專利名稱：電池隔膜、制造其的方法、電池、電池組及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及插入到正極與負極之間的電池隔膜、制造電池隔膜的方法、包括電池隔膜的電池、電池組、以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
例如，通常使用的鋰離子二次電池包括包含鋰復合氧化物的正極、包含能夠吸收和釋放鋰離子的材料的負極、插入到正極與負極之間的的隔膜、以及非水電解質(zhì)溶液。經(jīng)由隔膜彼此層壓或在層壓后卷繞正極和負極，從而形成柱狀卷繞電扱。隔膜在使正極和負極彼此電隔離以及在容納非水電解質(zhì)溶液中起作用。作為這樣的鋰離子二次電池的隔膜，通常使用微孔聚烯烴膜。
微孔聚烯烴膜呈現(xiàn)極好的電絕緣性能和離子滲透性，因而它已廣泛用作上述鋰離子二次電池、電容器等的隔膜。鋰離子二次電池具有高功率密度和高容量密度。然而，因為鋰離子二次電池使用有機溶劑用于非水電解質(zhì)溶液，所以由于在諸如短路和過充電的異常情況下產(chǎn)生的熱，非水電解質(zhì)溶液可能被分解，其在最壞的情況下可能導致著火。為了防止這樣的情況，將ー些安全功能并入(結(jié)合)到鋰離子二次電池中，其中之ー是隔膜的關(guān)閉功能(遮斷功能，切斷功能，shutdown function)。當電池產(chǎn)生異常熱時，隔膜的關(guān)閉功能是下述功能通過樹脂材料的熱融合等來堵塞隔膜的微孔并抑制在非水電解質(zhì)溶液中的離子傳導，從而停止電化學反應的進展。通常，更低的關(guān)閉溫度(切斷溫度，遮斷溫度，shutdown temperature)提供更高的安全性，并且為何聚こ烯用作隔膜的成分的原因之ー在于聚こ烯具有適當?shù)年P(guān)閉溫度。在這樣的隔膜中，例如，使用單軸或雙軸拉伸的樹脂膜，以獲得多孔性能并改善強度。然而，在關(guān)閉(切斷，遮斷)的情況下，隔膜會收縮，從而正極和負極彼此接觸，其可以引起二次故障如內(nèi)部短路。因此，已要求通過改善隔膜的耐熱性來減小熱收縮，因而改善安全性。例如，日本專利申請公開號2009-16279披露了包括覆蓋層的隔膜，其中用玻璃層覆蓋聚烯烴樹脂的精細骨架。另外，日本專利號3797729披露了一種電池隔膜，其中通過溶膠-凝膠法在聚烯烴多孔膜的表面上形成無機薄膜而沒有堵塞孔。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于如上面描述的情況，期望提供在耐熱性方面優(yōu)異的電池隔膜、制造電池隔膜的方法、包括電池隔膜的電池、電池組、以及電子設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了包括多孔基材(多孔基體材料，porous basematerial)和耐熱層(heat-resistant layer)的電池隔膜。多孔基材包括第一表面、與第一表面相対的第二表面、和孔，所述孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此連通。耐熱層被構(gòu)造成至少覆蓋第一表面和孔的表面。耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。在該電池隔膜中，由于通過原子層沉積法來形成耐熱層，所以耐熱層不僅可以形成在基材的表面上而且還可以形成在基材內(nèi)的孔的表面上。因此，與僅在基材的表面上形成耐熱層的情況相比，可以改善隔膜的耐熱性。應該指出，“覆蓋表面”是指但不限于覆蓋整個表面、僅需要覆蓋的表面的一部分，只要獲得期望的耐熱性即可。
耐熱層可以覆蓋第一表面、第二表面、以及孔的表面。因此，可以另外改善隔膜的耐熱性。應該指出，除使第一表面和第二表面彼此連通的孔以外，隔膜還可以包括這樣的孔，其被提供至第一表面和第二表面中的至少ー個并且不引起第一表面和第二表面彼此連通。另外，還可以為耐熱層提供不引起第一表面和第二表面彼此連通的孔。并不特別限制耐熱層的厚度，并且例如為2nm以上至IOnm以下。在耐熱層的厚度小于2nm的情況下，可以出現(xiàn)這樣的情況，其中取決于基材，耐熱性沒有被改善。另外，接觸角變得更大，因而電解質(zhì)難以滲透到隔膜的孔中。另ー方面，在耐熱層的厚度超過IOnm的情況下，取決于基材，難以穩(wěn)定獲得隔膜的主要的關(guān)閉功能((遮斷功能，切斷功能，shutdown function))。然而,在孔的內(nèi)徑較大的情況下,例如，IOOnm以上，耐熱層的厚度可以超過IOnm (例如，20nm)。只要可以確保隔膜的關(guān)閉功能，可以按照孔的內(nèi)徑適當?shù)卦O(shè)定耐熱層的厚度。第一表面的厚度、第二表面的厚度、以及覆蓋孔的表面的耐熱層的厚度可以是幾乎均一(一致)的或彼此不同。在第一表面、第二表面、以及耐熱層的厚度彼此不同的情況下，例如，覆蓋第一表面(或第二表面)的耐熱層的厚度可以大于覆蓋孔的表面的耐熱層的厚度。另外，覆蓋孔表面的耐熱層可以以幾乎均一(一致)的厚度形成或者可以具有厚度分布。例如，隨著在孔中離第一表面和第二表面的距離增加，可以逐步減小耐熱層的厚度?？商鎿Q地，在覆蓋孔的表面的耐熱層中，形成在隔膜的厚度方向的中央處的耐熱層的厚度可以小于其它部分的厚度。利用這種結(jié)構(gòu)，在隔膜的孔中產(chǎn)生間隙(空間)，其結(jié)果是，可以降低空氣阻カ(air resistance)(增加電解質(zhì)溶液的滲透度),同時確保耐熱性形成耐熱層的無機材料的實例包括氧化鋁、氧化硅(ニ氧化硅)、以及氧化鈦。這些材料能增強基材的耐熱性并且允許通過原子層沉積法來形成膜。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了制造電池隔膜的方法，該方法包括制備多孔基材，該多孔基材包括第一表面、與第一表面相対的第二表面、以及孔，所述孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此連通。通過原子層沉積法來形成耐熱層，該耐熱層被構(gòu)造成至少覆蓋第一表面和孔的表面并且由無機材料形成。在制造電池隔膜的方法中，因為通過原子層沉積法來形成耐熱層，所以耐熱層不僅可以形成在基材的表面上而且還可以形成在基材內(nèi)的孔的表面上。因此，與耐熱層僅形成在基材的表面上的情況相比，可以改善隔膜的耐熱性。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了包括正極、負極、電解質(zhì)層、以及隔膜的電池。電解質(zhì)層被布置在正極與負極之間。
隔膜包括多孔基材和耐熱層。多孔基材包括與正極相對的第一表面、與負極相対的第二表面、以及孔，該孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此連通。耐熱層至少覆蓋第一表面和孔的表面。耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了包括電池、控制單元、以及封裝體(packagebody)的電池組(battery pack)。
電池包括正極、負極、電解質(zhì)層、以及隔膜。電解質(zhì)層被布置在正極和負極之間。隔膜包括多孔基材和耐熱層。多孔基材包括與正極相對的第一表面、與負極相対的第二表面、以及孔，該孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此連通。耐熱層至少覆蓋第一表面和孔的表面。耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積?？刂茊卧粯?gòu)造成控制電池的充電和放電。封裝體被構(gòu)造成支撐電池和控制單元。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式,提供了包括電池和電カ接收電路(power receivingcircuit)的電子設(shè)備。電池包括正極、負極、電解質(zhì)層、以及隔膜。電解質(zhì)層被布置在正極和負極之間。隔膜包括多孔基材和耐熱層。多孔基材包括與正極相對的第一表面、與負極相対的第二表面、以及孔，該孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此連通。耐熱層至少覆蓋第一表面和孔的表面。耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。電カ接收電路被構(gòu)造成接收來自電池的電カ供應。根據(jù)本發(fā)明，可以改善隔膜的耐熱性。按照如在附圖中說明的本發(fā)明的最佳實施方式的以下詳細描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特征以及優(yōu)點將變得更顯而易見。


圖I是示出了包括根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電池隔膜的電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分破斷的透視圖；圖2是沿著圖I的線H截取的示意性剖視圖；圖3是示出了電池隔膜的結(jié)構(gòu)的一個實例的示意性剖視圖；圖4是示出了電池隔膜的結(jié)構(gòu)的另ー個實例的示意性剖視圖；圖5是用于描述圖4所示的電池隔膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖；圖6是實驗結(jié)果的表格，其示出了相對于碳酸ニ甲酯(DMC)，耐熱層的厚度、空氣阻力、以及接觸角之間的關(guān)系；圖7是用于描述接觸角的示圖；圖8是示出了通過評價圖6所示的樣品的耐熱特性所獲得的實驗結(jié)果的曲線圖；圖9是示出了在耐熱性評價以后樣品的形式的示圖；圖IOA至圖IOD是用于描述形成耐熱層的方法的示意性エ藝圖；圖11是示出了用于耐熱層的沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個實例的示意圖；圖12是示出了用于耐熱層的沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)的另ー個實例的示意圖；以及圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電池組的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖來描述本發(fā)明的實施方式。<第一實施方式>[非水電解質(zhì)電池的結(jié)構(gòu)]圖1是示出了包括根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電池隔膜的非水電解質(zhì)電池的結(jié)構(gòu)的一個實例的透視圖。圖2是沿著圖I的線I-I截取的剖視圖，其示意性地示出了非水電解質(zhì)電池的電極層狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)該實施方式的非水電解質(zhì)電池20包括其上連接有正極引線15和負極引線16的卷繞電極體10以及容納卷繞電極體10的膜狀外部構(gòu)件19。非水電解質(zhì)電池20整體上形成為扁平形狀。正極引線15和負極引線16各自具有帯狀并且各自例如在同一方向從外部構(gòu)件19的內(nèi)側(cè)引出到其外側(cè)。正極引線15由金屬材料如鋁(Al)或不銹鋼(SUS)形成，并且負極引線16由金屬材料如鎳(Ni)形成。[外部構(gòu)件]外部構(gòu)件19是例如具有這樣的結(jié)構(gòu)的層壓膜，其中以規(guī)定的順序?qū)訅簾崛诤蠈?、金屬層、和外部樹脂層，并通過層壓等彼此粘合。在外部構(gòu)件19中，例如，其中熱融合層在內(nèi)部，通過融合或借助于粘合劑，層的外緣部分彼此緊密接觸。熱融合層由例如聚烯烴樹脂如聚こ烯、聚丙烯、改性聚こ烯、改性聚丙烯、或它們的共聚物形成。這種樹脂材料具有低透濕性和極好的氣密性。金屬層由箔狀或板狀鋁、不銹鋼、鎳、鐵(Fe)等形成。外部樹脂層可以由例如用于熱融合層的相同樹脂形成，或者可以由聚酰胺等形成。因此，可以增強抵抗破裂、滲透等的強度。外部構(gòu)件19可以包括不同于熱融合層、金屬層、以及外部樹脂層的不同層。在外部構(gòu)件19與正極引線15和負極引線16之間，插入用于增加正極引線15和負極引線16與外部構(gòu)件19內(nèi)側(cè)之間的粘附性并防止外部空氣的進入的接觸膜17。接觸膜17由對正極引線15和負極引線16具有粘附性的材料形成。在正極引線15和負極引線16由上述金屬材料形成的情況下，接觸膜17由例如聚烯烴樹脂如聚こ烯、聚丙烯、改性聚こ烯、或改性聚丙烯形成。如圖2所示，通過經(jīng)由隔膜13以及作為非液體和非水電解質(zhì)的電解質(zhì)層14層壓正極11和負極12并且卷繞層壓體來形成卷繞電極體10。將保護帶18連接至卷繞電極體10的最外周部分，以便保持卷繞狀態(tài)。[正極]正極11包括正極集電體IlA以及包含正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)層11B。在正極集電體IlA的兩個表面上形成正極活性物質(zhì)層11B。作為正極集電體11A，可以使用例如金屬箔如鋁箔、鎳箔、和不銹鋼箔。正極活性物質(zhì)層IlB包含，例如，正極活性物質(zhì)、導電劑、和粘結(jié)劑。作為正極活性物質(zhì)，根據(jù)目標電池的類型，可以使用金屬氧化物、金屬硫化物、或特定的聚合物。例如，在形成鋰離子電池的情況下，使用由鋰(Li)和過渡金屬形成的復合氧化物。復合氧化物主要包含LixMO2 (其中M表示一種或多種過渡金屬，并且X隨電池的充電或放電狀態(tài)而變化并且通常具有O. 05以上至I. 10以下的值)。作為形成鋰復合氧化物的過渡金屬，使用了鈷(Co)、鎳、猛(Mn)等。這樣的鋰復合氧化物的具體實例包括LiCo02、LiNi02、LiMn204、以及LiNiyCcvyO2 (O<y<l)。另外，還可以使用其中一部分過渡金屬元素被另ー種元素取代的固溶體。固溶體的實例包括LiNia5Coa5O2和LiNia8CoQ.202。這些鋰復合氧化物可以產(chǎn)生高電壓并具有極好的能量密度。
此外，作為正極活性物質(zhì)，可以使用并不包含鋰的金屬硫化物、金屬氧化物等，如TiS2, MoS2, NbSe2、以及V205。可以單獨或以它們的不同種類的組合來使用這些正極活性物質(zhì)。導電劑的實例包括碳材料如石墨、炭黑、こ炔黑、以及科琴黑(ketjen black)?？梢詥为毣蛞运鼈兊牟煌N類的組合來使用那些材料。應該指出，導電劑可以是金屬材料或?qū)щ娋酆衔铮灰删哂袑щ娦缘牟牧闲纬杉纯?。粘結(jié)劑的實例包括合成橡膠如丁苯橡膠、氟橡膠、こ烯-丙烯-ニ烯橡膠(三元こ丙橡膠)、以及高分子材料如聚偏氟こ烯?？梢詥为毣蛞运鼈兊牟煌N類的組合來使用那些材料。正極11包括正極引線15，該正極引線15通過點焊接或超聲波焊接而連接至正極集電體IlA的端部。期望金屬箔和網(wǎng)目狀材料用于正極引線15，但是可以使用電化學和化學穩(wěn)定的并且可以建立傳導的材料來代替金屬而不會引起問題。[負極]負極12包括負極集電體12A和包含負極活性物質(zhì)的負極活性物質(zhì)層12B。在負極集電體12A的兩個表面上形成負極活性物質(zhì)層12B。作為負極集電體12A，可以使用例如金屬箔如銅(Cu)箔、鎳箔、和不銹鋼箔。負極活性物質(zhì)層12B包含，例如，負極活性物質(zhì)以及如果有必要導電劑和粘結(jié)劑。作為負極活性物質(zhì)，可以使用鋰金屬、鋰合金、能夠摻雜/未摻雜有鋰的碳材料、或金屬材料和碳材料的復合材料。具體地，能夠摻雜/未摻雜有鋰的碳材料的實例包括石墨化碳、在
(002)面中點陣間距(晶格間距)為O. 37nm以上的非石墨化碳、以及在(002)面中點陣間距為O. 34nm以下的石墨。更具體地，包括熱解碳、焦炭、玻璃狀碳纖維、有機高分子化合物的燒結(jié)體、活性炭、炭黑等。其中，焦炭包括浙青焦炭、針狀焦炭、石油焦炭等。有機高分子化合物的燒結(jié)體是指通過在適當?shù)臏囟认聼Y(jié)酚醛樹脂、呋喃樹脂等以碳化所獲得的燒結(jié)體。因為在碳材料中伴隨鋰的儲存和釋放的晶體結(jié)構(gòu)的變化非常小，所以可以獲得高能量密度和極好的循環(huán)特性，并且碳材料還作為導電劑。應該指出，碳材料的形狀可以是纖維狀、球形、顆粒狀、以及鱗片狀形狀中的任ー種。另外，由于材料能夠被摻雜/未摻雜有鋰，所以可以使用聚合物如聚こ炔和聚吡咯以及氧化物如SnO2。除上述碳材料以外，能夠儲存和釋放鋰的負極材料的實例包括可以儲存和釋放鋰并且還包括至少ー種金屬元素和準金屬元素(metalloid element)作為構(gòu)成元素的材料。通過使用這種類型的材料，可以獲得高能量密度。這樣的負極材料可以是金屬元素或準金屬元素的單質(zhì)、合金、或化合物，或者可以是這樣的材料，在它們的至少一部分中，包含它們的一種或兩種或更多種相。應該注意到，在本文中所使用的“合金”，除了由兩種或更多種金屬元素構(gòu)成的合金以外，還包括包含ー種或多種金屬元素和ー種或多種準金屬元素的合金。另外，“合金”可以包括非金屬元素。在合金的組成中，可以共存固溶體、共晶(低共熔混合物)、金屬間化合物、或它們中的兩種或更多種。
上述金屬元素或準金屬元素的實例包括鋰金屬。另外，能夠與鋰形成合金的金屬元素或準金屬元素的實例包括鎂(Mg)、硼(B)、鋁、鎵(Ga)、銦(In)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、鎘(Cd)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釔(Y)、鈀(Pd)、以及鉬(Pt)。作為由能夠與鋰形成合金的金屬元素或準金屬元素構(gòu)成的負極材料，可以使用這樣的材料，其包括長周期型周期表中的14族的至少ー種金屬元素和準金屬元素作為構(gòu)成元素。例如，使用包括硅和錫中的至少ー種作為構(gòu)成元素的材料。因為這種類型的材料具有較大的儲存和釋放鋰的能力，所以可以獲得高能量密度。包括硅和錫中的至少ー種的負極材料的實例包括硅的單質(zhì)、合金、以及化合物，錫的單質(zhì)、合金、以及化合物，以及在至少其一部分包含它們中的ー種或兩種或更多種相的材料。硅的合金的實例包括這樣的合金，其包含選自由錫、鎳、銅、鐵、鈷、錳、鋅、銦、銀、鈦、鍺、鉍、銻(Sb)、以及鉻(Cr)組成的組中的至少ー種作為除了硅以外的第二構(gòu)成元素。硅的化合物的實例包括包含氧(O)或碳(C)的化合物。該化合物除硅以外還可以包含上面描述的第二構(gòu)成元素。硅的合金或化合物的實例包括SiB2、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2, Crsi2, Cu5Si, FeSi2,MnSi2, NbSi2, TaSi2^VSi2, WSi2, ZnSi2, SiC、Si3N4' Si2N2O' SiOv(O< V ^ 2)、以及 LiSiO。錫的合金的實例包括這樣的合金，其包含選自由硅、鎳、銅、鐵、鈷、錳、鋅、鉍、銻、以及鉻組成的組中的至少ー種作為除了錫以外的第二構(gòu)成元素。錫的化合物的實例包括包含氧或碳的化合物。該化合物除錫以外還可以包含上面描述的第二構(gòu)成元素。錫的合金或化合物的實例包括SnOw (O < w彡2)、SnSi03、LiSnO,以及Mg2Sn。[隔膜]圖3和圖4是各自示出了隔膜13的結(jié)構(gòu)的實例的示意性剖視圖。圖3所示的隔膜13包括基材130和耐熱層131。隔膜13將電池中的正極11和負極12彼此隔開，并使離子通過其中，同時防止由兩個電極的接觸引起的電流短路。當被布置在電池中時，設(shè)置隔膜13使得耐熱層131至少與正極相対，即，至少耐熱層131位于正極11和基材130之間。利用這種結(jié)構(gòu)，在高充電電壓時，可以使隔膜13免受在正極周圍的氧化環(huán)境和高溫環(huán)境。在這種實施方式的非水電解質(zhì)電池20中，當對非水電解質(zhì)電池20進行再充電時，例如，經(jīng)由浸潰在隔膜13中的非水電解質(zhì)溶液(非水電解液)，鋰離子從正極11中釋放并存儲在負極12中。另ー方面，當對非水電解質(zhì)電池20進行放電時，例如，經(jīng)由浸潰在隔膜13中的非水電解質(zhì)溶液，鋰離子從負極12中釋放并存儲在正極11中。[基材]基材(基體材料)130由具有極好強度的耐熱性微孔物質(zhì)形成。對于基材130，通常使用具有較大離子滲透速率和預定機械強度的絕緣樹脂材料。這樣的樹脂材料的實例包括聚烯烴類合成樹脂(polyolefin-based synthetic resins)如聚丙烯(PP)和聚こ烯(PE)、丙烯酸樹脂、苯こ烯樹脂、聚酯樹脂、以及聚酰胺類樹脂(polyamide-based resins)。尤其是，就熔化溫度和容易獲得而言，聚こ烯如低密度聚こ烯(LDPE)、高密度聚こ烯(HDPE)JP線性聚こ烯、它們的低分子量臘、或聚烯烴類樹脂(polyolefin-based resin)如聚丙烯是合適的。另外，可以采用兩種或更多種那些多孔膜的層狀結(jié)構(gòu)或通過融合并混煉(捏和)兩種或更多種樹脂材料所形成的多孔膜。包含聚烯烴類多孔膜的材料具有在正極11和負極12之間的極好的隔離性能并且可以進ー步減少內(nèi)部短路和開路電壓的降低。可以任意設(shè)置基材130的厚度，只要在這樣的厚度下可以保持必要的強度。基材130被設(shè)置成具有這樣的厚度，通過該厚度使正極11和負極12彼此隔離，防止發(fā)生短路等，獲得用于經(jīng)由隔膜13適當?shù)剡M行電池反應的離子滲透性，并且可以盡量増加活性物質(zhì)層的體積效率，其有助于電池中的電池反應。例如，基材130的厚度被設(shè)置為5μπι以上至20 μ m以下。[耐熱層]在基材130的至少ー個表面上形成耐熱層131。圖3所示的隔膜13是其中耐熱層131形成在基材130的第一表面(圖3中的上表面)上的實例，而圖4所示的隔膜13是其中耐熱層131形成在基材130的第一表面和與第一表面相對的第二表面(圖4中的下表面)中的每ー個上的實例。耐熱層131用于抑制由熱引起的基材130的收縮，同時保持隔膜13的極好的關(guān)閉功能。耐熱層131由無機材料層形成，所述無機材料層具有高于構(gòu)成基材130的材料的耐熱性。這樣的無機材料的實例包括氧化鋁、氧化硅、和氧化鈦。在該實施方式中，使用了
