非水電解質(zhì)二次電池和車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有優(yōu)異的高速率放電特性、內(nèi)部短路難以擴(kuò)大且容易正確地組裝的非水電解質(zhì)二次電池。非水電解質(zhì)二次電池具備介于正極與負(fù)極之間的隔離器（13）。隔離器（13）具有多孔樹脂層（60）和層疊于樹脂層（60）的至少一面的多孔耐熱層（70）。耐熱層（70）包含填料和粘合劑，所述填料包含無機(jī)材料。耐熱層（70）的空孔率為55%以上。耐熱層（70）相對于樹脂層（60）的90度剝離強(qiáng)度為2.9N/m～15.1N/m。
【專利說明】非水電解質(zhì)二次電池和車輛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)二次電池和車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池例如作為搭載于以電動機(jī)為驅(qū)動源的車輛的電源、或者搭載于個人電腦、移動終端以及其他電器制品等的電源而受到關(guān)注。
[0003]非水電解質(zhì)二次電池具備電極體，所述電極體具有正極、負(fù)極、和介于這些正極與負(fù)極之間的多孔隔離器。隔離器起到防止伴隨正極與負(fù)極的接觸的短路的作用。另外，隔離器通過在該隔離器的細(xì)孔內(nèi)浸滲電解質(zhì)而起到形成兩電極間的離子傳導(dǎo)通路(導(dǎo)電路徑)的作用。
[0004]以往，作為隔離器，使用具有由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等構(gòu)成的多孔樹脂層的膜。在這樣的隔離器中，由于內(nèi)部短路等而電池的溫度過度上升的情況下，樹脂熔融而堵塞細(xì)孔，因此阻斷兩電極間的離子傳導(dǎo)。因此，電池的充放電被強(qiáng)制停止，防止其以上的溫度上升。隔離器的這樣的功能被稱為切斷功能。通過隔離器具有切斷功能，防止電池的過熱。
[0005]然而，上述樹脂層由于是多孔，所以如果溫度升高，則引起熱收縮。如果熱收縮的程度大，則可能發(fā)生破膜等導(dǎo)致的局部性的短路，由此短路進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，為了防止樹脂層的熱收縮導(dǎo)致的短路，提出了在樹脂層的表面形成多孔耐熱層。專利文獻(xiàn)I中公開了這樣的隔離器。
[0006]例如作為車輛的驅(qū)動源用的電源等使用的非水電解質(zhì)二次電池中，要求優(yōu)異的高速率放電特性。為了高速率放電特性的提高，重要的是提高隔離器的離子傳導(dǎo)性。然而，如果耐熱層的空孔率小，則具有隔離器的離子傳導(dǎo)性降低的趨勢。為了高速率放電特性的提高，優(yōu)選耐熱層的空孔率大。專利文獻(xiàn)I中記載了耐熱層的空孔率為40?60%。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本國專利申請公開2008 - 300362號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，如果耐熱層的空孔率變大，則耐熱層與樹脂層的接觸面積變小，因此具有耐熱層的剝離強(qiáng)度降低的趨勢。例如，由于混入電池內(nèi)部的異物成為原因而發(fā)生內(nèi)部短路時，有可能由隨著短路的發(fā)生而放出的能量導(dǎo)致耐熱層從樹脂層剝離。此時，無法抑制樹脂層的熱收縮，有可能內(nèi)部短路擴(kuò)大。
[0009]為了防止短路發(fā)生時的耐熱層的剝離，考慮了增大耐熱層的剝離強(qiáng)度。然而，如果只是增大耐熱層的剝離強(qiáng)度，則隔離器的柔軟性降低，組裝電池時難以操作電極體，另外，容易發(fā)生正極、隔離器和負(fù)極的位置的偏移。
[0010]本發(fā)明的目的是提供具有優(yōu)異的高速率放電特性、內(nèi)部短路難以擴(kuò)大、且容易正確地組裝的非水電解質(zhì)二次電池。
[0011]根據(jù)本發(fā)明提供具備正極、負(fù)極、介于上述正極與上述負(fù)極之間的隔離器和至少浸滲于上述隔離器的非水電解質(zhì)的非水電解質(zhì)二次電池。上述隔離器具有多孔樹脂層和層疊于上述樹脂層的至少一面的多孔耐熱層。上述耐熱層包含粘合劑和填料，所述填料包含無機(jī)材料。上述耐熱層的空孔率為55%以上。上述耐熱層相對于上述樹脂層的90度剝離強(qiáng)度為2.9N/m?15.lN/m。此外，這里所說的“非水電解質(zhì)二次電池”是指具備非水電解質(zhì)(典型的是在非水溶劑中包含支持鹽(支持電解質(zhì))的電解質(zhì))的二次電池。根據(jù)本發(fā)明，可以得到具有優(yōu)異的高速率放電特性、內(nèi)部短路難以擴(kuò)大且容易正確地組裝的非水電解質(zhì)二次電池。
