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非水電解質(zhì)二次電池用隔板和非水電解質(zhì)二次電池的制作方法_2

文檔序號(hào):9890093閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
器、精磨機(jī)、 磨粉機(jī)等離解機(jī)等將纖維離解,或借助珠磨機(jī)、擠出混煉機(jī)、高壓下剪切力使纖維解纖而得 到。
[0035] 纖維素纖維的含量,從例如隔板20的機(jī)械強(qiáng)度等觀點(diǎn)來(lái)看,相對(duì)于隔板20的總量 優(yōu)選為50質(zhì)量% ^上,更優(yōu)選為60質(zhì)量%~90質(zhì)量%的范圍。
[0036] 纖維素纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0. 05 μπι W下,更優(yōu)選為0. 02 μπι~0. 03 μπι 的范圍。通過(guò)使纖維素纖維的平均纖維直徑在50nm W下,與不滿足上述范圍的情況相比 較,能夠使例如隔板的孔徑均一化,得到更良好的透氣度、或更優(yōu)異的電解液保持性。此外, 優(yōu)選使用平均纖維直徑不同的2種纖維素纖維。作為優(yōu)選例子,可W列舉出使用平均纖維 直徑為0. 02 μ m W下、平均纖維長(zhǎng)為50 μ m W下的纖維素纖維A與平均纖維直徑為0. 7 μ m W下、平均纖維長(zhǎng)為50 μ m W下的纖維素纖維B的組合。
[0037] <氣樹(shù)脂粒子>
[0038] 作為氣樹(shù)脂粒子,可W列舉出例如聚1,1-二氣乙締(W下有時(shí)稱作叩VDF")、 1,1-二氣乙締(W下有時(shí)稱作"VDF")與締控系單體的共聚物、聚四氣乙締(PTFE)、四氣乙 締/全氣烷基乙締基酸共聚物(PFA)、四氣乙締/六氣丙締共聚物(FE巧等。締控系單體包 括四氣乙締、六氣丙締下記作"HFP")、乙締等。在運(yùn)些中,從結(jié)晶性低、電解液的保持 性提高方面、或軟化溫度高、(200°CW上)耐熱性提高方面等來(lái)看,優(yōu)選聚1,1-二氣乙締、 或1,1-二氣乙締/六氣丙締共聚物(VDF和HFP的共聚物)。
[0039] 氣樹(shù)脂粒子的軟化溫度,從提高隔板20的耐熱收縮性的觀點(diǎn),優(yōu)選為200°CW上。 作為具有200°CW上的軟化溫度的氣樹(shù)脂粒子,可W列舉出例如聚1,1-二氣乙締、1,1-二 氣乙締/六氣丙締共聚物等。再者,軟化溫度是通過(guò)JIS - K7196 - 1991中記載的熱機(jī)械 分析(TM)測(cè)定的。
[0040] 氣樹(shù)脂粒子的體積平均粒徑值V) /數(shù)均粒徑值η)優(yōu)選小于2,優(yōu)選在1~1. 5的范 圍。當(dāng)氣樹(shù)脂粒子的體積平均粒徑(Dv)/數(shù)均粒徑(Dn)小于2時(shí),與大于2的情況相比較, 具有均一粒徑分布的氣樹(shù)脂粒子在隔板20中分散,所W例如隔板的孔徑容易被均一化,能 夠得到具有良好的透氣度、或優(yōu)異的電解液保持性的隔板。體積平均粒徑值η)和數(shù)均粒徑 值η),可W使用激光衍射粒度分布測(cè)定裝置[例如LA - 750 {堀場(chǎng)制作所(株)制}]、或光 散射粒度分布測(cè)定裝置[例如ELS - 8000 {:大塚電子(株)制}]進(jìn)行測(cè)定。
[0041] 氣樹(shù)脂粒子的體積平均粒徑優(yōu)選為0. 05 μ m~0. 5 μ m的范圍,更優(yōu)選0. 1 μ m~ 0. 3 μ m的范圍。氣樹(shù)脂粒子的體積平均粒徑(Dv)低于0. 05 μ m時(shí),難W使纖維素纖維彼此 的間隔充分?jǐn)U大,與滿足上述范圍的情況相比較,有時(shí)得不到良好的透氣度。此外,當(dāng)氣樹(shù) 脂粒子的平均粒徑大于0. 5 μπι時(shí),纖維素纖維彼此的間隔過(guò)于擴(kuò)大,與滿足上述范圍的情 況相比較,有時(shí)良好的透氣度或機(jī)械強(qiáng)度降低。
