[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及非水电解质二次电池。

2.现有技术的描述

与现有的电池相比，非水电解质二次电池、例如锂离子二次电池(锂二次电池)具有较轻的重量和较高的能量密度。所以，最近，非水电解质二次电池已经作为所谓的移动电源用于PC、可移动装置等，或作为驱动电源用于车辆。特别是，重量轻且能达到高能量密度的锂离子二次电池优选用作驱动车辆的高输出功率电源，例如电动车辆(EV)、混合动力车辆(HV)或插入式混合动力车辆(PHV)。通常，这种二次电池设计成具有这样的结构：其中电极体与电解质一起容纳在外壳中，电极体是通过正极和负极以及位于它们之间的分隔器一起层压得到的。作为电极体的结构，已经知道例如层压电极体，其中多个扁平电极体被层压；或者卷绕电极体，其中多个延长的片状电极体螺旋卷绕。通过采取这种结构，在正极和负极之间的反应区域增加，这可以改进能量密度和输出性能。

在这里，作为分隔器，通常使用多孔树脂膜。分隔器具有将正极和负极彼此电绝缘的功能，保持非水电解质的功能，以及断路功能(即，当电池内部过热以致高于给定温度范围(通常是分隔器的软化点)时软化以中断载流子导电路径的功能)。另外，为了确保电池和其中安装电池的装置的安全性，要求分隔器不仅具有上述功能，而且具有防止由于正极与负极接触导致短路的功能(防短路功能)。例如，当电池内部过热达到构成分隔器的树脂的软化点或更高的温度以致分隔器热收缩时，可能出现短路，这是由于分隔器引起电极的涂布范围不足，或者由于分隔器破裂(断裂)。所以，要求分隔器具有抑制分隔器收缩的性能，从而即使在高温环境中也能防止内部短路，也就是说，具有预定水平的耐热性(耐久性)。作为满足上述要求的措施，公开了这样的构造，其中分隔器包括在树脂分隔器表面上的多孔耐热层(HRL)。也就是说，公开了构造包括由多孔树脂膜形成的基材层，以及多孔耐热层。耐热层通常含有无机化合物粒子(无机填料)作为主要组分，并具有高耐热性和绝缘性能(不导电)。例如，日本专利申请公开No.2014-120214(JP 2014-120214A)描述了电池，其包括：分隔器，其中含有无机填料作为主要组分的耐热层是在树脂基材层的一个表面(单个表面)上形成的；和电池外壳，其容纳包含分隔器的卷绕电极体。

发明概述

根据本发明人的研究，分隔器的耐热性可以通过在基材层的表面上形成耐热层来改进；但是，当耐热层从基材层剥离时，在耐热层被剥离的地方难以抑制分隔器的收缩，并且防短路功能可能不足。例如，当电池暴露于更苛刻的条件时(例如暴露于高温条件，例如在高温环境下暴露长时间)，用于收缩基材层的能量过高，因此耐热层可能从基材层剥离。另外，当JP2014-120214A所述的包含卷绕电极体的电池暴露于高温环境时，暴露出树脂的一部分基材层会粘合(粘结)到对电极，其中卷绕电极体包含分隔器，在此分隔器中在基材层的一个表面上形成耐热层。另一方面，通常，未与电极粘合的一部分基材层或在其上形成耐热层的基材层表面容易沿着卷绕电极体的内周边方向收缩。所以，在分隔器中，可能由于收缩基材层的能量产生应变，耐热层可能在这种能量局部集中的地方从基材层剥离。另外，根据本发明人的研究，发现耐热层容易在扁平卷绕电极体的弯曲部分处和在弯曲部分与扁平部分(扁平面)之间的边界附近处从基材层剥离。

本发明提供高度可靠的非水电解质二次电池，其中分隔器的收缩优选在高温环境中得到抑制。

根据本发明的第一方面，提供一种非水电解质二次电池，其包含：扁平卷绕电极体，其中延长的正极、延长的负极以及用于隔开正极和负极的延长的分隔器彼此重叠并且沿着纵向卷绕；和非水电解质。分隔器包括由树脂基材形成的基材层，和在基材层的一个表面上提供的耐热层，并且耐热层含有填料和粘合剂。在基材层和耐热层之间的粘合强度是0.19-400N/10mm。

在本文中，“非水电解质二次电池”表示包含非水电解质的电池(通常，在非水溶剂(有机溶剂)中含有支撑电解质的非水电解液)。在本文中，“二次电池”表示常规电池，其可以重复充电和放电，并且包括化学电池，例如锂离子二次电池，和所谓的物理电池，例如电子双层电容器。