[发明专利]锂离子电池用隔板

说明书

含有至少以无机粒子为主体的多孔体的锂离子电池用隔板，其特征为该无机粒子的形状为无定形，是兼具低内部电阻、难以发生针孔或掉粉、泄漏电流少的性能的锂离子电池用隔板。

本申请是申请日2013年6月6日，申请号201380030474.4 (PCT/JP2013/066288)，发明名称为“锂离子电池用隔板”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及锂离子电池用隔板(以下可简称为“隔板”)。

背景技术

作为电化学元件之一的锂离子电池是具有能量密度高的特征的二次电池。作为便携式电话、便携式音乐播放器、笔记本式个人电脑等便携式电子设备的电源广泛应用。另外，在电动自行车、混合能源汽车、电动汽车等大型设备中利用锂离子电池的动向日益广泛。因此，人们对锂离子电池要求高容量化、大电流下的充放电特性等性能。但是已知锂离子电池为非水系电池，因此与水系电池相比，冒烟、着火、破裂等的危险性高，还要求安全性的提高。

锂离子电池中，由于外部热量导致的温度升高、过充电、内部短路、外部短路等而使冒烟等的危险性增高。它们可以通过外部保护电路来进行一定程度的防护。另外，作为锂离子电池用隔板使用的聚烯烃类树脂的多孔膜在120℃附近熔融，孔闭塞，从而阻断电流、离子的流动，由此可以抑制电池的温度升高。这被称为关闭(shut down)功能。但是，外部热能导致温度升高时，或温度升高导致在电池内部发生化学反应时，即使关闭功能发挥作用，电池温度也会进一步升高。然后，如果电池温度达到150℃以上，则多孔膜收缩，引发内部短路，可能引起着火等。

如上所述，隔板的关闭功能难以抑制电池的着火。另外，伴随着电池的高容量化，充放电时的大电流化得到发展，为了抑制此时产生的焦耳热，还必须使浸渍有电解液的隔板的电阻值本身降低。因此，出于下列目的，人们开发了使用金属氧化物粒子的隔板：在使热收缩温度比聚烯烃类树脂的多孔膜的高，由此使内部短路难以发生，从而抑制电池的着火的同时，降低电阻值。该隔板中，通过金属氧化物粒子来控制微孔径，可以抑制内部短路，提高耐热性，降低电阻值。

例如有人提出了具有微多孔假勃姆石层的隔板，所述微多孔假勃姆石层是将无机粒子的假勃姆石与粘结剂混合，涂布在另行准备的膜上，然后干燥和剥离，由此以多孔膜的形式得到的(例如参照专利文献1)。但是，该隔板的热收缩温度虽然提高，但是容易发生掉粉、开裂，因此难以以卷曲状的隔板的形式单独取出，存在电池制造时操作性差的问题。

还有人提出了在非织造布上和非织造布中具有多孔性的无机覆盖的隔板，其中该无机覆盖具有为无机粒子的铝(Al)、硅(Si)和/或锆(Zr)的氧化物粒子(例如参照专利文献2和3)。该隔板由于利用非织造布作为基材，因此操作性提高。但是，由于通过溶胶凝胶法生成的氧化硅粒子导致填塞其它无机粒子，因此容易发生因冲击或变形导致的掉粉、开裂，这导致针孔的生成，成为源于微小的内部短路的泄漏电流的原因，从而难以称其为有用的隔板。

还有人提出了一种隔板，其中在非织造布上和非织造布中设置含有无机粒子和有机粘结剂的多孔体(例如参照专利文献4和5)。专利文献4中提出无机粒子采用平板状的勃姆石粒子。但是使用平板状的勃姆石粒子时，虽然抑制泄漏电流的效果提高，但是平板状的无机粒子会堵塞隔板的微孔，因此阻碍锂离子的通过，有内部电阻升高的问题。

另外，专利文献5中提出了具有一次粒子相连而成的二次粒子结构的勃姆石粒子作为无机粒子。在锂离子电池中，为了在更小的电池体积中存储更多的能量，优选对发电无直接贡献的隔板等构件尽量薄型化。但是，在这样的将无机粒子涂布在基材上的隔板中，根据该无机粒子的分散状态或涂布方式，可能产生针孔，在使隔板减薄时难以充分确保正极材料与负极材料之间的绝缘，可能使泄漏电流增大。