[发明专利]多孔膜、二次电池电极与锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及多孔膜，进一步具体而言，该多孔膜形成于锂离子二次电池或双电层电容器的电极表面，且有助于改善膜的均匀性和柔软性以及电池的循环特性。此外，本发明还涉及具有所述多孔膜的二次电池电极和具备该二次电池电极的锂离子二次电池。

背景技术

在实用化的电池中，锂离子二次电池显示出最高的能量密度，特别广泛用于小型电子产品。此外，除了小型用途，还有望推广至机动车领域。其中，对锂离子二次电池的长寿命化以及安全性的进一步提高提出了要求。

锂离子二次电池通常包括：包含负载于集电体上的电极合剂层的正极与负极、隔板以及非水电解液。电极合剂层包含平均粒径为5～50μm左右的电极活性物质和粘结剂。正极或负极则是将含有粉末状电极活性物质的合剂浆料涂布在集电体上形成电极合剂层而制得。此外，用于分隔正极与负极的隔板，采用厚度为10～50μm左右的非常薄的树脂膜。

通常，锂离子二次电池的生产需要经过将电极和隔板等进行叠层的工序以及裁切成规定电极形状的裁切工序等。但是，在这一系列的生产制造过程中，有时电极活性物质会从电极合剂层脱落，脱落的电极活性物质的一部分将成为异物残留在电池内部。

这些异物的粒径为5～50μm左右，接近于隔板的厚度，因而在组装好的电池内部会将隔板打穿，引起电池短路等问题。此外，电池在工作时会伴随放热。结果会导致由拉伸聚乙烯树脂等制成的隔板也被加热。这种由拉伸聚乙烯树脂制成的隔板在大约150℃以下的温度条件下容易发生收缩，从而容易导致电池短路。另外，使用钉子等形状锐利的突起物穿透电池时(例如钉刺实验)，会瞬时发生短路并产生反应热，电池短路部位扩大。

因此，为了解决上述问题，提出在电极表面设置多孔膜作为保护膜。通过设置多孔膜，可以防止电池生产过程中活性物质的脱落以及电池工作时发生短路。另外，由于该保护膜是多孔膜，电解液可以浸透于保护膜中，因而不会阻碍电池反应的进行。

例如，专利文献1中公开了一种多孔膜，使用微粒浆料制成，该微粒浆料包含聚偏氟乙烯作为粘结剂，并含有氧化铝和二氧化硅等微粒。专利文献2中记载的是一种使用聚丙烯腈等热交联性树脂作为粘结剂制成的多孔膜。此外，专利文献3中记载的是使用聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯酸等制成的多孔膜。

但是，以上述专利文献中记载的高分子作为粘结剂的情况下，使用卷绕辊将涂布有多孔膜的电极进行卷绕的工序等中，多孔膜会附着在卷绕辊上，因此需要对辊实施清洗工序。此外，在卷绕时多孔膜发生剥离，作为目标的保护膜的性能存在劣化的趋势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2006/105245号说明书

专利文献2：美国专利申请公开第2008/070107号说明书

专利文献3：日本特开2000-149906号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述现有技术而完成的，其目的在于提供一种多孔膜，其设置在二次电池等中使用的电极表面，其有助于降低在卷绕时附着在辊上的附着物。

解决问题的方法

本发明人等为了解决上述问题，经过深入研究结果发现：通过在多孔膜中含有苯乙烯树脂和玻璃化转变温度为15℃以下的聚合物作为粘结剂，可以提高多孔膜表层部的无机填料的保持性，从而得到卷绕时能够有效抑制粉末散落的多孔膜，以至于完成了本发明。

为了解决上述问题，本发明包含下述要点。

(1)一种多孔膜，其含有无机填料，并且含有苯乙烯树脂和玻璃化转变温度为15℃以下的聚合物作为粘结剂。

(2)上述(1)中所述的多孔膜，其中，上述粘结剂中苯乙烯树脂的含量为70质量％以下。

(3)上述(1)或(2)中所述的多孔膜，其中，相对于上述无机填料100质量份，上述多孔膜中的粘结剂的含有比例为0.1～5质量份。

(4)一种多孔膜用浆料，其含有无机填料、苯乙烯树脂、溶剂和玻璃化转变温度为15℃以下的聚合物。

(5)一种多孔膜的制造方法，其包含下述工序：将上述(4)中所述的多孔膜用浆料涂布在基体材料上，然后进行干燥。

(6)一种二次电池电极，其包含集电体以及附着在集电体上且包含电极用粘结剂和电极活性物质的电极合剂层，并且，在上述电极合剂层的表面设置有上述(1)中所述的多孔膜。

(7)一种锂离子二次电池，其包含正极、负极和电解液，其中，正极和负极至少之一是上述(6)中所述的二次电池电极。

发明的效果