[0012]這里所公開的技術(shù)的優(yōu)選的一個方式中，上述耐熱層的空孔率為55%?68%。由此，能夠得到更優(yōu)異的高速率放電特性。
[0013]這里所公開的另一優(yōu)選的一個方式中，上述耐熱層相對于上述樹脂層的90度剝離強(qiáng)度為6N/m?15.lN/m。由此，非水電解質(zhì)二次電池的耐久性提高。
[0014]這里所公開的另一優(yōu)選的一個方式中，上述填料的平均粒徑為0.3μπι?0.7μπι。上述填料的平均粒徑也可以為0.3 μ m?0.5 μ m。由此，能夠使耐熱層的剝離強(qiáng)度增大。
[0015]這里所公開的另一優(yōu)選的一個方式中，上述填料與上述粘合劑的重量比例為93:7?95:5。由此，能夠使耐熱層的剝離強(qiáng)度增大。
[0016]上述填料的材料沒有特別限定，例如可以包含選自氧化鋁、勃姆石、氫氧化鎂和碳酸鎂中的至少一種材料。
[0017]上述正極、上述隔離器和上述負(fù)極可以相互重合且卷繞。這是因?yàn)樯鲜龈綦x器由于具有充分的柔軟性，所以難以發(fā)生上述正極、上述隔離器和上述負(fù)極的卷曲偏移。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，提供具備上述非水電解質(zhì)二次電池作為驅(qū)動用電源的車輛。上述非水電解質(zhì)二次電池由于具有優(yōu)異的高速率放電特性，所以可以很好地用作車輛的驅(qū)動用電源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是將一實(shí)施方式涉及的鋰離子二次電池截斷而表示的立體圖。
[0020]圖2是一實(shí)施方式涉及的隔離器的剖視圖。
[0021]圖3是另一實(shí)施方式涉及的隔離器的剖視圖。
[0022]圖4是一實(shí)施方式涉及的車輛的側(cè)面圖。
[0023]圖5是表示關(guān)于實(shí)施例和比較例的剝離強(qiáng)度與容量維持率的關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。此外，本說明書中特別說明的事項(xiàng)以外的問題中的本發(fā)明的實(shí)施所必要的問題可以基于本領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的設(shè)計事項(xiàng)而被掌握。本發(fā)明可以基于本說明書中公開的內(nèi)容和本領(lǐng)域中的技術(shù)常識來實(shí)施。
[0025]圖1中，作為本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的非水電解質(zhì)二次電池而示出鋰離子二次電池10。鋰離子二次電池10具有電極體11與非水電解液20 —同收容于電池殼體15中的結(jié)構(gòu)。電極體11由正極12、負(fù)極14和隔離器13構(gòu)成。非水電解液20的至少一部分浸滲于電極體11。
[0026]正極12具有長條片狀的正極集電體122和包含正極活性物質(zhì)且設(shè)在正極集電體122上的正極合材層124。負(fù)極14具有長條片狀的負(fù)極集電體142和包含負(fù)極活性物質(zhì)且設(shè)在負(fù)極集電體142上的負(fù)極合材層144。隔離器13與正極12和負(fù)極14同樣形成為長條片狀。正極12和負(fù)極14以隔離器13介于它們之間的方式與二片隔離器13 —同卷繞成圓筒狀。此外，卷繞后的電極體11的形狀不限于圓筒狀。例如，也可以將正極12、隔離器13和負(fù)極14進(jìn)行卷繞后，從側(cè)方施力，從而形成偏平形狀。
[0027]電池殼體15具備有底圓筒狀的殼體主體152和堵塞殼體主體152的開口部的蓋體154。蓋體154和殼體主體152均為金屬制且相互絕緣。蓋體154與正極集電體122電連接，殼體主體152與負(fù)極集電體142電連接。在該鋰離子二次電池10中，蓋體154兼作正極端子，殼體主體152兼作負(fù)極端子。
[0028]沿正極集電體122的長度方向的一個邊緣(圖1的上側(cè)的邊緣)形成有未設(shè)有正極合材層124而集電體122露出的部分。蓋體154與該露出部分電連接。沿負(fù)極集電體142的長度方向的一個邊緣(圖1的下側(cè)的邊緣)形成有未設(shè)有負(fù)極合材層144而集電體142露出的部分。殼體主體152與該露出部分電連接。
[0029]非水電解液是在有機(jī)溶劑(非水溶劑)中含有作為支持鹽的鋰鹽的液體。作為鋰鹽，例如可以適當(dāng)選擇使用以往用作鋰離子二次電池的非水電解液的支持鹽的公知鋰鹽。例如，作為該鋰鹽，可以例示 LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6, Li (CF3SO2) 2N、LiCF3SO3 等。作為上述非水溶劑，可以適當(dāng)選擇使用用于一般的鋰離子二次電池的有機(jī)溶劑。作為特別優(yōu)選的非水溶劑，可以例示碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亞丙酯(PC)等碳酸酯類。
