多孔隔膜和包含其的电化学装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术，提供一种多孔隔膜，所述多孔隔膜具有多孔层，所述多孔层包含：多个板状无机粒子；和位于所述板状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述板状无机粒子的第一粘结剂聚合物。本发明专利技术还提供包含所述多孔隔膜的电化学装置。

Porous diaphragm and electrochemical device containing it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔隔膜和包含其的电化学装置
本申请要求于2017年12月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0173537号和于2018年12月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0162329号的优先权和权益，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本专利技术涉及一种多孔隔膜和包含其的电化学装置，并且涉及一种能够阻止锂离子枝晶且由于优异的热性能而具有提高的高温安全性的多孔隔膜以及包含其的电化学装置。
技术介绍
近来，人们对能量存储技术的关注日益增长。随着应用扩展到手机、便携式摄像机和笔记本PC的能源，以及此外扩展到电动车辆，对电化学装置的研究和开发的工作越来越具体化。在这些方面，电化学装置是最受关注的领域，其中，能够充放电的二次电池的开发一直是关注的焦点，并且已经进行了这样的电池的开发以研究和开发用于提高容量密度和比能量的新电极和电池的设计。在当前使用的二次电池中，20世纪90年代早期开发的锂二次电池以其相比于使用水溶液电解液的常规电池如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和硫酸铅电池的更高的工作电压和显著更高的能量密度的优势而受到关注。然而，这样的锂离子电池具有安全性问题，例如由于使用有机电解液而引起的着火和爆炸，并且具有制造复杂的缺点。近来的锂离子聚合物电池通过改善锂离子电池的这些弱点已经被认为是下一代电池之一，但是，与锂离子电池相比，其电池容量仍相对较低，并且特别是，低温下的放电容量不足，并且迫切需要对其进行改进。诸如上述的电化学装置已经在许多公司生产，但是它们的安全特性却大不相同。对于这些电化学装置，评价安全性和确保安全性是非常重要的。最重要的考虑是在电化学装置发生故障的情况下不对使用者造成伤害，并且为此，在安全性要求中严格控制了电化学装置中的着火和发烟等。在电化学装置的安全特性方面，当由于电化学装置过热而发生热失控或隔膜被穿透时，非常担心爆炸。特别是，通常用作电化学装置的隔膜的聚烯烃类多孔基材，由于材料特性和包含拉伸的制造工艺的特性，在100℃以上的温度下显示出极端的热收缩行为，从而导致正极与正极之间的短路。为了解决电化学装置的这样的安全性问题，已经提出了一种通过在具有许多孔的聚烯烃类多孔基材的至少一个表面上涂布过量的无机粒子和粘结剂聚合物的混合物来形成多孔的有机-无机涂层的隔膜。然而，由于在制备过程例如干燥过程中发生的裂纹，本文的多孔层可能在表面上具有涂层缺陷。结果，当组装二次电池或使用电池时，有机/无机复合多孔层可能容易地从聚烯烃类多孔基材上脱离，并且这导致电池安全性下降。另外，用于形成涂布在聚烯烃类多孔基材上以形成多孔层的多孔层的浆料增加了干燥期间粒子的堆积密度，导致产生以高密度填充的部分，这引起透气性降低的问题。另外，在电池电极板制备过程和原料制备过程中不可避免地混入的重金属成分在电池活化过程中被氧化和还原的同时在负极表面上析出，由此产生的金属锂针状晶体(枝晶)导致正极或负极中发生微短路，从而导致电池电压下降。因此，由于电池行业的特性而需要越来越高水平的稳定性，因此仍然需要可有助于电池稳定性的进一步改进的隔膜。[现有技术文献](专利文献1)韩国专利申请公开第10-2017-0053448号
技术实现思路
【技术问题】因此，本专利技术的一个方面提供一种能够防止由枝晶生长引起的正极与负极之间的短路现象并且由于优异的热性能而具有改善的高温安全性的多孔隔膜，以及包含所述多孔隔膜的电化学装置。【技术方案】根据本专利技术的一个方面，提供以下实施方式的多孔隔膜。第一实施方式涉及一种多孔隔膜，其包含多孔层，所述多孔层包含：多个板状无机粒子；和位于所述板状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述板状无机粒子的第一粘结剂聚合物。第二实施方式涉及第一实施方式所述的多孔隔膜，其还包含多孔涂层，所述多孔涂层位于所述多孔层的至少一个表面上并且包含：多个球状无机粒子；和位于所述球状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述球状无机粒子的第二粘结剂聚合物。第三实施方式涉及第一实施方式或第二实施方式所述的多孔隔膜，其中所述板状无机粒子的长径比为5至100。第四实施方式涉及第一实施方式至第三实施方式中任一实施方式所述的多孔隔膜，其中所述板状无机粒子包含氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化镁、二氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化铁、氧化钡钛、氧化铝-二氧化硅复合氧化物、或其中两种以上的混合物。第五实施方式涉及第二实施方式至第四实施方式中任一实施方式所述的多孔隔膜，其中所述球状无机粒子的长径比为1至2。第六实施方式涉及第二实施方式至第五实施方式中任一实施方式所述的多孔隔膜，其中所述球状无机粒子包含氧化铝、二氧化硅或其混合物。第七实施方式涉及第一实施方式至第六实施方式中任一实施方式所述的多孔隔膜，其中所述多孔层还包含球状无机粒子。根据本专利技术的另一方面，提供以下实施方式的电化学装置。第八实施方式涉及一种电化学装置，其包含正极、负极以及设置在所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述隔膜是第一实施方式至第七实施方式中任一实施方式所述的多孔隔膜。第九实施方式涉及第八实施方式所述的电化学装置，其为锂二次电池。【有益效果】根据本专利技术的一个实施方式，通过提供包含板状无机粒子的基础层能够增加正极/负极之间的路径，即所谓的曲折度，且即使当在电池中产生枝晶时，相应的枝晶也难以从负极到达正极，并且可以进一步提高关于枝晶短路的可靠性。另外，由于根据本专利技术的一个实施方式的多孔隔膜不具有多孔聚合物基材，因此可获得降低成本的效果，通过控制整体隔膜的孔径和孔隙率获得均一的多孔隔膜，并且可以通过减小隔膜的厚度来减轻重量。另外，由于即使暴露在120℃以上的高温下也不存在诸如热收缩的现象，因此可获得提高安全性的优点。附图说明图1是说明由无机粒子形成的多孔层中的曲折度的示意图。图2是说明由球状无机粒子形成的多孔层中的曲折度的示意图。图3是说明由板状无机粒子形成的多孔层中的曲折度的示意图。图4是根据本专利技术的一个实施方式的多孔隔膜的示意图。图5是根据本专利技术的一个实施方式的多孔隔膜的示意图。图6是根据本专利技术的一个实施方式的多孔隔膜的示意图。图7是呈现实施例1、实施例2和比较例1的寿命特性评价结果的图。具体实施方式在下文中，将详细描述本专利技术。本说明书和权利要求中所用的术语或词语不应当被解释为限于一般含义和字典中的含义，而应基于允许本专利技术人可以适当地定义术语的概念以对本专利技术进行最佳解释的原则基于符合本公开的技术构思的含义和概念来解释。根据本专利技术的一个方面的多孔隔膜具有多孔层，其包含：多个板状无机粒子；和位于所述板状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述板状无机粒子的第一粘结剂聚合物。如下所述，本专利技术的多孔隔膜可以通过设置在正极与负极之间而发挥隔膜的作用。因此，多孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔隔膜，其包含多孔层，所述多孔层包含：多个板状无机粒子；和位于所述板状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述板状无机粒子的第一粘结剂聚合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 KR 10-2017-0173537;20181214 KR 10-2018-011.一种多孔隔膜，其包含多孔层，所述多孔层包含：多个板状无机粒子；和位于所述板状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述板状无机粒子的第一粘结剂聚合物。


2.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其还包含多孔涂层，所述多孔涂层位于所述多孔层的至少一个表面上并且包含：多个球状无机粒子；和位于所述球状无机粒子的一部分或全部表面上以连接并固定所述球状无机粒子的第二粘结剂聚合物。


3.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其中所述板状无机粒子的长径比为5至100。


4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹锡逸，张民哲，孙炳国，咸艺麟，成多荣，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR