用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂、非水性二次電池用隔膜及非水性二次電池制造技術

為了提高非水性二次電池的耐熱性及抑煙性，本發明專利技術提供一種用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂，使用該氫氧化鎂的非水性二次電池用隔膜及使用該隔膜的非水性二次電池。該氫氧化鎂滿足以下的條件(A)～(D)：(A)利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度為0.1μm以上且0.7μm以下；(B)下述式表示的單分散度為50％以上；單分散度(％)＝(利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度/利用激光衍射法測定的二次顆粒的平均寬度)×100；(C)利用激光衍射法測定的10％體積累積粒徑(D10)和90％體積累積粒徑(D90)之比，D90/D10為10以下；(D)利用X射線衍射法測定的＜101＞方向的晶格畸變為3×10

Magnesium hydroxide used as separator for non-aqueous secondary battery, separator for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂、非水性二次電池用隔膜及非水性二次電池
本專利技術涉及適用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂、使用該氫氧化鎂的非水性二次電池用隔膜及使用該隔膜的非水性二次電池。特別是涉及用于提高非水性二次電池的安全性和耐久性的技術。
技術介紹
以鋰離子二次電池為代表的非水性二次電池作為像移動電話、筆記本計算機這樣的便攜式電子設備的主要電源得到了廣泛的普及使用。鋰離子二次電池達到了高能量密度化、高容量化和高輸出化，今后這種需求仍然強勁。從滿足這種要求的角度來看，確保安全性已成為重要的技術要素。目前，已將由聚乙烯或聚丙烯組成的聚烯烴微多孔膜用于鋰離子二次電池的隔膜。這種隔膜具有關閉功能(當電池的溫度升高時關閉微多孔膜的孔，從而中斷電流的功能)，在確保鋰離子二次電池的安全性方面承擔了一部分任務。然而，在聚烯烴微多孔膜表現出關閉功能之后，電池溫度進一步升高時，會發生隔膜的熔化(即熔毀)。結果，電池內部的正極和負極之間發生短路，電池面臨諸如冒煙、著火和爆炸的危險。因此，除了關閉功能之外，還要求隔膜具有足夠的耐熱性，達到在關閉功能運行的溫度附近不會發生熔化的程度。已經提出了各種方案來賦予隔膜耐熱性。例如，專利文獻1公開了一種隔膜，該隔膜具有如下結構：在聚烯烴微多孔膜上層合有耐熱性多孔質層，該耐熱性多孔質層含有芳香族聚酰胺樹脂等耐熱性樹脂和由金屬氫氧化物組成的無機填料。在這樣的隔膜中，聚烯烴微多孔膜在高溫下表現出關閉功能，同時耐熱性多孔質層表現出足夠的耐熱性從而即使在200℃以上也不會熔化，因此能夠獲得優異的耐熱性和關閉功能。另外，由于在高溫下發生金屬氫氧化物的脫水反應，因而表現出抑制發熱的功能，可以進一步提高高溫下的安全性。專利文獻2公開了一種非水性二次電池用隔膜，其具有聚烯烴多孔質基材和層合在多孔質基材的單面或兩面上的含有耐熱性樹脂和無機填料的耐熱性多孔質層，其特征在于上述無機填料由平均粒徑為0.01～3.0μm，且比表面積為1.0～100m2/g的氫氧化鎂粉末構成。通過使用具有給定的平均粒徑和比表面積的氫氧化鎂粉末，顯著降低了電池中存在的微量水分和氟化氫的活性，抑制了電解質的分解等導致的氣體產生。因此，據說可以顯著提高電池的耐久性。在實施例1～3中，使用了平均粒徑為0.8μm的氫氧化鎂。專利文獻1和2公開了使用氫氧化鎂作為無機填料來提高耐熱性和電池耐久性的非水性二次電池用隔膜。然而，以往的使用氫氧化鎂的隔膜的耐熱性和抑煙性仍不足，需要對氫氧化鎂進行改進。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：WO2008/156033專利文獻2：日本特開2011-108444
技術實現思路
專利技術要解決的問題本申請所要解決的課題是提高非水性二次電池的耐熱性和抑煙性。以往，為了提高電池的耐熱性，使用二次顆粒的平均寬度為0.8μm左右的氫氧化鎂，但是在要求隔膜達到薄膜化的情況下，需要使用具有更小粒徑的氫氧化鎂。然而，以往的小粒徑氫氧化鎂存在著由于形成用于涂布的懸浮液時集聚性強，對于聚烯烴微多孔膜不能進行均勻的涂布，從而導致耐熱性降低的問題。另外，為了進一步增強安全性，需要提高高溫下的抑煙性。解決問題的方法本專利技術人進行了深入研究，結果發現對于具有聚烯烴多孔質基材和層合在該多孔質基材的單面或兩面上的含有耐熱性樹脂及氫氧化鎂的耐熱性多孔質層的非水性二次電池用隔膜，通過在上述耐熱性多孔質層中配入具有給定結構的氫氧化鎂可以解決上述問題。本專利技術提供能夠解決上述問題的用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂，其滿足以下條件(A)～(D)。(A)利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度為0.1μm以上且0.7μm以下；(B)下述式表示的單分散度為50％以上；單分散度(％)＝(利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度/利用激光衍射法測定的二次顆粒的平均寬度)×100；(C)利用激光衍射法測定的10％體積累積粒徑(D10)和90％體積累積粒徑(D90)之比，D90/D10為10以下；(D)利用X射線衍射法測定的＜101＞方向的晶格畸變為3×10-3以下；本專利技術還提供能夠解決上述問題的非水性二次電池用隔膜，其具有聚烯烴多孔質基材和層合在該多孔質基材的單面或兩面上的耐熱性多孔質層，上述耐熱性多孔質層中含有耐熱性樹脂及上述氫氧化鎂。本專利技術還提供一種非水性二次電池，其使用上述非水性二次電池用隔膜，通過鋰的摻雜/去摻雜而獲得電動勢。專利技術效果本專利技術的使用氫氧化鎂的非水性二次電池用隔膜有助于提高非水性二次電池的安全性和耐久性。附圖說明圖1是對本專利技術的氫氧化鎂的一次顆粒的寬度及厚度進行說明的示意圖。圖2是對本專利技術的氫氧化鎂的二次顆粒的寬度進行說明的示意圖。圖3是對實施例1的氫氧化鎂A進行觀察得到的20,000倍SEM照片。圖4是對實施例2的氫氧化鎂B進行觀察得到的20,000倍SEM照片。圖5是對實施例3的氫氧化鎂C進行觀察得到的20,000倍SEM照片。圖6是對比較例1的氫氧化鎂D進行觀察得到的20,000倍SEM照片。圖7是對比較例3的氫氧化鎂F進行觀察得到的20,000倍SEM照片。專利技術的具體實施方式以下對本專利技術進行具體說明。＜非水性二次電池用隔膜＞(結構)本專利技術的非水性二次電池用隔膜包含聚烯烴多孔質基材和層合在該多孔質基材的單面或兩面上的耐熱性多孔質層。上述耐熱性多孔質層含有耐熱性樹脂和本專利技術的氫氧化鎂。(膜厚)本專利技術的非水性二次電池用隔膜的厚度為7～25μm，優選為10～20μm。如果膜厚小于7μm，則機械強度降低，這不是優選的。另一方面，如果超過25μm，則從離子透過性上考慮不是優選的，另外從電池中隔膜所占據的體積變大導致能量密度降低方面考慮，也不是優選的。(孔隙率)本專利技術的非水性二次電池用隔膜的孔隙率為20～70％，優選為30～60％。如果孔隙率低于20％，則難以保持有足夠量的電解液以進行電池的運轉，并且電池的充放電特性明顯變差，因此不是優選的。如果孔隙率超過70％，則關閉特性變得不充足，機械強度和耐熱性降低，因此是不優選的。(穿刺強度)本專利技術的非水性二次電池用隔膜的穿刺強度為200g以上，優選為250g以上，更優選為300g以上。如果穿刺強度低于200g，則用于防止電池正負極之間短路的機械強度不足，并且不能提高生產率，因此不是優選的。(Gurley值)本專利技術的非水性二次電池用隔膜的Gurley值(JISP8117)為150～600秒/100cc，優選為150～400秒/100cc。如果Gurley值低于150秒/100cc，則雖然離子透過性優異，但是關閉特性和機械強度差，不是優選的。此外，當成型該多孔質層時，可能發生諸如在聚烯烴多孔質基材與耐熱性多孔質層之間的界面處發生堵塞的問題，不是優選的。另外，如果Gurley值大于600秒/10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂，其滿足以下條件(A)～(D)：/n(A)利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度為0.1μm以上且0.7μm以下；/n(B)下述式表示的單分散度為50％以上；/n單分散度(％)＝(利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度/利用激光衍射法測定的二次顆粒的平均寬度)×100；/n(C)利用激光衍射法測定的10％體積累積粒徑(D10)和90％體積累積粒徑(D90)之比，D90/D10為10以下；/n(D)利用X射線衍射法測定的＜101＞方向的晶格畸變為3×10

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】20170602 JP 2017-1096301.一種用于非水性二次電池用隔膜的氫氧化鎂，其滿足以下條件(A)～(D)：
(A)利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度為0.1μm以上且0.7μm以下；
(B)下述式表示的單分散度為50％以上；
單分散度(％)＝(利用SEM法測定的一次顆粒的平均寬度/利用激光衍射法測定的二次顆粒的平均寬度)×100；
(C)利用激光衍射法測定的10％體積累積粒徑(D10)和90％體積累積粒徑(D90)之比，D90/D10為10以下；
(D)利用X射線衍射法測定的＜101＞方向的晶格畸變為3×10-3以下。


2.根據權利要求1所述的氫氧化鎂，利用SEM法測定的一次顆粒的平均厚度為20nm以上且100nm以下。


3.根據權利要求1所述的氫氧化鎂，利用激光衍射法測定的90％體積累積粒徑(D90)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龜田哲郎，宮田茂男，
申請(專利權)人：協和化學工業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP