本发明专利技术公开了一种隔膜。其包括：无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电正温度系数（ＰＴＣ）颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。由于所述导电ＰＴＣ颗粒的存在，所述多孔性涂层可具有针对热失控的关闭功能。此外，所述多孔性涂层表现出合适的导电性。因此，所述隔膜适用于高容量电化学装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电化学装置例如锂二次电池的隔膜，以及包括所述隔膜的电化学装置。更具体地，本专利技术涉及一种由填料颗粒和粘合剂聚合物构成的多孔性涂层形成在无纺基布的至少一个表面上的隔膜以及包括所述隔膜的电化学装置。
技术介绍
最近，对能量存储技术的关注越来越增加。随着能量存储技术的应用领域扩展至手机、摄像机、笔记本电脑甚至电动汽车，对研发电化学装置的投入也越来越变得具体化。 其中，能够进行充放电的二次电池的开发成了关注中的焦点，并且，最近在开发这种电池当中为提高电池的容量密度和比能量，以对新电极和电池的设计而进行研发。目前正适用中的二次电池中，开发于九十年代初的锂二次电池与使用水性电解质的Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H2SO4-Pb电池等传统式电池相比，具有工作电压更高、能量密度显著更大的优点，因此倍受瞩目。然而，所述锂离子电池伴随使用有机电解质，存在着火或爆炸等安全性问题，和制造起来棘手的缺点。现在的锂离子聚合物电池克服了锂离子电池的缺点，并成为了新一代电池。但仍与锂离子电池相比容量相对低、低温放电容量不足， 因此急切需要进行改善。许多公司已经生产了多种具有不同安全特性的电化学装置。评估和确保所述电化学装置的安全性非常重要。最重要的安全性考虑是电化学装置的运转故障或机能不良不应造成对使用者的伤害。为此目的，法规严格限制电化学装置的可能的危险(例如着火或冒烟)。电化学装置的过热可导致隔膜的热失控或热击穿，这可增加爆炸的危险。具体地，通常用作电化学装置的隔膜的多孔聚烯烃基底因其材料特性和包括伸长的生产过程而在100°c 或更高的温度下发生严重的热收缩。这种热收缩现象可导致阳极和阴极之间的短路。为解决电化学装置的上述安全性问题，已经提出一种隔膜，其中填料颗粒例如无机颗粒与粘合剂聚合物的混合物涂覆在高度多孔性基底的至少一个表面上以形成多孔涂层。例如，韩国未审查的专利申请No. 2007-83975和2007-0019958以及日本专利公开 No. 2005-536857公开了关于隔膜的技术，其中隔膜各自均包括多孔性基底和在所述多孔性基底上形成的多孔性涂层，其中所述多孔涂层由绝缘的填料颗粒与粘合剂聚合物的混合物构成并包含具有关闭功能(shutdown function)的材料。在所述多孔基底上形成的绝缘多孔涂层有助于提高电化学装置的稳定性但不可避免地引起隔膜厚度的增加，使得难以制造高容量电池。
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在解决本领域的问题，因此本专利技术的一个目的是提供包括多孔涂层的隔膜，所述涂层具有关闭功能并表现出合适的导电性，因此所述隔膜适用于高容量电化学装置。本专利技术的另一目的是提供包括所述隔膜的高容量电化学装置。技术方案为实现这些目的，本专利技术提供一种隔膜，其包括无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电正温度系数(PTC)颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。对于本专利技术的隔膜，所述导电PTC颗粒含量可以基于所述填料颗粒的总重计为约 1-100重量％，优选地，作为填料颗粒除了导电正温度系数(PTC)颗粒还包括无机颗粒。对于本专利技术的隔膜，所述无纺基布由平均直径为0. 5-10 μ m的微纤维构成，优选使用包括50%以上最大直径为0. 1-70 μ m的孔的无纺基布，这对于所述隔膜的绝缘性质是优选的。所述多孔涂层以每平米(m2)无纺基布5-20g的量加载。此加载量适用于高容量电池的制造。所述隔膜可插入阳极和阴极之间来用于锂二次电池或超级电容器装置等电化学直ο有益效果本专利技术的隔膜作为形成在无纺基布上的多孔性涂层的填料颗粒，包括具有关闭功能的导电PTC颗粒。由此本专利技术的隔膜表现出以下效果。首先，在所述绝缘性无纺基布上形成的多孔性涂层因所述导电PTC颗粒的存在而表现出合适的导电性。因此，本专利技术的隔膜适用于高容量电化学装置。第二，构成所述导电PTC颗粒的低熔点树脂在电化学装置过热时膨胀。这种膨胀降低了所述多孔性涂层的孔面积并降低所述PTC颗粒的导电性，有助于所述电化学装置的稳定性的提高。此外，当电化学装置中发生热失控时，构成所述PTC颗粒的低熔点树脂熔化并关闭所述隔膜的孔以阻止电化学反应进一步进行。此外，即使当电化学装置的热失控导致所述无纺基布的破坏时，所述填料颗粒中无机颗粒的存在可抑制所述电化学装置的阳极和阴极之间的短路，从而提高所述电化学装置的安全性。附图说明图1图示了在实施例1和对比例1中生产的隔膜的关闭性能的测量结果；图2图示了在实施例1和对比例1中生产的电池的电池性能的测量结果；图3图示了在实施例1中生产的电池的针刺测试结果；以及图4图示了在对比例1中生产的电池的针刺测试结果。优选实施方式现在将对本专利技术进行详细描述。在描述之前，应理解，本说明书和所附权利要求中所用的术语和词语不应被理解为具有常用意义和字典意义，而应根据专利技术人可为了以最佳方式描述其专利技术而合适地定义术语和词语的概念的原则，被解释为具有与本专利技术的技术思想对应的意义和概念。因此，给出以下实施方案只是为了说明，而非意图限制本专利技术的范围。依此，应理解，可在提交本申请时对本专利技术的实施方案进行其他等同替换和修改。本专利技术提供隔膜，其包括无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电正温度系数(PTC)颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。通过混合合适量的树脂和导电颗粒而成型的所谓的“聚合物PTC颗粒(Positive Temperature Coefficient)，，，已知随着温度的增加而表现出电阻的增加的特性(即正温度系数特性)，同时具有合适的导电性。在正常状态下，分散在所述树脂中的导电颗粒形成多个导电通路，从而表现出低的比电阻。在温度升高时，由所述导电颗粒形成的导电通路因所述树脂具有比所述导电颗粒更高的热膨胀系数而逐渐断开。因此，所述导电颗粒表现出PTC 特性。在本专利技术的隔膜中，所述多孔性涂层的填料颗粒包括所述导电PTC颗粒。由于所述导电PTC颗粒的存在，在所述无纺基布上形成的多孔性涂层表现出合适的导电性，使得所述隔膜适用于高容量电化学装置。此外，电化学装置的过热使构成导电PTC颗粒的低熔点树脂膨胀。这种膨胀降低了所述多孔性涂层的孔面积并降低所述PTC颗粒的导电性以阻止电化学反应进行，有助于所述电化学装置的稳定性的提高。特别是，当电化学装置中发生热失控时，所述构成PTC颗粒的低熔点树脂融化并闭塞所述多孔性涂层的孔以进一步阻止电化学反应进行。构成所述导电PTC颗粒的“低熔点树脂”意味着所述树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。因此，所述低熔点树脂在电化学装置热失控导致无纺基布损坏之前变为熔融状态，引起所述隔膜关闭。对低熔点树脂的种类没有特别限制，考虑电化学装置的热安全性时可以使用诸如聚乙烯、聚乙烯共聚物等聚烯烃树脂，优选使用熔点为80-130°C的树脂。 构成所述导电PTC颗粒的导电性颗粒，只要具有导电性和热稳定性则皆可使用。 优选为单独使用天然石墨、人造石墨、炭黑、石墨等本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种隔膜，其包括：无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电ＰＴＣ颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。
【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：朴必圭，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR
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