[发明专利]隔板用叠层多孔膜

说明书

本申请是申请日为2009年9月1日、申请号为200980139069.X、发明名称为“隔板用叠层多孔膜”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电池的隔板用叠层多孔膜，特别地，涉及适合用作非水电解质电池用隔板的叠层多孔膜。

背景技术

二次电池已被广泛用作OA、FA、家庭用电器或通讯设备等便携设备用电源。特别是，就锂离子二次电池而言，由于将其配置于设备中时可获得良好的容积效率，从而可谋求设备的小型化及轻量化，因此，使用锂离子二次电池的便携设备不断增加。另一方面，在以负载调整、UPS、电动汽车为首的涉及能源/环境问题的诸多领域中，对于大型二次电池的研究开发也取得了进展，作为非水电解质二次电池的一种，锂离子二次电池由于具有大容量、高输出、高电压、以及优异的长期保存性，其用途正不断扩展。

通常将锂离子二次电池的工作电压的上限设计为4.1～4.2V。而在这样的高电压下，水溶液会发生电解，因此不能使用水溶液作为电解液。这样一来，要采用使用了有机溶剂的所谓非水电解液作为可耐受高电压的电解液。

作为非水电解液用溶剂，可使用能够使更多锂离子存在的高介电常数有机溶剂，而作为该高介电常数有机溶剂，主要使用的是聚碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯等有机碳酸酯。将作为溶剂中成为锂离子源的支持电解质的六氟化磷酸锂等反应性高的电解质溶于溶剂中后使用。

为了防止内部短路，在锂离子二次电池中的正极与负极之间存在有隔板。从该隔板的作用考虑，必然要求其具有绝缘性。并且，为了赋予其作为锂离子通路的透气性和电解液的扩散、保持功能，需要使该隔板为微孔结构。为了满足上述要求，使用了多孔膜作为隔板。

最近，伴随着电池的高容量化，对于电池安全性的重视程度得到了提高。

作为有利于电池用隔板的安全的特性，包括切断(shut down)特性(以下称其为“SD特性”)。该SD特性为下述功能：在达到100～140℃左右的高温状态时，微孔闭塞，其结果，电池内部的离子传导被阻断，从而可防止随后电池内部的温度上升。作为电池用隔板使用时，必须要具备该SD特性。

该SD特性是在将电池用隔板装入到锂离子二次电池中使用时有利于安全的重要特性。例如，当电池发生异常而达到高温状态时，在具有切断特性的电池用隔板中，其微孔闭塞，阻断电池内部的离子传导，从而可防止随后电池内部的温度上升。特别是，伴随着最近电池的高容量化，对于电池安全性的重视程度不断增加，在此过程中，该SD特性的必要性也得到进一步增加。

作为有利于安全的另一特性，还包括击穿(break down)特性(以下称其为“BD特性”)。该BD特性为下述功能：即使是在因显示SD特性而导致无法容纳发热、达到更高温(160℃以上)状态的情况下，也不会发生膜的破坏，而是继续将正极和负极隔开。具有BD特性时，即使在高温下也可保持绝缘，能够在电极间的宽范围内防止短路，因而可防止因电池异常发热而导致的起火等事故。这样一来，作为电池用隔板使用时，还优选具备该BD特性，且优选击穿温度(以下称其为“BD温度”)为更高的温度。

这里，所述“BD温度”是指，在利用实施例中记载的方法进行加热时，本发明的叠层多孔膜发生破坏的温度中的最低温度。

为了满足上述要求，日本专利2883726号公报(专利文献1)中提出了下述的电池用隔板的制造方法，该方法包括：通过沿单轴方向对聚乙烯与聚丙烯的叠层膜分两个阶段(改变温度)进行拉伸，使该叠层膜达到多孔化。

但就该制造方法而言，必须要对制造条件进行严密的控制，并且也很难说其具有良好的生产性。例如，在进行多孔化之前的叠层膜的制作时，一边以高拉伸比控制高次结构一边进行制膜，但在这样的高拉伸比下，很难进行稳定的制膜。另外，为了形成多孔结构，需要分低温区和高温区两个阶段、并以小的拉伸速度进行多级拉伸，拉伸速度受到很大限制，其生产性极差。

此外，利用该制造方法制造的隔板还存在下述问题：在与拉伸方向成直角的方向上的撕裂强度非常弱，易在拉伸方向上产生裂缝。

另一方面，现有技术中已提出了各种通过对含有β晶型的聚丙烯片进行拉伸来获得多孔膜的方法。该多孔膜的制造方法的特征在于通过利用β晶型来获得多孔结构，其中，为了通过拉伸获得多孔结构，优选采用拉伸前片材中含有大量β晶型的聚丙烯片。并且，由于该方法是常规的双向拉伸方法，因而该方法的特征还在于，其是一种生产性非常好的获得多孔膜的方法。