隔膜及具备其的电化学器件制造技术

本发明专利技术公开了一种隔膜及具备其的电化学器件。本发明专利技术的隔膜，包括非织造布基材，其由纤维形成，并具有形成在纤维之间插入的多个孔；和聚合物涂层，其形成在所述纤维的部分或整个表面，其中，聚合物涂层包含具有拉伸强度为80MPa以上、拉伸模量为3,000MPa以上且挠性模量为3,000MPa以上的聚合物。本发明专利技术的隔膜可降低电化学器件的制备成本，并且可控制在非织造布基材中存在的孔的尺寸，由此防止电流泄漏并提高机械强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔膜及具备其的电化学器件
本专利技术涉及一种用于电化学器件(例如锂二次电池)的隔膜及具备其的电化学器件。更具体而言，本专利技术涉及一种包括具有多个孔的非织造布基材的隔膜、及具备其的电化学器件。本专利技术要求于2012年4月30日在韩国提交的韩国专利申请第10-2012-0045311号、和于2013年4月30日在韩国提交的韩国专利申请第10-2013-0047941号的优先权，其公开内容通过引用的方式全文纳入本说明书中。
技术介绍
近来，对能源存储技术已有越来越浓厚的兴趣。能源存储技术的应用领域已经扩展到移动电话、摄像机、笔记本电脑PC和电动汽车，对电化学器件的研究和开发已经进行了越来越多的努力。在这方面，电化学器件是饶有兴趣的课题之一。特别是，可充电的二次电池的开发已是关注的焦点。近来，对这类电池的广泛的研究和开发集中在设计新的电极和电池以提高容量密度和比能上。目前，在正使用的二次电池之中，二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池，由于与常规的基于含水电解质的电池(例如，Ni-MH、Ni-Cd和H2SO4-Pb电池等)相比，具有更高的工作电压和更高的能量密度的优势，已引起了特别的关注。许多公司已生产出具有不同安全特性的各种电化学器件。评估并确保这些电化学器件的安全性是非常重要的。对安全性最重要的考虑在于电化学器件的操作故障或故障不会引起对用户的伤害。为此，监管指南严格限制了电化学器件的危险(例如着火或冒烟)。电化学器件的过热可引起热失控或者隔膜的击穿可造成爆炸风险的增加。特别是，非织造布多孔基材用作电化学器件的隔膜，可降低隔膜的制备成本，但是由于多孔基材的低的拉伸强度、拉伸模量和挠性模量以及在多孔基材上纤维束的不足够的粘合，其机械强度变差。为此，在电化学器件的制备过程中使用非织造、多孔基材的隔膜可断裂。而且，由于非织造布基材具有大孔，在电池运转过程中可产生泄漏电流(leakcurrent)以劣化隔膜的绝缘性能。
技术实现思路
技术问题因此，设计本专利技术旨在解决现有技术的这些问题，因此本专利技术的一个目的是提供一种隔膜，其可以通过改善在制备隔膜中使用的非织造布基材的机械强度和控制该基材的孔径来防止泄漏电流的发生，以及提供一种具备所述隔膜的电化学器件。技术方案根据本专利技术的一方面，其提供了一种隔膜，其包括：非织造布基材，其由纤维形成，并具有形成在纤维之间的多个孔；和聚合物涂层，其形成在所述纤维的部分或整个表面，其中，聚合物涂层包含具有拉伸强度为80MPa以上、拉伸模量(modulus)为3,000MPa以上且挠性模量为3,000MPa以上的聚合物。本专利技术中，纤维可以具有0.01μm至10μm的厚度。非织造布基材可包含50％以上的0.05μm至70μm的大直径孔，基于总孔数计。此外，非织造布基材可具有30至80％的孔隙率以及10至30μm的厚度。本专利技术所使用的聚合物可以选自聚酰胺醚酮类(Polyamideetherketone，PAEK)、聚酰亚胺类(Polyimide，PI)、聚酰胺类(Polyamide，PA)、聚亚苯基砜类(Polyphenylenesulfone，PPSU)、聚亚苯基醚类(Polyphenyleneether，PPE)、聚醚砜类(Polyethersulfone，PES)、聚醚醚酮类(Polyetheretherketone，PEEK)、聚苯并咪唑类(Polybenzoimidazole，PBI)、聚醚酰亚胺类(Polyetherimide，PEI)、聚酰胺酰亚胺类(Polyamideimide，PAI)、聚(对亚苯基-2,6-苯并二噁唑类)(Poly(p-phenylenebenzobisoxazole))、环氧树脂(Epoxyresine)中的任意一个或其两种以上的混合物。隔膜还可包含粘附在聚合物涂层上的多种无机颗粒。本专利技术中，无机颗粒可具有0.001至10μm的平均粒度并且可选自BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT,0<x<1,0<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、SiC、TiO2中的任意一种或其两种以上的混合物。无机颗粒的含量可以为100至10,000重量份，基于100重量份的聚合物计。隔膜可具有5至50％的孔隙率，并且可满足以下方程式(1)：0.5<(W2/D2)/(W1/D1)<3.5(1)其中，W1为每1m2的非织造布基材的重量，D1为非织造布基材的密度，W2为每1m2的聚合物的重量，并且D2为聚合物的密度。此外，根据本专利技术的另一方面，提供了一种电化学器件，其包括阴极、阳极、插入在所述阴极与阳极之间的隔膜，其特征在于，所述隔膜为本专利技术中的隔膜。此处，所述电化学器件可以是锂二次电池。有益效果根据本专利技术的一个实施方案，通过将相对廉价的非织造布基材使用于隔膜的制备，由此降低电化学器件的制造成本。此外，通过在构成非织造布基材的纤维上形成聚合物涂层，由此可以提高非织造布基材的拉伸强度、拉伸模量和挠性模量，并且极大提高了纤维束彼此相交的交叉点的强度，由此可以提高隔膜的机械强度。此外，纤维的厚度通过聚合物涂层来增大，由此可以适合控制在非织造布基材中存在的孔的尺寸。由于这些，可防止泄漏电流的产生，由此防止电化学器件的绝缘性能的劣化。具体实施方式下面，详细描述本专利技术。在描述之前，应理解本说明书和权利要求书中使用的术语不应被解释为限于通常的或词典的含义，而是以允许专利技术人适当地定义术语以最好的解释的原则为基础，基于符合本专利技术的技术构思的含义和概念来解释。因此，在本文所提出的实施方案仅是用于说明目的的优选实例，不意在限制本专利技术的范围，因此应理解所做的其他的等同和变化方案并不背离本专利技术的精神和范围。本专利技术的隔膜包括：非织造布基材，其由纤维形成并具有形成在纤维之间的多个孔；和聚合物涂层，其形成在所述纤维的部分或整个表面，其中，聚合物涂层包含具有拉伸强度为80MPa以上、拉伸模量为3,000MPa以上且挠性模量为3,000MPa以上的聚合物。形成非织造布基材的纤维可以具有0.01至10μm的厚度，由此可以具有纳米尺寸。优选地，纤维可以具有0.1至7μm的厚度。当纤维的平均厚度满足这样的数值范围时，其更易制备非织造布基材，并且容易控制非织造布基材的孔径，而且可提高非织造布基材的机械强度。纤维可由以下材料构成：聚烯烃例如聚乙烯和聚丙烯、聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺例如芳纶、聚缩醛类、聚碳酸酯类、聚酰亚胺类、聚醚醚酮类、聚醚砜类、聚苯醚类、聚苯硫醚类、或聚乙烯萘等，但是本专利技术并不限于此。特别地，为了改善非织造布基材的热稳定性，优选所述纤维具有200℃或更高的熔点。由所述纤维形成的非织造布基材，可包含50％以上的0.05至70μm的大直径孔，基于总孔数计。当孔的大直径满足这样的范围时，非织造布基材的制备变得容易，并且使锂离子的移动顺利地进行，而且可防止由泄漏电流而引起的绝缘性能的降低。因此，当具有这样尺寸的孔为总孔数的50％以上时，可最优化地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜，其特征在于，包括：非织造布基材，其由纤维形成，并具有形成在纤维之间的多个孔；和聚合物涂层，其形成在所述纤维的部分或整个表面，其中，所述聚合物涂层包含具有拉伸强度为80MPa以上、拉伸模量为3,000MPa以上且挠性模量为3,000MPa以上的聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.30 KR 10-2012-0045311;2013.04.30 KR 10-2011.一种隔膜，其特征在于，包括：非织造布基材，其由纤维形成，并具有形成在纤维之间的多个孔；和聚合物涂层，其形成在所述纤维的部分或整个表面，其中，所述聚合物涂层包含具有拉伸强度为80MPa以上、拉伸模量为3,000MPa以上且挠性模量为3,000MPa以上的聚合物，其中，所述聚合物选自聚酰胺醚酮类PAEK、聚酰亚胺类PI、聚酰胺类PA、聚亚苯基砜类PPSU、聚亚苯基醚类PPE、聚醚砜类PES、聚醚醚酮类PEEK、聚苯并咪唑类PBI、聚醚酰亚胺类PEI、聚酰胺酰亚胺类PAI、聚(对亚苯基-2,6-苯并二噁唑类)、环氧树脂中的任意一个或其两种以上的混合物。2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述纤维具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：河廷玟，金钟勋，尹秀珍，赵炳奎，洪章赫，韩达景，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR