[发明专利]含有纤维的高分子膜及其制造方法、以及电化学装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有纤维的高分子膜及其制造方法、以及电化学装置 及其制造方法。

背景技术

作为锂离子二次电池的电解质，一般使用浸渍由聚烯烃类延伸多 孔膜等构成的隔板的电解质溶液，此外将高分子用于电解质材料的固 体或胶体状的高分子固体电解质(SPE)的研究也在不断进行。

作为聚合物锂离子二次电池用高分子固体电解质，众所周知的有 (1)胶体聚合物、(2)陶瓷和高分子的复合膜、(3)将胶体聚合物形 成于无纺布或延伸膜上的物质以及(4)将高分子和陶瓷的混合物形成 于无纺布或延伸膜上的物质等。在这些物质当中，(3)将胶体聚合物 形成于无纺布或延伸膜上的类型被运用于许多产品中。

此外，关于提高高分子固体电解质在高温下的强度的研究也在进 行。具体而言，研究探讨了将陶瓷颗粒或纤维混合于聚合物中的方法 (例如参照日本专利特开平2000-173655号公报、日本专利申请特开 2006-128095号公报以及日本专利特开平03-046213号公报)、作为骨 材而使用无纺布或多孔体的方法(例如参照日本专利特开平11-260336 号公报以及日本专利特开平11-219727号公报)等。

发明内容

然而，正如上述日本专利特开2000-173655号公报以及日本专利特 开2006-128095号公报所述的那样，在将强化结构体导入到高分子固体 电解质的情况下，虽然可以实现强度的提高，但为也会导致阻抗增加 等问题。

本发明正是鉴于上述现有技术所存在的课题而进行的悉心研究的 结果，目的在于提供一种含有纤维的高分子膜及其制造方法、以及电 化学装置及其制造方法，可以得到既具有即使在高温条件下也不会短 路(破膜)的高强度(耐热性)，阻抗也被充分降低的高分子固体电解 质膜。

为了达到上述目的，本发明提供一种含有主体聚合物(host polymer)以及纤维状物质的含有纤维的高分子膜，该含有纤维的高分 子膜具有取向区域，在该取向区域中，在实质上与该含有纤维的高分 子膜的主面平行的方向上，上述纤维状物质在实质上相同的方向上取 向。

利用所涉及的含有纤维的高分子膜，由于具有取向区域，在该取 向区域中，在与含有纤维的高分子膜的主面实质上平行的方向上，上 述纤维状物质在实质上相同的方向上取向，因此可以获得既具有足够 的强度，又可以充分降低阻抗的高分子固体电解质膜。即，在所涉及 的含有纤维的高分子膜上，由于纤维状物质在实质上相同的方向上取 向，因此与无规则地配置纤维状物质的情况等相比较，确保了纤维状 物质的各向异性，且形成可以透过离子的间隙，从而可以兼顾强度的 提高和阻抗的降低。此外，由于纤维状物质在实质上与含有纤维的高 分子膜的主面平行的方向上取向，与纤维状物质在与上述主面垂直的 方向上取向的情况等相比较，可以使从面方向上看到的纤维长度较长， 从而可以充分提高含有纤维的高分子膜的面方向的强度。因此，电池 在变成高温时，高分子固体电解质膜发生移动，可以改善正极和阴极 发生短路的不良状况。

此外，在本发明的含有纤维的高分子膜中，优选上述取向区域遍 及上述含有纤维的高分子膜的全部区域而存在。由此，可以以更高的 水准兼顾含有纤维的高分子膜强度的提高和阻抗的降低。

此外，在本发明的含有纤维的高分子膜中，优选上述纤维状物质 的平均纤维直径为100～500nm、平均纤维长度为10～100μm。由此，可 以以更高的水准兼顾含有纤维的高分子膜强度的提高和阻抗的降低。

此外，在本发明的含有纤维的高分子膜中，以上述含有纤维的高 分子膜的总体积为基准，优选上述纤维状物质的含量为10～50体积％。 由此，可以以更高的水准兼顾含有纤维的高分子膜强度的提高和阻抗 的降低。

此外，在本发明的含有纤维的高分子膜中，优选上述纤维状物质 为由高分子化合物构成的纤维状物质。由此，含有纤维的高分子膜不 仅可以增加强度，还可以兼备柔软性，从而可以更加充分地防止由于 冲击和振动等的外部应力引起的龟裂的产生。

此外，优选上述纤维状物质为由熔点为180℃以上的高分子化合物 构成的纤维状物质。由此，即使在180℃以上的高温下，含有纤维的高 分子膜的纤维状物质也具有框架结构，可以持续保持绝缘性以及关断 性能，从而可以获得卓越的耐热性。