[发明专利]叠层多孔膜、锂电池用隔板及电池

说明书

本申请是申请日为2009年11月9日、申请号为200980144207.3、发明名称为“叠层多孔膜、锂电池用隔板及电池”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及叠层多孔膜，其可用于使用该叠层多孔膜的电池用隔板、包装用品、卫生用品、畜产用品、农业用品、建筑用品、医疗用品、分离膜、光扩散板、反射片，特别优选作为各种电子设备等的电源使用的锂离子二次电池等非水电解质电池用隔板使用。

背景技术

具有多个微细连通孔的高分子多孔体用于下述各种领域中：在超纯水的制造、药液的纯化、水处理等中使用的分离膜；在衣物、卫生材料等中使用的防水透湿膜；或者在电池等中使用的电池隔板等。

特别是，二次电池作为OA、FA、家用电器或通信设备等便携设备用电源被广为使用。尤其是在装备在设备中的情况下，由于容积效率高、有利于设备的小型化及轻质化，使用锂离子二次电池的便携设备越来越多。

另一方面，大型二次电池在以负荷均衡(load leveling)、UPS、电动车为代表的与能量/环境问题相关的众多领域被研究开发，基于大容量、高输出功率、高电压及长期保存性优异的优点，作为非水电解液二次电池的一种的锂离子二次电池的用途非常广泛。

锂离子二次电池所设计的使用电压的上限通常为4.1至4.2V。由于在这样的高电压下水溶液发生电解，无法作为电解液使用。因此，可使用采用有机溶剂制成能耐受高电压的电解液的所谓非水电解液。

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，作为该高介电常数有机溶剂，主要使用聚碳酸亚丙酯、聚碳酸亚乙酯等有机碳酸酯。作为溶剂中的锂离子源的支持电解质，将六氟化磷酸锂等反应性高的电解质溶解在溶剂中使用。

在锂离子二次电池中，为了防止发生内部短路，隔板介于正极和负极之间。由于其作用，当然要求该隔板具有绝缘性。另外，为了赋予作为锂离子通路的透气性和电解液的扩散、保持功能，有必要为微孔结构。为了满足这些要求，使用叠层多孔膜作为隔板。

最近，随着电池的高容量化，电池的安全性变得越来越重要。

作为有助于电池用隔板安全的特性，有切断(shutdown)特性(下面，称为“SD特性”)。该SD特性是指下述功能：在达到100～140℃左右的高温状态时，微孔闭塞，结果使电池内部的离子传导截断，从而可防止随后发生的电池内部温度上升。在用作电池用隔板的情况下，必须具有该SD特性。

作为有助于安全的另一特性，有击穿(breakdown)特性(下面，称为“BD特性”)。该BD特性是指下述功能：在即使表现出SD特性仍无法停止放热而成为更高温(160℃以上)状态的情况下，膜不会发生破坏，能继续将正极和负极隔开。如果具有BD特性，则即使达到高温，仍能保持绝缘，可以防止电极间发生大范围短路，从而可防止因电池的异常放热而导致的着火等事故。因此，在作为电池用隔板使用的情况下，优选还具有BD特性，优选击穿温度(下面，称为“BD温度”)为更高的温度。

其中，“BD温度”是指将本发明的叠层多孔膜嵌入框中并用烘箱加热时，发生膜破坏的温度中最低的温度。

为了具有优异的BD特性，温度上升时的尺寸稳定性是要求的重要特性之一。电池发生异常放热时，随着隔板的热收缩而导致的膜破坏等，会引起两极间发生短路，存在引起进一步放热的危险性，要求进一步改善耐热性。

另一方面，为了具有优异的SD特性，希望在100℃左右的高温下具有适度的收缩率。由于该特性与尺寸稳定性是背反特性，因此取得收缩率与SD特性的平衡是极为重要的。

针对这样的要求，日本特开2003-103624号公报(专利文献1)提出了以下方案：将超高分子量聚乙烯和溶剂进行混炼并制成片，经过拉伸处理后，对溶剂进行萃取，由此得到在105℃下的尺寸稳定性良好的多孔膜。

另外，日本专利第3852492号公报(专利文献2)提出了下述电池用隔板的制造方法：将聚乙烯和聚丙烯的叠层膜在改变温度的条件下分两个阶段进行单向拉伸，由此使之多孔化。

另一方面，还提出了多种将含有β晶型的聚丙烯片进行拉伸而得到多孔膜的方法。该多孔膜的制造方法的特征在于，通过利用β晶型来得到多孔结构，优选拉伸前的片中含有大量β晶型，因其拉伸后能得到多孔结构。另外，该方法为通常的双向拉伸方法，作为得到多孔膜的方法，其特征还在于生产性非常优异。