[发明专利]隔膜、电极元件、电能存储装置和用于制造隔膜的方法

说明书

本发明提供一种隔膜，所述隔膜具有良好的离子电导率，其中即便在使用无机材料时也会显著减少电极之间的短路。隔膜(23)具有：衬底(23a)，包含其中通过使用无机材料形成多个开口的层；以及无机纤维层(23b)，其层叠在衬底(23a)的一个表面或两个表面上，以便覆盖衬底(23a)的开口而不阻塞开口。隔膜(23)的厚度为100μm或更小。

技术领域

本发明涉及一种具有包含无机材料的衬底的隔膜以及使用该隔膜的电子元件和电能存储装置。本发明还涉及一种用于制造隔膜的方法。

背景技术

随着笔记本个人计算机、蜂窝电话、电动车辆等的市场的迅速扩张，例如电容器和二次电池的电能存储装置被积极研究。其中，锂离子二次电池由于能够存储较大量的能量而具有吸引力。当前，需要具有更高能量密度的电池，且作为符合这些需要的候选者，提出使用例如锡和硅的金属或这些金属的合金和氧化物作为负电极活性材料。然而，具有较高能量密度的电池的可释放能量较大，且因此需要更深入地考虑到安全性。

举例来说，在例如锂离子二次电池的电能存储装置中，隔膜防止正电极板与负电极板之间的短路，且起有效地迁移锂离子的作用。迄今为止，主要使用由聚丙烯材料或聚乙烯材料制成的基于聚烯烃的微孔隔膜。这是因为这些材料所拥有的关闭效应(shut-downeffect)在电池发热时有助于安全性。然而，将聚乙烯材料用于高能量密度的电池导致隔膜在获得关闭效应之前熔融，且可能导致发生大面积的电极之间的短路。

已研究将由无机材料制成的衬底，具体来说，由机织织物制成的衬底，且更具体来说，玻璃布，用作热阻高且强度高的隔膜衬底。玻璃布的强度高，且用于电子板的材料的无碱玻璃(E玻璃)的熔点高达800℃或更高。玻璃布不具有基于聚烯烃的微孔隔膜所拥有的关闭效应，但与有机聚合物相比，熔点显著较高，且因此有时安全性相当优良。

玻璃布是通过机织通过使玻璃纤维成束来制备的纱而获得的产品，且因此玻璃布的切割处理有时使始于切割部分的纹理塌陷被磨损，或玻璃布有时在电能存储装置的组装步骤中变形。当玻璃布经受垂直于玻璃布的表面的力时，纹理张开，而导致有可能正电极板和负电极板相互短路。因此，为了增强玻璃布，已研究由玻璃布和有机聚合物材料(具体来说，热塑性聚合物材料)构成的复合材料。

专利文献1(JP H10-12211 A)公开一种用于电池隔膜的复合膜，该复合膜是通过在由具有特定高分子量的聚烯烃制成的聚烯烃微孔膜上层叠由具有特定物理特性的玻璃纤维制成的机织织物或非机织织物而制备的。层叠处理是通过常规压延处理来执行的。

专利文献2(JP 4831937)描述一种隔膜，其中玻璃布用作衬底，且由有机聚合物制成的层作为粘合剂而与衬底的前侧和后侧集成。作为有机聚合物，例如列举聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯共聚物或聚偏氟乙烯作为实例。以这种方式，赋予了增强和防过充功能。

专利文献3(JP 2004-269579 A)公开一种玻璃纤维织物增强的聚烯烃微孔膜作为适用于锂电池的隔膜的微孔膜，该玻璃纤维织物增强的聚烯烃微孔膜是通过如下工艺而获得的：将由聚烯烃和溶剂构成的组合物所形成的膜层叠加在玻璃纤维织物上且压制到玻璃纤维织物，以使玻璃纤维织物浸渍有组合物，且随后使所浸渍的玻璃纤维织物冷却，且接着从相关织物移除溶剂，而产生预期的微孔膜。

而且对于铅蓄电池来说，还已经从机械强度的观点研究了包含玻璃纤维织物的隔膜。在铅蓄电池的隔膜中，玻璃纤维织物用作支撑材料来支撑吸收和固定电解物质(电解质)的纤维层。作为密闭型铅蓄电池的隔膜，专利文献4(JP 2005-503652 A)公开玻璃纤维作为吸收和固定电解物质(电解质)的纤维层，且还公开玻璃纤维织物作为纤维层的支撑层。

现有技术参考

专利文献

专利文献1：JP H10-12211 A

专利文献2：JP 4831937