包含微囊的隔膜以及含有该隔膜的电化学器件制造技术

本发明专利技术涉及一种隔膜及包括其的电化学器件，其中，该隔膜包括：具有多个孔的多孔基材；多孔涂层，其形成在选自所述多孔基材的至少一个表面和所述多孔基材的孔中的一种以上的区域，并且所述涂层包括多个无机颗粒和粘合剂聚合物，所述粘合剂聚合物位于所述无机颗粒的部分或全部表面上，从而使无机颗粒之间连接并固定；以及微囊，其分散在选自所述多孔基材的孔和由在所述多孔涂层内形成的无机颗粒之间的空隙所构成的孔的一种以上的区域中，并且在微囊中含有用于提高电化学器件性能的添加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含微囊的隔膜以及含有该隔膜的电化学器件
本专利技术涉及一种隔膜（separator）、以及一种含有该隔膜的电化学器件，更具体地，本专利技术涉及一种包含具有控释（controlledrelease）特性的微囊（microcapsule）的隔膜，以及含有该隔膜的电化学器件。本申请要求申请号为第10-2011-0085079号的韩国专利申请的优先权，其于2011年8月25日提交于大韩民国，所述专利申请的公开内容以引用方式纳入本说明书。本申请还要求申请号为第10-2012-0093715号的韩国专利申请的优先权，其于2012年8月27日提交于大韩民国，所述专利申请的公开内容以引用方式纳入本说明书。
技术介绍
近来，人们对于蓄能技术的关注不断增加。电化学器件已作为能源广泛地用于移动电话、录像机、笔记本电脑、个人电脑和电动汽车的领域中，导致了对其的深入研究和开发。在这一方面，电化学器件是人们极为关注的主题之一。特别是，可充电二次电池的开发已经成了关注的焦点。近来，对于所述电池的研究和开发集中在新型电极和电池的设计上，以增加容量密度和比能（specificenergy）。目前可以使用许多二次电池。在它们之中，开发于1990年代早期的锂二级电池引起了特别的关注，其原因是它们与传统的基于液态电解液的电池——例如，Ni-MH、Ni-Cd和硫酸铅电池——相比，具有更高的工作电压和高很多的能量密度的优点。然而，这些锂离子电池有着安全方面的问题，例如当遭遇有机电解液时会燃烧和爆炸，并且存在难以制造的缺点。在为了克服所述锂离子电池缺陷的尝试中，开发了锂离子聚合物电池作为下一代电池。但是，仍急迫地需求更多研究来增加锂离子聚合物电池相比之锂离子电池较低的容量和不足的低温放电容量。并且，为了开发锂二次电池中含有的阴极、阳极、隔膜和电解质溶液，在其中使用了多种添加剂。添加剂主要被分为必需添加剂，其是电池运行所需的；以及额外添加剂，其是用于进一步确保电池性能和安全性的。通常而言，前者必需添加剂用于电池组件的制备（制造），而后者额外添加剂用于电池组件的制备或用在电池的组装中。在所述添加剂中，以确保安全性为目的的添加剂是在某些时刻所需要的，例如，由于电池不正常运行而出现过电流或高温状态时；而某些添加剂则是在电池的使用中以一定量持续需要的。特别地，某些添加剂用于在二次电池的运行循环中起到活化作用，除去容量-退化因素（capacity-fadingfactors）并实现更稳定的循环。然而，由于这些添加剂可能引发其他的副反应，将它们在需要的时候放置在需要的位置是很重要的。与此同时，用于增强电池循环性能的添加剂大部分集中在电解质溶液、阴极和阳极，因此，考虑到添加剂导致的副反应，需要开发一种方法来将添加剂保持在更有效的位置。
技术实现思路
