锂二次电池的隔膜的制造方法以及包括隔膜的锂二次电池技术

本公开提供一种锂二次电池的隔膜的制造方法，该隔膜插设在锂二次电池的正极和负极之间，该方法包括：准备隔膜基板；通过将包含陶瓷材料的第一涂布溶液涂覆到隔膜基板的表面来形成陶瓷涂层；以及通过将包含金属化合物的第二涂布溶液涂覆到陶瓷涂层的上表面的不与正极和负极接触的边缘部分来形成散射X射线的反应层。应层。应层。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池的隔膜的制造方法以及包括隔膜的锂二次电池


[0001]本公开涉及一种插设在锂二次电池的正极和负极之间的隔膜的制造方法。更具体地，本公开涉及一种锂二次电池的隔膜的制造方法，该方法允许在锂二次电池形成期间或形成之后以非破坏性方式识别有缺陷的隔膜。

技术介绍

[0002]二次电池已经被用作应用于电动车辆、大容量储能系统等中的大容量电力储存装置以及应用于诸如手机、摄像机和笔记本电脑的便携式电子设备中的小容量高性能能量源。为了满足便携式电子设备的小型化和长时间连续使用的需要，除了研究电子设备的部件的轻量化和低功率外，还需要开发小型化和高容量的二次电池。
[0003]另一方面，锂二次电池通过负极和正极的锂离子嵌入/脱嵌将化学能转化为电能，插设在负极和正极之间的隔膜在锂二次电池的安全性能方面起着至关重要的作用。
[0004]隔膜插设在负极和正极之间以防止正极和负极之间的物理接触。由于隔膜通常由聚丙烯(polypropylene，PP)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚烯烃(polyolefin)基材料制成，因此隔膜容易受到高温的影响。因此，隔膜在加热时可能容易收缩，导致负极和正极之间短路。此外，当金属锂沉积在负极上时形成的锂枝晶可能渗透到隔膜中，这也可能导致短路。这样的短路可能导致产生由副反应引起的过电流以及电池内部的热失控链式反应，从而导致电池爆炸。
[0005]传统上，使用电学方法(漏电电流测量、电阻测量等)判断锂二次电池是否有缺陷，从而区分出有缺陷的电池。然而，这种方法在准确识别有缺陷的锂二次电池方面受到限制，因为只要负极不与正极接触，即使在隔膜错位或损坏的情况下，也有可能将有缺陷的锂二次电池错误地判断为正常的。
[0006]由于上述原因，为了判断制造的锂二次电池的隔膜是否有缺陷，将电池单元拆卸以通过测试来检查隔膜是正确定位还是变形。
[0007]另一方面，作为非破坏性检查方法，已经尝试使用诸如CT设备的设备来检查锂二次电池是否有缺陷。然而，由于以下限制，目前用于锂二次电池的隔膜的检查具有挑战性。这将参照图1进行描述。
[0008]首先，市售的隔膜的厚度为约10至18μm，而CT设备的分辨率为约20至30μm。这使得难以检测厚度小于分辨率的隔膜的形状。
[0009]此外，当高密度材料和低密度材料同时存在时，难以确保低密度材料的对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)。在锂二次电池中，隔膜基板的密度为0.8至0.9g/cm3，是用作壳体的铝袋的密度(2.7g/cm3)的约1/3。存在于相对低密度隔膜周围的高密度材料(袋、正极和负极)向所有方向散射X射线，从而使低密度隔膜的CNR进一步降低。即使隔膜被涂覆有诸如氧化铝的陶瓷材料以增加其刚性，但由于涂层的高孔隙率，具有涂层的隔膜的密度仍被限制在0.8至0.9g/cm3。
[0010]最后，隔膜在袋内被电解液包围，电解液的密度(约1.0至1.5g/cm3)与隔膜的密度
相当或比隔膜的密度大，因此在CT图像上难以区分电解液和隔膜的形状。
[0011]也就是说，如图1的CT图像所示，难以清晰地识别隔膜的形状。
[0012]由于上述限制，使用非破坏性检查方法不是很有效。这就需要开发能够以非破坏性方式准确检测隔膜的形状的技术。
[0013]前述内容仅仅旨在帮助理解本公开的背景，并不旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
[0014]本公开的该
技术介绍
部分中所包括的信息仅用于增强对本公开的总体背景的理解，不能被视为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

技术实现思路

[0015]本公开的各方面旨在提供一种隔膜的制造方法，该方法被配置用于以非破坏性方式检测隔膜的位置。根据本公开的示例性实施例的锂二次电池的隔膜通过以下步骤制造：形成包含陶瓷材料的涂层以提高隔膜的刚性；并且然后，在涂层的边缘部分上，即涂层的不与负极和正极接触的上表面上，形成包含金属化合物的反应层。利用包含高密度金属化合物的反应层，可以获得与传统隔膜的CT图像相比明显清晰的隔膜的CT图像。
[0016]在本公开的一个方面中，提供一种锂二次电池的隔膜的制造方法，隔膜插设在锂二次电池的正极和负极之间，该方法包括：准备隔膜基板；通过将包含陶瓷材料的第一涂布溶液涂覆到隔膜基板的表面来形成陶瓷涂层；以及通过将包含金属化合物的第二涂布溶液涂覆到陶瓷涂层的上表面的不与正极和负极接触的边缘部分来形成散射X射线的反应层。
[0017]第二涂布溶液中包含的金属化合物可以是通过氧与选自由Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ga、Sn、Ag、Cd、Ti、Cr、Mo、W、Nb、Zr、Y、Ce、Ta和Hf组成的组中的至少一种金属之间的反应生成的至少一种金属氧化物，通过氮与选自由Ti、Nb、Ta、V、Ga和In组成的组中的至少一种金属之间的反应生成的至少一种金属氮化物，或者通过硫或硫酸与选自由Mo、Cu、W、Ti、In、Bi、Cd、Cs、Ba和Fe组成的组中的至少一种金属之间的反应生成的至少一种金属硫化物或金属硫酸盐。
[0018]金属化合物的密度可以等于或大于4.5g/cm3。
[0019]反应层的密度可以为2.0至5.6g/cm3。
[0020]反应层的厚度可以为5至30μm。
[0021]第二涂布溶液可以被涂覆使得反应层具有线状、X形或十字(+)形图案。
[0022]根据本公开的各方面，提供一种锂二次电池，该锂二次电池包括：正极；负极；以及隔膜，插设在正极和负极之间，并且包括包含陶瓷材料的涂层和包含金属化合物的反应层，涂层形成在隔膜的隔膜基板的表面上，反应层散射X射线并形成在涂层的上表面的不与正极和负极接触的边缘部分上。
[0023]涂层可以形成在隔膜的上表面或侧表面上。
[0024]当使用通过根据本公开的示例性实施例的方法制造的隔膜制造锂二次电池时，可以使用CT设备扫描隔膜的位置，从而可以以非破坏性方式检测隔膜的位置而不需要进行拆卸工作。此外，可以在制造工艺期间简单地对锂二次电池进行全面检查，因此可以丢弃或重新组装隔膜处于不正确位置的有缺陷的锂二次电池，从而使工艺缺陷最小化。
[0025]本公开的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将在一起用于解释本
公开的某些原理的并入本文的附图以及以下具体实施方式中显而易见或被更加详细地阐述。
附图说明
[0026]图1是示出典型的锂二次电池的CT图像；
[0027]图2是示出根据本公开的各种示例性实施例的锂二次电池的隔膜的制造方法的流程图；
[0028]图3是示例性地示出通过根据本公开的示例性实施例的锂二次电池的隔膜的制造方法制造的隔膜的截面图；
[0029]图4是示例性地示出在陶瓷涂层的边缘部分上形成有反应层的隔膜的示图；
[0030]图5是示例性地示出在隔膜基板的边缘部分的一部分上形成有反应层的隔膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池的隔膜的制造方法，所述隔膜插设在所述锂二次电池的正极和负极之间，所述方法包括：准备隔膜基板；通过将包含陶瓷材料的第一涂布溶液涂覆到所述隔膜基板的表面来形成陶瓷涂层；以及通过将包含金属化合物的第二涂布溶液涂覆到所述陶瓷涂层的上表面的不与所述正极和所述负极接触的边缘部分来形成散射X射线的反应层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二涂布溶液中包含的所述金属化合物是通过氧与选自由Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ga、Sn、Ag、Cd、Ti、Cr、Mo、W、Nb、Zr、Y、Ce、Ta和Hf组成的组中的至少一种金属之间的反应生成的至少一种金属氧化物，通过氮和选自由Ti、Nb、Ta、V、Ga和In组成的组中的至少一种金属之间的反应生成的至少一种金属氮化物，或者通过硫或硫酸与选自由Mo、Cu、W、Ti、In、Bi、Cd、Cs、Ba和Fe组成的组中的至少一种金属之间的反应生成的至少一种金属硫化物或金属硫酸盐。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述金属化合物的密度等于或大于4.5g/cm3。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应层的密度为2.0至5.6g/cm3。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应层的厚度为5至30μm。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴相睦，南兑衡，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：