[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及具有多孔耐热层的非水电解质二次电池，所述多孔耐热层位于隔板（separator）与电极之间。

背景技术

诸如锂离子二次电池和镍氢电池的非水电解质二次电池最近被用作所谓的个人计算机和便携式终端的便携式电源以及车辆驱动电源。特别地，优选地使用重量轻且能够提供高能量密度的锂离子二次电池作为电动车辆和混合动力车辆的高输出车辆驱动电源。

在非水电解质二次电池的典型结构中，电极体与非水电解质一起被容纳在电池外壳中，在所述电极体中，正电极与负电极通过隔板彼此相对。隔板一般由诸如聚烯烃的树脂的多孔片形成并具有使正电极与负电极电绝缘的功能、保持非水电解质的功能以及关闭（shut-down）功能。关闭功能是这样的功能：当电池内部过热而达到特定的温度范围（典型地，隔板软化温度）时，隔板发生软化，电荷载流子的传导路径关闭。此外，隔板也需要具备特定级别的耐热性（耐久性）。即，即使当电池内部过热而达到隔板的软化温度以上以及隔板发生热收缩或破裂，也有必要阻止内部短路发生。作为响应这种要求的手段，提出了这样的结构：其中，在树脂多孔隔板的表面上形成多孔耐热层（HRL）。该多孔耐热层典型地主要由无机化合物的颗粒（无机填料）形成并具有高耐热性和绝缘性（非导电性）。例如，在WO2008/149895A中，公开了这样的结构：其中，使用孔隙率为35-50体积%的聚烯烃微孔膜作为隔板，且在隔板表面上形成多孔耐热层。发明内容

当制造非水电解质二次电池时，来自外部（例如，用于制造电极的设备的构成部件）的异物（典型地，诸如铜和铁的金属异物）可进入非水电解质二次电池内。例如，当异物存在于电极表面附近时，隔板断开并导致电池中极小的内部短路，并且由于该短路，电池性能会劣化（例如，电池电压降低）。根据本发明人的研究，在WO2008/149895A中描述的技术中，特别地当异物的大小相对小时（例如，其中异物的直径Φ为50μm以下的情况，或者其中异物尖端非常尖锐的情况），很难应对这种内部短路事件的发生。鉴于这种情况进行了本发明，并且本发明提供了一种非水电解质二次电池，其中不大可能因为进入电池的异物而发生内部短路，并且其在可靠性和耐久性方面优良。

例如，在制备电极体期间或者在使用该电极体期间（在充电/放电期间），高于其周边部分的应力会被施加到存在于电极表面附近的异物。相应地，隔板可能因这样的应力而破裂。因此，本发明人考虑过减小可能施加到异物的应力以减少内部短路的发生，并完成本发明。作为本发明一方面的非水电解质二次电池包括：电极体，其具有通过隔板彼此相对的正电极和负电极；非水电解质；以及多孔耐热层。所述多孔耐热层被设置在所述正电极与所述隔板之间的空间和所述负电极与所述隔板之间的空间中的至少一者中并且包含无机填料。所述隔板的孔隙率不小于70体积%且不大于80体积%。所述多孔耐热层的孔隙率与所述隔板的孔隙率的比率不小于0.3且不大于0.6。

根据本发明的该方面，隔板的孔隙率不小于70体积%且不大于80体积%。当满足这样的孔隙率范围时，可以发挥良好的离子渗透性以及电解质保持功能，并可实现高电池性能（例如，高输入/输出特性）。此外，当多孔耐热层的孔隙率与隔板的孔隙率A的比率满足上述范围时，隔板以及与其接触的多孔耐热层可以作为所谓的缓冲材料协同工作来对抗异物。即，具有高孔隙率的隔板和具有小于隔板的孔隙率的多孔耐热层协同并适当地分散和减小可能施加到异物的应力，从而阻止所述异物穿透隔板并导致内部短路。因此，根据像这样的结构，可实现能够组合优良的电池性能和可靠性（对可包含在电池中的异物的耐受性）的非水电解质二次电池。在本说明书中，“非水电解质二次电池”表示包括非水电解质（典型地，在非水溶剂中包含载体盐的非水电解液）的电池。

根据本发明的该方面，所述隔板可由聚乙烯树脂和聚丙烯树脂中的至少一种形成。由聚乙烯树脂或聚丙烯树脂形成的多孔树脂片具有约80℃到140℃的关闭温度。因此，由于关闭温度可被设定为充分地低于电池的耐热温度（典型地，大约不低于200℃），可在适当的时机发挥该关闭功能。因此，可实现具有较高可靠度的电池。

根据本发明的该方面，所述隔板的平均厚度可以大于0μm且不大于30μm。备选地，所述隔板的平均厚度可以不小于15μm且不大于30μm。当隔板的厚度处于上述范围内时，离子渗透性变得优异，并且电阻可以进一步减小。因此，可实现电池性能进一步优异并且不大可能导致内部短路（隔板破裂）的电池。