复合隔膜及利用该复合隔膜的电化学器件制造技术

一个实施方案涉及一种新概念的有机/无机复合多孔隔膜及电化学器件，所述隔膜与现有的聚烯烃基隔膜相比，具有显著的热安全性，对电解质的润湿特性得到改善，多孔基材与多孔活性层之间的粘合性优异，并且电化学安全性、锂离子电导率优异，电阻增加率低，所述电化学器件包括所述隔膜，从而确保安全性的同时提高性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
复合隔膜及利用该复合隔膜的电化学器件


[0001]本专利技术涉及一种隔膜及利用该隔膜的电化学器件。更具体地，一个实施方案涉及一种新概念的有机/无机复合多孔隔膜及电化学器件，所述隔膜与现有的聚烯烃基隔膜相比，具有显著的热安全性，对电解质的润湿特性得到改善，多孔基材与多孔活性层之间的粘合性优异，并且电化学安全性、锂离子电导率优异，电阻增加率低，所述电化学器件包括所述隔膜，从而确保安全性的同时提高性能。

技术介绍

[0002]近年来，为了将二次电池应用于电动汽车等而进行高容量和大型化，从而确保电池的安全性成为了非常重要的因素。
[0003]为了确保这样的安全性，在聚烯烃等多孔片材上引入无机颗粒或由无机颗粒和有机颗粒组成的陶瓷层，以解决由于外部冲击引起的强制的内部短路而发生的电池的起火，由此确保电池的安全性并进行商业化。
[0004]然而，将所述陶瓷层引入到聚烯烃等多孔片材层时，为了陶瓷层与多孔片材层的粘合或无机颗粒之间的连接固定而使用聚合物粘合剂。然而，如上所述使用有机粘合剂时，存在电池的电解液与有机粘合剂成分之间产生化学反应或有机粘合剂溶解于电解质中而溶出，或者有机粘合剂被电解液溶胀的问题。当发生如上所述现象时，由于多孔基材的孔隙的堵塞或化学反应而产气或有机粘合剂溶出到电解质中，导致电解质的性能降低，并且发生溶胀引起的电池的体积增加等各种降低电池的性能的问题。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]为了解决所述问题而进行许多研究的结果，制备了如下复合隔膜制备将含有无机颗粒的颗粒作为主成分且包含纳米线形式的一维无机材料的浆料，并将所述浆料涂布在多孔基材上并进行干燥，从而形成包含维数不同的异质材料的复合物层(也可以命名为第一复合物层)，而没有在多孔基材的一面或两面使用化学稳定性不足的有机粘合剂。因此，发现所述复合隔膜在多孔基材层与复合物层之间具有充分的粘合强度，并且耐热性进一步提高，通过一维无机材料改善与电解质的润湿性，从而可以提供一种可以降低电池的电阻的复合隔膜。
[0007]一个技术问题是提供一种新型复合隔膜，其没有有机粘合剂的溶出，没有电解液引起的溶胀或孔隙的堵塞、产气、电解质性能降低，并且不会溶胀而引起电池体积增加。
[0008]另一个技术问题是提供一种即使不使用有机粘合剂也与多孔基材具有优异的粘合强度的复合隔膜。
[0009]一个技术问题是提供一种新型复合隔膜，所述新型复合隔膜为如上所述将一维无机材料与包含过量的无机颗粒的颗粒一同使用并涂布在多孔基材上以形成包含维数不同的异质材料的复合物层，从而改善多孔基材与复合物层的界面处的一维无机材料引起的润
湿性，因此可以降低电池单元的电阻。
[0010]此外，提供一种新型复合隔膜，其与现有的具有由有机粘合剂和含有无机颗粒的颗粒形成的陶瓷层的隔膜相比，具有更优异的耐热性，抑制电池性能随时间的变化，并且具有更持久的化学稳定性。
[0011]另一个技术问题是提供一种隔膜及利用该隔膜的锂二次电池，所述隔膜的对电解质的润湿特性得到改善，并且电阻低而电化学安全性优异，特别地，即使是在多孔基材上利用含有无机颗粒的颗粒和一维无机材料来形成包含维数不同的异质材料的复合物层，而实质上不使用有机粘合剂，所制备的隔膜的电阻值也比单独的多孔基材的值更低，因此具有优异的电特性。
[0012]此外，提供一种新型隔膜，其中，通过完全或充分去除有机粘合剂引起的多孔基材的孔隙的堵塞或向电解质中的溶出，所制备的隔膜的锂离子的迁移顺利，从而可以显著提高二次电池的容量保持率等电特性。
[0013]此外，提供一种新概念的多孔复合隔膜，与现有隔膜相比，所述隔膜可以显示出优异的锂离子电导率、优异的电解液渗透率及更优异的热安全性等。
[0014]此外，提供一种隔膜，所述隔膜的根据高容量和大型化的电池的尺寸稳定性更优异，即使长期使用层叠几百层的电池，也具有在几乎没有厚度的偏差的情况下进一步提高电池的安全性的效果。
[0015]此外，提供一种具有优异的性能的电化学器件，具体地，提供一种锂二次电池。
[0016]技术方案
[0017]用于实现上述技术问题的一个实施方案涉及一种复合隔膜，其包括：(a)多孔基材；以及(b)
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
，其层叠在所述多孔基材的一面或两面，并包含无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)和一维无机材料(B)。
[0018]另一个实施方案涉及一种复合隔膜，其包括：(a)多孔基材；(b)
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
，其在所述多孔基材的一面或两面，并包含无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)和一维无机材料(B)；以及(c)还包含形成在所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
上部的选自无机颗粒层或
‘
包含维数不同的异质材料的第二复合物层
’
中的任一种层，其中，所述无机颗粒层包含无机颗粒和有机粘合剂，所述
‘
包含维数不同的异质材料的第二复合物层
’
是利用含有无机颗粒的颗粒和一维无机材料而形成。
[0019]本说明书中，所述
‘
包含维数不同的异质材料的第二复合物层
’
包含与形成在所述多孔基材层上的
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层(可以命名为第一复合物层)
’
含量彼此不同的一维无机材料。例如，所述两个层中，无机纳米线或无机纳米纤维形式的一维无机材料的含量以彼此不同的含量存在。
[0020]就所述包含维数不同的异质材料的第一复合物层和第二复合物层而言，一维无机材料加强颗粒之间、颗粒与多孔基材及多孔基材与一维无机材料之间的结合，从而可以赋予优异的粘合力。
[0021]一个实施方案中，在所述第一复合物层和第二复合物层中，与第二复合物层相比，第一复合物层可以包含更多的无机纳米线或无机纳米纤维形式的一维无机材料，也可以包含更少的无机纳米线或无机纳米纤维形式的一维无机材料，但所述第一复合物层和第二复合物层中的一维无机材料的含量彼此不同。
[0022]一个实施方案中，所述无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)可以为单独的无机颗粒或无机颗粒与有机颗粒的混合颗粒。或者，在电池的安全性方面，单独包含无机颗粒或相比有机颗粒包含过量的无机颗粒更为优选。
[0023]即，所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
可以包含无机颗粒和一维无机材料而形成，或者包含无机颗粒、有机颗粒及一维无机材料而形成。
[0024]所述无机颗粒可以是选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属碳酸盐、金属水合物及金属碳氮化物等中的任一种或两种以上。具体地，所述无机颗粒只要是通常在本领域中使用的无机颗粒，则不受特别限制，但例如，可以是选自勃姆石(Boehmite)、Al2O3、T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其包括：(a)多孔基材；以及(b)包含维数不同的异质材料的复合物层，其层叠在所述多孔基材的一面或两面，并包含无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)和一维无机材料(B)。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述复合隔膜还包括：无机颗粒层，其在所述包含维数不同的异质材料的复合物层的上面，并包含有机粘合剂和含有无机颗粒的颗粒。3.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述复合隔膜在所述包含维数不同的异质材料的复合物层上进一步层叠有包含维数不同的异质材料的第二复合物层。4.根据权利要求3所述的复合隔膜，其中，所述第二复合物层包含与层叠在多孔基材的一面或两面的复合物层不同含量的一维无机材料。5.根据权利要求4所述的复合隔膜，其中，所述第二复合物层中包含的一维无机材料的含量多于层叠在多孔基材的一面或两面的复合物层中包含的一维无机材料的含量。6.根据权利要求4所述的复合隔膜，其中，所述第二复合物层中包含的一维无机材料的含量少于层叠在多孔基材的一面或两面的复合物层中包含的一维无机材料的含量。7.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述无机颗粒为选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属碳酸盐、金属水合物及金属碳氮化物中的任一种或两种以上。8.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，与所述多孔基材相接的包含维数不同的异质材料的复合物层包含0.1
‑
50重量重量％的一维无机材料和50
‑
99.9重量％的无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒。9.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述复合物层还包含有机粘合剂。10.根据权利要求3所述的复合隔膜，其中，所述第二复合物层还包含有机粘合剂。11.根据权利要求9所述的复合隔膜，其中，以100重量％的一维无机材料和有机粘合剂的总含量为基准，所述复合物层包含含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：池尚胤，
申请(专利权)人：爱思开高新信息电子材料株式会社，
类型：发明
国别省市：