电化学装置用隔膜、其制造方法和包含其的电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电化学装置用隔膜、其制造方法、和包含其的电化学装置，本发明专利技术包含：多孔聚合物基材；和在所述多孔聚合物基材的至少一个表面上形成的多孔涂层，其中，所述多孔涂层包含无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物。由于这样的构造特征，本发明专利技术能够提供一种在所述多孔聚合物基材与所述多孔涂层之间具有优异的粘附力并且对电极具有优异的粘附力的电化学装置用隔膜，和一种包含该隔膜的电化学装置。

Diaphragm for electrochemical device, manufacturing method and electrochemical device including it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学装置用隔膜、其制造方法和包含其的电化学装置
本公开内容涉及一种电化学装置用隔膜、其制造方法和包含其的电化学装置。特别地，本公开内容涉及一种在多孔聚合物基材与多孔涂层之间具有优异粘附力并且对电极具有优异粘附力的隔膜、该隔膜的制造方法和包含该隔膜的电化学装置。本申请要求于2018年6月20日在韩国提交的韩国专利申请号10-2018-0071063的优先权，其包含说明书和附图的公开内容通过引用并入本文中。
技术介绍
近来，储能技术已受到越来越多的关注。随着储能技术的应用已扩展到移动电话、便携式摄像机和笔记本PC用能量并且甚至扩展到电动车辆用能量，对电化学装置的研究和开发的努力已越来越具体化。在这种背景下，电化学装置最受关注。在此类电化学装置之中，已聚焦于可再充电二次电池的开发。最近，已进行了关于设计新型电极和电池用于在开发此类电池时改善容量密度和比能量的积极研究。在市场上可买到的二次电池之中，在1990年代初期开发的锂二次电池由于与常规电池(诸如使用水性电解质的Ni-MH电池、Ni-Cd电池和硫酸铅电池)相比，具有更高的工作电压和显著更高的能量密度，因而备受关注。尽管已由许多制造商制造了此类电化学装置，但是其安全特性显示出不同的迹象。评价并确保此类电化学装置的安全性是非常重要的。最重要的考虑事项是电化学装置不应该在其故障时伤害用户。出于此目的，安全性标准严格地控制电化学装置中的着火和冒烟。关于电化学装置的安全性特性，当电化学装置过热而引起隔膜的热失控或穿孔时非常担心爆炸。特别地，常规地用作电化学装置用隔膜的聚烯烃类多孔基材由于其材料性能及其制造工序(包括拉伸)期间的特性而在100℃以上的温度下显示出严重的热收缩行为，从而引起正极与负极之间的短路。为了解决上面提及的电化学装置的安全性问题，已提出一种隔膜，其包含通过将过量的无机粒子与粘合剂聚合物的混合物涂布到具有多个孔的多孔聚合物基材的至少一个表面上而形成的多孔涂层。在将这样的多孔涂层涂布在多孔聚合物基材上之后，通过基于对溶剂/非溶剂的选择的相分离而在多孔涂层上形成孔。在本文中，当用于形成多孔涂层的浆料中所含的粘合剂聚合物显示出高的相分离速度(kineticrate)时，在多孔涂层的表面上形成具有大直径的孔，从而引起多孔聚合物基材与多孔聚合物涂层之间的粘附力劣化的问题。相反地，当粘合剂聚合物显示出低的相分离速度时，大多数粘合剂聚合物定位在多孔涂层的面对多孔聚合物基材的界面处，从而形成没有孔或者具有孔尺寸小的孔的多孔涂层，并且引起隔膜与电极之间的粘附力劣化的问题。
技术实现思路
技术问题本公开内容被设计来解决相关技术的问题，因此本公开内容致力于提供一种电化学装置用隔膜，其在形成所述隔膜的多孔聚合物基材与多孔涂层之间具有优异的粘附力，同时在电极与所述隔膜之间显示出优异的粘附力。本公开内容还致力于提供一种显示出面对正极的多孔涂层的高氧化电位的隔膜。此外，本公开内容致力于提供所述隔膜的制造方法和包含所述隔膜的电化学装置。将容易地理解的是，可以通过所附权利要求书中所示的手段及其组合来实现本公开内容的这些及其它目的和优点。技术方案在本公开内容的一个方面中，提供了根据以下实施方式中的任一项的电化学装置用隔膜。根据第一实施方式，提供了一种电化学装置用隔膜，包含：多孔聚合物基材；和在所述多孔聚合物基材的至少一个表面上形成的多孔涂层，其中，所述多孔涂层包含无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)发生逆转，并且所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)不发生逆转。根据第二实施方式，提供了如第一实施方式中所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’和G”在如下溶液的条件下在频率为0.5Hz以下的区域中发生逆转，所述溶液在包含以90:10重量比混合的N-甲基吡咯烷酮和水的溶剂中以5重量％固体含量含有所述第一聚偏二氟乙烯共聚物。根据第三实施方式，提供了如第一实施方式或第二实施方式中所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量大于所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量。根据第四实施方式，提供了如第一实施方式至第三实施方式中的任一项所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量为400000-1500000，且所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量为50000-350000；并且所述第一聚偏二氟乙烯共聚物对所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的重量比为90:10-40:60。根据第五实施方式，提供了如第一实施方式至第四实施方式中的任一项所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物和所述第二聚偏二氟乙烯共聚物各自独立地包含：源自偏二氟乙烯的重复单元；以及源自六氟丙烯、三氯乙烯、三氟乙烯、四氯乙烯、四氟乙烯或三氟氯乙烯的至少一种附加重复单元。根据第六实施方式，提供了如第五实施方式中所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的附加重复单元的重均分子量等于或小于所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的附加重复单元的重均分子量。根据第七实施方式，提供了如第五实施方式中所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物中所述源自偏二氟乙烯的重复单元对所述附加重复单元的重量比为99:1-90:10，并且所述第二聚偏二氟乙烯共聚物中所述源自偏二氟乙烯的重复单元对所述附加重复单元的重量比为89:11-70:30。根据第八实施方式，提供了如第一实施方式至第七实施方式中的任一项所限定的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物具有以Li为基准5.0V以上的氧化电位。在本公开内容的另一方面中，还提供了根据以下实施方式中的任一项的电化学装置用隔膜的制造方法。根据第九实施方式，提供了一种电化学装置用隔膜的制造方法，包括以下步骤：(S1)准备含有溶剂、无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物的浆料；(S2)将所述浆料施涂至多孔聚合物基材的至少一个表面上；(S3)将(S2)的产物浸渍在非溶剂中以引起相分离；以及(S4)将(S3)的产物干燥以在所述多孔聚合物基材的至少一个表面上形成多孔涂层，其中，所述多孔涂层包含无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)发生逆转，并且所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)不发生逆转。根据第十实施方式，提供了如第九实施方式中所限定的电化学装置用隔膜的制造方法，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’和G”在如下溶液的条件下在频率为0.5Hz以下的区域中发生逆转，所述溶液在包含以90:10重量比混合的N-甲基吡咯烷酮和水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学装置用隔膜，包含：/n多孔聚合物基材；和/n在所述多孔聚合物基材的至少一个表面上形成的多孔涂层，/n其中，所述多孔涂层包含无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物，/n所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)发生逆转，并且/n所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)不发生逆转。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180620 KR 10-2018-00710631.一种电化学装置用隔膜，包含：
多孔聚合物基材；和
在所述多孔聚合物基材的至少一个表面上形成的多孔涂层，
其中，所述多孔涂层包含无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物，
所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)发生逆转，并且
所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的G’(储能模量)和G”(损耗模量)不发生逆转。


2.根据权利要求1所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的G’和G”在如下溶液的条件下在频率为0.5Hz以下的区域中发生逆转，所述溶液在包含以90:10重量比混合的N-甲基吡咯烷酮和水的溶剂中以5重量％固体含量含有所述第一聚偏二氟乙烯共聚物。


3.根据权利要求1所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量大于所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量。


4.根据权利要求1所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量为400000-1500000，且所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的重均分子量为50000-350000；并且
所述第一聚偏二氟乙烯共聚物对所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的重量比为90:10-40:60。


5.根据权利要求1所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物和所述第二聚偏二氟乙烯共聚物各自独立地包含：源自偏二氟乙烯的重复单元；以及源自六氟丙烯、三氯乙烯、三氟乙烯、四氯乙烯、四氟乙烯或三氟氯乙烯的至少一种附加重复单元。


6.根据权利要求5所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第二聚偏二氟乙烯共聚物的附加重复单元的重均分子量等于或小于所述第一聚偏二氟乙烯共聚物的附加重复单元的重均分子量。


7.根据权利要求5所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物中所述源自偏二氟乙烯的重复单元对所述附加重复单元的重量比为99:1-90:10，并且
所述第二聚偏二氟乙烯共聚物中所述源自偏二氟乙烯的重复单元对所述附加重复单元的重量比为89:11-70:30。


8.根据权利要求1所述的电化学装置用隔膜，其中，所述第一聚偏二氟乙烯共聚物具有以Li为基准5.0V以上的氧化电位。


9.一种电化学装置用隔膜的制造方法，包括以下步骤：
(S1)准备含有溶剂、无机粒子、第一聚偏二氟乙烯共聚物和第二聚偏二氟乙烯共聚物的浆料；
(S2)将所述浆料施涂至多孔聚合物基材的至少一个表面上；
(S3)将(S2)的产物浸渍...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柱成，李娥英，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR