[发明专利]用于蓄电装置的袋状隔板、用于其的热结合方法和热结合装置以及蓄电装置

说明书

本发明提供了一种由隔板材料制成的袋状隔板、用于其的热结合方法和热结合装置，以及蓄电装置，隔板材料包含有具有软化点或熔点的材料，袋状隔板具有不易破裂的热结合部分。袋状隔板由两层隔板材料形成，或由双层对折的隔板材料形成。隔板材料包括具有熔点或软化点的聚合物材料，并且在堆叠的隔板材料的边缘处具有一个或多个热结合区域30。热结合区域30包括：熔接区域31，其中隔板材料在熔融或软化后再次固化；和其中聚合物材料的熔融率从熔接区域31朝向与热结合区域30相邻的区域34连续降低的区域32。

技术领域

本发明涉及一种用于蓄电装置的袋状隔板、用于其的热结合方法及热结合装置。本发明还涉及包括有该袋状隔板的蓄电装置。

背景技术

非水电解液二次电池(诸如，锂离子二次电池)由于诸如高能量密度、低自放电和优异的长期可靠性等优点，已经作为笔记本电脑和移动电话的电池投入实际使用。近年来，电子设备的先进功能和在电动交通工具中的应用已经取得进展，并且要求开发具有更高能量密度的锂离子二次电池。

在锂离子二次电池中，如果由于控制系统中的异常而充电超过预定电压，或者由于电池外部的短路而释放大电流，则整个电池会发热。替代地，如果导电异物在电池中混合或从外部渗透，则电池内部可能发生局部短路，并且短路电流可能流动而产生热。当隔板被这种热损坏时，正极电极板和负极电极板在很大范围内短路，这可能导致电池冒烟或电池爆炸。在具有高能量密度的锂离子电池中，在异常时，短路电流增加，使得要求隔板具有高耐热性。

作为具有高耐热性的隔板，已经开发了聚合物材料的微孔膜或非织造料片(fabric)，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(其具有比通常用作隔板材料的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)更高的热软化温度、熔点和热分解温度)或者芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)、聚酰亚胺和聚苯硫醚(PPS)。

例如，专利文献1公开了PET非织造料片，专利文献2公开了芳族聚酰胺微孔膜，专利文献3公开了聚酰亚胺或芳族聚酰胺非织造料片，以及专利文献4公开了PSS非织造料片。

在暴露于高温的锂离子电池中发生内部短路被认为不仅涉及到隔板的损坏，而且还涉及到电极体和隔板之间的位置关系。例如，当电极体变形时，电极和隔板的位置可能移位，并且正极电极板和负极电极板可能短路。因此，不仅需要耐热隔板，还需要防止电极和隔板之间的位移，以提高电池在高温下的安全性。

将隔板形成为袋状并且将正极电极板和负极电极板中的至少一个容纳在其中，这对于在电极体变形时防止电极和隔板之间的位移也是有效的(专利文献5至7)。由于正极电极板和负极电极板中的至少一个容纳在袋状隔板中，所以即使电极体变形，其也可以防止正极电极板与负极电极板相接触。

为了制造袋状隔板，例如专利文献5和6中公开的，在由PE或PP制成的隔板中，按压温度受控的加热块以制备袋状隔板。

另一方面，专利文献7使用具有150℃或更高(优选240℃或更高)的熔点的高耐热纤维组件，并且包括不展现出熔点的纤维。在该文献中，显示了包含有芳族聚酰胺或聚酰亚胺的纤维的隔板膜在400℃至600℃的高温下被热熔接，以被加工成袋状隔板。

在本说明书中，其中隔板通过加热熔融并固定的情况和其中隔板受热软化并通过施加力固定的情况可以不加区别地称为“热结合”。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：WO2014/123033 A1

专利文件2：WO2013/105300 A1

专利文件3：JP2014-25171 A

专利文件4：WO2012/033085 A1

专利文件5：JPH07-302616 A

专利文件6：JPH07-272761 A