具有多孔涂层的隔膜和含有所述隔膜的电化学装置制造方法及图纸

一种隔膜，包括一种具有多个孔的多孔基体；和一层在所述多孔基体的至少一个表面上形成的由多种无机颗粒与一种粘合剂聚合物的混合物制成的多孔涂层，其中所述粘合剂聚合物包含在３５℃对丙酮的溶解度为２５重量％或更大的基于聚偏１，１－二氟乙烯的第一共聚物；在３５℃对丙酮的溶解度为１０重量％或更小的基于聚偏１，１－二氟乙烯的第二共聚物；和一种具有氰基的聚合物。该隔膜可减慢电化学装置寿命的衰退，并可防止多孔涂层中无机颗粒的脱嵌，由此可改善电化学装置的安全性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于电化学装置例如锂二次电池的隔膜和一种含有所述隔膜的 电化学装置。更具体而言，本专利技术涉及一种在多孔基体的表面形成有由一种粘合剂聚合物 和无机颗粒的混合物构成的多孔涂层的隔膜，并涉及一种含有所述隔膜的电化学装置。
技术介绍
近来，人们对能量贮存技术的关注日益增加。电池作为能量来源已广泛用于便携 式电话、可携式摄像机、笔记本电脑、PC机及电动车领域，导致了对其深入的研发。在这方 面，电化学装置是极受关注的主题之一。特别地，可再充电二次电池的开发成为关注的焦 点。最近，在这类电池的开发中，主要研究的是能改进容量密度和比能量的新的电极和电池 设计。在当前使用的二次电池中，20世纪90年代早期开发的锂二次电池与使用液体电 解质溶液的常规电池相比具有更高的驱动电压和高得多的能量密度，所述常规电池例如 Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H2S04-Pb电池。为此，使用锂二次电池是有利的。但是，这类锂二 次电池的缺点在于，其中使用的有机电解质可能造成与安全相关的问题，例如电池的起火 和爆炸，并且制备这类电池的方法复杂。最近，锂离子聚合物电池由于解决了锂离子电池的 上述缺点而被认为是新一代电池之一。但是，锂离子聚合物电池与锂离子电池相比，具有相 对较低的电池容量，并且其在低温下的放电容量不足。因此，迫切需要解决锂离子聚合物电 池的这些缺点。所述电化学装置已被许多公司生产出来，并且各电化学装置的电池安全特性不 同。因此，重要的是评估和确保电化学电池的安全性。首先，电化学装置的故障不应对使用 者造成任何伤害。为此，安全规程(Safety Regulation)对电化学装置的起火和爆炸进行 了严格规定。在电化学装置的安全特性方面，电化学装置过热可能会导致热逸散，并且当隔 膜被穿透时，可能会发生爆炸。特别是，通常用作电化学装置的隔膜的基于聚烯烃的多孔基 体在100°C或更高的温度下由于其固有特性及其制造过程(例如伸长过程)而表现出急剧 的热收缩，这可能造成正极和负极之间的电路短路。为解决电化学装置的上述安全相关的问题，韩国专利登记文本No. 10-0727248和 No. 10-0727247公开了一种具有多孔涂层的隔膜10，所述多孔涂层通过用无机颗粒3和粘 合剂聚合物5的混合物涂布具有许多孔的多孔基体1的至少一个表面而形成(见图1)。在 所述隔膜中，在多孔基体1上形成的多孔涂层中的无机颗粒3充当一种保持多孔涂层的物 理形状的间隔物，因此当电化学装置过热时，无机颗粒3抑制多孔基体的热收缩。此外，无 机颗粒之间还存在间隙体积，从而形成微孔。如上所述，在多孔基体上形成的多孔涂层有助于改进安全性。但是，由于无机颗粒 的引入，电化学装置的寿命，特别是高温循环或贮存寿命，可能变差。上述文献公开了多种 粘合剂聚合物及其结合物，但是这些文献没有具体地公开解决上述问题的任何粘合剂聚合 物的结合物。4同时，多孔涂层中的无机颗粒可能由于在电化学装置的组装过程(例如绕制过 程)中产生的应力而脱嵌。脱嵌的无机颗粒导致电化学装置的局部缺陷，从而对电化学装 置的安全性产生不利影响。因此，需要更多努力来解决该问题。
技术实现思路
技术问题为解决现有技术的问题而设计了本专利技术，因此，本专利技术的一个目的是提供一种能 通过引入具有无机颗粒的多孔涂层而改进电化学装置的寿命特性的隔膜，及含有所述隔膜 的电化学装置。本专利技术的另一个目的是提供一种能通过解决多孔基体上形成的多孔涂层中的无 机颗粒在电化学装置的组装过程中脱嵌的问题而改进电化学装置的安全性的隔膜，及含有 所述隔膜的电化学装置。技术方案为实现第一个目的，本专利技术提供了一种隔膜，该隔膜包含一种具有多个孔的多孔 基体；和一层在所述多孔基体的至少一个表面上形成的由多种无机颗粒和一种粘合剂聚合 物的混合物构成的多孔涂层，其中所述粘合剂聚合物包含在35°C对丙酮的溶解度为25重 量％或更大的基于聚偏1，1" 二氟乙烯的第一共聚物；在35°C对丙酮的溶解度为10重量％ 或更小的基于聚偏1，1" 二氟乙烯的第二共聚物；和一种具有氰基的聚合物。在本专利技术的隔膜中，基于聚偏1，1_ 二氟乙烯的第一共聚物可为聚偏1，1_ 二氟 乙烯-共-六氟丙烯，并且基于聚偏1，1" 二氟乙烯的第二共聚物可为聚偏1，1- 二氟乙 烯-共_氯三氟乙烯。此外，具有氰基的聚合物可为氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰 乙基纤维素、氰乙基蔗糖等。在本专利技术的隔膜中，以多孔涂层的总重量为基准，优选分别地，基于聚偏1，1_ 二 氟乙烯的第一共聚物的含量为5-30重量％，基于聚偏1，1_ 二氟乙烯的第二共聚物的含量 为1-10重量％，并且具有氰基的聚合物的含量为0. 1-5重量％。本专利技术的隔膜可插入正极和负极之间并用于电化学装置，例如锂二次电池和超级 电容器。有益效果本专利技术的隔膜通过采用具有无机颗粒的多孔涂层而解决了电化学装置寿命特性 变差的问题，并且还解决了在多孔基体上形成的多孔涂层中的无机颗粒在电化学装置组装 过程中脱嵌的问题，从而改进了电化学装置的安全性。因此，本专利技术的隔膜极适用于电化学装置例如锂二次电池和超级电容器，特别是 电动车辆或混合型车辆的中型或大型电池。附图说明本专利技术的其他目的及方面将从以下参照附图对实施方案的描述中变得明显，其 中图1为示意性展示隔膜的剖视图；图2为展示根据一个实施方案和各比较例制备的隔膜表面的SEM(扫描电子显微镜)照片；图3为展示本专利技术的实施方案和比较例的电池的高温贮存寿命特性的测量结果 的图表；且图4为展示本专利技术的实施方案和比较例的电池的高温循环寿命特性的测量结果 的图表。具体实施例方式下文将参照附图详细描述本专利技术的优选实施方案。在描述之前，应理解的是，本说 明书及所附权利要求书中所用术语不应解释为限于常规含义和字典含义，而应根据与本发 明技术方面相应的含义和概念在允许专利技术者进行适当定义以进行最佳解释的原则的基础 上进行解释。因此，此处给出的描述仅为出于说明目的的优选实施例，而不欲限制本专利技术范 围，因此应理解的是，在不偏离本专利技术主旨和范围的情况下，可对其作出其他等效方案和改 变方案。本专利技术的隔膜包括一种具有多个孔的多孔基体；和一个在所述多孔基体的至少一 个表面上形成的由多种无机颗粒和一种粘合剂聚合物的混合物构成的多孔涂层。所述粘合 剂聚合物包含在35°C对丙酮的溶解度为25重量％或更大的基于聚偏1，1_二氟乙烯的第一 共聚物；在35°C对丙酮的溶解度为10重量％或更小的基于聚偏1，1- 二氟乙烯的第二共聚 物；和一种具有氰基的聚合物。如上所述，将无机颗粒引入在多孔基体上形成的多孔涂层中，可导致电化学装置 的寿命特性变差。专利技术人发现，当同时使用所述三组分聚合物形成多孔涂层时，所形成涂 层中的无机颗粒由于相分离而最低限度地暴露于隔膜表面，从而改进电化学装置的寿命特 性，并解决无机颗粒脱嵌的问题。本专利技术是在上述基础上进行构思的。在本专利技术的隔膜中，基于聚偏1，1_ 二氟乙烯的第一及第二共聚物实质上含有一 种1，1- 二氟乙烯组分，并且它们的溶解度分别为25重量％或更大和10重量％或更小。如 果在混合物中使用对多孔涂层形成中所用的溶剂具有不同溶解度的基于聚偏1，1_ 二氟乙 烯的组分，则聚合物会发生相分离，从而形成其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜，其包括：一种具有多个孔的多孔基体；和一层在所述多孔基体的至少一个表面上形成的由多种无机颗粒和一种粘合剂聚合物的混合物构成的多孔涂层，其中所述粘合剂聚合物包含：在３５℃对丙酮的溶解度为２５重量％或更大的基于聚偏１，１－二氟乙烯的第一共聚物；在３５℃对丙酮的溶解度为１０重量％或更小的基于聚偏１，１－二氟乙烯的第二共聚物；和一种具有氰基的聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵允玎，朴必圭，金钟桓，韩东勳，李汉浩，李相英，刘智相，张贤珉，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]