[发明专利]多孔膜与二次电池电极

说明书

技术领域

本发明涉及多孔膜，具体而言，该多孔膜形成于锂离子二次电池或双电层电容器的电极表面，并有助于改善电解液吸液性能以及电池速率特性。另外，本发明还涉及使用该多孔膜的二次电池电极。

背景技术

在实用化的电池中，锂离子二次电池显示出最高的能量密度，因而广泛用于小型电子产品。另外，除了小型用途以外，锂离子二次电池有望推广至机动车领域。这就对锂离子二次电池的长寿命化以及安全性的进一步提高提出了要求。

锂离子二次电池通常包含如下部件：包含负载于集电体上的电极合剂层的正极与负极、隔板以及非水电解液。其中，电极合剂层包含平均粒径为5～50μm左右的电极活性物质和粘结剂。电极则是将含有粉末状电极活性物质的合剂浆料涂布在集电体上形成电极合剂层而制得。另外，用于分隔正极与负极的隔板采用厚度为10～50μm左右的非常薄的隔板。锂离子二次电池的生产需要经过将电极与隔板等进行叠层的工序以及裁切成规定电极形状的裁切工序等。但是，在这一系列的生产制造过程中，有时活性物质会从电极合剂层脱落，脱落的活性物质的一部分将成为异物残留在电池内部。

这些异物的粒径为5～50μm左右，接近于隔板的厚度，因而在组装好的电池内部，该异物贯穿于隔板，从而引起电池短路等问题。另外，电池在工作时会伴随放热。结果会导致由拉伸聚乙烯树脂等制成的隔板也被加热。这种由拉伸聚乙烯树脂等制成的隔板在大约150℃以下的温度条件下容易发生收缩，从而容易导致电池短路。另外，当钉等形状锐利的物品贯穿电池时(例如钉刺实验时)，会瞬间产生短路反应热，电池短路部位扩大。

为了解决上述技术问题，提出在电极表面设置多孔性保护膜。通过设置多孔性保护膜，可以防止电池生产过程中活性物质的脱落以及电池工作时发生短路。另外，由于该保护膜是多孔性的，电解液可以浸透于保护膜中，因而不会妨碍电池反应的进行。

例如，专利文献1公开了一种使用包含作为粘结剂的聚偏氟乙烯、以及氧化铝、二氧化硅以及聚乙烯树脂等的微粒的微粒浆料制成的多孔性保护膜。专利文献2记载的是一种使用聚丙烯腈等热交联性树脂作为粘结剂制成的多孔性保护膜。

然而，以聚偏氟乙烯与热交联性树脂等高分子作为粘结剂时，微粒浆料中的微粒的分散性不充分，微粒发生凝聚，会随着时间的延长而发生沉降，由此会在涂布时会产生厚度不均，难以制成均匀的多孔膜。

另外，专利文献3公开了一种使用浆料形成的多孔性保护膜，所述浆料是在包含羧甲基纤维素等水溶性聚合物和含有丙烯腈单元以及丙烯酸甲酯单元的共聚物的粒子状树脂粘结剂中分散无机填料而得到的。但是这种浆料中的无机填料容易凝聚，并且所得浆料的流动性较低，难以制成均匀性良好的多孔膜。

专利文献1：日本特开平7-220759号公报

专利文献2：日本特开2005-332809号公报

专利文献3：国际专利公开WO 2005/011043号

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述现有技术而完成的，其目的在于提供一种设置在用于二次电池等的电极的表面的多孔膜，该多孔膜具有优良的膜均匀性，并有助于改善电池的循环特性及速率特性。

解决问题的方法

本发明人等为实现上述目的而进行了深入研究的结果发现：如果多孔膜的均匀性较低，则会存在局部膜厚度加大的部位，该部位会阻碍锂离子的传导，从而导致锂电池的速率特性受损。使用具有特定平均聚合度的水溶性高分子以及粒子状高分子作为构成多孔膜的粘结剂时，浆料的流动性和无机填料的分散性都得到了很好的改善，可以制得均匀性高并显示出优异的电池速率特性的多孔膜，本发明人等基于上述发现完成了本发明。

本发明解决了上述技术问题，其主要包括以下要点：

(1)一种多孔膜，其含有：

平均聚合度为500～2500的水溶性高分子、

无机填料、以及

非水溶性粒子状高分子。

(2)上述(1)中所述的多孔膜，其中，上述水溶性高分子选自增粘多糖类。

(3)上述(2)中所述的多孔膜，其中，上述水溶性高分子选自纤维素类半合成高分子及其钠盐和铵盐。

(4)上述(1)～(3)中任意一项所述的多孔膜，其中，上述水溶性高分子选自纤维素类半合成高分子及其钠盐和铵盐，上述水溶性高分子的醚化度为0.5～1.0。

(5)上述(1)～(4)中任意一项所述的多孔膜，其中，相对于100质量份上述无机填料，上述多孔膜中水溶性高分子的含量比例为0.1～5质量份，相对于100质量份上述无机填料，非水溶性粒子状高分子的含量比例为0.1～15质量份。