[0042] 對(duì)氣樹(shù)脂粒子的含量,沒(méi)有特殊限制,相對(duì)于隔板20的總量?jī)?yōu)選為10質(zhì)量%~40 質(zhì)量%的范圍,更優(yōu)選為10質(zhì)量%~20質(zhì)量%的范圍。氣樹(shù)脂粒子的含量低于10質(zhì)量% 時(shí),與滿足上述范圍的情況相比較,電解液向隔板20的浸透性降低,有時(shí)電解液保持性降 低。此外,當(dāng)氣樹(shù)脂粒子的含量大于40質(zhì)量%時(shí),與滿足上述范圍的情況相比較,纖維素纖 維彼此的間隔過(guò)于擴(kuò)大,有時(shí)隔板20的機(jī)械強(qiáng)度降低。
[0043] <氣樹(shù)脂粒子的調(diào)制方法>
[0044] 氣樹(shù)脂粒子,可W通過(guò)例如,將氣樹(shù)脂單體和過(guò)硫酸錠(ΑΡ巧等聚合引發(fā)劑添加 到水系溶劑中并攬拌規(guī)定的溫度而得到。如此得到的氣樹(shù)脂粒子變?yōu)榉稚⒃谒等軇┲械?乳液。
[004引 < 其他成分>
[0046] 隔板20,如前所述,還可W含有纖維素纖維和氣樹(shù)脂W外的成分,從切斷功能的觀 點(diǎn)來(lái)看,優(yōu)選含有軟化溫度比氣樹(shù)脂粒子低的成分。軟化溫度比氣樹(shù)脂粒子低的成分,可W 列舉出例如聚丙締、聚乙締等熱塑性樹(shù)脂等。再者,切斷功能,是W構(gòu)成隔板20的材料烙 融、將隔板20的孔堵塞作為工作原理,當(dāng)電池溫度上升到一定溫度時(shí)使電阻顯著增大的功 能。通過(guò)該切斷功能,當(dāng)電池由于某種原因而發(fā)熱時(shí),通過(guò)隔板20能夠阻斷電流,防止電池 的進(jìn)一步發(fā)熱。
[0047] 隔板20的透氣度優(yōu)選為例如5秒/lOOcc~50秒/lOOcc的范圍,更優(yōu)選5秒 /lOOcc~20秒/lOOcc的范圍。隔板20,如前所述,通過(guò)氣樹(shù)脂粒子使纖維素纖維彼此的 間隔適度擴(kuò)大,所W確保了上述那樣的良好的透氣度。此外,可W通過(guò)氣樹(shù)脂的含量、粒徑、 纖維素纖維的纖維直徑等來(lái)調(diào)整隔板20的透氣度。透氣度是通過(guò)使空氣從被作用了一定 壓力的多孔膜面的垂直方向通過(guò),測(cè)定lOOcc的空氣通過(guò)所用時(shí)間而得到的。
[0048] 當(dāng)隔板20的透氣度大于50秒/lOOcc的范圍時(shí),與滿足上述范圍的情況相比較, 例如隔板的孔徑小,所W電解液變得難W浸透隔板20,有時(shí)循環(huán)使用特性等降低。此外,當(dāng) 隔板20的透氣度低于5秒/lOOcc時(shí),與滿足上述范圍的情況相比較,隔板的孔徑大,所W 有時(shí)容易引起裡枝狀晶造成的內(nèi)部短路。再者,裡枝狀晶造成的內(nèi)部短路,是通過(guò)在例如反 復(fù)進(jìn)行電池的充放電時(shí)或進(jìn)行了過(guò)充電時(shí)等,在負(fù)極12的表面產(chǎn)生的裡枝狀晶貫通隔板 20而達(dá)到正極11而發(fā)生的。
[0049] 對(duì)于隔板20的多孔度,沒(méi)有特殊限制,從充放電性能等觀點(diǎn)來(lái)看,優(yōu)選為30%~ 70%。再者,多孔度是指相對(duì)于隔板20的體積,隔板20所具有的細(xì)孔的總?cè)莘e的百分率。
[0050] 隔板20的單位面積量,從防止裡枝狀晶造成的內(nèi)部短路等觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選在5g/ m2~20g/m%范圍,更優(yōu)選在lOg/m2~15g/m2的范圍。如果單位面積量在5g/m 2~20g/ m2的范圍,則與上述范圍外的情況相比較,能夠在保持良好的透氣度的情況下充分確保隔 板20的厚度,所W能夠更加發(fā)揮防止內(nèi)部短路的性能。
