[发明专利]电池隔膜、制造其的方法、电池、电池组及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及插入到正极与负极之间的电池隔膜、制造电池隔膜的方法、包括电池隔膜的电池、电池组、以及电子设备。

背景技术

例如，通常使用的锂离子二次电池包括包含锂复合氧化物的正极、包含能够吸收和释放锂离子的材料的负极、插入到正极与负极之间的的隔膜、以及非水电解质溶液。经由隔膜彼此层压或在层压后卷绕正极和负极，从而形成柱状卷绕电极。隔膜在使正极和负极彼此电隔离以及在容纳非水电解质溶液中起作用。作为这样的锂离子二次电池的隔膜，通常使用微孔聚烯烃膜。

微孔聚烯烃膜呈现极好的电绝缘性能和离子渗透性，因而它已广泛用作上述锂离子二次电池、电容器等的隔膜。锂离子二次电池具有高功率密度和高容量密度。然而，因为锂离子二次电池使用有机溶剂用于非水电解质溶液，所以由于在诸如短路和过充电的异常情况下产生的热，非水电解质溶液可能被分解，其在最坏的情况下可能导致着火。为了防止这样的情况，将一些安全功能并入(结合)到锂离子二次电池中，其中之一是隔膜的关闭功能(遮断功能，切断功能，shutdown function)。

当电池产生异常热时，隔膜的关闭功能是下述功能：通过树脂材料的热融合等来堵塞隔膜的微孔并抑制在非水电解质溶液中的离子传导，从而停止电化学反应的进展。通常，更低的关闭温度(切断温度，遮断温度，shutdown temperature)提供更高的安全性，并且为何聚乙烯用作隔膜的成分的原因之一在于聚乙烯具有适当的关闭温度。在这样的隔膜中，例如，使用单轴或双轴拉伸的树脂膜，以获得多孔性能并改善强度。

然而，在关闭(切断，遮断)的情况下，隔膜会收缩，从而正极和负极彼此接触，其可以引起二次故障如内部短路。因此，已要求通过改善隔膜的耐热性来减小热收缩，因而改善安全性。

例如，日本专利申请公开号2009-16279披露了包括覆盖层的隔膜，其中用玻璃层覆盖聚烯烃树脂的精细骨架。另外，日本专利号3797729披露了一种电池隔膜，其中通过溶胶-凝胶法在聚烯烃多孔膜的表面上形成无机薄膜而没有堵塞孔。

发明内容

鉴于如上面描述的情况，期望提供在耐热性方面优异的电池隔膜、制造电池隔膜的方法、包括电池隔膜的电池、电池组、以及电子设备。

根据本发明的一种实施方式，提供了包括多孔基材(多孔基体材料，porous base material)和耐热层(heat-resistant layer)的电池隔膜。

多孔基材包括第一表面、与第一表面相对的第二表面、和孔，所述孔形成在多孔基材中并使第一表面和第二表面彼此连通。

耐热层被构造成至少覆盖第一表面和孔的表面。耐热层由无机材料形成并通过原子层沉积法进行沉积。

在该电池隔膜中，由于通过原子层沉积法来形成耐热层，所以耐热层不仅可以形成在基材的表面上而且还可以形成在基材内的孔的表面上。因此，与仅在基材的表面上形成耐热层的情况相比，可以改善隔膜的耐热性。

应该指出，“覆盖表面”是指但不限于覆盖整个表面、仅需要覆盖的表面的一部分，只要获得期望的耐热性即可。

耐热层可以覆盖第一表面、第二表面、以及孔的表面。

因此，可以另外改善隔膜的耐热性。

应该指出，除使第一表面和第二表面彼此连通的孔以外，隔膜还可以包括这样的孔，其被提供至第一表面和第二表面中的至少一个并且不引起第一表面和第二表面彼此连通。另外，还可以为耐热层提供不引起第一表面和第二表面彼此连通的孔。

并不特别限制耐热层的厚度，并且例如为2nm以上至10nm以下。在耐热层的厚度小于2nm的情况下，可以出现这样的情况，其中取决于基材，耐热性没有被改善。另外，接触角变得更大，因而电解质难以渗透到隔膜的孔中。另一方面，在耐热层的厚度超过10nm的情况下，取决于基材，难以稳定获得隔膜的主要的关闭功能((遮断功能，切断功能，shutdown function))。然而，在孔的内径较大的情况下，例如，100nm以上，耐热层的厚度可以超过10nm(例如，20nm)。只要可以确保隔膜的关闭功能，可以按照孔的内径适当地设定耐热层的厚度。

第一表面的厚度、第二表面的厚度、以及覆盖孔的表面的耐热层的厚度可以是几乎均一(一致)的或彼此不同。在第一表面、第二表面、以及耐热层的厚度彼此不同的情况下，例如，覆盖第一表面(或第二表面)的耐热层的厚度可以大于覆盖孔的表面的耐热层的厚度。