[发明专利]非水电解质二次电池用隔膜以及使用了该隔膜的非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及含有聚烯烃多孔膜的非水电解质二次电池用隔膜的改良，进而涉及在进行快速充电的充放电循环中，能够提高容量维持率的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，电子设备的可移动化以及无绳化正快速发展。作为这些设备的驱动用电源，一般使用体积小而且重量轻并具有高能量密度的小型民用的二次电池。另外，作为电力储存装置或电动汽车的驱动用电源，还开发了大型的二次电池。这些二次电池要求具有高输出特性、长期的耐久性、安全性等特性。因此，具有高电压以及高能量密度的非水电解质二次电池的开发正方兴未艾。

但是，以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池在外部短路或过充电等错误使用时，电池温度有时急剧上升。因此，人们想方设法通过PTC（Positive Temperature Coefficient：正温度特性）元件、SU（Safety Unit）电路等安全机构来确保电池的安全性。另外，介于电池内部的电极间的隔膜被赋予了在电池温度上升时阻断电流的功能（关闭功能）。

作为非水电解质二次电池的隔膜，通用的是聚烯烃多孔膜。当电池温度上升到一定温度时，聚烯烃多孔膜软化而使细孔堵塞。因此，电极间的离子传导性消失，电池反应停止。这种功能称作关闭功能。但是，关闭后电池温度还上升时，聚烯烃有时因熔融（熔化）而破损，从而使正负极间发生短路。

确保安全性的关闭和引起短路的熔化这两者都是起因于构成隔膜的树脂由热引起的软化或熔融。因此，在提高关闭功能的同时，有效地防止熔化是非常困难的。于是，还正在进行在聚烯烃多孔膜上组合耐热性高的层的复合膜的开发等。

另一方面，对于要求高输出输入特性的非水电解质二次电池来说，对快速充电有迫切要求。在进行快速充电的充放电循环中，为了确保充分的容量维持率，就要求提高电极间的锂离子的移动能力。但是，针对这样的要求，如果单纯增大隔膜的细孔径，则容易发生因针状的金属锂（枝晶）的生长引起的内部短路。再者，如果枝晶游离，则会引起电池容量的下降，或者隔膜发生堵塞。另外，如果单纯增大空隙率，则隔膜的拉伸强度或刺穿强度下降，或者操作性下降。

鉴于上述情况，对隔膜的构造提出了各种方案。

在专利文献1中，提出了通过将聚四氟乙烯之类的氟树脂的原料在约300℃的高温下进行拉伸处理来制造具有沿膜厚方向伸长的结节（knot）的隔膜的方案。另外有如下记载：沿膜厚方向伸长的结节可以提高隔膜的压缩强度，同时可以抑制枝晶的生成和游离。

在专利文献2中，提出了在双轴取向的聚丙烯多孔膜的至少一面上层叠无取向的聚烯烃树脂层的方案。其中有如下的记载：由此可以维持高的透气性和空隙率，并且能够提高薄膜的操作性。

在专利文献3中，提出了一种由聚烯烃树脂构成的隔膜，所述聚烯烃树脂含有平均分子量为50万以上的高分子量聚乙烯和平均分子量小于50万的聚乙烯。其中有如下记载：通过使用上述的聚烯烃树脂，可以维持刺穿强度，并且能够降低关闭温度，进而能够将关闭时的收缩率抑制在较小的水平。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-7925号公报

专利文献2：日本特开2009-226746号公报

专利文献3：日本特开2002-367589号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，如专利文献1那样，如果使用氟树脂作为原料，并且在高温下进行拉伸处理，则隔膜的材料成本和制造成本提高。再者，氟树脂由于耐热性较高，所以难以获得有效的关闭效果。

另外，如专利文献2那样，仅仅层叠取向性不同的薄膜，很难控制薄膜的细孔结构。另一方面，在将电池进行快速充电时，有必要提高电极间的锂离子的移动能力。因此，必须实现适于锂离子移动的细孔结构。

同样，如专利文献3那样，即便使用含有平均分子量不同的聚乙烯的聚烯烃树脂，以控制隔膜的刺穿强度和关闭温度，也难以实现适于锂离子移动的细孔结构。

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的之一在于提供一种在进行快速充电的充放电循环中，具有良好的容量维持率的非水电解质二次电池。

用于解决问题的手段