[发明专利]具有微细图案的分隔件、卷绕体及非水电解质电池

说明书

非水电解质电池中使用的分隔件具有基材以及在该基材的至少一主表面上具有的多个凸形状的图案，该基材含有一个层或多个层，并且使用在该凸形状的图案的顶部形成的大致平面与在该凸形状的图案的底部形成的大致平面的距离(T1)、和该分隔件的总厚度(T2)表示的T1/T2的值为0.3以上。

技术领域

本发明涉及非水电解质电池中使用的分隔件等。

背景技术

随着近年的电子技术的发展或对环境技术的关心日益升高，使用各种电化学装置。特别是存在很多对节能化的要求，对于可以对此作出贡献的电化学装置的期待日益升高。

对于作为蓄电装置的代表例、并且也作为非水电解质电池的代表例的锂离子二次电池，以往主要用作小型机器用电源，但是近年作为混合动力车和电动汽车用电源也受到关注。

对于锂离子二次电池而言，随着装置的高性能化，高能量密度化进展，可靠性的确保变得重要。另外，对于车载用电源等中型或大型的锂离子二次电池而言，与小型机器相比，特别是需要确保可靠性。进而，作为车载用电源，需要符合产品周期、而能够长期维持充放电容量的锂离子二次电池。

锂离子二次电池中，锂(Li)离子在正极-负极之间移动，由此进行充放电。正极主要使用含锂过渡金属氧化物或含锂过渡金属磷酸化合物等，负极主要使用石墨或硅系化合物等。随着充放电，这些材料反复膨胀、收缩。特别是负极材料大多在充电时保持Li并膨胀，一般为膨胀率大的材料。例如在碳材料、具体而言石墨的情况下，通过在石墨的层间嵌入Li而引起充电。若在石墨的层间嵌入Li则层间变宽，石墨晶体膨胀，集合有石墨晶体的石墨颗粒会膨胀。已经进行了许多尝试来使含有石墨的负极的膨胀最小化，但是从根本上消除这种膨胀是困难的。进而为了提高容量密度，硅系材料的利用也得到进展。但是，与上述碳材料相比，硅系材料的膨胀/收缩率更大。若使用这种膨胀/收缩性高的负极材料，则负极的膨胀收缩对电池整体的膨胀收缩造成较大影响。特别是层压电池单元的情况下，这种影响显著。对于层压电池单元而言，为了抑制电池内部的电极层叠体或电极卷绕体的膨胀而作出贡献的要素如下：源自外部的压力、或者正极-分隔件之间的摩擦力或粘接力、或者负极-分隔件之间的摩擦力或粘接力、或者用于固定电极层叠体或电极卷绕体的带等把持构件，但即使利用这些要素，也有可能产生其结构的偏移。若由于膨胀收缩而正极、分隔件和负极的层叠体的层叠结构产生偏移，则造成正极-负极之间的距离的偏差，有可能产生导致不均匀的充放电而寿命大幅降低的现象。

另一方面，伴随充放电反应，也产生副反应。例如，通常认为电池内的电解液的分解物在负极还原析出。由于这种还原析出，电池或电池构成构件也会产生体积变化。这种还原析出未必均匀产生，因此助长上述电极之间距离的偏差，另外这也有可能导致不均匀的充放电而引起寿命降低。

圆筒型电池或方型电池中，也产生正极、分隔件和负极的电极层叠体或电极卷绕体的膨胀收缩。但是，圆筒型电池或方型电池中，其外周和一个端面是在连续的金属封装之中插入电极层叠体或电极卷绕体而成，因此与层压电池单元相比容易维持形态。另外，在电池热失控而达到起火的情况下，由于电解液的沸腾等所导致的膨胀能量集中于释放端，即，膨胀的能量集中于盖方向。盖吹跑的情况下，正极、分隔件和负极的电极层叠体或电极卷绕体停留于金属封装中是比较安全的破坏模式，但是产生由于膨胀收缩所导致的偏移或电解液对负极的还原析出的情况，即，电极之间距离产生偏差的情况下，电极层叠体或电极卷绕体解开而飞出到封装外部、电池单元整体变得危险的可能性升高。

近年提出了，通过对配置于正负极之间的分隔件赋予图案来抑制分隔件的变形，从而确保电池单元的安全性。例如专利文献1中记载了，在单轴拉伸分隔件的单面，在相对于拉伸方向交叉的方向设置凹凸，专利文献2中记载了在多层分隔件的至少一面设置槽，专利文献3中，对于聚烯烃微多孔膜的至少单面上所形成的突起进行了研究，并且专利文献5中记载了沿着分隔件面的横向(TD)形成凹凸。但是，专利文献1、2及5中记载的分隔件的结构对于维持上述说明的电极层叠体或电极卷绕体的结构而言不充分。