去聚烯烴微多孔膜的膜厚來算出。
[透氣度的測定方法] 透氣度按照JIS P8117進行測定。
[每單位厚度的透氣度評價] 通過透氣度除以膜厚，來算出每單位厚度的透氣度。
[複合多孔膜的透氣度變化] 通過複合多孔膜的透氣度除以聚烯烴微多孔膜的透氣度，來算出透氣度變化。
[關閉特性的測定方法] 關於關閉特性的評價，使電解液(1M LiBF4 PC/EC(1/1的重量比))浸滲到隔膜中，夾在直徑15.5mm的SUS板中，將其封入紐扣電池用電池罐中，製作評價用單電池。將該單電池裝入可控制溫度的恆溫槽中，以1.5℃/分升溫至250℃，測定單電池的電阻值。單電池的電阻值採用交流法進行測定。交流法的測定條件，是施加振幅10mV、頻率1kHz的交流，將實數坐標成分作為單電池電阻。相對於溫度繪製單電池電阻曲線，測定關閉溫度和熔化溫度。關閉溫度為在電阻值上升的過程中達到1000ohm以上的溫度，熔化溫度為在電阻值減小的過程中變為1000ohm以下的溫度。
[電池性能的測定方法] 使用正極活性物質鈷酸鋰(LiCoO2，日本化學工業公司制)粉末89.5重量份和乙炔黑(デンカブラツク；電氣化學公司制)粉末4.5重量份、以及按聚偏氟乙烯(クレハ化學工業公司制)的乾燥重量為6重量份來使用6重量％的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，製作了正極劑膏。將所得到的膏塗布於厚度20μm的鋁箔上，乾燥後經壓制，製作出正極。
使用負極活性物質即經石墨化的中間相碳微珠(MCMB；大阪瓦斯化學公司制)粉末87重量份和乙炔黑3重量份、以及按聚偏氟乙烯的乾燥重量為10重量份來使用6重量％的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，製作出負極劑膏。將所得到的膏塗布於厚度18μm的銅箔上，乾燥後經壓制，製作出負極。
將上述正極切成30mm×50mm的尺寸並附加引線。另外，將上述負極切成32mm×52mm的尺寸並附加引線。隔膜切成36mm×56mm的尺寸。與這些正極/隔膜/負極接合，注入電解液，封入鋁層壓膜內，由此製作了鋁層壓外裝的單電池。這裡，電解液使用以1M將LiPF6溶解在碳酸亞乙酯/碳酸乙基甲基酯(3/7重量比)中而成的溶液。
對於該單電池，測定0.2C和2C下的放電電量，將(2C下的放電電量)/(0.2C下的放電電量)×100作為電池性能。在此，充電條件為0.2C 4.2VCC/CV 8小時，放電條件為2.75V截止的CC放電。
[複合多孔膜的製造例] 製作為下述組成的制膜用高分子溶液，所述組成為聚間苯二甲醯間苯二胺(帝人テクノプロダクト(株)制的Conex(註冊商標))6.0重量％、二甲基乙醯胺(DMAc)65.8重量％、二縮三丙二醇(TPG)28.2重量％。在此，使用對數粘度為1.4dL/g的聚間苯二甲醯間苯二胺。使聚烯烴制的微多孔膜通過模具，由模具從該聚烯烴微多孔膜的兩面供給該制膜用高分子溶液，進行塗布。接著，將經塗布的聚烯烴制的微多孔膜浸漬在含有DMAc 35重量％、TPG 15重量％、水50重量％的組成的凝固液中以使得兩面與之接觸。接著，進行水洗和乾燥，得到非水系二次電池用隔膜即複合多孔膜。
[試驗例] [聚烯烴微多孔膜的研討] 使用表1的A、B、C的聚烯烴微多孔膜，按照上述的複合多孔膜的製造例，製作複合多孔膜。另外，在本研討中，調整模具，以使得向聚烯烴微多孔膜的兩面供給等量的制膜用高分子溶液。所得到的樣品的特性示於表2。
如表2所示那樣，選定具有適宜的透氣度和孔徑的聚烯烴微多孔膜，能夠不損害聚烯烴微多孔膜的關閉功能並得到抑制熔化的效果。與此相對，如果不選定適宜的聚烯烴微多孔膜，則聚烯烴微多孔膜的關閉功能遭到損害。
[塗布量的研討] 作為聚烯烴微多孔膜，使用表1中的B。按照上述複合多孔膜的製造例製作了複合多孔膜。另外，在本研討中，調整模具以使得向聚烯烴微多孔膜的兩面供給等量的制膜用高分子溶液。通過調整由模具供給的制膜用高分子溶液的供給量和模具的間隙，來控制塗布量，製作了表3所示的樣品。
如表3所示那樣，如果不是適宜的塗布量，則不能同時具有電池性能、關閉特性、以及抑制熔化的效果。
[表背面的塗布量平衡的研討] 作為聚烯烴微多孔膜，使用表1中的B。按照上述複合多孔膜的製造例製作了複合多孔膜。另外，在本研討中，調整模具以使得向聚烯烴微多孔膜的一個面和另一個面供給不同的量的制膜用高分子溶液，製作了表4所示的樣品。
如表4所示那樣，如果不以適宜的平衡進行塗布，則由於捲曲，不能得到操作性充分的複合多孔膜。
從以上的試驗例可以確認適合作為成為本發明的非水系二次電池用隔膜的複合多孔膜的構成。以下示出基於這些試驗例的知識見解而設計的隔膜的實施例。
以下對本發明進行詳述。再有，這些實施例等和說明，是例舉本發明的，不用說，其它形態也同樣屬於本發明的範疇。
[實施例] 作為聚烯烴微多孔膜，使用聚乙烯微多孔膜(東燃化學公司制，E-16MMS)。該聚烯烴微多孔膜為膜厚17μm、每單位厚度的透氣度25秒/100cc·μm、孔徑0.1μm。按照上述的複合多孔膜的製造例製作了複合多孔膜。在此，調整模具以使得由模具供給等量的制膜用高分子溶液。所得到的複合多孔膜，相對於聚烯烴微多孔膜，透氣度為1.4倍，膜厚為20μm，塗布量為1.6g/m2。另外，表面的塗布量按重量計為0.8g/m2，按厚度計為1.5μm；背面的塗布量按重量計為0.8g/m2，按厚度計為1.5μm，重量、厚度均為|表面的塗布量-背面的塗布量|/(表面的塗布量+背面的塗布量)＝0。
對於該複合多孔膜，進行關閉特性和電池性能的評價。關閉溫度為141℃，關於熔化溫度，直到250℃為止不能確認熔化溫度。另外，電池性能為94％，與塗布前的聚乙烯微多孔膜同等。
表1 ＊將聚乙烯標記為PE。
表2 表3 表4 ＊關於供給量，將表面的供給量作為1.0，背面的供給量用相對於表面的相對量表示。
工業實用性 根據本發明，可提供兼有高能量密度化、高輸出化以及大型化的高性能的非水系二次電池所要求的關閉功能和對抑制熔化有效的耐熱性，操作性和離子透過性均優異的非水系二次電池用隔膜。
本發明中表示數值範圍的「以上」和「以下」均包括本數。
權利要求
1.一種非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，是在每單位厚度的透氣度(JIS P8117)為15秒/100cc·μm～50秒/100cc·μm、膜厚為5μm～25μm的聚烯烴微多孔膜的兩面被覆含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層從而一體化而成的複合多孔膜，該複合多孔膜的膜厚為6μm～35μm，並且透氣度(JIS P8117)為該聚烯烴微多孔膜的1.01倍～2.00倍，聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量為1.0g/m2～4.0g/m2。
2.根據權利要求1所述的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，該聚烯烴微多孔膜的孔徑為0.01μm～0.2μm。
3.根據權利要求1或2所述的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，對於聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量，|表面的塗布量-背面的塗布量|/(表面的塗布量+背面的塗布量)為0～0.2。
4.根據權利要求1～3的任一項所述的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，該聚烯烴微多孔膜是以聚乙烯為主體的聚烯烴微多孔膜。
5.一種權利要求1或2所述的非水電池用隔膜的製造方法，其中，順序經過以下的工序來製造，所述工序為
(1)在以醯胺系溶劑為主體的溶劑中溶解聚間苯二甲醯間苯二胺，製作高分子溶液的工序；
(2)將該高分子溶液塗布於聚烯烴微多孔膜的兩面的工序；
(3)輸送塗布了高分子溶液的聚烯烴微多孔膜的工序；
(4)將塗布了高分子溶液的聚烯烴微多孔膜浸漬在含有該溶劑和水的凝固液中以使得表背兩面與凝固液接觸，從而使聚間苯二甲醯間苯二胺凝固的工序；
(5)對凝固了的複合膜進行水洗的工序；
(6)對經水洗的複合膜進行乾燥的工序。
6.根據權利要求5所述的非水系二次電池用隔膜的製造方法，其特徵在於，該高分子溶液含有相分離劑，該相分離劑的濃度為5～50重量％。
7.根據權利要求5或6所述的非水系二次電池用隔膜的製造方法，其特徵在於，該凝固液中的水的比例為30～80重量％。
全文摘要
本發明提供一種兼有高能量密度化、高輸出化以及大型化的高性能的非水系二次電池所要求的關閉功能和對抑制熔化有效的耐熱性，操作性和離子透過性均優異的非水系二次電池用隔膜，本發明的非水系二次電池用隔膜，其特徵在於，是在每單位厚度的透氣度(JIS P8117)為15秒/100cc·μm～50秒/100cc·μm、膜厚為5μm～25μm的聚烯烴微多孔膜的兩面被覆含有聚間苯二甲醯間苯二胺的多孔質層從而一體化而成的複合多孔膜，該複合多孔膜的膜厚為6μm～35μm，並且透氣度(JIS P8117)為該聚烯烴微多孔膜的1.01倍～2.00倍，聚間苯二甲醯間苯二胺的塗布量為1.0g/m2～4.0g/m2。
文檔編號H01M2/16GK101228650SQ20058005117
公開日2008年7月23日 申請日期2005年7月25日 優先權日2005年7月25日
發明者西川聰, 本元博行, 大道高弘 申請人:帝人株式會社