[0030]正極集電體122優(yōu)選使用由導(dǎo)電性良好的金屬構(gòu)成的導(dǎo)電性部件。例如，可以使用鋁或以鋁作為主成分的合金。正極合材層124除了正極活性物質(zhì)以外，可以根據(jù)需要含有導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑(粘合劑)等。作為正極活性物質(zhì)，可以使用能夠吸留或放出鋰的材料，可以沒有特別限定地使用以往用于鋰離子二次電池的物質(zhì)(例如，層狀結(jié)構(gòu)的氧化物、尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物)中的一種或二種以上。例如，可以舉出鋰鎳系復(fù)合氧化物、鋰鈷系復(fù)合氧化物、鋰錳系復(fù)合氧化物、鋰鎂系復(fù)合氧化物等含鋰復(fù)合氧化物。作為上述導(dǎo)電材料，例如可以優(yōu)選使用炭黑(例如乙炔黑)、石墨粉末等碳材料。作為上述粘合劑，可以使用聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素(CMC)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)等。
[0031]負(fù)極集電體142優(yōu)選使用由導(dǎo)電性良好的金屬構(gòu)成的導(dǎo)電性部件。例如可以使用銅或以銅為主成分的合金。負(fù)極合材層144除了負(fù)極活性物質(zhì)以外，可以根據(jù)需要含有與正極合材層124相同的導(dǎo)電材料、粘合劑等。作為負(fù)極活性物質(zhì)，可以沒有特別限定地使用以往用于鋰離子二次電池的物質(zhì)中的一種或二種以上。例如，作為優(yōu)選的負(fù)極活性物質(zhì)，舉出碳粒子。優(yōu)選使用至少一部分包含石墨結(jié)構(gòu)(層狀結(jié)構(gòu))的粒子狀的碳材料(碳粒子)。可以很好地使用所謂的黑鉛質(zhì)的碳材料(石墨)、難黑鉛化的碳質(zhì)的碳材料(硬碳)、易黑鉛化的碳質(zhì)的碳材料(軟碳)、具有組合了它們的結(jié)構(gòu)的碳材料中的任一碳材料。
[0032]接著，對隔離器13進(jìn)行說明。如上所述，在本實(shí)施方式中，隔離器13形成為長條的片狀。但是，因?yàn)楦綦x器13的形狀可以根據(jù)鋰離子二次電池的形狀等而不同，所以不特別限定于片狀。同樣地，正極12和負(fù)極14的形狀也不限于片狀。
[0033]圖2表示一實(shí)施方式涉及的隔離器13，圖3表示另一實(shí)施方式涉及的隔離器13。如圖2和圖3所示，隔離器13具備多孔樹脂層60和形成于樹脂層60的表面上的多孔耐熱層70。耐熱層70起到抑制樹脂層60的熱收縮、防止由樹脂層60破膜引起的電池的內(nèi)部短路等作用。此外，耐熱層70可以僅設(shè)于樹脂層60的一面，也可以設(shè)于兩面。
[0034]作為樹脂層60的材料，例如可以很好地使用PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)等聚烯烴系的樹脂。樹脂層60的結(jié)構(gòu)可以為單層結(jié)構(gòu)，也可以是多層結(jié)構(gòu)。圖2表示具有三層結(jié)構(gòu)的樹脂層60的隔離器13的一個例子。在這里樹脂層60由PP層61、層疊于PP層61上的PE層62和層疊于PE層62上的PP層63構(gòu)成。但是，多層結(jié)構(gòu)的層數(shù)不限于3，也可以是2，也可以是4以上。圖3表示具有單層結(jié)構(gòu)的樹脂層60的隔離器13的一個例子。在這里，樹脂層60由PE層62構(gòu)成。
[0035]作為樹脂層60，例如可以很好地使用單軸拉伸或二軸拉伸的多孔性樹脂膜。其中，沿長度方向單軸拉伸的多孔性樹脂膜由于具備適度的強(qiáng)度且寬度方向的熱收縮少，因此特別優(yōu)選。如果使用具有單軸拉伸的多孔性樹脂膜的隔離器，則在與長條片狀的正極和負(fù)極一同卷繞的狀態(tài)下，還能夠抑制長度方向的熱收縮。因而，沿長度方向單軸拉伸的多孔性樹脂膜作為構(gòu)成所述卷繞電極體的隔離器的一個要素而特別適合。
[0036]雖然樹脂層60的厚度沒有特別限定，但典型的是優(yōu)選10 μ m?30 μ m左右。如果樹脂層60的厚度過大，則出現(xiàn)隔離器13的離子傳導(dǎo)性下降的趨勢，如果樹脂層60的厚度過小，則出現(xiàn)容易發(fā)生破膜的趨勢。此外，樹脂層60的厚度可以通過將利用掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝的圖像進(jìn)行圖像解析而求出。
[0037]耐熱層70包含無機(jī)氧化物或無機(jī)氫氧化物的填料(填充材料)和粘合劑。通過混合填料、粘合劑和溶劑，制備用于形成耐熱層的組合物，將該組合物涂布于樹脂層60的表面且進(jìn)行干燥，由此能夠形成耐熱層70。
[0038]作為填料，可以很好地使用電絕緣性高的包含熔點(diǎn)比PP層61、63和PE層62高的無機(jī)氧化物或無機(jī)氫氧化物的粒子。例如，可以使用將選自氧化鋁、勃姆石、氫氧化鎂、碳酸鎂、氧化鎂、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋯、氧化鋅、氧化鐵、氧化鈰、氧化釔等中的一種或二種以上制備成粒子狀而得到的填料。
[0039]填料的形態(tài)沒有特別限定，例如可以為粒子狀、纖維狀、鱗片狀等。優(yōu)選使用粒子狀的填料。填料的平均粒徑例如可以為0.15 μ m?2 μ m左右,優(yōu)選為0.3 μ m?0.7 μ m,更優(yōu)選為0.3 μ m?0.5 μ m。填料的比表面積可以為例如2m2/g?13m2/g左右。在本說明書中，“平均粒徑”是指利用激光衍射.散射法求出的粒度分布中的積分值為50%的粒徑(以下，有時簡寫為D5(i)。
[0040]上述粘合劑可以使用例如丙烯酸系樹脂(例如以丙烯酸酯的聚合物為主成分的樹脂)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、PE和PP等聚烯烴系樹脂、羧甲基纖維素(CMC)等纖維素系樹脂、聚偏氟乙烯(PVDF)等氟系樹脂等。這些粘合劑可以僅將一種單獨(dú)使用，或者可以將二種以上組合使用。
[0041]粘合劑的形態(tài)沒有特別限制，可以直接使用粒子狀(粉末狀)的粘合劑，也可以使用制備成溶液狀或乳液狀的粘合劑。也可以將二種以上的粘合劑分別以不同的形態(tài)使用。使用粒子狀的粘合劑時，其平均粒徑?jīng)]有特別限定。例如，可以使用平均粒徑為0.05 μ m?0.5 μ m左右的粘合劑。
[0042]填料與粘合劑的配合比例例如以質(zhì)量比(NV基準(zhǔn))計為90:10?99:1，優(yōu)選為93:7?97:3，進(jìn)一步優(yōu)選為93:7?95:5。如果粘合劑的配合量過少，則耐熱層70的固著性、耐熱層70自身的強(qiáng)度(保形性)降低，有時發(fā)生裂痕、剝落等不良情況。如果粘合劑的配合量過多，則有時耐熱層70的多孔性降低，或者隔離器13的離子透過性降低。在優(yōu)選的一個方式中，填料和粘合劑的總量大約占耐熱層70總體質(zhì)量的90質(zhì)量％以上(例如95%以上)。也可以是實(shí)質(zhì)上僅由填料和粘合劑構(gòu)成的耐熱層70。
[0043]使填料和粘合劑溶解或分散的溶劑沒有特別限定，例如可以在水、乙醇等醇類、N —甲基一 2 —吡咯烷酮(NMP)、甲苯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)等中適當(dāng)選擇使用。
[0044]用于形成耐熱層的組合物的固體含量例如為30質(zhì)量％?50質(zhì)量％左右。就固體含量而言，典型的是溶劑系的情況下為40質(zhì)量％左右，水系的情況下為50質(zhì)量％?52質(zhì)量％。但是，固體含量當(dāng)然不限于上述數(shù)值。
[0045]用于形成耐熱層的組合物可以根據(jù)需要在不損害隔離器13的功能和二次電池10的性能的范圍配合表面活性齊?、濕潤齊?、分散劑、增粘劑、消泡齊?、pH調(diào)節(jié)齊? (酸、堿等)等各種添加劑。
[0046]在樹脂層60上涂布用于形成耐熱層的組合物的方法沒有特別限定，可以使用例如模涂布機(jī)、凹版輥涂布機(jī)、逆轉(zhuǎn)輥涂布機(jī)、輥舐涂布機(jī)、浸涂輥涂布機(jī)、刮棒涂布機(jī)、氣刀涂布機(jī)、噴涂機(jī)、刷式涂布機(jī)、絲網(wǎng)涂布機(jī)等來進(jìn)行。
[0047]涂布后的干燥工序可以適當(dāng)選擇現(xiàn)有公知的方法來實(shí)施。例如可舉出保持在比PE層62的熔點(diǎn)低的溫度(例如70°C?100°C左右)而進(jìn)行干燥的方法、或保持在低溫減壓下而進(jìn)行干燥的方法等。
[0048]干燥后的耐熱層70的厚度例如可以為Ιμ--?12μπ?左右，優(yōu)選為2μπ--8μ--左右。如果耐熱層70的厚度過大，則有時隔離器13的操作性、加工性降低，或者變得容易引起裂痕、剝落等不良情況。 如果耐熱層70的厚度過小，則有時防短路效果降低，或者可保持的電解液量降低。耐熱層70的厚度可以通過將利用掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝的圖像進(jìn)行圖像解析而求出。
[0049]耐熱層70的空孔率為55%以上。耐熱層O的空孔率例如為55%?75%，優(yōu)選為55%?68%，也可以為65%?68%。如果耐熱層70的空孔率過大，則有可能抑制樹脂層60的熱收縮的效果變小，或者變得容易發(fā)生裂痕、剝落等不良情況。另一方面，如果耐熱層70的空孔率過小，則有可能隔離器13的離子傳導(dǎo)性降低，高速率放電特性降低。
[0050]耐熱層70的空孔率可以如下算出。將具有單位面積的表面積的耐熱層70所占的表觀體積設(shè)為Vl [Cm3]。將耐熱層70的質(zhì)量W [g]與構(gòu)成耐熱層70的材料的真密度P[g/cm3]2KW/p設(shè)為V0。此時，耐熱層70的空孔率可以通過(VI — VO)/Vl X 100來算出。計算表觀體積Vl時需要耐熱層70的厚度，該厚度可以通過將利用掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝的圖像進(jìn)行圖像解析而求出。耐熱層70的質(zhì)量W可以如下測定。S卩，將隔離器13切成規(guī)定的面積作為試樣,測定其質(zhì)量。接著,通過從該試樣的質(zhì)量減去上述規(guī)定面積的樹脂層60的質(zhì)量，算出上述規(guī)定面積的耐熱層70的質(zhì)量。通過將這樣算出的耐熱層70的質(zhì)量換算成單位面積，從而可以算出耐熱層70的質(zhì)量W [g]。
[0051]耐熱層70的平均孔徑?jīng)]有特別限定，例如可以在0.01 μπι?10 μ m的范圍內(nèi)，也可以在0.Ιμπ--4μπ?的范圍內(nèi)。平均孔徑可以利用市售的汞孔隙率儀來測定。
[0052]耐熱層70相對于樹脂層60的90度剝離強(qiáng)度例如為2.9N/m?15.lN/m,優(yōu)選為6N/m?15.lN/m。在本說明書中所說的“90度剝離強(qiáng)度”是指按照J(rèn)IS — C6481 一 1995測定的剝離強(qiáng)度。如果剝離強(qiáng)度小，則耐熱層70容易剝離，發(fā)生內(nèi)部短路時，變得無法有效抑制樹脂層60的熱收縮，具有內(nèi)部短路擴(kuò)大的趨勢。另一方面，如果剝離強(qiáng)度大，則隔離器13的柔軟性降低，具有隔離器的組裝性變差的趨勢。
[0053]鋰離子二次電池10如下制造。首先，分別制作正極12、負(fù)極14和隔離器13。接著，使它們重合，卷繞成圓筒狀，從而組裝電極體11。接著，將電極體11插入殼體主體152，向殼體主體152內(nèi)注入非水電解液20。由此，在電極體11浸滲非水電解液20。然后，在殼體主體152蓋上蓋體154，密封蓋體154和殼體主體152。
[0054]本實(shí)施方式涉及的鋰離子二次電池10可以作為用于各種用途的二次電池來利用。例如，如圖4所示，可以搭載于汽車等車輛1，作為驅(qū)動車輛I的電動機(jī)等驅(qū)動源用的電源而很好地利用。車輛I的種類沒有特別限定，典型的是混合動力汽車、電動汽車、燃料電池汽車等。所述鋰離子二次電池10可以單獨(dú)使用，也可以以串聯(lián)和/或并聯(lián)地連接多個而成的電池組的形式使用。
[0055]以下，說明本發(fā)明涉及的幾個實(shí)施例。但是，以下的說明并不意于將本發(fā)明限定于所述實(shí)施例。
[0056]〈實(shí)施例1>
[0057]在平均粒徑為5μπι的鋰鎳錳鈷氧化物(Ni:Mn:Co = I:1:1)85重量份、乙炔黑10重量份和PVDF5重量份中加入NMP，以固體含量為60?70質(zhì)量％的方式進(jìn)行混煉，制作用于形成正極合材層的糊劑。在厚度為15 μ m的鋁箔的兩面涂布上述糊劑并進(jìn)行干燥，在鋁箔的兩面形成正極合材層。將形成有正極合材層的上述鋁箔通過壓延而制成片狀的正極。
[0058]在平均粒徑為5 μ m的石墨98重量份、SBRl重量份和CMCl重量份中加入水溶劑，以固體含量為50?60質(zhì)量％的方式進(jìn)行混煉，制作用于形成負(fù)極合材層的糊劑。在厚度為IOym的銅箔的兩面涂布上述糊劑并進(jìn)行干燥，在銅箔的兩面形成負(fù)極合材層。將形成有負(fù)極合材層的上述銅箔進(jìn)行 壓延而制成片狀的負(fù)極。
[0059]隔離器如下制作。作為樹脂層，準(zhǔn)備厚度20μπι的PP —PE —PP三層膜。在作為填料的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“ΑΚΡ3000”。平均粒徑D5tl為0.65 μ m)97重量份和丙烯酸系粘合劑3重量份中加入適量的NMP (關(guān)東化學(xué)株式會社制)，以固體含量為45?60質(zhì)量％的方式用分散機(jī)(M-Technology株式會社制的分散機(jī)“CLEARMIX”)進(jìn)行混煉，制備用于形成耐熱層的料漿。對于混煉時間，將15000rpm的預(yù)分散進(jìn)行5分鐘，將20000rmp的主分散進(jìn)行15分鐘。使用逆轉(zhuǎn)輥舐^ 'J 〃一 7)方式的凹版涂布機(jī)在上述樹脂層的表面涂布上述料漿。然后，使它們干燥，從而形成厚度為5μπι的耐熱層。耐熱層的空孔率為 68%ο
[0060]將上述正極、隔離器和負(fù)極進(jìn)行卷繞，制作電極體。在直徑18mm、長度65mm、厚度
0.5mm的鍍鎳軟鋼制的有底圓筒狀的殼體主體中插入上述電極體，在殼體主體的內(nèi)部注入電解液。電解液包含LiPF6作為鋰鹽，將含有碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DMC)和碳酸乙基甲基酯(EMC)的溶劑作為作為非水溶劑。電解液的LiPF6的濃度為lmol/L，EC:EMC:DMC=1:1:1(體積比)。電解液的注入后，在殼體主體上蓋上蓋并進(jìn)行密封，從而制作了 800mAh的鋰離子二次電池。
[0061]〈實(shí)施例2>
[0062]制作用于形成耐熱層的料漿時，使作為填料的氧化鋁粉末為96重量份、丙烯酸系粘合劑為4重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例2的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為65%。
[0063]<實(shí)施例3 >
[0064]制作用于形成耐熱層的料漿時，使作為填料的氧化鋁粉末為95重量份、丙烯酸系粘合劑為5重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例3的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為60%。
[0065]〈實(shí)施例4>
[0066]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.5 μ m的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“AA05”)，使該氧化鋁粉末為95重量份、丙烯酸系粘合劑為5重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例4的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為 65%。
[0067]〈實(shí)施例5>
[0068]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.3 μ m的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“AA03”)，使該氧化鋁粉末為94重量份、丙烯酸系粘合劑為6重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例5的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為 67%。
[0069]<實(shí)施例6>
[0070]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.3 μ m的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“AA03”)，使該氧化鋁粉末為93重量份、丙烯酸系粘合劑為7重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例6的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為 68%ο
[0071]〈實(shí)施例7>
[0072]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.6 μ m的勃姆石粉末，使該勃姆石粉末為95重量份、丙烯酸系粘合劑為5重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例7的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為65%。
[0073]〈實(shí)施例8>
[0074]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.7 μ m的氫氧化鎂粉末，使該氫氧化鎂粉末為95重量份、丙烯酸系粘合劑為5重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例8的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為55%。
[0075]〈實(shí)施例9>
