[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用的电极以及采用了该电极的非水电解质二次电池。

背景技术

锂离子二次电池在正极和负极之间具有发挥使各个极板电绝缘且保持电解液作用的隔板(隔膜；separator)。现在，主要使用由聚乙烯或聚丙烯等制成的有机高分子类微多孔性膜作为隔板。

由这些树脂制成的微多孔性膜具有在100℃左右的温度下收缩的性质。因此，当由于活性物质层的一部分剥落等而析出锂等金属元素时，和/或当使钉子之类的锐利形状的突起物从外部穿透电池时，短路电流流动，流动的电流瞬时产生的反应热使隔板收缩。如果隔板收缩，则正极和负极之间的短路面积进一步扩大。

作为防止短路的对策之一，专利文献1公开了在负极活性物质层或正极活性物质层的表面形成多孔性保护膜的方法。该多孔性保护膜如下地形成：将氧化铝等无机物的粉体与树脂制粘结剂进行混合，将混合物涂布在负极活性物质层或正极活性物质层的表面。

专利文献2中公开了在活性物质层表面涂布形成包含固体微粒的多孔性涂膜的技术。

专利文献3中公开了通过溅射在负极表面形成多孔质绝缘膜的技术。专利文献3中记载了当通过溅射法形成多孔质绝缘膜时，其厚度优选为5～100nm。

专利文献1：特开平7-220759号公报

专利文献2：日本专利第3371301号说明书

专利文献3：特开平6-36800号公报

发明内容

如专利文献1和2所公开的那样，当通过涂覆法形成多孔性保护膜时，存在该多孔性保护膜的粘附性低的问题。

此外，通过将包含粘合剂(粘结剂)的有机溶剂和活性物质的混合物涂布在集电体上以形成活性物质层。因此，当在活性物质层上再涂布混合了包含粘合剂的有机溶剂的多孔性保护膜时，一方的层向另一方的层的有机溶剂溶解，从而有时活性物质层与多孔性保护膜会相互混合。为了防止该现象，作为在上部涂覆的涂料中使用的溶剂，必须采用基底的粘合剂难以溶解的别的有机溶剂。此外，即使采用那样的有机溶剂，由于干燥时的收缩率不同，有时极板也发生翘曲。

另一方面，专利文献3的采用溅射法形成的多孔质绝缘膜具有较强的内部应力。因此，专利文献3的方法，难以形成能够将正极和负极之间充分绝缘的程度的厚膜。此外，由于采用溅射法时可形成致密性高的膜，因此还存在正极和负极之间的离子传导性降低的问题。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供通过确保电极间的电绝缘性和离子传导性，并且提高活性物质层与无机绝缘层之间的粘附性而难以发生短路的安全性优异的非水电解质二次电池和非水电解质二次电池用的电极。

本发明的第1非水电解质二次电池，具有：负极集电体、设置在上述负极集电体上的负极活性物质层、正极集电体、设置在上述正极集电体之中的与上述负极活性物质层相对的面上的正极活性物质层、以及设置在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间并包含无机粒子的至少1层多孔性无机绝缘层，上述多孔性无机绝缘层不包含粘合剂。

在某些实施方式中，上述多孔性无机绝缘层是通过将上述无机粒子与载气一起喷射而形成的层。

在某些实施方式中，上述多孔性无机绝缘层是上述无机粒子不借助于粘合剂直接结合而成的层。

在某些实施方式中，还具有设置在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间的隔板，上述多孔性无机绝缘层设置在上述隔板与上述负极活性物质层之间和/或上述隔离与上述正极活性物质层之间。

在某些实施方式中，具有2层上述多孔性无机绝缘层，上述2层多孔性无机绝缘层分别设置在上述隔板与上述负极活性物质层之间以及上述隔板与上述正极活性物质层之间。

在某些实施方式中，上述多孔性无机绝缘层是通过形成包含上述无机粒子的气溶胶，并使上述气溶胶与上述正极活性物质层、上述负极活性物质层和上述隔板之中的至少1个碰撞而形成的层。

在某些实施方式中，上述无机粒子是无机氧化物粒子、无机氮化物粒子、无机氟化物粒子或锂离子传导性无机固体电解质、它们的混合物或化合物。

在某些实施方式中，上述无机粒子的平均粒径为0.05～10μm。

在某些实施方式中，上述无机粒子是氧化铝。

在某些实施方式中，上述多孔性无机绝缘层设置在上述正极活性物质层的表面。

本发明的非水电解质二次电池的电极，具有集电体、设置在上述集电体上的活性物质层以及设置在上述活性物质层的表面并包含无机粒子的多孔性无机绝缘层，上述多孔性无机绝缘层不包含粘合剂。

在某些实施方式中，上述多孔性无机绝缘层具有40～95％的致密度和0.3～20μm的厚度。