技术课题本专利技术旨在解决现有技术中的问题，提供一种能够控释用于提高电化学器件性能的添加剂的隔膜，以及一种含有所述隔膜的电化学器件。解决课题的方案为解决上述课题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种隔膜，其包括：具有多个孔（pore）的多孔基材；多孔涂层，其形成在选自所述多孔基材的至少一个表面和所述多孔基材的孔中的一种以上的区域，并且所述涂层包括多个无机颗粒和粘合剂聚合物，所述粘合剂聚合物位于所述无机颗粒的部分或全部表面上，从而使无机颗粒之间连接并固定；以及微囊，其分散在选自所述多孔基材的孔和由在所述多孔涂层内形成的无机颗粒之间的空隙所构成的孔的一种以上的区域中，并且在微囊中含有用于提高电化学器件性能的添加剂。所述用于提高所述电化学器件性能的添加剂可以为选自：用于形成固体电解质界面的添加剂、用于抑制在电池中产生副反应的添加剂、用于改善热稳定性的添加剂、用于抑制过充电的添加剂的任意一种或两种以上混合物。所述用于形成固体电解质界面的添加剂可以为选自：碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸氟代亚乙酯、环状亚硫酸酯、饱和磺内酯、不饱和磺内酯、非环状砜、其衍生物或卤化物的任意一种或两种以上混合物。所述用于抑制在电池中产生副反应的添加剂可以为选自：乙二胺四乙酸、四甲基乙二胺、吡啶、联吡啶、乙基二(二苯基膦)、丁腈、琥珀腈、碘(iodine)、卤化铵、其衍生物的一种或两种以上混合物。所述用于改善热稳定性的添加剂可以为选自：六甲基二硅氧烷、六甲氧基环三磷腈、六甲基磷酰胺、环己基苯、联苯、二甲基吡咯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、其衍生物的一种或两种以上混合物。所述用于抑制过充电的添加剂可以为选自：正丁基二茂铁、卤代苯衍生物、环己基苯、联苯的一种或两种以上混合物。所述用于提高电化学器件性能的添加剂的含量可以为5至20重量份，基于100重量份的无机颗粒和粘合剂聚合物的总重量计。所述微囊可以为球形聚合物颗粒、核/壳型聚合物颗粒、或者掺混的聚合物颗粒。所述微囊还可以含有由无机颗粒形成的涂层。所述微囊可以具有由交联聚合物构成的表面。所述微囊可以具有的平均直径为100nm至10μm。所述含有用于提高电化学器件性能的添加剂的微囊的含量可以为5至50重量份，基于100重量份的无机颗粒和粘合剂聚合物的总重量计。所述用于提高电化学器件性能的添加剂和含有该添加剂的微囊的重量比可以为1:1.5至1:25。所述多孔基材可以为聚烯烃类多孔薄膜或者无纺布。所述多孔基材可以由选自：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate)、聚酯(polyester)、聚缩醛(polyacetal)、聚酰胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚醚砜(polyethersulfone)、聚苯醚(polyphenyleneoxide)、聚苯硫醚（polyphenylenesulfidro)、聚乙烯萘(polyethylenenaphthalene)的任意一种或两种以上混合物所形成。所述无机颗粒可以为选自：介电常数为5以上的无机颗粒、具有传输锂离子能力的无机颗粒、及其混合物。所述介电常数为5以上的无机颗粒可以为选自：BaTiO3、Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT，0<x<1)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT，0<x<1，0<y<1)、(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT，0<x<1)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、SiO2、Y2O3、Al2O3、SiC、TiO2的任意一种或两种以上混合物。所述具有传输锂离子能力的无机颗粒可以为选自：磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(LixTiy(PO4)3，0<x<2，0<y<3)、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3，0<x<2，0<y<1，0<z<3)、(LiAlTiP)xOy型玻璃(0<x<4，0<y<13)、钛酸镧锂(L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜，其包括：具有多个孔的多孔基材；多孔涂层，其形成在选自所述多孔基材的至少一个表面和所述多孔基材的孔中的一种以上的区域，并且所述涂层包括多个无机颗粒和粘合剂聚合物，所述粘合剂聚合物位于所述无机颗粒的部分或全部表面上，从而使无机颗粒之间连接并固定；以及微囊，其分散在选自所述多孔基材的孔和由在所述多孔涂层内形成的无机颗粒之间的空隙所构成的孔的一种以上的区域中，并且在微囊中含有用于提高电化学器件性能的添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.25 KR 10-2011-0085079;2012.08.27 KR 10-2011.一种隔膜，其包括：具有多个孔的多孔基材；多孔涂层，其形成在选自所述多孔基材的至少一个表面和所述多孔基材的孔中的一种以上的区域，并且所述涂层包括多个无机颗粒和粘合剂聚合物，所述粘合剂聚合物位于所述无机颗粒的部分或全部表面上，从而使无机颗粒之间连接并固定；以及微囊，其分散在选自所述多孔基材的孔和由在所述多孔涂层内形成的无机颗粒之间的空隙所构成的孔的一种以上的区域中，并且在微囊中含有用于提高电化学器件性能的添加剂，其中，所述用于提高电化学器件性能的添加剂的用量为2至20重量份，基于100重量份的无机颗粒和粘合剂聚合物的总重量计；其中，所述无机颗粒通过所述粘合剂聚合物连接和固定；其中，当电化学器件运行时内部温度增加或因pH值改变使微囊表面溶胀或被氧化而产生裂缝时，所述微囊中含有的添加剂被释放；其中，所述微囊还包括由SiO2和TiO2形成的涂层，或由交联聚合物构成的表面。2.权利要求1的隔膜，其特征在于，所述用于提高电化学器件性能的添加剂为选自：用于形成固体电解质界面的添加剂、用于抑制在电池中产生副反应的添加剂、用于改善热稳定性的添加剂、用于抑制过充电的添加剂的任意一种或两种以上混合物。3.权利要求2的隔膜，其特征在于，所述用于形成固体电解质界面的添加剂为选自：碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、环状亚硫酸酯、饱和磺内酯、不饱和磺内酯、非环状砜、其衍生物的任意一种或两种以上混合物。4.权利要求2的隔膜，其特征在于，所述用于抑制在电池中产生副反应的添加剂为选自：乙二胺四乙酸、四甲基乙二胺、吡啶、联吡啶、乙基二(二苯基膦)、丁腈、琥珀腈、碘、卤化铵、其衍生物的一种或两种以上混合物。5.权利要求2的隔膜，其特征在于，所述用于改善热稳定性的添加剂为选自：六甲基二硅氧烷、六甲氧基环三磷腈、六甲基磷酰胺、环己基苯、联苯、二甲基吡咯、磷酸三甲酯、其衍生物的一种或两种以上混合物。6.权利要求2的隔膜，其特征在于，所述用于抑制过充电的添加剂为选自：正丁基二茂铁、卤代苯衍生物、环己基苯、联苯的一种或两种以上混合物。7.权利要求1的隔膜，其特征在于，所述微囊为球形聚合物颗粒、核/壳型聚合物颗粒、或者掺混的聚合物颗粒。8.权利要求1的隔膜，其特征在于，所述微囊的平均直径为100nm至10μm。9.权利要求1的隔膜，其特征在于，含有用于提高电化学器件性能的添加剂的微囊的含量为5至50重量份，基于100重量份的无机颗粒与粘合剂聚合物的总重量计。10.权利要求1的隔膜，其特征在于，所述用于提高电化学器件性能的添加剂与含有所述添加剂的微囊的重量比为1:1.5至1:25。11.权利要求1的隔膜，其特征在于，所述多孔基材为聚烯烃类多孔薄膜或无纺布。12.权利要求1的隔膜，其特征在于，所述多孔基材由选自：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：庾亨均，金钟勋，洪章赫，金忍哲，李柱成，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR