[发明专利]聚烯烃微多孔膜及其制造方法、非水系二次电池用间隔件、以及非水系二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及聚烯烃微多孔膜，尤其涉及提高非水系二次电池的安全性以及电池特性的技术。

背景技术

以在正极使用了以钴酸锂为代表的含锂过渡金属氧化物、在负极使用了能够将锂嵌入、脱嵌的碳材料的锂离子二次电池为代表的非水系二次电池具有具备高能量密度的特征。由于该特征，作为以手机为代表的便携电子设备的电源，是重要的制品。伴随着这些携带电子设备急速普及，其需求正在升高。

另外，正在开发大量混合动力汽车等意识到应对环境的汽车。作为搭载于汽车的电源之一，具有高能量密度的锂离子二次电池受到高度关注。

大多数锂离子二次电池由正极、含有电解液的间隔件、负极的层叠体构成。间隔件作为主要功能担负防止正极与负极的短路的作用，作为要求特性，有锂离子的透过性、强度、耐久性等。

现在，作为适合锂离子二次电池间隔件用途的膜，提出了大量各种聚烯烃微多孔膜。聚烯烃微多孔膜满足上述的要求特性，并且作为高温时的安全功能而具有因高温而使孔闭塞来阻断电流的防热失控功能、即所谓的关断功能。因此，聚烯烃微多孔膜作为锂离子二次电池的间隔件而广泛使用。

但是，即使温度上升而关断功能工作，聚乙烯微多孔膜的孔闭塞而电流暂时被阻断，有时电池温度也会超过构成微多孔膜的聚乙烯的熔点。如果超过聚乙烯的耐热性的界限，则微多孔膜自身熔融，失去关断功能。其结果，由电极间的短路导致引起电池的热失控。此时，有可能导致安装有锂离子二次电池的装置的破坏、着火导致的事故发生等。因此，为了进一步确保安全性，要求即使在高温时也能够维持关断功能的间隔件。

因此，在专利文献1中提出了在聚乙烯微多孔膜的表面被覆了由全芳香族聚酰胺等耐热性聚合物形成的耐热性多孔层的非水系二次电池用间隔件。另外，在专利文献2中示出了使耐热性多孔层中含有氧化铝等无机微粒而除了关断功能以外还实现了耐热性的提高的结构。另外，在专利文献3中示出了使耐热性多孔层中含有氢氧化铝等金属氢氧化物粒子而除了关断功能和耐热性以外还实现了阻燃性提高的结构。这些结构均可在兼顾关断功能和耐热性的方面从所谓的电池安全性观点出发期待优异的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-209570号公报

专利文献2:国际公开第2008/062727号小册子

专利文献3:国际公开第2008/156033号小册子

发明内容

但是，非水系二次电池用间隔件具有聚烯烃微多孔膜被涂布于耐热性多孔层的结构。因此，存在具有聚烯烃微多孔膜的关断功能被抑制的趋势。因而，在聚烯烃微多孔膜中要求具有高关断功能。然而，为了提高关断功能而成为提高聚烯烃的流动性的组成，则聚烯烃微多孔膜的机械强度降低。作为其结果，存在非水系二次电池用间隔件的机械强度降低的课题。

从锂离子电池的高容量化方面考虑，近年来正在进行各种高容量型的正极材料、负极材料的开发。这样的高容量型的正·负极材料存在大量充放电时的体积变化大的正·负极材料。因此，产生如果电极发生大的体积变化，则电池特性降低的问题。

即，间隔件在电池内被配置在正极与负极之间。进行电池的充放电时，由于电极的膨胀·收缩而导致在间隔件的厚度方向作用压缩力、恢复力。以往的钴酸锂、硬碳等低容量型的正负极材料的情况下，电极的体积变化小。因此，对间隔件的厚度方向的变形也小，也没有对电池特性的特别影响。然而，使用高容量型的正·负极活物质等在充放电时的体积变化率大的电极材料的情况下，从电极对间隔件赋予的作用力也变大。因此，有时间隔件不能追随电极的体积变化。如果间隔件的多孔质结构不能从压缩的状态恢复，则可能发生间隔件的空孔内就不能保持足量的电解液的所谓的液干涸现象。该液干涸现象有可能作为结果使电池的重复充放电特性（循环特性）降低。

为了解决该液干涸现象，考虑对聚烯烃微多孔膜的弹性等物性进行控制。如上所述，聚烯烃微多孔膜还要求良好的关断特性和机械强度，如果抑制聚烯烃微多孔膜的一方面的物性则必然给其它物性也产生影响。因此，需要能够平衡性良好地提高这些各种特性的技术。

本发明是鉴于上述状况而进行。需要提供在上述状况下，即使与耐热性多孔层进行复合化的情况下，也能够得到优异的机械强度和关断特性，并且防止了电解液的液干涸的聚烯烃微多孔膜及其制造方法、非水系二次电池用间隔件、以及非水系二次电池。

本发明的发明人为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果发现利用以下构成能够得以解决。即，

本发明是结晶度为60～85%、缚结分子体积分数为0.7～1.7%的聚烯烃微多孔膜。