包括具有不同玻璃化转变温度的粘合剂的隔板及其制造方法技术

本文披露了一种用于二次电池的隔板，所述隔板包括：由聚合物树脂制成的具有多孔结构的隔板基板；涂覆在隔板基板上的第一涂层，第一涂层包括第一无机材料和第一粘合剂；以及涂覆在第一涂层上的第二涂层，第二涂层包括第二无机材料和第二粘合剂，其中第一涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)低于30℃的第三粘合剂，并且第二涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)为30℃或更高的第四粘合剂。

Separator including adhesive with different glass transition temperature and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有不同玻璃化转变温度的粘合剂的隔板及其制造方法
本专利技术涉及一种包括具有不同玻璃化转变温度的粘合剂的隔板，更具体地涉及一种配置为使得涂覆在隔板基板上的第一涂层和第二涂层包括不同种类的粘合剂的用于二次电池的隔板，其中第一涂层包括玻璃化转变温度低于30℃的粘合剂，第二涂层包括玻璃化转变温度为30℃或更高的粘合剂。
技术介绍
近年来，随着诸如便携式计算机、移动电话和照相机之类的便携式装置的日益发展，和对这种便携式装置的需求不断增加，对作为这种便携式装置的能源的二次电池的需求也急剧增加。在这些二次电池中，对具有高能量密度、高工作电位、长寿命和低自放电率的锂二次电池已经进行了大量研究，并且现在已被商业化并广泛使用。随着对环境问题的日益关注，已经对能够替代作为造成空气污染的主要原因之一的使用化石燃料的车辆(诸如汽油车和柴油车)的电动车辆和混合动力电动车辆进行了大量研究。锂二次电池用于这些电动车辆和混合动力电动车辆的电源。因此，一直在努力提高具有高能量密度的锂二次电池的安全性。通常，隔板包括隔板基板和涂覆在隔板基板上的涂层，隔板的物理特性可以根据涂层的组成来确定。具体地，可以在隔板基板上形成具有单层结构的涂层，或者可以在隔板基板上形成具有多层结构的涂层。在隔板基板上形成具有多层结构的涂层的情况下，与隔板基板相邻的层被配置为增加涂层与隔板的剥离强度，并且面对电极的层被配置为增加与电极混合物层的粘附力。在电极与隔板之间的粘附力低的情况下，由于在电池的充电和放电期间隔板和电极被推动，导致电极之间可能发生短路。此时，由于电池中局部流过的过电流产生的热量，导致电池可能着火或爆炸。在电极与隔板之间的粘附力低的情况下，由于电极之间的松动，界面电阻可能会增加，因此电极可能会弯曲，从而导致电池的安全相关问题。专利文献1公开了一种用于电力存储装置的隔板，其配置为使得在多孔基板层上形成包括玻璃化转变温度Tg为30℃或更高的第一树脂粘合剂和玻璃化转变温度Tg低于30℃的第二树脂粘合剂在内的多孔层。然而，由于专利文献1的隔板具有在隔板基板上形成单层多孔层的结构，因此，与具有在隔板基板上形成多个涂层的结构的隔板相比，专利文献1的隔板表现出较高的热收缩率和较低的粘附力。专利文献2公开了用于调节作为在聚烯烃基隔板基板的表面上和/或在隔板基板的一些孔中形成的活性层组分的无机颗粒和粘合剂聚合物的含量以增加粘附力的技术。尽管专利文献2公开了与隔板的热收缩和短路稳定性相关的效果，但是专利文献2没有公开用于提高隔板的剥离强度和粘附性的技术。如上所述，尚未提出能够提高隔板的涂层与隔板基板之间的剥离强度以防止涂层与隔板基板分离以及能够增加隔板的涂层与电极之间的结合力以防止由于隔板的推动或松动而导致在电极之间发生短路的有效的技术解决方案。(相关技术文献)(专利文献1)日本专利申请公开第2016-072117号(专利文献2)韩国专利申请公开第2006-0072065号
技术实现思路
技术问题本专利技术是鉴于上述问题和其他尚未解决的技术问题而完成的，且本专利技术的目的在于提供一种配置为使得在隔板基板上涂覆多个涂层的用于二次电池的隔板，其中第一涂层包括玻璃化转变温度低于30℃的粘合剂，第二涂层包括玻璃化转变温度为30℃或更高的粘合剂，由此增加了与隔板基板的剥离强度并且增加了对电极混合物层的粘附力。技术方案根据本专利技术的一个方面，通过提供一种用于二次电池的隔板可以实现上述和其它目的，所述隔板包括：由具有多孔结构的聚合物树脂制成的隔板基板；涂覆在隔板基板上的第一涂层，第一涂层包括第一无机材料和第一粘合剂；以及涂覆在第一涂层上的第二涂层，第二涂层包括第二无机材料和第二粘合剂，其中第一涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)低于30℃的第三粘合剂，并且第二涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)为30℃或更高的第四粘合剂。根据本专利技术的用于二次电池的隔板包括由第一涂层和第二涂层组成的涂层。与配置为在隔板基板上形成单个涂层的隔板相比，根据本专利技术的用于二次电池的隔板具有热收缩率低且隔板与电极之间的粘附力高的优点。第一涂层是涂覆在隔板基板上的层，对隔板的剥离强度有影响，第二涂层是涂覆在第一涂层上的层，对电极的粘附力有影响。第一涂层包括玻璃化转变温度低于30℃的第三粘合剂。第三粘合剂的玻璃化转变温度可优选为10℃或更低，更优选为-5℃或更低。如上所述，由于第一涂层包括玻璃化转变温度低于30℃的第三粘合剂，因此粘合剂颗粒可能不能保持为圆形形式，粘合剂颗粒的形式可能是不确定的，并且即使在低温下粘合剂颗粒可能也会移动，由此可能发生成膜现象。因此，可以增加第一涂层与隔板的原材料之间的结合力，从而可以增加剥离强度。第二涂层包括玻璃化转变温度为30℃或更高的第四粘合剂。第四粘合剂的玻璃化转变温度可优选为45℃或更高，更优选为60℃或更高。如上所述，由于第二涂层包括玻璃化转变温度为30℃或更高的第四粘合剂，因此不容易发生成膜现象。因此，在第二涂层中使用第四粘合剂的情况下，可以解决隔板基板中的孔堵塞而导致隔板的电阻增加的传统问题。在具体示例中，第一无机材料可以是第一涂层的主要成分，第二粘合剂可以是第二涂层的主要成分。也就是说，第一涂层包括无机材料而非粘合剂作为其主要成分。无机颗粒之间可以形成间隙体积(interstitialvolume)，因此可以形成微孔，并且还用作一种能够保持第一涂层的物理形状的间隔物(spacer)。此外，即使在200℃或更高的高温下，无机颗粒的物理特性通常也不会改变，由此形成的有机/无机复合多孔膜表现出高耐热性。无机颗粒没有特别限制，只要无机颗粒是电化学稳定的即可。也就是说，可以在本专利技术中使用的无机颗粒没有特别限制，只要无机颗粒在应用该无机颗粒的电池的工作电压范围内(例如，基于Li/Li+的0至5V)不被氧化和/或还原即可。具体地，在使用具有离子传输能力的无机颗粒的情况下，可以增加电化学装置中的离子电导率，由此可以改善电化学装置的性能。因此，优选无机颗粒的离子传输能力尽可能高。此外，在无机颗粒具有高密度的情况下，可能难以在涂覆时分散无机颗粒，并且在制造电池时电池的重量可能会增加。由于这些原因，优选无机颗粒的密度尽可能低。此外，在无机颗粒具有高介电常数的情况下，可增加液体电解质中的电解质盐(诸如锂盐)的离解程度，由此可以提高电解质溶液的离子电导率。第一无机材料和第二无机材料可以彼此相同或不同，第一无机材料和第二无机材料的每一者可以是选自由以下各者构成的组中的至少一种：(a)介电常数为5或更高的无机颗粒；(b)具有压电性(piezoelectricity)的无机颗粒；和(c)具有锂离子传输能力的无机颗粒。第一无机材料和第二无机材料的每一者可以是介电常数为5或更高、优选为10或更高的高介电常数无机颗粒，诸如SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二次电池的隔板，所述隔板包括：/n由聚合物树脂制成的具有多孔结构的隔板基板；/n涂覆在所述隔板基板上的第一涂层，所述第一涂层包括第一无机材料和第一粘合剂；和/n涂覆在所述第一涂层上的第二涂层，所述第二涂层包括第二无机材料和第二粘合剂，其中/n所述第一涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)低于30℃的第三粘合剂，并且/n所述第二涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)为30℃或更高的第四粘合剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180105 KR 10-2018-00018811.一种用于二次电池的隔板，所述隔板包括：
由聚合物树脂制成的具有多孔结构的隔板基板；
涂覆在所述隔板基板上的第一涂层，所述第一涂层包括第一无机材料和第一粘合剂；和
涂覆在所述第一涂层上的第二涂层，所述第二涂层包括第二无机材料和第二粘合剂，其中
所述第一涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)低于30℃的第三粘合剂，并且
所述第二涂层进一步包括玻璃化转变温度(Tg)为30℃或更高的第四粘合剂。


2.根据权利要求1所述的隔板，其中
所述第一无机材料是所述第一涂层的主要成分，并且
所述第二粘合剂是所述第二涂层的主要成分。


3.根据权利要求1所述的隔板，其中所述第一无机材料和所述第二无机材料是相同的材料。


4.根据权利要求1所述的隔板，其中
所述第一无机材料和所述第二无机材料彼此相同或不同，并且
所述第一无机材料和所述第二无机材料的每一者是选自由以下各者构成的组中的至少一种：(a)介电常数为5或更高的无机颗粒；(b)具有压电性(piezoelectricity)的无机颗粒；和(c)具有锂离子传输能力的无机颗粒。


5.根据权利要求4所述的隔板，其中
所述介电常数为5或更高的无机颗粒(a)是SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、或SiC，
所述具有压电性的无机颗粒(b)在对其施加预定压力时由于在颗粒的相对表面之间产生的正电荷和负电荷而形成电位差，并且是选自由以下材料构成的组中的至少一种：BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、二氧化铪(hafnia,HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiC，以及它们的混合物，并且
所述具有锂离子传输能力的无机颗粒(c)包含锂元素并且在不存储锂的情况下输送锂离子，并且是选自由以下材料构成的组中的至少一种：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-基玻璃(0<x<4,0<y<13),诸如14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5；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)，诸如Li3.25Ge0.25P0.75S4；氮化锂(LixNy,0<x<4,0<y<2)，诸...

【专利技术属性】
技术研发人员：金明洙，尹秀珍，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR