电池制造技术

一种具有优良放电载荷特性和低温放电特性的电池。该电池具有盘绕的电极元件，其中将带状的正极和带状的负极以及浸渍了电解液并置于正极与负极之间的隔板(23)一起盘绕。该隔板(23)包括多孔膜(23a)，使得平均孔径为0.15μm或更小，且孔的最大直径(DL)与最小的直径(DS)的平均比值为0.4~1.0。因此，可以防止孔(23b)的阻塞。隔板(23)的电解液渗透性，离子渗透性及电解液保持力得到提高。因此，该电池具有优良放电载荷特性和低温放电特性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池，其包含彼此相向放置的正极和负极，以及置于正极与负极之间的电解液和隔板。
技术介绍
近年来，紧凑的电子设备，典型的实例有移动电话，摄录机，移动AV设备，笔记电脑，已经不断地为公众所接受，并且更加强烈需求这些设备具有小型化，质量轻和高效率特点。与此相应，电子仪器的电池也已经多样化，尤其是一种放电载荷特性和一种低温放电特性有着非常强烈的需求。为了改善这些放电载荷特性和低温放电特性，有效的方法是调整 电解液的组成。电解液的组成在工业和学术团体已经被积极地进行研究，例如锂离子二次电池的电解液。为了获得高的4V级电压，使用一种有机溶剂，取代通常使用的水，该有机溶剂在正极和负极的预期的可能使用范围内具有高的稳定性。为了改进放电载荷特性，一种优选的材料是具有极性，如有机溶剂，其能够增加电解液的电导性。因此为了改进低温放电特性，优选地，一种材料，在电池的工作温度下具有低的熔点，不能增加电解液的粘度。然而，还没有发现有机溶剂作为单一物质，能够满足上述所有要求。这是因为具有极性的物质有着强的分子内相互作用，倾向于具有高熔点和高粘度，因此理论上，在保持极性的条件下，难于降低其熔点和粘度。因而，一种具有高极性的高导电溶剂和一种具有低极性的低粘度溶剂进行混合，使该混合溶剂能够分别满足上述要求。然而，由此形成的混合物已经大部分地进行了优选，不能希望采用进一步的优选，使这两种性质得到进一步改进。能够改进这两种性质的组合物不仅包括一种电解液，而且包括一种隔板。通过该隔板改进电池的特性，不仅需要优良的电解液渗透性和优良的离子渗透性，而且需要具有较好的吸收和保持电解液的功能。因而，已经试验采用表面活性剂或亲水性聚合物对隔板进行表面改进。这是因为认为减少电解液和隔板的极性之间的空隙是非常有效的，其事实基础是电解液的极性是高的，隔板材料的极性是低的，例如隔板材料为聚乙烯，其现在可以用于各种电池，如锂离子二次电池。然而，事实上当电池被制作，并且作为一种试验使用隔板进行评价时，而此时才真正完成其表面修饰，放电载荷特性和低温放电特性几乎没有得到预期的改进。因此，必须采用其他方法改进放电载荷特性和低温放电特性。在这种情况下，如果一种物理作用能够改进电解液的吸收能力和保持力，那么就不需要担心化学反应的副反应，这是非常方便的。此外，专利技术者从实验中得出一个事实是，隔板中的液体吸收更大地受物理现象中的毛细作用而不是化学作用的影响。图5是解释毛细现象的断面图，表明将毛细管C插入密度为P的液体L中的情况。用直径r的毛细管测量液体水平高度h，并且毛细管直径r越小，液体水平高度越高，如方程式I所示。将此应用于隔板，当大孔具有较小孔径。隔板将充满电解液，直到中心部分没有遗留空间。就是说，认为较小的大孔能够改进隔板的电解液的渗透性，离子渗透性和电解液保持力，于是能够改进放电载荷特性和低温放电特性。当真正地评价实际电池时，平均孔径越小，获得的放电载荷特性和低温放电特性越好。方程式I : , 2;,-cos <9h 二- rgp式中h表示液体水平增加高度，r表示毛细管直径，Θ表示接触角，Y表示表面张 力，g表示重力常数，P表示液体密度。然而，当平均孔径过小时，相反地电池特性趋于变得更差。研究其中的原因表明其空气渗透性极大地下降了，认为这产生于大孔的阻塞。本专利技术成功地解决了上述问题。本专利技术的目的之一是提供一种具有优良的放电载荷特性和低温放电特性的电池。
技术实现思路
根据本专利技术的电池包括彼此相向放置的正极和负极，以及置于正极和负极之间的电解液和隔板，其中隔板包括微孔膜，微孔膜的平均孔径为O. 15nm或更小，其孔中最短的内径与最长的内径的平均比值不小于O. 4，也不大于I. O。根据本专利技术的电池，其微孔膜的平均孔径是O. 15 μ m或更小，并且孔中最短内径与最长内径的平均比值不小于O. 4，也不大于1.0，所以在微孔中不发生阻塞，进而使隔板的电解液渗透性，离子渗透性和电解液保持力得到提高。本文涉及以下内容I. 一种电池，其包含彼此相向放置的正极和负极，以及置于正极与负极之间的电解液和隔板，其中所述隔板包括微孔膜，该微孔膜的平均孔径为O. 15nm或更小，且孔中的最短内径与最长内径的平均比值不小于O. 4，也不大于I. O。2.根据(I)的电池，其中该微孔膜的原材料为选自聚乙烯，聚丙烯，聚偏二氟乙烯，聚酰胺酰亚胺，聚酰亚胺，聚丙烯腈和纤维素中的至少一种。3.根据(I)的电池，其中该微孔膜的孔隙率不小于30%，也不大于60%。4.根据(I)的电池，其中该正极包括锂复合氧化物，而该负极则包含能够嵌入和脱出锂的负极材料。5.根据(I)的电池，其中该电解液包含高分子化合物。附图说明图I是根据本专利技术实施方案的二次电池结构的断面图。图2是图I所示之二次电池隔板的局部放大平面图。图3是显示本专利技术实施例1-9的高载荷放电容量保持率与微孔之平均孔径以及平均孔径比之间关系的特性图。图4是显示本专利技术实施例1-9的低温放电容量保持率与微孔之平均孔径以及平均孔径比之间关系的特性图。图5是解释毛细管现象的断面图。具体实施方式 现将参照附图详细地说明本专利技术的具体实施方案。图I示出了根据本专利技术实施方案的二次电池的断面结构。该二次电池即所谓的柱形电池，并且具有盘绕的电极20，其中将带状的正极21和带状的负极22，以及置于其间的隔板23盘绕在一起,它们位于中空的柱形电池壳11中。电池壳11是由例如镀镍的铁制成的，其一端密封，另一端开口。在电池壳11中，一对绝缘板12和13垂直于盘绕屋的外表面排列，并将盘绕的电极20夹在中间。电池盖14，以及定位于电池盖14内部的安全阀机构15及正温度系数(PTC)元件16，通过将要固定在电池壳11之开口端的密封垫17进行压紧，从而将电池壳11的内部密封。例如，电池盖14是采用与电池壳11相同的材料制成的。安全阀机构15通过PTC元件16电连接到电池盖14上。当电池的内部压力由于内部短路或外部加热而超过设定值时，圆盘15a翻转，切断电池盖14与盘绕电极20之间的电连接。当PTC元件16的电阻随着温度的增加而增加时，它限制了电流，防止了因为高电流而导致的不正常的放热，举例来说，其是由钛酸钡半导体陶瓷制成的。密封垫17是由绝缘材料制成的，其表面涂布了浙青。例如，盘绕电极20被盘绕在中心柱(pin) 24上。正极引线25由铝等制成，并与盘绕电极20的正极21相连；负极引线26由镍等制成，并与负极22相连。正极引线25被焊接到安全阀机构15上，以与电池盖14电连接，负极引线26通过焊接与电池壳11电连接。例如，正极21具有这样的结构，其中正极集电体(未示出)具有一对相对的表面，其两侧或一侧放置正极混合物层(未示出)。正极集电体是由金属箔如铝箔制成的。正极混合物层包含正极材料，需要时的导电剂如碳黑或石墨，以及粘合剂如聚偏二氟乙烯。优选正极材料包括金属氧化物，金属硫化物，以及某些高分子材料，并且可以根据采用电池的目的选择其中的一种或多种。金属氧化物可以包括锂复合氧化物及％05。特别优选某些锂复合氧化物，因为它们具有正电位，并且能够增加能量密度。在锂复合氧化物中，有一类可以用化学式1^^02来表示。式中，M表示一种或多种过渡金属元素，并优选钴，镍，特别是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，其包括彼此相向放置的正极和负极；电解液，其包括非水溶剂和电解质盐；置于正极与负极之间的隔板；其中，所述隔板包括至少一个具有多个孔的微孔膜，所述孔的平均孔径为0.15μm或更小，孔中的最短内径与最长内径的平均比值不小于0.4，也不大于1.0；以及至少一个微孔膜的孔隙率不小于30%，也不大于60%。

【技术特征摘要】
2001.08.20 JP 249581/011.一种锂离子二次电池，其包括 彼此相向放置的正极和负极； 电解液，其包括非水溶剂和电解质盐； 置于正极与负极之间的隔板； 其中，所述隔板包括至少一个具有多个孔的微孔膜，所述孔的平均孔径为O. 15μπι或更小，孔中的最短内径与最长内径的平均比值不小于O. 4，也不大于I. O ;以及 至少一个微孔膜的孔隙率不小于30%，也不大于60%。2.根据权利要求I的锂离子二次电池，其中，所述微孔膜由至少一种选自下组的原材料构成，所述组由聚乙烯，聚丙烯，聚偏二氟乙烯，聚酰胺酰亚胺，聚酰亚胺，聚丙烯腈和纤维素构成。3.根据权利要求I的锂离子二次电池，其中，正极包括锂复合氧化物，负极包含能够嵌入和脱出锂的负极材料。4.根据权利要求I的锂离子二次电池，其中，电解液是液体电解液或凝胶状电解液，凝胶状电解液具有液体电解液被保留在高分子化合物中的结构。5.根据权利要求I的锂离子二次电池，其中，隔板包括至少两个微孔膜。6.根据权利要求5的锂离子二次电池，其中，隔板的微孔膜是层压的。7.根据权利要求6的锂离子二次电池，其中，至少两个微孔膜包括第一微孔膜和不同于第一微孔膜的第二微孔膜。8.根据权利要求f7中任一项所述的锂离子二次电池，其中，电池具有72%或更高的高载荷放电保持率。9.根据权利要求广7中任一项所述的锂离子二次电池，其中，电池具有38%或更高的低温放电容量保持率。10.根据权利要求f7中任一项所述的锂离子二次电池，其中，电池具有72%或更高的高载荷放电保持率以及38%或更高的低温放电容量保持率。11.根据权利要求3的锂离子二次电池，其中，锂复合氧化物包括化学式LixMO2的氧化物；其中M是过渡金属元素。12.根据权利要求11的锂离子二次电...

【专利技术属性】
技术研发人员：氏家康晴，涉谷真志生，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：