[发明专利]有机/无机复合隔膜及包含该隔膜的电化学器件

说明书

技术领域

本发明涉及电化学器件如锂二次电池的隔膜以及包含该隔膜的电 化学器件，更具体地，本发明涉及如下有机/无机复合隔膜以及包含该 隔膜的电化学器件，所述隔膜具有在多孔基底的面上由无机粒子和聚 合物的混合物形成的多孔涂层。

背景技术

最近，人们对能量存储技术的兴趣日益增加。电池已经广泛用作 便携式电话、可携式摄像机、笔记本电脑、个人电脑和电动汽车等领 域的能量来源，这导致对它们深入的研究和开发。在这点上，电化学 器件是引起人们极大兴趣的一个主题。特别地，可再充电二次电池的 开发已经成为关注的焦点。近来，在二次电池领域，对能够提高容量 密度和比能量的新型电极和新型电池已经进行了深入的研究和开发。

在目前使用的二次电池中，在20世纪90年代早期开发的锂二次 电池比那些使用液体电解质溶液的常规电池如Ni-MH电池、Ni-Cd电 池和H₂SO₄-Pb电池具有更高的驱动电压和高得多的能量密度。基于这 些原因，已经有利地使用锂二次电池。然而，这类锂二次电池的缺点 在于：其中使用的有机电解质可引起有关安全性的问题，如电池的着 火和爆炸；以及制造此类电池的工艺十分复杂。最近，锂离子聚合物 电池已被认为是下一代电池中的一种，因为其解决了锂离子电池的上 述缺点。然而，锂离子聚合物电池比锂离子电池具有相对更低的电池 容量，且低温下放电容量不足，因此锂离子聚合物电池的这些缺点迫 切需要解决。

许多公司已经生产出了这类电化学器件，在所述电化学器件中， 电池的稳定性具有不同阶段。因此，评价和保证电化学电池的稳定性 是重要的。首先，应当考虑，对电化学器件的错误操作不会对用户造 成损害。为此目的，安全守则严格规定了电化学器件的着火和爆炸。 在电化学器件的稳定性特征中，电化学器件过热可引起热失控，当隔 膜被刺穿时，可能发生爆炸。特别地，通常用作电化学器件隔膜的聚 烯烃多孔基底在100℃以上的温度显示极度的热收缩性，这是由于其材 料及其制造工艺的特征如伸长而导致的，所以有可能在阴极和阳极之 间发生电短路。

为了解决电化学器件的上述有关安全性的问题，韩国的公开专利 申请10-2006-72065号和10-2007-231号公开了一种具有多孔涂层的有 机/无机复合隔膜10，所述多孔涂层通过如下形成：将无机粒子3和粘 合剂聚合物5的混合物涂覆到具有许多孔的多孔基底的至少一个面上 (参见图1)。在有机/无机复合隔膜中，在多孔基底1上形成的多孔涂层 中的无机粒子3充当一种隔离物，用于保持多孔涂层的物理形状，因 此当所述电化学器件过热时，无机粒子会抑制多孔基底的热收缩。另 外，无机粒子间存在间隙体积，因而形成小孔隙。

如上所述，应包含至少一定量的无机粒子，以便在有机/无机复合 隔膜上形成的多孔涂层可抑制多孔基底的热收缩。然而，当增加无机 粒子含量时，粘合剂聚合物的含量相对降低，这可引起无机粒子由于 在电化学器件组装过程如卷绕中产生的应力而使其从多孔涂层中分 离。分离出来的无机粒子造成电化学器件的局部缺陷，因而对电化学 器件的稳定性造成不利影响。

发明内容

技术问题

设计本发明以解决现有技术的问题，因此本发明的目的是提供一 种有机/无机复合隔膜，所述复合隔膜具有良好的热稳定性以便阻止阴 极和阳极间的电短路，即使当电化学器件过热时也是如此，并且所述 隔膜还可通过阻止在电化学器件组装过程中在多孔基底上形成的多孔 涂层中无机粒子的分离而提高电化学器件的稳定性。

技术方案

为了实现第一目的，本发明提供了一种有机/无机复合隔膜，所述 复合隔膜包括：具有许多孔的多孔基底；和在该多孔基底的至少一个 面上由许多无机粒子和粘合剂聚合物形成的多孔涂层，其中所述粘合 剂聚合物是共聚物，包括：(a)对水滴的接触角为0°～49°的第一单体 单元；和(b)对水滴的接触角为50°～130°的第二单体单元。

本发明的有机/无机复合隔膜具有优良的抗剥离性，因此它可以阻 止多孔涂层中的无机粒子在电化学器件组装过程中的分离。此外，即 使电化学器件过热，热收缩受到抑制，这阻止了阴极和阳极间的电短 路。因此，大大提高了电化学器件的安全性。