[发明专利]电池隔膜用的负载有可交联聚合物的多孔膜和其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜用的负载有交联聚合物的多孔膜，其包 括多孔膜基材和负载于其上的交联聚合物，该交联聚合物在其分子中 具有多个可阳离子聚合官能团和在其侧链中具有氧化烯基，以及其用 途，特别是利用负载有交联聚合物的多孔膜来制造包括隔膜和粘附至 隔膜的电极的电池的方法。

背景技术

近年来，高能量密度的锂离子二次电池广泛地用作诸如蜂窝电话 和笔记本型个人计算机的小型便携式电子设备的电源。这种锂离子二 次电池通过如下步骤制造：将片状正极和负极与例如多孔聚烯烃树脂 膜一起叠置或缠绕，将所得的叠置体装入例如由金属罐构成的电池容 器中，将电解液注入电池容器，和紧密密封电池容器的开口。

然而，近来极其强烈期望这类小型便携式电子设备进一步降低尺 寸和重量。在这些情况下，也期望锂离子二次电池进一步降低厚度和 重量。叠置膜型电池容器也用于替代常规金属罐壳。

与常规金属罐壳相比，叠置膜型电池容器具有的缺点是用于保持 正极和负极之间距离恒定的表面压力不能充分施用至电极表面。因此， 这些电池具有的问题是随着时间流逝，由于电池充/放电期间电极活性 材料的膨胀/收缩，电极之间的距离部分增加，从而导致电池的内阻增 加，因而电池特性降低。另外，存在电池中出现电阻不均匀的问题， 这也降低了电池特性。在制造具有大面积的片状电池的情况下，存在 电极之间的距离不能保持恒定且电池的内阻变得不均匀的问题，从而 使得不可能获得充足的电池特性。

为了克服这些问题，提出了使用粘合剂树脂层将电极粘附至隔膜， 该粘合剂树脂层包括电解液相、含有电解液的聚合物凝胶层和固体聚 合物相(例如参见专利文献1)。

此外，提出了获得隔膜已经粘附至电极的电池的方法，该方法包 括：用含有聚(偏二氟乙烯)树脂作为主要成分的粘合剂树脂涂敷隔膜， 将电极叠置在经涂敷的隔膜上，将粘合剂树脂干燥形成电极叠置体， 将电极叠置体装入电池容器，然后将电解液注入电池容器(例如参见专 利文献2)。

也提出了通过如下操作获得含有粘附至隔膜的电极的电池的方 法：用多孔粘合剂树脂层将浸渍有电解液的隔膜粘附至正极和负极上， 从而使隔膜与电极接触并引起粘合剂树脂层在其通孔中保留电解液(例 如参见专利文献3)。

然而，那些方法具有以下问题。粘合剂树脂层的厚度必须增加以 获得在隔膜和每个电极之间的足够粘附力。由于此因、并且由于电解 液相对于粘合剂树脂的量不能增加，所以所得的电池具有增加的内阻。 因此，不能获得足够的循环特性和足够的高速放电特性。 专利文献1：JP-A-10-177865 专利文献2：JP-A-10-189054 专利文献3：JP-A-10-172606

发明内容

为了克服在包含粘附至隔膜的电极的电池制造中遇到的上述问题 而完成本发明。本发明的一个目的是提供在其上负载有交联聚合物的 多孔膜，该多孔膜用作隔膜，该隔膜保持电极和隔膜之间的充分粘附， 以及在电解液中溶胀性质优异，并且该隔膜适合用于制造具有低内阻 和优异高速特性的电池。另一个目的是提供使用所述负载有交联聚合 物的多孔膜制造电池的方法。

即，根据本发明，提供了一种电池隔膜用的负载有交联聚合物的 多孔膜，其包括： 多孔膜；和 负载在多孔膜上的交联聚合物，该交联聚合物在其分子中具有多 个可阳离子聚合官能团并在其侧链中具有由通式(I)表示的氧化烯基：

[化学式1] 其中R可以相同或不同，且各自独立地表示氢原子或甲基，n表 示4～9的整数。

可阳离子聚合官能团优选为选自3-氧杂环丁基和环氧基中的至少 一种。

交联聚合物优选为下列单体的自由基共聚物：具有可阳离子聚合 官能团且选自具有3-氧杂环丁基的可自由基聚合单体和具有环氧基的 可自由基聚合单体中的至少一种可自由基聚合单体；具有氧化烯基的 可自由基聚合单体；和其它可自由基聚合单体。

交联聚合物优选为基于总单体量的下列单体的自由基共聚物： 5～50重量％的选自具有3-氧杂环丁基的可自由基聚合单体和具有环氧 基的可自由基聚合单体中的至少一种可自由基聚合单体；1～95重量％ 的具有氧化烯基的可自由基聚合单体；和其它可自由基聚合单体。

具有氧化烯基的可自由基聚合单体优选为具有氧化烯基并且由通 式(II)表示的(甲基)丙烯酸酯：