[0051] 隔板20的最大孔徑優(yōu)選在0. 4 μπι W下,更優(yōu)選在隔板20的孔徑分布中孔徑 0. 05 μπι W下的范圍的孔占總孔容積的50%社。當(dāng)隔板20的最大孔徑大于0. 4 μπι時(shí), 與最大孔徑為0. 4 μπι W下的情況相比較,隔板20的機(jī)械強(qiáng)度、孔徑的致密性等降低,有時(shí) 容易發(fā)生裡枝狀晶造成的內(nèi)部短路。此外,當(dāng)隔板20的孔徑分布中孔徑大于0. 05 μ m的范 圍的孔大于總孔容積的50%時(shí)(孔徑0. 05 μ m W下的范圍的孔低于總孔容積的50% ),與 孔徑0. 05 μ m W下的范圍的孔為總孔容積的50% W上的情況相比較,隔板20的機(jī)械強(qiáng)度、 隔板20的孔徑的致密性等降低,容易發(fā)生裡枝狀晶造成的內(nèi)部短路。
[005引隔板20的孔徑分布,可W使用例如能夠通過(guò)泡點(diǎn)法(JIS K3832、ASTM F316 - 86) 測(cè)定細(xì)孔徑的化rm孔隙儀(Perm化rometer)來(lái)測(cè)定?;痳m孔隙儀,可W列舉出例如西華 產(chǎn)業(yè)制CFP - 1500AE型等。再者,作為試驗(yàn)液,使用表面張力低的溶劑SILWICK(20dyne/ cm)、或GAKWICK(16dyne/cm),用干燥空氣加壓直至測(cè)定壓力為3. 5Mpa,由此能夠測(cè)定甚至 是0. 01 μm的細(xì)孔。并且根據(jù)測(cè)定壓力下的空氣通過(guò)量而獲得孔徑分布。
[0053] 運(yùn)里,隔板20的最大孔徑是指,根據(jù)上述那樣得到的孔徑分布觀察到的峰中的最 大孔徑。此外,通過(guò)求出相對(duì)于由孔徑分布觀察到的所有峰的面積(A)、在孔徑0.05 ymW 下觀察到的峰面積度)的比例度/A),能夠求出孔徑0. 05 μπι W下的孔占總孔容積的百分之 幾。
[0054] 隔板20的孔徑分布,優(yōu)選在化rm孔隙儀的測(cè)定中具有跨越孔徑0. 01 μπι~ 0. 2 μ m的較寬的分布,優(yōu)選在孔徑0.0 lym~0. 2μπι具有1個(gè)W上的峰。
[005引隔板20的厚度,除了機(jī)械強(qiáng)度等,從非水電解質(zhì)二次電池 10的充放電性能的提高 等觀點(diǎn)來(lái)看,優(yōu)選5 μηι~30 μηι的范圍。當(dāng)隔板20的厚度為5 μηι W上時(shí),與厚度低于5 μηι 的情況相比較,機(jī)械強(qiáng)度提高,裡枝狀晶造成的內(nèi)部短路的發(fā)生被進(jìn)一步抑制。此外當(dāng)隔板 20的厚度為30 μm W下時(shí),與厚度大于30 μm的情況相比較,充放電性能的降低得到抑制。
[0056] <隔板20的制造方法>
[0057] 隔板20,可W通過(guò)例如在能夠剝離的基材的一個(gè)面上涂布將含有纖維素纖維和氣 樹(shù)脂粒子的乳液等分散在水系溶劑中而得的水系分散液,并干燥而制作。作為水系溶劑,可 W列舉出例如包含表面活性劑、增粘材等而調(diào)節(jié)粘度、分散狀態(tài)了的水系溶劑。此外從在隔 板中形成孔等方面考慮,也可W在水系分散液中添加有機(jī)溶劑。作為有機(jī)溶劑,選擇與水的 相溶性高的,可W列舉出例如乙二醇等二醇類、二醇酸類、二醇二酸類、N-甲基一化咯燒酬 等極性溶劑。此外,可W通過(guò)使用CMC、PVA等水溶液的粘結(jié)劑、和SBR等乳液的粘結(jié)劑來(lái)調(diào) 整漿液的粘性、并且強(qiáng)化隔板20的機(jī)械強(qiáng)度。進(jìn)而還可不影響漿液的涂
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