[发明专利]非水电解质电池

说明书

相关申请的参考

本发明包含于2008年2月4日向日本专利局提交的日本专利 申请JP 2008-023940涉及的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及使用包含聚烯烃树脂材料的隔膜的非水电解质电 池，具体地说，是当在高充电电压下使用时能实现高质量的非水电 解质电池。

背景技术

近年来，随着便携式电子技术的显著发展，便携式电话和笔记 本式计算机已确认作为用于先进信息社会的基础结构技术。而且， 已经集中进行了对与这些装置的高性能有关的研究和开发，并且功 率消耗与其成比例地增加。另一方面，需要长时间驱动这些电子装 置。不可避免地，需要提高用作驱动电源的二次电池的能量密度。

从电池在电子装置中的占有体积和重量的角度考虑，期望电池 的更高能量密度。目前，锂离子二次电池由于具有优异的能量密度 而被安装在大多数电子装置中。

通常，在锂离子二次电池中，钴酸锂用于正极，而碳材料用于 负极。工作电压在4.2V～2.5V的范围内。在单个电池的情况下， 端电压增加至4.2V。这很大程度上是基于非水电解质材料和隔膜 的优异的电化学稳定性。

关于在高达4.2V下工作的锂离子二次电池，基于理论容量， 仅仅约60％的用于电池的正极活性物质(例如，钴酸锂)被利用。 而且，原则上残留容量可以通过增加充电电压而加以利用。如在例 如国际公开第03/019713号中所披露的，已知通过将充电时的电压 设置为4.25V以上可以实现高能量密度。

然而，在其中充电电压设置为大于4.2V的电池的情况下，正 极表面附近的氧化气氛尤为增加。结果，物理上与正极接触的非水 电解质材料和隔膜被氧化分解。因此，微短路易于发生(特别是在 热的环境下)，并且诸如循环特性和高温保存特性的电池特性降低。

日本专利申请公开(JP-A)第2006-286531号披露了使用隔膜 的电池，在该隔膜中，聚乙烯(PE)被用作基材，并且在基材的正 极的相对侧的表面上形成包括选自包括聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四 氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)以及芳族聚酰胺(aramid)的组中 的至少一种的层压膜。通过在高氧化气氛下将具有高电化学稳定性 的聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯以及芳族聚酰胺中的至少一种 用于正极的相对侧的表面，可以抑制隔膜表面的氧化分解。

发明内容

然而，在最外表面包括聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE) 和聚丙烯(PP)的隔膜中，通过湿式双轴拉伸法很难形成微多孔结 构。因此，必要的是，当拉伸树脂材料时，通过例如加入无机填料 或增加拉伸比使得可以容易地形成孔。然而，以这样的方式制造的 隔膜具有低的热稳定性，并且与聚乙烯(PE)单层的隔膜相比，易 于引起热收缩。

可替换地，通过干式单轴拉伸法可以容易地形成微多孔结构。 然而，由于拉伸仅在一个方向上进行，因此与其中隔膜通过双轴拉 伸法形成的情况相比，在一个方向上的热收缩显著增加。

其中充电电压设置为大于4.2V的电池与过去的电池相比，具 有更高的由不正确使用而引起的危险。因此，必须进一步改善安全 性。

因此，为了解决该问题，期望提供一种即使当电池电压设置为 大于4.2V时也能够平衡高安全性和高电池性能的非水电解质电 池。

根据本发明的实施方式，提供了一种非水电解质电池，其中正 极经由隔膜与负极相对设置，每一对正极和负极在完全充电状态下 的开路电压在4.25V～6.00V的范围内，隔膜具有包括聚烯烃树脂 材料的基材层和至少设置在基材层的正极侧的表面上并包括选自 包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚丙烯的组中的至少一种的表面 层，并且选自包括全芳香族聚酰胺树脂、聚酰亚胺和陶瓷的组中的 至少一种存在于表面层的最外表面上。

在该非水电解质电池中，优选涂覆层设置在隔膜的至少一个最 外表面上，涂覆层包含选自由全芳香族聚酰胺树脂、聚酰亚胺和陶 瓷组成的组中的至少一种。

在该非水电解质电池中，因为关闭特性可以通过聚乙烯层来维 持，所以优选基材层的厚度与表面层的厚度比在1∶0.05～1∶1的范围 内。

在该非水电解质电池中，优选涂覆层的厚度为0.5μm以上至5 μm以下，以便减小由于隔膜的厚度增加而引起的电池容量的降低。