电池隔膜的制造方法技术

本发明专利技术提供在多孔质片基材的表面上形成以至少1种粒状陶瓷作为主成分的保护层的电池用隔膜的制造方法。包括以下步骤：将含有上述粒状陶瓷和粘合剂的固体材料在添加了至少1种醇的水系溶剂中混合，从而调制水性糊剂，并将上述调制出的水性糊剂涂布到上述多孔质片基材的表面上，形成上述醇消失了的状态的保护层。还包括以使上述保护层的固体材料含量与上述醇消失的量相应地比上述水性糊剂中的固体材料含量提高，而且至少为55质量％以上的方式形成保护层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在多孔质片基材的表面上形成了以陶瓷作为主成分的保护层的电池用隔膜和其制造方法。
技术介绍
近年来锂二次电池、镍氢电池等二次电池作为在以电为驱动源的车辆搭载用电源、或电脑和便携终端、以及其它的电器产品等上搭载的电源，重要性不断提高。特别是重量轻且可以得到高能量密度的锂二次电池，期待可以作为车辆搭载用高输出电源使用。这种二次电池的一典型构造是，在电极集电体的表面上具有作为电荷载体的、可以可逆吸藏和释放化学种的电极活性物质层(具体的是、正极活性物质层和负极活性物质层)的电极(正极和负极)夹着隔膜叠层在一起。存在于电极之间的上述隔膜是具有防止两电极间短路，并且通过含浸电解质从而形成导电路径的作用的电池构成材料之一。例如作为锂二次电池的隔膜，可以使用由聚烯烃系热塑性树脂之类的合成树脂形成的多孔质片。此外，为了防止电池的异常发热时热对该树脂制多孔质片造成损害，或防止在锂金属析出(树枝状晶体)时引起短路，已知在上述多孔质片的表面形成了绝缘性层的隔膜。这种绝缘性层是通过将含有绝缘性粒子材料的固体材料在适当的溶剂中混合，并将调制出的糊剂(包含浆液状，以下也同样。)涂布在上述多孔质片的表面上形成的。作为调制这种糊剂时混合的溶剂，可以使用水系溶剂。使用水系溶剂而成的糊剂，与使用有机溶剂而成的糊剂相比具有以下优点因使用有机溶剂而产生的产业废弃物少，并且不产生用于处理产业废弃物的设备和处理成本，所以可以降低环境负担。作为涉及这种隔膜的现有技术，可以列举出专利文献1 3。专利文献1中记载的技术是，构建作为隔膜的一部分设置有多层结构的金属氧化物膜的二次电池，抑制树枝状晶体的产生造成内部短路。该金属氧化物膜是通过将金属氧化物的超微粒子以胶态分散在水、醇等溶剂中，将所得的溶胶溶液混合在铵化合物等两亲性的分散液中，再将所得的分散液铺展在隔膜上并干燥，从而形成的。此外，专利文献2中公开了以下技术在绝缘性基材的表面上涂布含有通过水或醇等的溶剂混合的绝缘性粒子的糊剂，干燥后剥离涂膜，从而形成绝缘粒子层的技术。进而，专利文献3中公开了在由非导电性聚合物纤维制成的无纺布上设置陶瓷被膜的技术，该陶瓷被膜是通过将含有以Al、&和/或Si作为构成元素的非导电性氧化物的悬浊液涂布在基材上，从而形成的。专利文献1 日本国专利申请公开第平6-196199号公报专利文献2 日本国专利申请公开第2005-276503号公报专利文献3 日本国专利申请公开第2005-536857号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，上述合成树脂制的多孔质片(隔膜用基材)的表面总体显示疏水性，所以有时上述水性糊剂不能顺利进行涂布。为此已经研究了各种方法，例如有以下方法通过电晕放电或等离子体处理等使隔膜用基材的表面改性，提高润湿性，或通过在调制糊剂时一起混合添加剂(例如醇等)来提高糊剂的粘性等的方法。但通过电晕放电处理等处理该基材的表面的方法，有时会出现处理不均，或者由于蚀刻破坏使基材受损。此外，加入了添加物而粘性提高的糊剂，虽然相对隔膜用基材表面难以溅起，但流平性(均勻涂附的性能)降低，有时在基材表面的部分上该糊剂附着不良(斑驳)。本专利技术是为了解决上述的合成树脂制的多孔质片那样的疏水性的隔膜所涉及的现有问题而完成的，目的在于提供在疏水性的隔膜用基材的表面具有以陶瓷作为主成分的绝缘性层(下文中称作“保护层”)的电池用隔膜的制造方法，该隔膜用基材的表面可以均勻涂覆水性糊剂而不存在斑驳和不均勻。此外，另一目的还在于提供具有使用这种制造方法制造出的隔膜的二次电池、以及具有该二次电池的车辆。解决课题的方法为了实现上述目的，本专利技术提供了制造在多孔质片基材的表面形成以至少1种粒状陶瓷作为主成分的保护层的电池用隔膜的制造方法。本专利技术所涉及的电池用隔膜的制造方法包括以下步骤将包含上述粒状陶瓷、和可溶解或分散在水系溶剂中的至少1种粘合剂的固体材料在添加了至少1种醇的水系溶剂混合，调制出水性糊剂，以及，将上述调制出的水性糊剂涂布在上述多孔质片基材的至少一表面上，形成上述醇消失了(典型的是， 考虑挥发到大气中或渗入到多孔质片基材中)的状态的保护层。此外还包括使用以下水性糊剂形成保护层，该水性糊剂使上述保护层的固体材料含量与上述醇消失(典型的是挥发到大气中或渗入到多孔质片基材中)的量相应地比该水性糊剂中的固体材料含量高，并且该水性糊剂中的固体材料含量被调节到使该保护层中的固体材料含量为至少阳质量％以上。需说明的是，本说明书中的“隔膜”是介于正极(典型的是正极片)和负极(典型的是负极片)之间的片，是发挥防止两电极接触造成短路、并形成电极间的导电路径作用的二次电池的构成材料之一。此外，本说明书中的“二次电池”是可以反复进行充电的蓄电装置的总称，包括锂二次电池(典型的是锂离子电池)、镍氢电池、镍镉电池等所谓的蓄电池以及双电层电容器等蓄电元件(物理电池)。本专利技术提供的电池用隔膜的制造方法，可以提供在多孔质片基材的表面上形成了以至少1种粒状陶瓷(例如，氧化铝粒子)作为主成分的绝缘性保护层的电池用隔膜。具有这种保护层的隔膜中，该保护层中的固体材料(是指除去溶剂后的不挥发成分)的含量较大(至少55质量％、或更高、典型的是55质量％ 60质量％、例如55质量％ )时，可以抑制涂布到疏水性的多孔质片(例如聚烯烃系合成树脂制膜)表面上的水性糊剂在片上溅起。但如果预先以较大的固体材料含量配制水性糊剂，则由于粘性提高而使涂布时的流平性(均勻涂覆性能)降低、容易形成斑驳(水性糊剂的附着量不充分的部分)。此外，难以形成均勻的、薄薄的保护层的层厚，有可能使使用该隔膜构建的电池的内部电阻增加。本专利技术在水性糊剂的调制时，先使用添加了至少1种醇的水系溶剂，由此使水性糊剂中的固体材料含量较小。由此可以使调制到适当粘性的水性糊剂相对上述基材的流平性提高，该糊剂可以均勻地、薄薄涂布在多孔质片基材的表面而不存在斑驳。此外，添加到水性糊剂中的醇在将该水性糊剂涂布到多孔质片基材上的同时(或对于残留部分来说，是在糊剂的干燥时)消失(典型的是挥发到大气中或渗入到多孔质片基材中)，所以可以使保护层中的固体材料含量与消失的醇量相应地提高。因此通过预先在水系溶剂中添加醇，可以提高醇消失后的保护层中的固体材料含量，可以实现以所希望的固体材料含量(至少55质量％、或更高、典型的是55质量％ 60质量％、例如55质量％ ) 形成保护层。结果可以制造形成了难以从多孔质片基材剥离、且层厚均勻的保护层的高品质电池用隔膜。此外，本专利技术提供的电池用隔膜的制造方法的一优选形态中，使用上述水性糊剂中的固体材料含量调制到44质量％以上52质量％以下的水性糊剂来形成保护层。通过以使水性糊剂中的固体材料含量为44质量％以上52质量％以下的方式调制水性糊剂，可以提高水性糊剂相对上述基材的流平性，在多孔质片基材的表面全体均勻涂布水性糊剂。此外，由于涂布时(或残留物是糊剂的干燥时)水性糊剂中的醇挥发到大气中或渗入到该基材的孔(孔隙)中而消失，所以会使保护层中的固体材料含量与消失的醇量相应地提高。由此可以实现固体材料含量为至少55质量％以上的保护层。结果可以制造形成了难以从多孔质片基材剥离、且薄薄的均勻层厚的保护层的高品质电池用隔膜。此外，在优选的另一实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅原将一，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：