氧化鋁。耐熱層131不僅形成在基材130的主面(主要表面)(ー個表面或兩個表面)上而且還形成在基材130內(nèi)部。如上所述，基材130由微孔材料形成并且在其內(nèi)部具有多個微孔。這些孔不僅形成在基材130的平面中(其兩個表面)而且還連續(xù)地形成在其厚度方向上，使得基材130的ー個表面可以與其它表面連通。耐熱層131不僅形成在基材130的主面上而且還形成在每個孔的表面上。圖5是示意性地示出隔膜13的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。在基材130內(nèi)，形成多個通道(通路，passages) 13T，其使基材130的上表面和其下表面彼此連通。如上所述，基材130結(jié)合(包含)多個微孔。通過使基材130內(nèi)的孔在厚度方向上連接來形成通道13T。應該注意到，為了簡單描述起見，在圖5中通道13T顯示為線性通道。每個通道13T的內(nèi)壁表面覆蓋有耐熱層131。覆蓋通道13T的耐熱層131與覆蓋基材130的主面的耐熱層131同時形成。換句話說，耐熱層131形成在基材130的主面上和每個內(nèi)孔的表面上而沒有堵塞通道13T (孔)。這里，例如，基材130的孔具有50nm以上至IOOnm以下的內(nèi)徑。耐熱層131形成在具有這樣的內(nèi)徑的孔的表面上而沒有堵塞孔。與耐熱層131僅形成在基材130的主面上的情況相比，在通道13T的表面上形成耐熱層131可以改善隔膜13的耐熱性。另外，在通道13T的表面上形成耐熱層131可以增強電解質(zhì)溶液相對于通道13T的親和カ(親和性)。 例如，耐熱層131的厚度為2nm以上至IOnm以下。在厚度小于2nm的情況下，難以獲得隔膜13的目標耐熱性。另ー方面，當厚度大于IOnm時，耐熱性過度提高，因而難以穩(wěn)定地確?；?30的預定關(guān)閉功能。另外，通道13T的開ロ變窄并且空氣阻カ顯著增加。圖6是實驗結(jié)果的表格，其示出了耐熱層的厚度、隔膜的空氣阻カ(Gurley)、以及潤濕性之間的關(guān)系。這里，產(chǎn)生了具有圖3所示結(jié)構(gòu)的隔膜13。對于基材130，使用了厚度為16μπι和空氣阻カ為300[s/100ml]的聚こ烯(PE)。由于基材的自收縮而堵塞孔的溫度(關(guān)閉溫度)通常為約100°C至150°C，雖然它取決于基材的質(zhì)量。對于耐熱層131，使用了氧化鋁。由隔膜13的表面與碳酸ニ甲酯(DMC)之間的接觸角(度)來表示潤濕性。接觸角定義為，如圖7所示，在DMC的液滴L形成在隔膜的表面S上以后，在表面S與在點a處圓的切線I之間形成的角度Θ。這里，點a表示在液滴L和表面S之間的接觸點。 如圖6所示，與僅由沒有耐熱層的基材形成的樣品I相比，各自具有耐熱層的樣品2至4具有相對于DMC的小接觸角，其是測量極限以下，并且還具有高潤濕性。這起因于隔膜與DMC的接觸表面是基材還是耐熱層的物理性能。在其中電解質(zhì)溶劑包含DMC的非水電解質(zhì)電池的隔膜中，更期望與DMC的更高親和力，借此，可以增強離子滲透性并可以改善電池特性。另ー方面，發(fā)現(xiàn)，隨著耐熱層的厚度増加空氣阻カ減小，并且在20nm的厚度下，空氣阻カ具有2，000以上的值(樣品4)。本文中所使用的空氣阻カ是指IOOml的空氣通過所需要的時間。隔膜的空氣阻カ的更小值是更期望的。例如，用于將空氣阻カ設(shè)置為l，000[s/100ml]以下的耐熱層的厚度為18nm以下，并且用于將空氣阻カ設(shè)置為600[s/100ml]以下的耐熱層的厚度為15nm以下。圖8和圖9示出了樣品I至4的耐熱性的實驗結(jié)果。圖8示出了以矩形形狀形成的樣品在將所述樣品保持在90°C、105°C、和130°C的溫度下I小時以后獲得的在任意方向的長度的收縮率。本文中所使用的收縮率是指當樣品在室溫下的尺寸被假定為100(% )時的相對值。同吋，圖9示出了在被保持在150°C下I小時以后樣品的狀態(tài)。如圖8所示，在130°C的溫度下發(fā)現(xiàn)樣品的收縮。尤其是，沒有耐熱層的樣品I的收縮量較大，并且如圖9所示，在150°C的溫度下樣品I很難保留其原來的形狀。另ー方面，與樣品I相比，在具有耐熱層的每個樣品2至4中，收縮量較小。如圖9所示，發(fā)現(xiàn)，雖然收縮形式是不同的，但當耐熱層的厚度較大時，引起較少收縮并獲得更高的耐熱性。很明顯，代替圖3的結(jié)構(gòu)，使用其中如圖4所示耐熱層形成在基材的兩個表面上的樣品，可以比上述實驗結(jié)果更大地減少熱收縮。另外，如圖9所示，雖然樣品2和3整體上是半透明的，但樣品4整體上是稍帶白色的。這意味著，在樣品2和3中，基材的孔被堵塞，并且在樣品4中，基材的孔還未被堵塞。換句話說，這意味著，樣品2和3的預定的關(guān)閉功能有效起作用，并且相反地，樣品4的關(guān)閉功能并沒有有效起作用。這被認為是由于在該實例中，樣品4的耐熱層的厚度為20nm，其是較大的，因而通過加熱孔的堵塞操作受到抑制。另外，雖然在圖中未示出，但是覆蓋基材130的ー個表面、其另ー表面、以及孔的表面的耐熱層131的厚度可以是幾乎均一(一致)的或彼此不同。在厚度不同的情況下，例如，覆蓋基材130的表面的耐熱層131的厚度可以大于覆蓋孔表面的耐熱層131的厚度。另外，覆蓋孔的表面的耐熱層131可以以幾乎均一(一致)的厚度形成或者可以具有厚度分布。例如，隨著在每個孔中離基材130的表面(兩個表面)的距離增加時，耐熱層131的厚度可以逐步減小?？商鎿Q地，在覆蓋孔表面的耐熱層131中，在隔膜13(基材130)的厚度方向的中央處形成的耐熱層131的厚度可以小于其它部分的厚度。利用這種結(jié)構(gòu)，在隔膜13的孔中產(chǎn)生間隙(空間，space)，其結(jié)果是，可以減小空氣阻カ(増加電解質(zhì)溶液的滲透度)，同時確保耐熱性。[非水電解質(zhì)]電解質(zhì)層14包含非水電解質(zhì)溶液和容納非水電解質(zhì)溶液的高分子化合物并且處 于所謂的凝膠狀態(tài)。非水電解質(zhì)溶液包含電解質(zhì)鹽和溶解電解質(zhì)鹽的溶剤。電解質(zhì)鹽的實例包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四苯基硼酸鋰(LiB (C6H5)4),甲基磺酸鋰(LiCH3SO3),三氟甲烷磺酸鋰(LiCF3SO3)、四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)、六氟硅酸ニ鋰(Li2SiF6)、氯化鋰(LiCl)、和溴化鋰(LiBr)。對于電解質(zhì)鹽，可以使用它們中的任何ー種，或者可以組合使用它們中的兩種或更多種。溶劑的實例包括以下非水溶剤內(nèi)酯類溶劑如Y-丁內(nèi)酷、Y-戊內(nèi)酷、δ-戊內(nèi)酷、以及ε-己內(nèi)酷；碳酸酯類溶劑如碳酸亞こ酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯(BC)、碳酸亞こ烯酯(VC)、碳酸ニ甲酯(DMC)、碳酸甲こ酯(EMC)、和碳酸ニこ酯(DEC);醚類溶劑如1，2- ニ甲氧基こ烷、I-こ氧基-2-甲氧基こ烷、1，2- ニこ氧基こ烷、四氫呋喃、和2-甲基四氫呋喃；腈類溶劑如こ腈；環(huán)丁砜類溶劑；磷酸；磷酸酯溶剤；以及吡咯烷酮。對于溶劑，可以單獨使用它們中的任何ー種，或者可以組合使用它們中的兩種或更多種。另外，期望溶劑包含這樣的化合物，其中環(huán)狀酯或鏈狀酯的一部分的或所有的氫被氟化。作為氟化化合物，期望使用碳酸ニ氟亞こ酯(4，5-ニ氟-I，3-ニ氧戊環(huán)-2-酮)。這是由于，甚至當使用包含硅、錫、鍺等的化合物作為負極活性物質(zhì)的負極12時，也可以改善充電-放電循環(huán)特性，并且在改善循環(huán)特性的效果方面碳酸ニ氟亞こ酯是特別優(yōu)異的。高分子化合物可以是吸收溶劑和將溶劑轉(zhuǎn)變成凝膠的任何化合物。高分子化合物的實例包括氟類高分子化合物如聚偏氟こ烯(PVdF)或偏ニ氟こ烯(VdF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物，醚類高分子化合物如聚環(huán)氧こ烷(PEO)或包含聚環(huán)氧こ烷(PEO)的交聯(lián)體，以及包含聚丙烯腈(PAN)、聚環(huán)氧丙烷(PPO)、或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為重復単元的高分子化合物。對于高分子化合物，可以單獨使用它們中的任何ー種，或者可以組合使用它們中的兩種或更多種。尤其是，從氧化還原穩(wěn)定性的觀點來看，期望使用氟類高分子化合物，并且更期望使用包含偏ニ氟こ烯(VdF)和六氟丙烯(HFP)作為其成分的共聚物。另外，上述共聚物可以包含作為其成分的不飽和ニ元酸單酯如馬來酸單甲酯(MME)，鹵化こ烯如三氟氯こ烯(PTCFE)，不飽和化合物的環(huán)狀碳酸酯如碳酸亞こ烯酯(VC)，含環(huán)氧基團的丙烯酸こ烯基單體(acrylic vinyl monomer)等。這是因為可以獲得更高的特性。[制造非水電解質(zhì)電池的方法][制造正極的方法]如下制造正極11。首先混合正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、和導電劑以制備正極混合物。將正極混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮等的溶劑中以制備混合溶液。然后，將由此制備的正極混合物漿料施加于正極集電體IlA并干燥，然后用輥壓機等壓縮成型以形成正極活性物質(zhì)層11B，從而獲得正極11。[制造負極的方法]
如下制造負極12。首先混合負極活性物質(zhì)和粘結(jié)劑以制備負極混合物。將負極混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮等的溶劑中以獲得負極混合物漿料。然后，將負極混合物漿料施加于負極集電體12A并干燥溶劑，然后用輥壓機等壓縮成型以形成負極活性物質(zhì)層12B，從而獲得負極12。另外，在使用金屬類或合金類負極的情況下，可以使用氣相法、液相法、熱噴涂法、煅燒法等。另外，在使用那些方法中的兩種或更多種的情況下，期望在它們之間的界面的至少一部分中使負極集電體12A和負極活性物質(zhì)層12B合金化。具體地，期望的是，在該界面中，使負極集電體12A的構(gòu)成元素在負極活性物質(zhì)層12B中擴散，使負極活性物質(zhì)層12B的構(gòu)成元素在負極集電體12A中擴散，或者使那些構(gòu)成元素相互擴散。因此，可以抑制由伴隨充電和放電的膨脹和收縮引起的負極活性物質(zhì)層12B的破壞，并可以改善負極活性物質(zhì)層12B和負極集電體12A之間的電子傳導性。
應該注意到，氣相法的實例包括物理氣相沉積和化學氣相沉積，具體地真空沉積、濺射、離子鍍、激光燒蝕、熱化學氣相沉積(CVD)、以及等離子體CVD。作為液相法，可以使用已知的技術(shù)如電鍍和化學鍍(無電電鍍)。例如，煅燒法是這樣的ー種方法施加與粘結(jié)劑等混合井分散在溶劑中的粒狀負極活性物質(zhì)，然后在高于粘結(jié)劑等的熔點的溫度下進行熱處理。關(guān)于煅燒法，還可以使用已知方法，并且例如，可以使用氣氛煅燒法、反應煅燒法、或熱壓煅燒法。[制造隔膜的方法]通過在基材130的ー個表面上或兩個表面上形成耐熱層131來制造隔膜13。通過原子層沉積法(在下文中還稱作ALD法)來沉積耐熱層131。ALD法是這樣的薄膜形成方法，其中將多種源氣體(前體氣體)交替地引入到室中使得反應產(chǎn)物在基材的表面上逐一沉積為原子層。因此，耐熱層131不僅可以形成在基材130的主面上而且還可以形成在在基材130中形成的孔的表面(通道13T的內(nèi)壁表面)上(圖5)。[沉積耐熱層的方法]在ALD法中，為了促進源氣體的反應，在室中形成等離子體的方法(等離子體ALD法)、加熱基材的方法(熱ALD法)等是已知的，并且可以采用它們中的任何方法。然而，在該實施方式中，采用熱ALD法。在耐熱層131由氧化鋁膜形成的情況下，使用了第一前體氣體和第二前體氣體。第一前體氣體的實例包括TMA (三甲基鋁；(CH3)3Al)。第二前體氣體的實例包括水(H2O)。應該注意到，除上述材料以外，以下材料可以用作第一和第二前體氣體，例如ニ(叔丁基亞氨基)ニ(ニ甲基氨基)鎢(VI) ;((Og3CN)2W (N (CH3) 2)2、三(叔丁氧基)硅烷醇；((CH3) 3C0)3Si0H，ニこ基鋅；(C2H5)2Zru三(ニこ基酰氨基)(叔丁基亞氨基)鉭(V)；(CH3)3CNTa(N(C2H5)2)3、三(叔戊氧基)硅烷醇；(CH3CH2C(CH3)2O)3SiOH,三甲基(甲基環(huán)戊ニ烯基)鉬(IV) !C5H4CH3Pt (CH3) 3、ニ (こ基環(huán)戊ニ烯基)釕(II) ; C7H9RuC7H9、(3-氨基丙基)三こ氧基硅烷；H2N (CH2)3Si (OC2H5) 3、四氯化硅;SiCl4、四氯化鈦JiCl4、異丙氧基鈦(IV)；Ti [ (OCH) (CH3) 2]4、四(ニ 甲基酰氨基)鈦(IV) ;[(CH3)2N]4Ti、四(ニ 甲基酰氨基)鋯(IV)；[(CH3)2NJ4Zr^H [N，N-ニ (三甲基甲硅烷基)酰胺]釔；以及[[(CH3) 3Si]2]N) 3Y。圖10是用于描述沉積ALD層的方法的エ藝圖。這里，將參照批量處理(batchtreatment)的一個實例來描述沉積ALD層34的方法。然而，如下所述，還可以采用在輥到輥系統(tǒng)中的沉積處理。如圖IOA至圖IOD所示，將多孔基材膜35順序暴露于第一前體氣體36A、吹掃氣體(purge gas) 36P、第二前體氣體36B、以及吹掃氣體36P,從而形成氧化招單層34C。基材膜35對應于圖3或圖4所示的基材130。在沉積時，將基材膜35加熱到預定溫度。預定溫度設(shè)置為低于基材膜35的關(guān)閉溫度。將基材膜35放入抽空至預定壓力的室中。如圖IOA所示，引入室中的第一前體氣體36A被吸附在基材膜35的表面上，使得由前體氣體3 6A形成的第一前體層34A形成在基材膜35的表面上。然后，如圖IOB所示，將吹掃氣體36P引入室中。因此，將基材膜35的表面暴露于吹掃氣體36P，然后除去保留在基材膜35的表面上的未附著的前體氣體36A。在形成氧化鋁的薄膜的情況下，作為吹掃氣體36P，例如，使用了氬氣(Ar)。除氬氣以外，例如，還可以使用氮氣、氫氣、氧氣、ニ氧化碳等作為吹掃氣體。隨后，如圖IOC所示，將第二前體氣體36B引入到室中。第二前體氣體36B被吸附在基材膜35的表面上，從而在第一前體層34A上形成由前體氣體36B形成的第二前體層34B。因此，通過第一前體層34A和第二前體層34B之間的化學反應形成了氧化鋁單層34C。其后，如圖IOD所示，再次將吹掃氣體36P引入到室中，然后除去保留在基材膜35的表面上的未附著的前體氣體36B。通過重復上述處理，在基材膜35的表面上形成具有預定厚度的ALD層34。ALD層34對應于圖3或圖4所示的耐熱層131。如圖5所示，耐熱層131不僅形成在基材130的表面上而且還形成在孔(通道13T)的表面上。[用于耐熱層的沉積設(shè)備]圖11是示意性地示出了通過輥到輥系統(tǒng)來形成耐熱層131的沉積設(shè)備的ー個實例的剖視圖。該沉積設(shè)備100被構(gòu)造為用于制造隔膜的設(shè)備，其中耐熱層形成在基材的ー個表面上,如圖3所示。沉積設(shè)備100包括抽空至預定壓力的真空室101、填充有吹掃氣體36P的內(nèi)室102、和輸送機構(gòu),所述輸送機構(gòu)用于輸送構(gòu)成在真空室101中的基材130的基材膜35。沉積設(shè)備100另外包括ALD頭部(heads) 105A和105B以及溫度控制單元106。ALD頭部105A和105B將前體氣體36A和36B排放到轉(zhuǎn)入真空室101內(nèi)的基材膜35的表面上。將溫度控制單元106安裝在真空室101的外側(cè)。輸送機構(gòu)包括卷出(供給,pays out)基材膜35的卷出棍(供給棍)、卷取基材膜35的卷取輥、以及安裝在卷出輥和卷取輥之間的多個導輥103和104。將多個導輥103和多個導棍104布置在內(nèi)室102的相對側(cè)壁部分的外側(cè)。輸送基材膜35,同時通過導棍103和導輥104交替引導。在該實施例中，布置導輥103和104兩者，使基材膜35的前表面(沉積表面)與導輥103接觸，并且使基材膜35的后表面(非沉積表面)與導輥104接觸。另夕卜，導輥103和104各自被構(gòu)造成使得可以按照來自溫度控制單元106的指令來調(diào)節(jié)其表面溫度。因此，將基材膜35保持在預定的沉積溫度。同吋，多個槽(slots)形成在內(nèi)室102的兩個側(cè)壁部分上。基材膜35可以通過上述多個槽。那些槽形成在ー些區(qū)域中，通過其可以使在導輥103和導輥104之間線性延伸的基材膜35通過。每當基材膜35在導輥103和導輥104之間通過時，這便于基材膜35進入和離開內(nèi)室102。布置ALD頭部105A和105B，使得面對各自的導輥103并朝向在導輥103上的基材膜35的表面排出前體氣體36A和36B。ALD頭部105A排出第一前體氣體36A，而其它ALD頭部105B排出第二前體氣體36B。在該實施例中，沿著基材膜35的輸送方向交替布置ALD頭部105A和105B，以便面對導輥103。應該注意到，沉積設(shè)備100另外包括用于從真空室101排出空氣的排氣管線；吹掃氣體引入管線，用于將吹掃氣體36P供給到內(nèi)室102 ;前體氣體引入管線，用于將前體氣體供給到ALD頭部105A和105B ;等(雖然在圖中未示出)。
在如上所述構(gòu)造的沉積設(shè)備100中，如圖11所示，通過由導輥103和104等構(gòu)成的輸送機構(gòu)，將基材膜35順序傳輸?shù)紸LD頭部105A和105B的位置。將基材膜35暴露于由ALD頭部105A排出的第一前體氣體36A(圖10A)，然后暴露于內(nèi)室102中的吹掃氣體36P(圖10B)。隨后，將基材膜35暴露于由ALD頭部105B排出的第二前體氣體36B (圖10C)，然后暴露于內(nèi)室102中的吹掃氣體36P(圖10D)。順序重復這樣的處理使得ALD層34形成在基材膜35的表面上?；诨哪?5的傳輸速度、由ALD頭部105A和105B排出的氣體量、內(nèi)室102的尺寸等，來調(diào)節(jié)基材膜35所暴露的前體氣體36A和36B以及吹掃氣體36P的量、暴露時間
坐寸ο以這樣的方式，制造了圖3所示的隔膜13。因為在該實施方式中通過ALD法來形成耐熱層131，所以可以獲得具有高覆蓋性能的致密膜。因此，按照這種實施方式的隔膜13，耐熱層131不僅可以形成在多孔基材130的主面上而且還可以形成在在基材內(nèi)的微孔的表面上，而沒有堵塞孔。因此，可以獲得具有極好耐熱性的隔膜13。另外，耐熱層131形成為2nm以上至IOnm以下的厚度，因此可以改善耐熱性，同時確保隔膜13的預定的關(guān)閉功能。同時，圖12是示意性地示出了通過輥到輥系統(tǒng)來形成耐熱層131的沉積設(shè)備的ー個實例的剖視圖。該沉積設(shè)備200被構(gòu)造為用于制造隔膜的設(shè)備，其中耐熱層形成在基材的兩個表面上，如圖4所示。圖12所示的沉積設(shè)備200具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中將多個第二 ALD頭部107A和107B添加到圖11所示的沉積設(shè)備100。布置那些ALD頭部107A和107B，使得面對各自的導輥104并朝向由各自的導輥104支撐的基材膜35的后表面排放前體氣體36A和36B。ALD頭部107A排放第一前體氣體36A，而其它ALD頭部107B排放第二前體氣體36B。沿著基材膜35的輸送方向交替地布置那些ALD頭部107A和107B，使得面對各自的導輥104。當由導輥103引導時，基材膜35面向在其前表面?zhèn)鹊腁LD頭部105A和105B，并且當由導輥104引導時，基材膜35面向在其后表面?zhèn)鹊腁LD頭部107A和107B。因此，ALD層(耐熱層131)交替形成在基材膜35的前表面和后表面上。[組裝非水電解質(zhì)電池的方法]首先制備包含非水溶剤、電解質(zhì)鹽、以及如果有必要時溶劑的前體溶液。將該前體溶液施加于正極11和負極12中的每ー個的表面，然后蒸發(fā)溶劑以形成凝膠狀電解質(zhì)層14。隨后，將正極引線15和負極引線16分別連接至正極集電體IlA和負極集電體12A。這里，可以在形成電解質(zhì)層14以前，將正極引線15和負極引線16分別連接至正極集電體IlA和負極集電體12A。隨后，經(jīng)由隔膜13層壓其上均形成有電解質(zhì)層14的正極11和負極12并在縱向方向上卷繞，然后將保護帶粘附至層壓體的最外周部分，從而形成卷繞電極體10。例如，可以通過輥到輥系統(tǒng)來連續(xù)生產(chǎn)卷繞電極體10。對于隔膜13，可以使用圖3所示的結(jié)構(gòu)，或者可以使用圖4所示的結(jié)構(gòu)。
最后，在將卷繞電極體10插入例如兩個膜狀外部構(gòu)件之間以后，通過熱融合粘合等在它們的外緣部分彼此粘合外部構(gòu)件，并在減壓下密封，從而封住卷繞電極體10。此時，將接觸膜17插入到正極引線15和負極引線16與外部構(gòu)件之間。因此，生產(chǎn)了非水電解質(zhì)電池20?！吹诙嵤┓绞健祵⑷缟纤鰳?gòu)造的非水電解質(zhì)電池20安裝于例如電子設(shè)備、電動車輛、和諸如電カ存儲設(shè)備的設(shè)備，或者可以用于提供電力。電子設(shè)備的實例包括膝上型個人計算機、PDA(個人數(shù)字助理)、移動電話、無繩電話、攝像機、數(shù)碼相機、數(shù)字圖書、電子詞典、音樂播放器、收音機、耳機、游戲機、導航系統(tǒng)、記憶卡、起搏器、助聽器、電動工具、電動剃須刀、冰箱、空調(diào)(空氣調(diào)節(jié)器)、電視機、立體聲系統(tǒng)、熱水器、微波爐、洗碗機、洗衣機、烘干機、照明設(shè)備、玩具、醫(yī)療器械、機器人、負載調(diào)節(jié)器、以及紅綠燈。在這種情況下，由非水電解質(zhì)電池20提供電カ的電カ接收電路的實例包括IC部件、各種電氣/電子部件如發(fā)光部件、其上安裝有那些部件的電路板、以及致動器如發(fā)動機。電動車輛的實例包括鐵路車輛、高爾夫球車、電動車(電車)、以及電動汽車(包括混合動カ車)。非水電解質(zhì)電池20用作用于那些車輛的驅(qū)動電源或輔助電源。電カ存儲設(shè)備的實例包括用于建筑物(包括房屋)或用于發(fā)電設(shè)施的電カ存儲電源(,electric-power storage power supply)。在下文中，作為典型實例將描述電池組。圖13是示出了包括二次電池的電池組的電路結(jié)構(gòu)的實例的框圖。電池組(battery pack) 300主要包括單元(單電池，電池,cell) 301、開關(guān)單元304、控制單元310、和支撐那些部件的封裝體320 (package body)。電池組300包括正極端子321和負極端子322，并且在充電時通過分別連接至電池充電器的正極端子和負極端子的正極端子321和負極端子322進行再充電。另外，在使用電子設(shè)備時，通過連接至電子設(shè)備的正極端子和負極端子的正極端子321和負極端子322對電池組300進行放電，從而向電子設(shè)備的電カ接收電路供應電カ。單元(單電池，cell)301由組裝的電池構(gòu)成，其中多個二次電池301a以串聯(lián)和/或并聯(lián)方式彼此相連。對二次電池301a，使用在第一實施方式中描述的非水電解質(zhì)電池20。應該注意到，圖13示出其中6個二次電池301a彼此連接，2個并聯(lián)和3個串聯(lián)(2P3S構(gòu)造)的實例。除這種構(gòu)造以外，還可以采用任何連接方法如這樣的構(gòu)造，其中η個電池并聯(lián)連接并且m個電池串聯(lián)連接(η和m是整數(shù))。開關(guān)單元304包括充電控制開關(guān)302a、ニ極管302b、和放電控制開關(guān)303a、以及ニ極管303b，并且由開關(guān)控制単元314控制。ニ極管302b具有這樣的極性，該極性相對于從正極端子321流動至單元301的充電電流具有相反方向(逆方向)并且相對于從負極端子322流動至單元301的放電電流具有前進方向(正方向)。ニ極管303b具有這樣的極性，該極性具有相對于充電電流的前進方向(正方向)并具有相對于放電電流的相反方向(逆方向)。應該注意到，開關(guān)單兀304設(shè)置在正極端子321側(cè)，但它可以設(shè)置在負極端子322偵U。在電池電壓達到過充電檢測電壓的情況下，充電控制開關(guān)302a被關(guān)閉并受控制單元310的控制，使得充電電流并不在單元301的電流路徑中流動。在充電控制開關(guān)302a被關(guān)閉以后，經(jīng)由ニ極管302b，僅可以進行放電。另外，在充電時較大量的電流流動的情況下，充電控制開關(guān)302a被關(guān)閉并受控制單元310的控制，使得在單元301的電流路徑中流動的充電電流被切斷。在電池電壓達到過放電檢測電壓的情況下，放電控制開關(guān)303a被關(guān)閉并受控制單元310的控制，使得放電電流并不在單元301的電流路徑中流動。在放電控制開關(guān)303a被關(guān)閉以后，經(jīng)由ニ極管303b，僅可以進行充電。另外，在放電時較大量的電流流動的情況下，放電控制開關(guān)303a被關(guān)閉并受控制單元310的控制，使得在單元301的電流路徑中流動的放電電流被切斷。溫度檢測元件308設(shè)置在単元301的附近，并測量単元301的溫度，然后將測得的溫度提供給溫度測量單元318。溫度檢測元件308是例如熱敏電阻(熱敏電阻器)。溫度測量単元318將利用溫度檢測元件308測得的溫度信息提供給控制単元310?？刂茊卧?10基于溫度測量單元318的輸出來控制在異常發(fā)熱時的充電和放電，或者在剰余容量的計算中進行校正。電壓測量單元311測量單元301的電壓和構(gòu)成單元301的二次電池301a的電壓、A/D轉(zhuǎn)換測得的電壓，并將它們提供給控制単元310。電流測量単元313利用電流檢測電阻器307測量電流并將測得的電流提供給控制単元310。開關(guān)控制單元314受控制單元310的控制，并基于從電壓測量單元311和電流測量單元313輸入的電壓和電流來控制開關(guān)單元304的充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a。當二次電池301a中的任何一個的電壓達到過充電檢測電壓或更低或過放電檢測電壓或更低、或較大量的電流快速流動時，開關(guān)控制單元314傳輸開關(guān)單元304的控制信號，從而防止過充電、過放電、以及過電流充電和放電。這里，在鋰離子二次電池的情況下，過充電檢測電壓定義為例如4. 20V±0. 05V，并且過放電檢測電壓定義為例如2. 4V±0. IV。對于充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a，使用了半導體開關(guān)如MOSFET (金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)。在這種情況下，MOSFET的寄生ニ極管用作ニ極管單元302b和303b。在P通道FET (場效應晶體管)用作充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a的情況下，開關(guān)控制単元314將控制信號DO和控制信號CO分別提供給充電控制開關(guān)302a的柵極(gate)和放電控制開關(guān)303a的柵極。在充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a具有p通道型的情況下，通過低于源 極電位預定值或更多的柵極電位來接通充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a。換句話說，在正常充電和放電操作中，控制信號CO和DO確定為低水平并且充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a被關(guān)閉。存儲器317由RAM(隨機存儲器)、R0M(只讀存儲器)、作為非易失性存儲器的EPROM (可擦可編程只讀存儲器)等構(gòu)成。在存儲器317中，預先存儲由控制単元310計算的數(shù)值、在每個二次電池301a的初始狀態(tài)中電池的內(nèi)部電阻值(其已在制造過程中測得)等，并且可以適當?shù)刂貙憽Ａ硗?，當存儲二次電?01的滿充容量時，例如，可以與控制単元310 —起來計算剩余容量。雖然上文已描述了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不限于此。基于本發(fā)明的技術(shù)思路，可以對本發(fā)明進行各種改迸。在以上描述的實施方式中，例如，鋰離子二次電池已作為ー個實施例描述，但本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明也適用于鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰-ニ氧化錳電池、鋰-硫化鐵電池、以及用于這些電池的隔膜。 另外，雖然在上述實施方式中已描述了具有卷繞結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)二次電池，但除此之外，本發(fā)明類似地適用于具有其中正極和負極被向后折疊或?qū)訅旱慕Y(jié)構(gòu)的電池。此夕卜，本發(fā)明也適用于所謂的硬幣型、紐扣型、方型等的電池。另外，本發(fā)明也適用于一次電池而不限于二次電池。本發(fā)明包含與于2011年2月7日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2011-023686和于2011年2月25日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2011-039711中所披露的有關(guān)的主題，將其全部內(nèi)容并入本文作為參考。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解，根據(jù)設(shè)計要求和其它因素，可以進行各種變更、組合、子組合以及改變，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電池隔膜,包括 多孔基材，所述多孔基材包括第一表面、與所述第一表面相對的第二表面、和孔，所述孔形成在所述多孔基材中并使所述第一表面和所述第二表面彼此連通；以及 耐熱層，所述耐熱層被構(gòu)造成至少覆蓋所述第一表面和所述孔的表面，所述耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 所述耐熱層具有2nm以上到IOnm以下的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 所述耐熱層覆蓋所述第一表面、所述第二表面、以及所述孔的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 所述無機材料是氧化鋁、氧化硅、和氧化鈦中的任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 所述基材是聚烯烴類樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 所述基材具有5 iim以上到20iim以下的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 所述孔具有50nm以上到IOOnm以下的內(nèi)徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求所述I的電池隔膜，其中， 覆蓋所述第一表面的所述耐熱層的厚度大于覆蓋所述孔的表面的所述耐熱層的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 覆蓋所述孔的表面的所述耐熱層的厚度隨著離所述第一表面和所述第二表面的距離增加而減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池隔膜，其中， 在覆蓋所述孔的表面的所述耐熱層中，設(shè)置在所述電池隔膜的厚度方向的中央處的所述耐熱層的厚度薄于所述耐熱層的其它部分的厚度。
11.一種制造電池隔膜的方法，包括 制備多孔基材，所述多孔基材包括第一表面、與所述第一表面相對的第二表面、和孔，所述孔形成在所述多孔基材中并使所述第一表面和所述第二表面彼此連通；以及 通過原子層沉積法來形成耐熱層，所述耐熱層被構(gòu)造成至少覆蓋所述第一表面和所述孔的表面并且由無機材料形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造電池隔膜的方法，其中， 所述耐熱層交替形成在所述第一表面和所述第二表面上。
13.一種電池，包括 正極； 負極； 電解質(zhì)層，所述電解質(zhì)層布置在所述正極與所述負極之間；以及 隔膜，所述隔膜包括 多孔基材，所述多孔基材包括與所述正極相對的第一表面、與所述負極相對的第二表面、和孔，所述孔形成在所述多孔基材中并使所述第一表面和所述第二表面彼此連通，以及至少覆蓋所述第一表面和所述孔的表面的耐熱層，所述耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。
14.一種電池組，包括 電池； 控制單元，所述控制單元被構(gòu)造成控制所述電池的充電和放電；以及 封裝體，所述封裝體被構(gòu)造成支撐所述電池和所述控制單元， 所述電池包括正極、負極、布置在所述正極與所述負極之間的電解質(zhì)層、以及隔膜， 所述隔膜包括 多孔基材，所述多孔基材包括與所述正極相對的第一表面、與所述負極相對的第二表面、和孔，所述孔形成在所述多孔基材中并使所述第一表面和所述第二表面彼此連通，以及至少覆蓋所述第一表面和所述孔的表面的耐熱層，所述耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。
15.—種電子設(shè)備,包括 電池；以及 電力接收電路，所述電力接收電路被構(gòu)造成接收來自所述電池的電力供應， 所述電池包括正極、負極、布置在所述正極與所述負極之間的電解質(zhì)層、以及隔膜， 所述隔膜包括 多孔基材，所述多孔基材包括與所述正極相對的第一表面、與所述負極相對的第二表面、和孔，所述孔形成在所述多孔基材中并使所述第一表面和所述第二表面彼此連通，以及至少覆蓋所述第一表面和所述孔的表面的耐熱層，所述耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電池隔膜、制造其的方法、電池、電池組及電子設(shè)備。所述電池隔膜包括多孔基材和耐熱層。所述多孔基材包括第一表面、與第一表面相對的第二表面、和孔。所述孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此連通。所述耐熱層被構(gòu)造成至少覆蓋第一表面和孔的表面。所述耐熱層由無機材料形成并通過原子層沉積法進行沉積。
文檔編號H01M10/0525GK102629676SQ201210021878
公開日2012年8月8日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月7日
發(fā)明者余澤中, 川名隆宏, 長岡信之 申請人:索尼公司