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CN201610082229.3 隔膜和电池

本申请是申请日为2010年2月3日的题为“隔膜和电池”的中国专利申请号201010111089.0的分案申请。


相关申请的参考


本发明包含于2009年2月3日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2009-023110以及于2009年11月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2009-272991所披露的主题,其全部内容结合于此作为参考。



技术领域


本发明涉及一种隔膜和包括该隔膜的电池。特别地,本发明涉及一种层压型隔膜。




背景技术


近年来,便携式电子器件得到显著发展,因此,人们认为例如移动电话以及笔记本电脑的电子设备是支持高度信息化的社会的基础技术。此外,集中进行了对于这些电子设备的更大功能的成果的研究和开发,而这些电子设备的电源消耗也稳定地成比例增长。另一方面,人们希望这些电子设备能够长时间地被驱动,而自然地,接下来,人们希望作为驱动电源的二次电池的能量密度的增大。此外,从集成到电子设备中的电池所占据的体积和质量的角度考虑,人们希望电池的能量密度更高。因此,目前,在几乎所有的设备中使用具有良好的能量密度的锂离子二次电池。


在锂离子二次电池中以及在该构造中安装了各种安全电路,即使在电池内部发生短路时,电流会被切断,则安全得到保证。如上所述,以这样的方式设计该电池,使得在通常的工作条件下充分保证了安全性。然而,需要更高等级的安全性,以满足近年来容量的增大。


例如,会由于具有导电性的物质的夹杂(下文中称为杂质)或枝晶的存在而发生内部短路。在这种情况下,如果安全电路不起作用,则大电流会通过电池的内部,从而会产生焦耳热,并且可能出现异常发热。过去,聚烯烃隔膜对杂质和枝晶的抵抗性取决于隔膜的机械性能,而隔膜破裂的现象的出现会引起异常发热。为了实现更高的安全性,需要抑制这种异常发热的出现。


为了实现这种在安全性方面的改进,例如日本专利No.3797729提出对聚烯烃隔膜的表面进行处理以便易于粘结,之后在隔膜表面上形成无机层,以改进隔膜的机械强度。然而,近年来,需要一种与以前提出的隔膜相比具有进一步优异的发热抑制性并显示出更高等级的安全性的隔膜。




发明内容


因此,需要提供一种隔膜,其中即使发生隔膜由于杂质或枝晶而破裂的现象也能够抑制发热,并提供一种包括该隔膜的电池。


根据本发明的实施方式的隔膜包括具有第一主表面和第二主表面的第一层,以及设置在所述第一主表面和第二主表面的至少之一上的第二层,其中第一层是含有高分子树脂的多微孔膜,第二层是包含具有电绝缘性能的颗粒和具有1μm以下的平均直径的小纤维的多微孔膜,小纤维具有其中小纤维互联的三维网状结构。


根据本发明的实施方式的隔膜是这样的隔膜,其中当该隔膜夹在铜箔与铝箔之间、在隔膜与铜箔或铝箔之间设置有0.2mm高×0.1mm宽每边为1mm的字母L形的镍片、在铜箔与铝箔之间施加25A恒电流条件下的12V电压、并且对该镍片以98N加压时,获得1Ω以上的短路电阻。


根据本发明的实施方式的电池包括正极、负极、电解质以及隔膜,其中隔膜包括具有第一主表面和第二主表面的第一层,和设置在所述第一主表面和第二主表面的至少之一上的第二层,其中第一层是含有高分子树脂的多微孔膜,第二层是包含具有电绝缘性能的颗粒和具有1μm以下的平均直径的小纤维的多微孔膜,小纤维具有其中小纤维互联的三维网状结构。


根据本发明的实施方式的电池包括正极、负极、电解质、以及隔膜,其中,对于隔膜,当该隔膜夹在铜箔与铝箔之间、在隔膜与铜箔或铝箔之间设置有0.2mm高×0.1mm宽每边为1mm的字母L形的镍片、在铜箔与铝箔之间施加25A恒电流条件下的12V电压、并且对该镍片以98N加压时,获得1Ω以上的短路电阻。


在本发明中,该镍片是JISC87145.5.2项所规定的镍片。


在本发明中,在电极与隔膜之间存在夹杂物并且隔膜由于该夹杂物而破裂的情况下,将第二层转移至该夹杂物,使得第二层置于电极与夹杂物之间。这里,转移指的是在夹杂物的表面上,第二层覆盖接触表面(其在即将破裂之前已经与隔膜相接触)。可以覆盖上述接触表面的一部分。然而,从抑制发热的角度考虑,优选应该将上述接触表面整体覆盖。因此,在电池的内侧出现杂质或枝晶的情况下,能够抑制短路的发生。可选地,即使在发生短路的情况下,也能够减少短路面积。因此,能够抑制大电流的发生。


如上述,根据本发明的实施方式,即使出现隔膜由于杂质或枝晶而破裂的现象时,也能够抑制发热的出现,因此,改进了电池的安全性。




附图说明


图1是示出了根据本发明的第一实施方式的非水电解质二次电池的构造实例的截面图;


图2是图1所示的卷绕电极构件的一部分的放大的截面图;


图3是示出了根据本发明的第一实施方式的隔膜的构造实例的截面图;


图4是示出了根据本发明的第一实施方式的隔膜的第二层的构造实例的示意图;


图5是示出了根据本发明的第二实施方式的非水电解质二次电池的构造实例的分解透视图;


图6是图5中所示的卷绕电极构件沿图5所示VI-VI线截取的部分的截面图;


图7是示出了样品1隔膜的第二层的构造的SEM照片;


图8是示出了样品4隔膜的第二层的构造的SEM照片;


图9是示出了样品6隔膜的第二层的构造的SEM照片;


图10是用于说明实施例中的短路测试方法的示意图;


图11是用于说明实施例中的短路测试方法的示意图;以及


图12是用于说明实施例中的短路测试方法的侧视图。

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