隔膜及包含该隔膜的电化学器件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电化学器件的隔膜，以及含有该隔膜的电化学器件。更具体地，本发明专利技术的隔膜包括：多孔基材；含有无机粒子与第一粘合剂聚合物的混合物的第一多孔涂层，其在多孔基材的一个表面上形成；以及第二多孔涂层，其在多孔基材的另一个表面上通过涂布溶剂、非溶剂和第二粘合剂聚合物的混合物并干燥该涂布的混合物而形成。由于在一个表面上形成有多孔的有机-无机涂层，因而本发明专利技术的隔膜具有优异的热稳定性。另外，由于在隔膜的另一个表面上形成了通过涂布粘合剂聚合物与非溶剂的混合物并干燥该涂布的混合物而制备的包含粘合剂薄膜的多孔涂层，因而粘合性优异，电阻可由于隔膜厚度的降低而降低，并且电化学器件的电容可获得改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔膜及具有该隔膜的电化学器件
本专利技术涉及用于电化学器件如锂二次电池的隔膜，以及具备该隔膜的电化学器件，更具体地，本专利技术涉及一种隔膜，其具有：第一多孔涂层，其含有有机-无机混合物；以及第二多孔涂层，其为使用非溶剂的粘合剂层；并涉及具备该隔膜的电化学器件。本申请要求于2011年11月11日在韩国提交的韩国专利申请第10-2011-0117862号的优先权，其公开内容以引用方式纳入本说明书。另外，本申请要求于2012年11月9日在韩国提交的韩国专利申请第10-2012-0126795号的优先权，其公开内容以引用方式纳入本说明书。
技术介绍
近年来，对于能量储存技术的兴趣日渐增加。在移动电话、摄像录像机、笔记本电脑、家用电脑和电动汽车等领域中，电化学装置已被广泛用作能量来源，从而对其进行了加强的研究和发展。在这一方面，电化学器件是令人极有兴趣的主题之一。具体而言，可充电二次电池的发展已成为关注焦点。近来，对这种电池的研究和发展着重于设计新型电极和电池以增加电容密度和比能(specificenergy)。目前，许多二次电池是可利用的。其中，相较于传统的基于含水电解质的电池，例如Ni-MH、Ni-Cd和硫酸铅电池，在1990年代早期发展的锂二次电池由于其较高的运行电压和相当高的能量密度的优点而引起了特别的关注。然而，当使用有机电解质时，该锂离子电池会遭受安全性问题例如着火或爆炸，并且不利的是制造复杂。为了克服所述锂离子电池的缺陷，开发了锂离子聚合物电池作为下一代电池。仍迫切需要更多的研究以提高锂离子聚合物电池相较于锂离子电池的较低的电容和不足的低温放电电容。许多公司已制造了多种具有不同安全特性的电化学器件。评估和确保所述电化学器件的安全性是非常重要的。对于安全性最重要的考虑事项是，当电化学器件操作失败或出故障时不应令使用者受伤。为此目的，规范标准严格地限制电化学器件的潜在危险(例如燃烧和排烟)。电化学器件过热可能导致热失控(thermalrunaway)或使隔膜穿孔，这会导致爆炸的风险增加。特别是，鉴于材料特性和制造过程(包括拉伸)，常用作电化学器件的隔膜的多孔聚烯烃基材在100℃或更高的温度会经受严重的热收缩。该热收缩行为会导致阴极和阳极之间的电短路。为了解决上述电化学装置的安全性问题，已提供了一种隔膜，其包含高度多孔的基材和通过将过量的无机粒子与粘合剂聚合物的混合物涂布在多孔基材的至少一个表面上而形成的多孔有机-无机涂层。然而，如果所述多孔有机／无机涂层在所述多孔基材的双面形成，则隔膜的厚度变得太厚，从而产生降低电化学器件的电容并增加电阻的问题；并且如果该多孔有机／无机涂层在所述多孔基材的一个表面形成，则存在另一个表面的粘合性下降的问题。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术所要解决的问题是，提供一种具有多孔有机-无机涂层的隔膜，其具有良好的热安全性、低电阻和优越的粘合性。技术方案为解决上述课题，提供了一种隔膜，其包括：多孔基材；第一多孔涂层，其在所述多孔基材的一个表面上形成，并包含无机粒子与第一粘合剂聚合物的混合物；以及第二多孔涂层，其在所述多孔基材的另一个表面上形成，并包含溶剂、非溶剂和第二粘合剂聚合物的混合物的干燥产物。所述第二多孔涂层可以仅在所述多孔基材另一表面的一部分上形成。并且，本专利技术的隔膜还可含有电极-粘合层，该电极-粘合层在第一多孔涂层的一个表面上形成，并且含有第三粘合剂聚合物。所述多孔基材对其种类并无特别限定，但可以由聚烯烃基聚合物制成，作为所述聚烯烃基聚合物优选使用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯等。所述溶剂可以使用丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或环己烷等，但并不特别限制于此。并且，所述非溶剂可以使用甲醇、乙醇、异丙醇或水等，但并不特别地限制于此。并且，所述溶剂和所述非溶剂的重量比优选为50：50至99：1。本专利技术的无机粒子可以使用介电常数为5或更高的无机粒子、具有传输锂离子能力的无机粒子、或其混合物等。所述介电常数为5或更高的无机粒子包括以下的一种无机粒子或其两种以上的混合物：BaTiO3、Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT，0<x<1)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT，0<x<1，0<y<1)、(1-x)Pb(Mg1／3Nb2／3)O3-xPbTiO3(PMN-PT，0<x<1)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、SiO2、Y2O3、Al2O3、SiC和TiO2，但并不特别限定于此。并且，所述具有传输锂离子能力的无机粒子包括以下的一种无机粒子或其两种以上的混合物：磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(LixTiy(PO4)3，0<x<2，0<y<3)、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3，0<x<2，0<y<1，0<z<3)、(LiAlTiP)xOy型玻璃(0<x<4，0<y<13)、钛酸镧锂(LixLayTiO3，0<x<2，0<y<3)、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw，0<x<4，0<y<1，0<z<1，0<w<5)、氮化锂(LixNy，0<x<4，0<y<2)、SiS2型玻璃(LixSiySz，0<x<3，0<y<2，0<z<4)、P2S5型玻璃(LixPySz，0<x<3，0<y<3，0<z<7)，但不限于此。本专利技术的隔膜可以用作电化学器件如锂二次电池和超电容器件的隔膜。有益效果本专利技术的隔膜由于在一个表面上形成有多孔有机-无机涂层，因而具有良好的热安全性；并且由于在其另一个表面上形成由施加粘合剂聚合物和非溶剂的混合物而形成的干燥的粘合剂薄膜所制成的多孔涂层，该隔膜具有优越的粘合性，并且，隔膜的厚度降低，从而能够降低电阻，并能够增加电化学器件的电容。附图说明附图示出本专利技术的优选实施方案，并连同上述说明一起为本专利技术的技术构思提供更进一步的理解。然而，本专利技术并不应被解释为受限于这些附图。图1是示出本专利技术一个优选实施方案的隔膜的截面图。图2是本专利技术一个优选实施方案的由粘合剂聚合物薄膜制成的多孔涂层表面的SEM图像。图3是本专利技术一个优选实施方案的隔膜的截面的SEM图像。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本专利技术。描述前，应该理解本说明书和权利要求书中使用的术语或用语不应解释为限定于一般含义和字典意义，而是在允许专利技术人适当定义术语以进行最佳解释的原则基础上基于符合本专利技术技术构思的含义和概念解释。图1示出了本专利技术的隔膜的一个实施方案。然而，本说明书记载的实施方案和附图示出的结构仅为本专利技术的优选实例，并不意图限制本专利技术的内容，因此应理解，可以存在在申请本案时的其他等同方案或变形例。本专利技术的隔膜100具有：多孔基材10；第一多孔涂层20，其在多孔基材的一个表面上形成，并包括无机粒子与第一粘合剂聚合物的混合物；以及第二多孔涂层30，其通过将溶剂、非溶剂和第二粘合剂聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜，包括：多孔基材；第一多孔涂层，其在所述多孔基材的一个表面上形成，并含有无机粒子与第一粘合剂聚合物的混合物；以及第二多孔涂层，其在所述多孔基材的另一个表面上形成，并含有溶剂、非溶剂和第二粘合剂聚合物的混合物的干燥产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.11 KR 10-2011-0117862;2012.11.09 KR 10-201.一种用于电化学器件的隔膜，包括：多孔基材；第一多孔涂层，其在所述多孔基材的一个表面上形成，并含有无机粒子与第一粘合剂聚合物的混合物；以及第二多孔涂层，其在所述多孔基材的另一个表面上形成，并由溶剂、非溶剂和第二粘合剂聚合物组成的混合物干燥所得的产物构成；其中，所述第一多孔涂层具有因所述无机粒子彼此接触而产生的空隙体积且成为第一多孔涂层的孔；在第一多孔涂层中，所述无机粒子和所述第一粘合剂聚合物的重量比为50:50至99:1；并且所述无机粒子以彼此接触的状态形成紧密堆积的结构；以及所述第二多孔涂层部分地覆盖所述多孔基材的另一个表面，且具有0.5-0.9μm的厚度。2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜还含有电极-粘合层，所述电极-粘合层在所述第一多孔涂层的表面上形成，并含有第三粘合剂聚合物。3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述多孔基材为聚烯烃基多孔基材。4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述聚烯烃基多孔基材由选自下列的聚合物制成：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯。5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述无机粒子选自具有5或更高介电常数的无机粒子、具有传输锂离子能力的无机粒子、及其混合物。6.根据权利要求5所述的隔膜，其特征在于，所述具有5或更高介电常数的无机粒子为选自以下的一种无机粒子或其两种以上的混合物：BaTiO3；Pb(Zrx,Ti1-x)O3，PZT，0<x<1；Pb1-xLaxZr1-yTiyO3，PLZT，0<x<1，0<y<1；(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3，PMN-PT，0<x<1；二氧化铪，HfO2；SrTiO3；SnO2；CeO2；MgO；NiO；CaO；ZnO；ZrO2；SiO2；Y2O3；Al2O3；SiC；TiO2。7.根据权利要求5所述的隔膜，其特征在于，所述具有传输锂离子能力的无机粒子为选自以下的一种无机粒子或其两种以上的混合物：磷酸锂Li3PO4；磷酸钛锂LixTiy(PO4)3，0<x<2，0<y<3；磷酸钛铝锂LixAlyTiz(PO4)3，0<x<2，0<y<1，0<z<3；(LiAlTiP)xOy型玻璃，0<x<4，0<y<13；钛酸镧锂LixLayTiO3，0<x<2，0<y<3；硫代磷酸锗锂LixGeyPzSw，0<x<4，0<y<1，0<z<1，0<w<5；氮化锂LixNy，0<x<4，0<y<2；SiS2型玻璃LixSiySz，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柱成，陈善美，金钟勋，河廷玟，柳宝炅，金陈宇，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：