用于二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种用于二次电池的隔板和一种包括所述隔板的锂二次电池，所述隔板包括基板和形成在所述基板的表面上的涂层，其中所述涂层包括有机粘合剂和无机颗粒，并且所述有机粘合剂包含烯键式不饱和基团。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2018年1月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0006795号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本专利技术涉及一种用于二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池，更具体地，涉及一种能够改善锂二次电池的性能和安全性的用于二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池。
技术介绍
随着对移动装置的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已经迅速增加。在这些二次电池中，具有高的能量密度和工作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已被商业化并广泛使用。近年来，由于对环境问题的日益关注，已经对能够替代作为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(EV)和混合动力电动车辆(HEV)进行了许多研究。这种电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)等使用镍金属氢化物(Ni-MH)二次电池、或具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池作为其电源。当锂二次电池用于电动车辆时，由于电池必须在恶劣条件下使用超过10年，因此除了高能量密度和能够在短时间内产生大量输出的特性之外，不可避免地需要显著优于传统小型锂二次电池的能量密度、安全性和长期寿命特性。通常，锂二次电池是通过使用正极(anode)、负极(cathode)、插置在二者之间的隔板(separator)、和作为锂离子传输介质的电解质来制造的。其中，隔板是不参与电化学反应的惰性材料。然而，隔板提供锂离子移动通过的路径以使电池工作，并且是分离阳极与阴极之间的物理接触的材料。隔板是对电池的性能和稳定性具有重要影响的关键材料之一。制备隔板的方法分为湿式和干式。湿式制备方法是将聚合物材料和低分子量蜡混合以在高温下挤出膜，并且用溶剂萃取蜡以形成微孔结构的方法。干式制备方法是仅通过物理拉伸和热处理而不使用蜡，在使用聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)粘合的两层或三层膜的多层结构中形成孔隙的方法。同时，由于在重复充电/放电时产生的动能，锂二次电池可能容易被加热，并且隔板易受这种热量的影响。特别是，使用聚乙烯(PE)的隔板在约130℃开始熔化，这可能导致孔隙关闭的“关闭(shutdown)”现象，并在150℃或更高温度下完全熔化，这可能由于无法防止内部短路而导致熔毁(meltdown)。为了克服这些限制，近年来，已经进行了研究以提高耐久性，例如使用将无机颗粒和聚合物粘合剂涂覆在隔板的表面上的浸(Dip)涂法。此外，在典型的二次电池中，主要使用液体电解质，特别是盐被溶解在非水有机溶剂中的离子导电有机液体电解质。然而，当如上所述使用液体电解质时，存在电极材料劣化和有机溶剂挥发的很大可能性。此外，由于电池本身及其周围的温度升高导致存在诸如燃烧之类的安全性问题。特别地，锂二次电池的问题在于：在充电/放电期间，由于碳酸酯有机溶剂的分解和/或有机溶剂与电极之间的副反应导致在电池内部产生气体，因此电池的厚度增加。结果，电池的性能和安全性的劣化是不可避免的。一般而言，已知电池的安全性按液体电解质<凝胶聚合物电解质<固体聚合物电解质的顺序增加，而电池的性能降低。已知固体聚合物电解质具有低电池性能，因此尚未商业化。另一方面，凝胶聚合物电解质具有优异的电化学安全性，因此能够保持电池的厚度恒定，并且由于凝胶中固有的粘附性，使得电极与电解质之间的粘附性是优异的。因此，可以制造薄膜电池。因而，近年来广泛使用凝胶聚合物电解质。然而，当使用具有包括凝胶聚合物电解质和无机颗粒在内的涂层的隔板时，涂层与电解质之间的粘附性低，使得二次电池的稳定性和性能劣化。因此，需要开发一种用于锂二次电池的隔板，该隔板对凝胶聚合物电解质具有优异的粘附性，同时具有优异的耐久性，从而可以改善电池的安全性、容量特性和寿命特性。(专利文献1)韩国专利待审公开第10-2015-0131513号
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供一种能够增加对凝胶聚合物电解质的粘附性、从而改善电池的输出特性和安全性的隔板，以及包括该隔板的锂二次电池。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种用于二次电池的隔板，所述隔板包括基板和形成在所述基板的表面上的涂层，其中所述涂层包括有机粘合剂和无机颗粒，并且所述有机粘合剂包含烯键式不饱和基团。此时，烯键式不饱和基团可以是选自由乙烯基、丙烯酰氧基、和甲基丙烯酰氧基构成的群组中的至少一种。根据本专利技术的另一方面，提供一种锂二次电池，包括正极、负极、和凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质设置在正极、负极和隔板之间并且是藉由包含(甲基)丙烯酸酯基团的低聚物聚合而形成的，其中通过包括在隔板中的且包含烯键式不饱和基团的有机粘合剂与包含(甲基)丙烯酸酯基团的低聚物之间的聚合反应形成三维结构的聚合物网络。有益效果根据本专利技术的隔板包括在涂层中的包含烯键式不饱和基团的有机粘合剂，使得隔板的涂层的有机粘合剂和包括在凝胶聚合物电解质组合物中的低聚物经受聚合反应，以改善隔板与凝胶聚合物电解质之间的粘附性，从而改善锂二次电池的性能和安全性。最佳实施方式下文中，将更加详细地描述本专利技术。将理解的是，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为具有在常用字典中限定的含义。将进一步理解的是，基于专利技术人可适当地定义术语或词语的含义以最佳地解释本专利技术的原则，这些术语或词语应被解释为具有与本专利技术的技术构思和相关技术的背景下的含义相一致的含义。本文中使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，并不意在限制本专利技术。单数形式的术语可包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”或“具有”时，具体说明了所述特征、数目、步骤、元素或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数目、步骤、元素或其组合。此外，除非在本专利技术中另有说明，“*”表示连接在相同或不同原子的末端或化学式之间的部分。在本说明书中，重均分子量可以指通过凝胶渗透色谱法(GelPermeationChromatography,GPC)测量的标准聚苯乙烯转化值，并且除非另有指出，否则分子量可以指重均分子量。此时，重均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GelPermeationChromatography:GPC)测量。例如，制备预定浓度的样本样品，然后使GPC测量系统Alliance4装置达到稳定。当装置稳定时，将标准样品和样本样品注入到装置中以获得色谱，并根据分析方法计算重均分子量(系统：Alliance4，柱：Ultrahydrogellinear×2，洗脱液(eluent)：0.1MNaNO3pH7.0磷酸盐缓冲液(phosphatebuffer)，流速(flowrate)：0.1mL/min，温度(temp)：40℃，注入(injection)：100μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的隔板，所述隔板包括：/n基板；和/n形成在所述基板的表面上的涂层，其中/n所述涂层包括有机粘合剂和无机颗粒，并且/n所述有机粘合剂包含烯键式不饱和基团。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180118 KR 10-2018-00067951.一种用于锂二次电池的隔板，所述隔板包括：
基板；和
形成在所述基板的表面上的涂层，其中
所述涂层包括有机粘合剂和无机颗粒，并且
所述有机粘合剂包含烯键式不饱和基团。


2.如权利要求1所述的隔板，其中所述烯键式不饱和基团是选自由乙烯基、丙烯酰氧基、和甲基丙烯酰氧基构成的群组中的至少一种。


3.如权利要求1所述的隔板，其中
所述有机粘合剂的所述烯键式不饱和基团位于包括选自由式X-1至式X-6构成的群组中的至少一种单元的聚合物的主链的端部或侧部：
[式X-1]



在式X-1中，m1是1至100的整数，
[式X-2]



在式X-2中，m2和m3各自独立地为1至100的整数，
[式X-3]



在式X-3中，m4是1至100的整数，
[式X-4]



在式X-4中，m5是1至100的整数，
[式X-5]



在式X-5中，m6是1至100的整数，
[式X-6]



在式X-6中，m7是1至100的整数。


4.如权利要求1所述的隔板，其中基于100重量份的所述涂层，所述有机粘合剂以1重量份至80重量份的量被包括。


5.一种锂二次电池，包括：
正极；
负极；
如权利要求1所述的隔板；和
凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质设置在所述正极、所述负极和所述隔板之间，并且是由包含(甲基)丙烯酸酯基团的低聚物聚合而形成的，其中通过包括在所述隔板中的且包含烯键式不饱和基团的有机粘合剂与包含(甲基)丙烯酸酯基团的所述低聚物的聚合而形成三维结构的聚合物网络。


6.如权利要求5所述的二次电池，其中所述低聚物进一步包含氧烷撑基。


7.如权利要求5所述的二次电池，其中所述低聚物由下式1表示：
[式1]
A-C1-A’
在式1中，A和A'各自独立地为包含(甲基)丙烯酸酯基团的单元，且C1为包含氧烷撑基的单元。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：申元景，安庆昊，李哲行，李在原，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR