隔板及其制备方法以及包括其的可再充电锂电池技术

一实施例提供一种用于可再充电电池的隔板、其制备方法以及包括其的可再充电锂电池，所述隔板包括多孔衬底；以及涂层，在多孔衬底的至少一个表面上包括多个环形图案，其中环形图案包括多个聚合物微粒，环形图案的平均粒径(D50)为约50μm到约500μm，且环形图案的环的宽度(环厚度)为约5μm到约50μm。

【技术实现步骤摘要】
隔板及其制备方法以及包括其的可再充电锂电池[相关申请的交叉参考]本申请主张在2019年1月10日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2019-0003519号的优先权及权利，所述韩国专利申请的全部内容并入本文供参考。
本专利技术公开一种用于可再充电锂电池的隔板、其制备方法以及可再充电锂电池。
技术介绍
将包含能够嵌入及脱嵌锂离子的材料的正电极及负电极浸渍到电解质中，且在正电极与负电极之间设置隔板。其中，隔板用作电解质离子的移动路径，同时防止正电极与负电极之间的直接接触(内部短路)。在制造可再充电锂电池的情况下，如果电极与隔板未适当结合，则在锂电池的充电及放电期间，正电极及负电极会反复收缩及膨胀，这可导致电池变形以及由电池反应的不均匀反应而引起的电池性能及稳定性的问题。当可再充电锂电池发生外部短路时，大电流流动而产生热量，从而会升高电池温度并开始热失控(thermalrunaway)，这可导致安全阀门的操作或由于电解质蒸发或发热而点火。为了防止这种情况，在隔板中使用包括例如聚烯烃等热熔树脂的多孔体。当电池内部的温度上升高于特定温度时，隔板熔化而堵塞开口，从而可应用停止电池反应及抑制热产生的关闭功能。然而，在用于蓄电的大型可再充电电池或车辆的情况下，散热差，且当可再充电电池内部发生过热时，可再充电电池的温度在短时间内升高到400℃到500℃。如果这种情况持续存在，则隔板可能会熔毁或熔化破裂，因而由于电极之间的接触而导致短路电流流动，且发热状态导致热失控。专利
技术实现思路
一实施例提供一种用于可再充电电池的隔板，所述隔板包括多孔衬底；以及涂层，在多孔衬底的至少一个表面上包括多个环形图案，其中环形图案包括多个聚合物微粒，环形图案的平均粒径(D50)为约50μm到约500μm，且环形图案的环的宽度(环厚度)为约5μm到约50μm。另一实施例提供一种制备隔板的方法。另一实施例提供一种包括隔板的可再充电锂电池。一实施例提供一种用于可再充电电池的隔板，所述隔板包括多孔衬底；以及涂层，在多孔衬底的至少一个表面上包括多个环形图案，其中环形图案包括多个聚合物微粒，环形图案的平均粒径(D50)为约50μm到约500μm，且环形图案的环的宽度(环厚度)为约5μm到约50μm。所述环形图案的平均粒径(D50)可为约80μm到约350μm。所述环形图案的环宽度(厚度)可为约5μm到约45μm。所述聚合物微粒可包括选自聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVdF)系聚合物微粒、(甲基)丙烯酸系聚合物微粒及其混合物中的至少一种。所述聚合物微粒的平均粒径(D50)可为约100nm到约600nm。所述聚偏二氟乙烯系聚合物微粒可包括选自聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯及聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯中的至少一种。所述(甲基)丙烯酸系聚合物微粒可包括选自聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯及聚丙烯腈中的至少一种。所述环形图案的负载量可为约0.5g/m2到约1.5g/m2。所述涂层的厚度可为约0.1μm到约5μm。所述环形图案的面积可为所述多孔衬底的总面积的约40％到约80％，且所述环形图案的环的面积可为所述多孔衬底的总面积的约10％到约40％。另一实施例提供一种制备隔板的方法，所述方法包括：将水与聚偏二氟乙烯系聚合物微粒、(甲基)丙烯酸系聚合物微粒及其混合物中的至少一种混合，以制备涂层组合物，以及通过喷涂方法将所述涂层组合物涂布在所述多孔衬底的至少一个表面上，并对所述涂层组合物进行干燥。所述涂层组合物的粘度可为约0.1cps到约10cps。所述涂层组合物可包含重量比为约90:10到约50:50的聚偏二氟乙烯系聚合物微粒及(甲基)丙烯酸系聚合物微粒。所述聚偏二氟乙烯系聚合物微粒的平均粒径(D50)可介于约100nm与约300nm之间。所述(甲基)丙烯酸系聚合物微粒的平均粒径(D50)可为约300nm到约600nm。所述喷涂方法可在室温下以约0.2巴到约3.0巴的压力(空气压力)及约20％到约80％的脉冲(喷嘴开闭速率)进行喷涂。另一实施例提供一种可再充电锂电池，所述可再充电锂电池包括：包含正极活性材料的正电极；包含负极活性材料的负电极；隔板，设置在正电极与负电极之间；以及电解质。通过改善电极与隔板之间的粘合性并降低界面之间的电阻，可改善电池的循环寿命特性。附图说明图1是示出根据实施例的隔板的涂层中包括的环形图案的示意图。图2是示出根据实施例的隔板的涂层的示意图。图3是示出根据实施例的可再充电锂电池的分解透视图。图4是示出在根据实例1制备的多孔衬底的一个表面上形成的涂层的扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope，SEM)图像。图5是放大图4的扫描电子显微镜(SEM)图像。具体实施方式以下，将更详细地阐述本专利技术。在本文阐述的实施例及附图中示出的配置只是本专利技术的最优选实施例之一，且不代表本专利技术的所有技术精神，在本申请时，存在可替代所述实施例及附图的各种等效形式或示例性变型。一实施提供一种隔板，所述隔板包括：多孔衬底；以及涂层，在多孔衬底的至少一个表面上包括多个环形图案。当前使用的可再充电锂电池可通过在正电极与负电极之间设置隔板，螺旋卷绕这些元件，然后在恒定的温度及压力下对所得物进行(加热)压缩的工艺来制造。这种压缩工艺可增加正电极与隔板的界面处、负电极与隔板的界面处的粘合性，且随着可再充电锂电池的充电循环及放电循环的进行而持续降低放电容量，并且使高速充电特性及放电特性劣化。电池的安全方面的问题也迫切需要解决。为了解决这个问题，在多孔衬底的至少一个表面上制备具有涂布有多种粘合剂聚合物及无机材料的混合物的涂层的隔板，但涂层在隔板的表面上具有大量粘合剂聚合物来增加对电极的粘合。粘合剂聚合物及电解质溶液可引起副反应，从而导致隔板溶胀。这可导致离子导电性的劣化及电池的循环寿命的劣化。为了解决上述问题，根据实施例的隔板的涂层包括多个环形图案，所述环形图案包括多个聚合物微粒，且所述环形图案的平均粒径为约50μm到约500μm，并且所述环形图案的环的环宽度(环厚度)为约5μm到约50μm。以下，参考图1及图2来阐述根据实施例的隔板。图1是根据实施例的隔板的涂层中包括的环形图案的示意图，且图2是示出根据实施例的隔板的涂层的示意图。参考图1及图2，在根据实施例的隔板113中，设置在多孔衬底7的至少一个表面上的涂层5中包括的所述多个环形图案1可在环3部分中包括多个聚合物微粒，且聚合物微粒实质上不存在于除所述环之外的中心，或者以非常小的负载量存在，所述负载量小于或等于环的约50％。因此，与填充有聚合物材料的多孔图案或多孔衬底的整个表面均匀涂布有聚合物材料的情况相比，通过将孔隙的堵塞最小化，可改善隔板由于与电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔板，用于可再充电电池，所述隔板包括：/n多孔衬底；及/n涂层，在所述多孔衬底的至少一个表面上包括多个环形图案；/n其中所述环形图案包括多个聚合物微粒，/n所述环形图案的平均粒径为50μm到500μm，且/n所述环形图案的环的宽度为5μm到50μm。/n

【技术特征摘要】
20190110 KR 10-2019-00035191.一种隔板，用于可再充电电池，所述隔板包括：
多孔衬底；及
涂层，在所述多孔衬底的至少一个表面上包括多个环形图案；
其中所述环形图案包括多个聚合物微粒，
所述环形图案的平均粒径为50μm到500μm，且
所述环形图案的环的宽度为5μm到50μm。


2.根据权利要求1所述的隔板，其中所述环形图案的平均粒径为80μm到350μm。


3.根据权利要求1所述的隔板，其中所述环形图案的所述环的宽度为5μm到45μm。


4.根据权利要求1所述的隔板，其中所述聚合物微粒包括选自聚偏二氟乙烯系聚合物微粒、(甲基)丙烯酸系聚合物微粒及其混合物中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的隔板，其中所述聚合物微粒的平均粒径为100nm到600nm。


6.根据权利要求4所述的隔板，其中所述聚偏二氟乙烯系聚合物微粒包括选自聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯及聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯中的至少一种。


7.根据权利要求4所述的隔板，其中所述(甲基)丙烯酸系聚合物微粒包括选自聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯及聚丙烯腈中的至少一种。


8.根据权利要求1所述的隔板，其中所述环形图案的负载量为0.5g/m2到1.5g/m2。


9.根据权利要求1所述的隔板，其中所述涂层的厚度为0.1μm到5μm。

【专利技术属性】
技术研发人员：金柄秀，赵宰贤，金道元，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR