隔板及使用其的电器电子部件制造技术

本发明专利技术公开了一种隔板，其特征在于，由多孔片材构成，所述多孔片材是由内包了薄片材而成的具有２００℃以下熔点的热塑性聚合物成型的，所述薄片材包含基本上不具有稳定熔点的有机化合物。本发明专利技术的隔板可以用于兼备阻断功能和高温形状稳定性的２次电池或者电容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种隔板，以及利用其的电池、电容器等的电器电子部件，所述隔板用于例如在2次电池内将正极材料与负极材料隔离、使电解液中的电解质或者离子通过。特别地，本专利技术涉及一种隔板，其作为2次电池的隔板是有用的，其由包含具有不同热特性的多种有机化合物的片材构成，所述2次电池使用锂、钠等碱金属的离子作为电流的载体。
技术介绍
2次电池或电容器现在作为便携式电子仪器等的电源来使用，另外，其作为电动汽车或混合动力汽车用的电源也被部分实用化，人们研究了将各种电池搭载于这些电子仪器和电动汽车、混合动力汽车。其中，人们对小型·轻量、能量密度高、经得住长期保存的高性能的2次电池和电容器的期待很高，并谋求在广泛范围进行应用。代表性的锂2次电池一般主要由发电要素构成，所述发电要素包括：利用与含有锂离子的过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极；使用能够储藏·放出锂离子的碳系材料作为负极活性物质的负极；在正、负极之间插入的隔板；和含有LiPF6或者LiBF4等电解质和有机溶剂的电解液。进而，在电池容器内，装入上述发电要素，分别利用与正极、负极连接的正极端子、负极端子和密封圈进行密封。对于正极和负极，分别将使用了特定金属的集电体加压成型为带状。在该情况下，隔板被要求的一般的特性可以列举出，(1)除了具有隔离电极材料的功能，当由于各部分出现短路等而流过强电流时，还具有切断电池回路的功能(阻断特性)、(2)在保持电解液的状态下，电解质·离子透过性好、(3)具有电绝缘性、(4)对于电解液的化学性质稳定，同时电化学性质也稳定、和(5)具有机械强度，膜厚可以变薄，以及对于电解液易于润湿，电解液的保持性好-->等。特别地，从防止电池中的过电流流动、化学反应急剧进行、或者电池回路失控的角度考虑，阻断特性是极其重要的。目前，使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)这样的聚烯烃系聚合物来制膜的多孔片材作为隔板被广泛使用。该多孔片材可以通过下述的方法制造，即，1)将具有增塑作用的溶剂与聚合物混炼进行制膜后，萃取洗涤溶剂的方法(一般称作湿式法)、或者2)通过将熔融聚合物挤出成型进行片材化后，实施拉伸处理，产生龟裂，从而形成微细孔的方法(一般称作干式法)。这样制造的隔板能够以1层或多层积层、或者卷曲成卷筒状在电池内使用。作为隔板的材质，选择、采用熔融温度为130℃的聚乙烯(PE)或者熔融温度为170℃的聚丙烯(PP)，由此这些材料可以发挥如下作用，即，通过当在电池内有过强电流通过时产生的发热或因外部原因导致的温度升高而使隔板热收缩/熔融，随之微多孔闭塞，由此造成电池回路被切断，所述过强电流是由上述那样的因外部短路所导致的。从当微多孔在更低的温度下闭塞时安全性更好的角度考虑，隔板的材质以聚乙烯(PE)作为主体。为了保护电池回路，除了隔板以外，还可以将PTC等的安全装置功能组装到外部回路中。但是，对于期待今后有大的发展的用于电动汽车、混合动力汽车用途的2次电池，由于在冲撞事故等时发生的撞击，外部安全装置回路有破损的可能性，如果考虑到该可能性，且从安全性方面的安全装置的角度考虑，具有阻断功能的隔板是必不可少的。进而，该阻断特性和在阻断后温度继续升高情况下的隔板的形状保持能力是重要的要素。即，对于在隔板中采用如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)这样的具有在120～170℃温度范围的熔点的聚合物的情况，当阻断后由于某种原因温度继续升高时，隔板自身熔融，结果产生了电流阻断功能几乎完全消失这样的问题。如果隔板过早地失去了其形状，会导致电极的短路，从而处于危险的状态。为了解决这样的问题，作为2次电池的隔板的材质，提出了几种多成分材料，该材料是将高熔点材料与低熔点材料进行组合，从而使低熔点材料具有阻断功能、且使高熔点材料具有在高温下的形状保持功能。例如，在特开昭61-232560号公报中，记述了具有芯鞘结构的复-->合纤维无纺布，在特开昭63-308866号公报中，提出了用熔点不同的多种材质形成的微多孔膜。另一方面，在特开平1-258358号公报中，提出了积层了无纺布的结构体，所述无纺布包含含有低熔点树脂的微孔性膜和比其熔点高的聚合物。但是，在这些专利公报中所示的高熔点材料的熔点最高为270℃，Tg(玻璃化转变温度)为100℃以下，所述Tg是聚合物热运动开始的基准的温度。因此，当发生突然且局部的温度升高时，隔板形状和防止短路的功能不能完全保持。特别地，对于构成普通隔板的聚合物的情况，由于热传导率一般很小，所以不能排除局部温度升高和熔融的可能性。另外，将聚乙烯(PE)多孔质薄膜与聚丙烯(PP)多孔质薄膜进行积层的隔板也被实用化，但在该情况下，热不稳定的问题也不能得到本质上的解决。而且，伴随着近年来进行的电池的小型化，隔板的薄片化也被要求，而多层结构体必定难以适应该要求。进而，提出了在隔板成分中使用热稳定的芳族聚酰胺(芳香族聚酰胺)的提案(参考特开平5-33005号公报、特开平7-37571号公报、特开平7-78608号公报)。这些提案使用了耐热性优异的芳族聚酰胺纤维/纸浆，但在赋予阻断功能方面没有记述。在特开平9-27311号公报中，提出了至少含有原纤化有机纤维的电池隔板用无纺布。该无纺布也可以含有聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等的低熔点纤维，但是当低熔点成分是纤维形态时，即使假设其发生熔融，能够包覆的面积也不大，从而已述的阻断功能不是充分的。现状是完全没有具有安全装置功能的电池和电容器、特别是用于2次电池用隔板的片状材料，所述安全装置功能兼备阻断功能和高温形状稳定性。今后不仅要谋求拓展锂2次电池的产业用途，而且期待开发具有这样的安全装置功能的电池隔板。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种隔板，其具有优异的阻断功能和在高温时的形状稳定性，这两种特性对于2次电池的安全性来说是重要的特性。另外，本专利技术的目的在于提供一种具有那样的隔板从而稳定性得-->到进一步改善的电池、电容器等的电器电子部件。本专利技术人鉴于上述状况，为了开发兼备可靠的阻断功能和高温形状稳定性的隔板用材料，进行了不懈研究，结果发现，通过在微多孔片材中内包薄片材，可以实现上述目的，从而完成了本专利技术，所述微多孔片材包含具有200℃以下熔点的热塑性聚合物，所述薄片材包含基本上不具有稳定熔点的有机化合物。这样，根据本专利技术，提供了一种隔板，其特征在于，由多孔片材构成，所述多孔片材是由内包了薄片材而成的具有200℃以下熔点的热塑性聚合物成型的，所述薄片材包含基本上不具有稳定熔点的有机化合物。以下，对于本专利技术进行详细地说明。熔点：在本专利技术中，聚合物的熔点利用DSC(差示扫描量热法)、DTA(差热分析)等的热方法来测定。一般地，聚合物含有非单一的分子量成分以及反映了结晶化程度的不同等，表现出范围很广的熔融行为。在本专利技术中，熔点以由DSC分析得到的吸热峰所对应的温度来定义。具有200℃以下熔点的热塑性聚合物：本专利技术中使用的热塑性聚合物只要是熔点为200℃以下、特别为100～180℃范围的聚合物即可，没有特别地限定，作为例子，可以列举出聚烯烃和低熔点氟聚合物。聚烯烃可以列举出例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯及它们的共聚物等，另外，低熔点氟聚合物可以列举出例如聚偏二氟乙烯及其共聚物等。在这些聚合物中，特别优选聚乙烯、聚丙烯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
隔板，其特征在于，由多孔片材构成，所述多孔片材是由内包了薄片材而成的具有２００℃以下熔点的热塑性聚合物成型的，所述薄片材包含基本上不具有稳定熔点的有机化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-8-12 235550/20041.隔板，其特征在于，由多孔片材构成，所述多孔片材是由内包了薄片材而成的具有200℃以下熔点的热塑性聚合物成型的，所述薄片材包含基本上不具有稳定熔点的有机化合物。2.如权利要求1所述的隔板，其中，有机化合物在200℃以下基本上不具有稳定熔点。3.如权利要求1所述的隔板，其中，有机化合物选自芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚丙烯腈、聚芳酯(全芳香族聚酯)、纤维素、聚甲亚胺、聚乙炔和聚吡咯。4.如权利要求1所述的隔板，其中，有机化合物是芳族聚酰胺。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：成濑新二，
申请(专利权)人：杜邦帝人先进纸有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]