隔膜及包含其的电化学装置制造方法及图纸

公开了一种隔膜和包含所述隔膜的电化学装置。所述隔膜包含：具有多个孔的多孔基材；和一对多孔涂层，其在所述多孔基材的至少一个表面上形成，并且包含多个无机粒子和设置在所述无机粒子的部分或全部表面上以使所述无机粒子连接和固定的粘合剂，其中基于所述多孔涂层的总重量，所述粘合剂的重量为5‑40重量％，其中所述无机粒子包含勃姆石粒子，其中所述粘合剂包含氟系粘合剂和橡胶系粘合剂，并且其中所述氟系粘合剂和所述橡胶系粘合剂的重量比为80:20至99.9:0.1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔膜及包含其的电化学装置
本公开内容涉及隔膜和包含其的电化学装置。特别地，本公开内容涉及与电极具有改善的粘附性的隔膜和包含其的电化学装置。本申请要求在韩国于2016年6月8日提交的韩国专利申请No.10-2016-0071214的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
最近，储能技术受到越来越多的关注。随着储能技术的应用已经扩展到手机、摄像机和笔记本电脑的能源，甚至扩展到电动车辆的能源，对于电化学装置的研究和开发的努力已经越来越多地被具体化。在这种情况下，电化学装置最受关注。在这些电化学装置中，可再充电二次电池的开发已经成为焦点。最近，为了在开发这种电池时改善容量密度和比能量，已经进行了关于设计新型电极和电池的积极研究。在市售二次电池中，在二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池受到关注，这是因为与使用水性电解质的常规电池如Ni-MH、Ni-Cd和硫酸-铅电池相比，它们具有更高的驱动电压和显著更高的能量密度。然而，这种锂离子电池具有由有机电解质的使用引起着火和爆炸的问题以及制造困难的缺点。最近的锂离子聚合物电池改善了锂离子电池的这种问题和缺点，并且预期作为下一代电池中的一种。然而，这种锂离子聚合物电池与锂离子电池相比仍然具有相对低的容量，并且特别是在低温下显示出不足的放电容量。因此，迫切需要对此改善。尽管这种电化学装置已经由许多生产公司生产，但其安全特性显示出不同的迹象。这种电化学装置的安全性的评价和确保是非常重要的。最重要的考虑因素是电化学装置在其故障时不应该伤害使用者。为此，安全标准严格控制电化学装置中的着火和烟雾释放。关于电化学装置的安全特性，当电化学装置过热而引起热失控或隔膜穿孔时，存在关于爆炸的极大担忧。特别地，常规用作电化学装置用隔膜的聚烯烃系多孔基材由于其材料性质和包括拉伸性的制造过程中的特性，在100℃以上的温度下显示出严重的热收缩行为，由此引起正极(cathode)和负极(anode)之间的短路。为了解决电化学装置的上述安全问题，已经提出了一种具有多孔有机-无机涂层的隔膜，所述隔膜通过将过量的无机粒子与粘合剂的混合物施加到具有多个孔的多孔基材的至少一个表面上而形成。公开内容技术问题设计本公开内容来解决相关技术的问题，因此本公开内容涉及提供这样的隔膜，其具有优异的无机粒子和粘合剂的分散性，并因此显示改善的与电极的粘附性。本公开内容还涉及提供包含所述隔膜的电化学装置。技术方案在本公开内容的一个方面，提供了根据以下实施方式的隔膜。根据第一实施方式，提供了包含以下的隔膜：具有多个孔的多孔基材；和一对多孔涂层，所述一对多孔涂层在所述多孔基材的至少一个表面上形成，并且包含多个无机粒子和设置在所述无机粒子的部分或全部表面上以使所述无机粒子彼此连接和固定的粘合剂，其中基于所述多孔涂层的总重量，所述粘合剂的用量为5-40重量％，所述无机粒子包含勃姆石粒子，所述粘合剂包含氟系粘合剂和橡胶系粘合剂，所述氟系粘合剂和所述橡胶系粘合剂以80:20-99.9:0.1的重量比使用。根据第二实施方式，提供了所述第一实施方式的隔膜，其中所述氟系粘合剂是选自由聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚四氟乙烯和聚氯三氟乙烯组成的组中的任一种，或它们中的至少两种的混合物。根据第三实施方式，提供了所述第一实施方式或所述第二实施方式的隔膜，其中所述橡胶系粘合剂是选自由丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、氢化丁苯橡胶和硅橡胶组成的组中的任一种，或它们中的至少两种的混合物。根据第四实施方式，提供了所述第一实施方式至所述第三实施方式中的任一项的隔膜，其中所述无机粒子还包含勃姆石粒子以外的非勃姆石粒子。根据第五实施方式，提供了所述第四实施方式的隔膜，其中所述非勃姆石粒子和勃姆石粒子以1:99-99:1的重量比使用。根据第六实施方式，提供了所述第四实施方式或所述第五实施方式的隔膜，其中所述非勃姆石粒子包含介电常数为5以上的无机粒子、能够传输锂离子的无机粒子、或其混合物。根据第七实施方式，提供了所述第六实施方式的隔膜，其中所述介电常数为5以上的无机粒子包含BaTiO3，Pb(Zr,Ti)O3(PZT)，Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)，PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)，二氧化铪(HfO2)，SrTiO3，SnO2，CeO2，MgO，NiO，CaO，ZnO，ZrO2，Y2O3，Al2O3，TiO2，SiC或其混合物。根据第八实施方式，提供了所述第六实施方式的隔膜，其中所述能够传输锂离子的无机粒子包含磷酸锂(Li3PO4)，磷酸锂钛(LixTiy(PO4)3，0<x<2，0<y<3)，磷酸锂铝钛(LixAlyTiz(PO4)3，0<x<2，0<y<1，0<z<3)，(LiAlTiP)xOy系玻璃(0<x<4，0<y<13)，钛酸锂镧(LixLayTiO3，0<x<2，0<y<3)，硫代磷酸锂锗(LixGeyPzSw，0<x<4，0<y<1，0<z<1，0<w<5)，锂氮化物(LixNy，0<x<4，0<y<2)，SiS2系玻璃(LixSiySz，0<x<3，0<y<2，0<z<4)，P2S5系玻璃(LixPySz，0<x<3，0<y<3，0<z<7)或其混合物。根据第九实施方式，提供了所述第一实施方式至第八实施方式中的任一项的隔膜，其中所述多孔基材是聚烯烃系多孔基材。根据第十实施方式，提供了所述第九实施方式的隔膜，其中所述聚烯烃系多孔基材包含选自由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯组成的组中的任一种聚合物或其组合。根据第十一实施方式，提供了所述第一实施方式至第十实施方式中的任一项的隔膜，其中所述多孔基材的厚度为5-50μm，孔尺寸为0.01-50μm，孔隙率为10％-95％。在本公开内容的另一方面，还提供了根据以下实施方式的电化学装置。根据第十二实施方式，提供了一种电化学装置，包含正极、负极和夹设于所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述隔膜是如所述第一实施方式至所述第十一实施方式中的任一项中限定的隔膜。根据第十三实施方式，提供了所述第十二实施方式的电化学装置，所述电化学装置是锂二次电池。有益效果根据本公开内容的实施方式，将氟系粘合剂与橡胶系粘合剂组合使用，使得用于形成多孔涂层的浆料的分散稳定性可显著改善。因此，所述无机粒子和粘合剂在所述多孔涂层中的分散和布置变得均匀，导致无机粒子与粘合剂之间的粘合力以及电极与隔膜之间的粘附性显著增加。结果，可改善电池的寿命特性。此外，由于使用具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔膜，包含：具有多个孔的多孔基材；和一对多孔涂层，所述一对多孔涂层在所述多孔基材的至少一个表面上形成，并且包含多个无机粒子和设置在所述无机粒子的部分或全部表面上以使所述无机粒子彼此连接和固定的粘合剂，其中基于所述多孔涂层的总重量，所述粘合剂的用量为5‑40重量％，所述无机粒子包含勃姆石粒子，所述粘合剂包含氟系粘合剂和橡胶系粘合剂，并且所述氟系粘合剂和所述橡胶系粘合剂以80:20‑99.9:0.1的重量比使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.08 KR 10-2016-00712141.一种隔膜，包含：具有多个孔的多孔基材；和一对多孔涂层，所述一对多孔涂层在所述多孔基材的至少一个表面上形成，并且包含多个无机粒子和设置在所述无机粒子的部分或全部表面上以使所述无机粒子彼此连接和固定的粘合剂，其中基于所述多孔涂层的总重量，所述粘合剂的用量为5-40重量％，所述无机粒子包含勃姆石粒子，所述粘合剂包含氟系粘合剂和橡胶系粘合剂，并且所述氟系粘合剂和所述橡胶系粘合剂以80:20-99.9:0.1的重量比使用。2.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述氟系粘合剂是选自由聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚四氟乙烯和聚氯三氟乙烯组成的组中的任一种，或者它们中的至少两种的混合物。3.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述橡胶系粘合剂是选自由丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、氢化丁苯橡胶和硅橡胶组成的组中的任一种，或者它们中的至少两种的混合物。4.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述无机粒子还含有勃姆石粒子以外的非勃姆石粒子。5.根据权利要求4所述的隔膜，其中所述非勃姆石粒子和勃姆石粒子以1:99-99:1的重量比使用。6.根据权利要求4所述的隔膜，其中所述非勃姆石粒子包含介电常数为5以上的无机粒子、能够传输锂离子的无机粒子、或其混合物。7.根据权利要求6所述的隔膜，其中所述介电常数为5以上的无机粒子包含BaTiO3，Pb(Zr,Ti)O3(PZT)，Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)，PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)，二氧化铪(HfO2)，SrTiO3，SnO2，CeO2，MgO，NiO，CaO，ZnO，ZrO2，Y2O3，Al2O3，TiO2，SiC或其混合物。8.根据权利要求6所述的隔膜，其中所述能够传输锂离子的无机粒子包含磷酸锂(Li3PO...

【专利技术属性】
技术研发人员：成东昱，具敏智，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR