[发明专利]非水电解质二次电池用隔板及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及即使在过充电的情况下也能够实现安全的非水电解质二次电池的非水电解质二次电池用隔板、以及使用该非水电解质二次电池用隔板的非水电解质二次电池。

背景技术

锂二次电池由下述各部分构成：在集电体上形成有含有以钴酸锂为代表的锂化合物等正极活性物质的活性物质层的正极、在集电体上形成有含有以石墨等为代表的能够吸留和放出锂的碳材料等负极活性物质的活性物质层的负极、在非质子性非水溶剂中溶解有LiPF₆等锂盐等电解质的非水电解液、以及由高分子多孔膜形成的隔板，该锂二次电池具有不仅能量密度高而且轻质的特征。

应用锂二次电池的上述特征，伴随近年来电子产品的轻质化及小型化，锂二次电池已被广泛应用于手机、笔记本型个人电脑、电动工具等领域。特别是在最近全球对于地球变暖问题的关注度提高的背景下，在汽车产业，已将期待集中于通过电动汽车(EV)、混合电动汽车(HEV)的导入来降低二氧化碳排放量，而作为其中关键设备(key device)的高容量、高输出的锂二次电池的开发已被积极展开。

为了实现马达驱动，用于EV或HEV的锂二次电池需要具有数百伏的高电压，因此，要将多个单电池串联连接来产生所需的高电压。而此时，为了便于组装及管理，通常要制成由数个～10个左右的单电池串联连接而成的组件电池，并将多个组件电池组合在一起来构筑整个电池体系。由于对电池的输入输出等的控制通常要通过组件电池单元来进行，因此，当对组件电池施加几十伏的电压、而组件电池中混合存在有不良电池单元(cell)时，最糟糕的情况下，可能会出现组件电池的几十伏电压全部施加于1个单电池的极端过充电状态，甚至于出现短路、爆炸的情况。为了防止这些情况的发生，最有效的方法是对每个单电池进行分别监视、控制，但从控制的繁琐度及成本方面考虑，这并不是现实的方法，强烈要求一种对过充电状态显示耐性的材料体系。

作为针对过充电状态的对策，如专利文献1所示，现有技术中采用在电解液中添加过充电防止剂的方法。这些方法通过在电解液中添加具有电池的上限电压值以上的氧化电位的化合物作为过充电防止剂，从而在达到过充电状态时使上述化合物发生氧化聚合而在活性物质表面形成高阻抗的被膜，由此来抑制过充电电流，从而阻止过充电的进行。但是，从目的方面考虑，用作过充电防止剂的化合物大多是在电化学上、化学上具有活性的物质，当将这样的物质大量添加于电解液中时，可能导致电池在通常的使用条件下也发生反应，而这会成为引起电池的电阻增加、容量降低的原因。另一方面，如果减少这些物质的添加量，则在流过大电流的EV用锂二次电池或HEV用锂二次电池中，过充电时可消耗的电流量减小，很难达到充分的效果。

另外，作为应对电池过充电的其它方案，已尝试了通过使隔板具有导电性来防止锂离子电池发生短路的方法，作为这样的技术，可列举例如专利文献2～5等。另外，在专利文献6和7中，公开了通过使隔板具有导电性来改善电池的循环特性的技术。在专利文献8中，公开了通过在隔板上涂布分散有石墨等的丙烯酸类粘结材料来提高其与电极之间的密合性从而防止卷擦(巻きずれ)的技术。在专利文献9中，公开了通过在隔板上涂布金属粒子来吸附在过充电时产生的气体，从而提高安全性的技术。

专利文献2中公开了下述技术：通过在隔板表面混合、涂布或喷雾防静电剂，使隔板具有抗静电性，来防止在电池制造工序中活性物质等导电性微粒在静电作用下发生附着，进而防止由微粒的贯穿引起的短路。

专利文献3中公开了在隔板表面形成包含Li、Na或K的碱金属粉末层，来改善非可逆特性的技术。

专利文献4中公开了一种隔板，其由包含热塑性树脂和导电性填充剂的树脂组合物经拉伸而得到。

专利文献5中，作为提高隔板厚度方向导热系数的方法之一，公开了具有含导电性粒子的导电层和含非导电性粒子的电绝缘层的多层多孔膜。

专利文献6中公开了一种隔板，其中，通过使隔板表面具有导电性，使隔板表面的导电层在正电极导电体(集电体)的导电性能变差时作为正电极导电体(集电体)发挥作用，从而具有延长电池循环寿命的功能。

专利文献7中公开了下述技术：通过在设置于隔板表面的导电性覆膜上涂布活性物质，使隔板和电极一体化，来减小所形成的电极的厚度、加大电极之间的相对面积，从而减小电流密度，抑制负极的消耗速度，提高其循环寿命。

专利文献8中公开了下述技术：在隔板表面涂布分散有石墨(黑鉛)或石墨(グラフアイト)的丙烯酸类粘结剂，以提高隔板与电极之间的密合性，从而防止卷擦的发生。