[0076]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.7 μ m的碳酸鎂粉末，使該碳酸鎂粉末為95重量份、丙烯酸系粘合劑為5重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作實(shí)施例9的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為55%。
[0077]<比較例I >
[0078]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.65 μ m的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“AKP3000”)，使該氧化鋁粉末為98重量份、丙烯酸系粘合劑為2重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作比較例I的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為70%。
[0079]<比較例2 >[0080]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為0.3 μ m的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“AA03”)，使該氧化鋁粉末為90重量份、丙烯酸系粘合劑為10重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作比較例2的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為 65%。
[0081]〈比較例3>
[0082]制作用于形成耐熱層的料漿時，作為填料，使用平均粒徑D5tl為2 μ m的氧化鋁粉末(住友化學(xué)株式會社制的“AA03”)，使該氧化鋁粉末為96重量份、丙烯酸系粘合劑為4重量份，除此以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行，制作比較例3的鋰離子二次電池。耐熱層的空孔率為40%。
[0083][90度剝離強(qiáng)度測定]
[0084]對各實(shí)施例和各比較例的隔離器，利用按照J(rèn)IS - C6481 一 1995的方法，測定耐熱層的90度剝離強(qiáng)度。測定中使用15mmX120mm的樣品。將形成有該樣品的耐熱層的一側(cè)的面用雙面膠固定于底座上，將樹脂層沿相對于耐熱層為垂直的方向拉伸。將樹脂層以每分鐘約20mm的速度連續(xù)剝離約65mm，將此期間的拉伸負(fù)荷的平均值作為剝離強(qiáng)度。測定結(jié)果如表I所示。
[0085][表 I]
[0086]
【權(quán)利要求】
1.一種非水電解質(zhì)二次電池，具備正極、負(fù)極、介于所述正極與所述負(fù)極之間的隔離器和至少浸滲于所述隔離器的非水電解質(zhì)， 所述隔離器具有多孔樹脂層和層疊于所述樹脂層的至少一面的多孔耐熱層， 所述耐熱層包含填料和粘合劑，所述填料包含無機(jī)材料， 所述耐熱層的空孔率為55%以上， 所述耐熱層相對于所述樹脂層的90度剝離強(qiáng)度為2.9N/m?15.lN/m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述耐熱層的空孔率為55%?68%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述耐熱層相對于所述樹脂層的90度剝離強(qiáng)度為6N/m?15.lN/m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述填料的平均粒徑為 0.3 μ m ?0.7 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述填料的平均粒徑為0.3 μ m ?0.5 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述填料與所述粘合劑的重量比例為93:7?95:5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述填料包含選自氧化鋁、勃姆石、氫氧化鎂和碳酸鎂中的至少一種材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，所述正極、所述隔離器和所述負(fù)極互相重合且卷繞。
9.一種車輛，具備權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池作為驅(qū)動用電源。
【文檔編號】H01M10/05GK103430349SQ201180069247
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月16日
【發(fā)明者】上木智善, 島村治成, 福本友祐 申請人:豐田自動車株式會社