隔膜、非水电解质电池、电池组、电子设备、电动车辆、电力存储装置和电力系统制造方法及图纸

一种隔膜，包括：多孔的基底材料层；以及表面层，被设置在该基底材料层的至少一个主面上并且具有凹凸形状。该表面层包括：第一颗粒，该第一颗粒形成凸部的主体，用于在凹凸形状中形成凸部；第二颗粒，具有比第一颗粒小的平均粒径，覆盖第一颗粒的表面的至少一部分，并且还覆盖暴露在第一颗粒之间的基底材料层的表面的至少一部分；以及树脂材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔膜、非水电解质电池、电池组、电子设备、电动车辆、电力存储装置和电力系统
本技术涉及一种隔膜。进一步地，本技术涉及一种在电极之间具有隔膜的非水电解质电池，以及使用该非水电解质电池的电池组、电子设备、电动车辆、电力存储装置和电力系统。
技术介绍
诸如锂离子二次电池的二次电池被用作诸如笔记本电脑的移动装置中的电源电池，混合动力车辆、电池供电车辆等的车辆电力存储电池以及与诸如太阳能电池、风力发电等新能源系统相结合的电力存储电池。为了进一步增加锂离子二次电池的容量，提出了使用能够与锂形成合金的材料作为负极（negativeelctrode）活性材料。例如，提出了合金类负极材料作为此负极活性材料，该合金类负极材料包括理论上容量比碳材料大的元素并且能够与锂形成合金（例如，参照专利文献1）。由于合金类负极材料在充电期间展示出非常大的膨胀性，故存在由于膨胀的压力而可能产生诸如电极损坏或破坏等的电极的劣化的问题。为了克服这个问题，提出了一项技术，其中，通过在隔膜上形成凹凸形状来吸收合金类负极材料的膨胀。例如，在专利文献1中，提出了一项技术，其通过采用聚烯烃微孔膜上的压花处理形成凹凸形状来吸收负极的膨胀。进一步地，在专利文献2中，提出了一项技术，通过在聚烯烃微孔膜与电极之间形成空隙来抑制由于电极膨胀和收缩导致的电极劣化。提出了一项技术，通过将隔离物（spacer）放置在聚烯烃微孔膜与电极之间并在稍后去除隔离物来在聚烯烃微孔膜与电极之间形成空隙。引用列表专利文献专利文献1：WO08/053898专利文献2：JP2003-157888A
技术实现思路
技术问题然而，隔膜不仅要吸收负极的膨胀，而且需要具有用于增加诸如耐氧化性和耐热性的电池安全性的功能。因为如专利文献1中一样聚烯烃微孔膜的耐氧化性和耐热性较弱，故耐氧化性和耐热性是不够的。因此，本专利技术的目的是提供一种不仅可以通过吸收负极的膨胀来抑制电极劣化，而且还可以提高耐氧化性和耐热性的隔膜和非水电解质电池以及提供一种使用该隔膜和非水电解质电池的电池组、电子设备、电动车辆、电力存储装置和电力系统。问题的解决方案为了解决上述问题，本技术提供了一种隔膜，包括：多孔的基板层；以及表面层，被设置在基板层的至少一个主面上并具有凹凸形状。表面层包括：第一颗粒（particle），用于形成凹凸形状的凸部并且是所述凸部的主要成分，第二颗粒，具有比第一颗粒小的平均粒径，覆盖第一颗粒的表面的至少一部分，并且覆盖暴露在第一颗粒之间的基板层的表面的至少一部分；以及树脂材料。根据本技术，提供了一种非水电解质电池，包括：电极体，包括隔膜以及隔着隔膜彼此相对的正极和负极；以及非水电解质，其中，隔膜包括：基板层，基板层为多孔的；以及表面层，表面层被设置在基板层的至少一个主面上并且表面层具有凹凸形状，并且其中，表面层包括：第一颗粒，用于形成凹凸形状的凸部并且第一颗粒是凸部的主要成分；第二颗粒，具有比第一颗粒小的平均粒径，覆盖第一颗粒的表面的至少一部分，并且覆盖暴露在第一颗粒之间的基板层的表面的至少一部分；以及树脂材料。在本技术中，电池组、电子设备、电动车辆、电力存储装置和电力系统包括上述非水电解质电池。在本技术中，隔膜的表面层包括：第一颗粒，用于形成凹凸形状的凸部并且是所述凸部的主要成分，第二颗粒，具有比第一颗粒小的平均粒径，覆盖第一颗粒的表面的至少一部分，并且覆盖暴露在第一颗粒之间的基板层的表面的至少一部分；以及树脂材料。在本技术中，负极膨胀可以被吸收并且通过凹凸形状的凸部可以抑制电极劣化，其中平均粒径较大的第一颗粒是凸部的主要成分。另外可以通过利用平均粒径较小的第二颗粒覆盖基板表面来进一步提高赋予基板的耐氧化性和耐热性。专利技术的有益效果根据本专利技术，可以通过吸收负极的膨胀来抑制电极劣化并且可以提高耐氧化性和耐热性。附图说明[图1]图1是示出了根据本技术的第一实施例的隔膜的配置实例的截面图。[图2]图2是示意性示出了表面层的截面的放大截面图。[图3]图3A是示出了膨胀之前的电极和隔膜的配置实例的示意图；图3B是示出了膨胀之后的电极和隔膜的配置实例的示意图。[图4]图4是示出了根据本技术的第二实施例的非水电解质二次电池的实例的截面图。[图5]图5是图4中所示的卷绕电极体的一部分的放大截面图。[图6]图6是示出了根据本技术的第三实施例的非水电解质电池的配置的透视图。[图7]图7是示出了根据本技术的第四实施例的非水电解质电池的配置的分解透视图。[图8]图8是示出了沿图7中所示的I-I线切割的截面的截面图。[图9]图9A是包括容纳在封装构件中的层压电极体的非水电解质电池的外部视图；图9B是示出了容纳在封装构件中的层压电极体的分解透视图；图9C是示出了从图9A中所示的非水电解质电池的底面侧观看的外观的外部视图。[图10]图10是示出了根据本技术的第五实施例的电池组的配置实例的框图。[图11]图11是示出了其中根据本技术的非水电解质电池应用在家用电力存储系统中的实例的示意图。[图12]图12是示意性示出了采用其中应用了本技术的串联式混合动力系统的混合动力车辆的配置的实例的示意图。[图13]图13A是放大500倍的表面层的SEM图像；图13B是放大5,000倍的表面层的SEM图像；并且图13C是放大10,000倍的表面层的SEM图像。[图14]图14A示出了示出充电之前的电极和隔膜的截面的SEM图像；并且图14B示出了示出充电之后的电极和隔膜的截面的SEM图像。[图15]图15示出了观察其中第一颗粒被剥掉的状态的SEM图像。[图16]图16A至图16C示出了使用激光显微镜观察表面层的结果。具体实施方式在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的优选实施例。注意，在该说明书和附图中，具有基本上相同功能和结构的元件利用相同的参考符号表示，并因此省略重复解释。本技术的实施例将参照附图按以下顺序进行描述。1、第一实施例（隔膜实例）2、第二实施例（非水电解质电池的第一实例）3、第三实施例（非水电解质电池的第二实例）4、第四实施例（非水电解质电池的第三实例）5、第五实施例（使用非水电解质电池的电池组的实例）6、第六实施例（使用非水电解质电池的电力存储系统等的实例）7、其他实施例（变形例）1、第一实施例（隔膜的结构）现在将参照图1来描述根据本技术的第一实施例的隔膜的配置实例。图1是示出了根据本技术的第一实施例的隔膜的配置实例的截面图。如图1中所示，根据本技术的第一实施例的隔膜包括基板2以及形成在基板2的两个主面的至少一个上的表面层3。注意，虽然图1中所示的隔膜实例是表面层3形成在基板2的两个主面上的隔膜的实例，但是隔膜可以只形成在基板2的两个主面的一个上。隔膜在电池中将正极和负极分开以抑制由两个电极之间接触导致的电流短路。[基板]基板2是多孔的多孔层。更具体地，基板2例如是由具有大的离子渗透性和预定机械强度的绝缘膜配置而成的多孔膜。例如，如果隔膜被用在诸如非水电解质电池的电池中，则电解质溶液被保持在基板2的孔中。除了具有预定机械强度作为隔膜的主要成分之外，优选的是基板2还具有对电解质溶液的高耐性、低反应性和对膨胀的低敏感性。作为形成基板2的树脂材料，优选地使用诸如聚丙烯或聚乙烯，丙烯酸树脂，苯乙烯树脂，聚酯树脂或尼龙树脂的聚烯烃树脂。特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜，包括：基板层，所述基板层为多孔的；以及表面层，所述表面层被设置在所述基板层的至少一个主面上并且所述表面层具有凹凸形状，其中，所述表面层包括：第一颗粒，用于形成所述凹凸形状的凸部并且所述第一颗粒是所述凸部的主要成分；第二颗粒，具有比所述第一颗粒小的平均粒径，覆盖所述第一颗粒的表面的至少一部分，并且覆盖暴露在所述第一颗粒之间的所述基板层的表面的至少一部分；以及树脂材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.19 JP 2012-0088871.一种隔膜，包括：基板层，所述基板层为多孔的；以及表面层，所述表面层被设置在所述基板层的至少一个主面上并且所述表面层具有凹凸形状，其中，所述表面层包括：第一颗粒，用于形成所述凹凸形状的凸部并且所述第一颗粒是所述凸部的主要成分；第二颗粒，具有比所述第一颗粒小的平均粒径，覆盖所述第一颗粒的表面的至少一部分，并且覆盖暴露在所述第一颗粒之间的所述基板层的表面的至少一部分；以及含氟的树脂材料，其中，所述凹凸形状的高度差为2μm以上，其中，所述第二颗粒具有0.1μm以上至1.0μm以下的平均粒径。2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述第一颗粒起到隔离物的作用并且具有与所述表面层的厚度相同的高度。3.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述第一颗粒具有3.5μm以上的平均粒径。4.根据权利要求3所述的隔膜，其中，所述凸部的密度为300个/mm2以上至2,800个/mm2以下。5.根据权利要求1所述的隔膜，其中，由所述第二颗粒覆盖所述基板层的表面所形成的层的厚度为1.5μm以上至3.0μm以下。6.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述第一颗粒和所述第二颗粒是电绝缘颗粒。7.根据权利要求1所述的隔膜，其中，覆盖所述基板层的表面的所述第二颗粒对所述基板层赋予耐氧化性。8.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述基板层是多孔的树脂膜。9.一种非水电解质电池，包括：电极体，包括隔膜以及隔着所述隔膜彼此相对的正极和负极；以及非水电解质，其中，所述隔膜包括：基板层，所述基板层为多孔的；以及表面层，所述表面层被设置在所述基板层的至少一个主面上并且所述表面层具有凹凸形状，并且其中，所述表面层包括：第一颗粒，用于形成所述凹凸形状的凸部并且所述第一颗粒是所述凸部的主要成分；第二颗粒，具有比所述第一颗粒小的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥野盛朗，小野敏嗣，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP