[发明专利]具有多孔涂层的隔膜、制备该隔膜的方法及具有该隔膜的电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及电化学装置(例如锂二次电池)的隔膜，以及具有该隔膜的电化学装置，更具体地涉及一种具有多孔涂层的隔膜，所述多孔涂层由无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物构成并形成于多孔基质的表面上，以及具有该隔膜的电化学装置。

背景技术

近年来，对能量贮存技术的关注不断增加。电池已被广泛用作便携式电话、摄录一体机(camcorder)、笔记本电脑、PC和电动车领域中的能源，从而导致了对其的深入研究和开发。在这方面，电化学装置是极受关注的主题之一。特别是，可充电二次电池的开发已成为关注的焦点，其中最感兴趣的是对二次充电/放电电池的开发。

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具有比使用液体电解质溶液的常规电池例如Ni-MH电池高的驱动电压和高得多的能量密度，因此使用所述锂二次电池较为有利。但是，聚烯烃多孔基质由于其材料特征及其生产过程例如延伸工艺而在100℃或更高的温度显示出极端的热收缩性能，因此可能会在阴极和阳极之间发生电短路。

为解决电化学装置的上述有关安全的问题，韩国公开专利No.10-2006-72065和10-2007-231公开了一种具有多孔涂层的隔膜，所述多孔涂层通过用无机颗粒和一种粘合剂聚合物的混合物涂覆具有多个孔的聚烯烃多孔基质的至少一个表面而形成。在这类隔膜中，在聚烯烃多孔基质上形成的多孔涂层中的无机颗粒可作为一种保持该多孔涂层的物理形状的隔离物而起作用，因此当电化学装置过热时，所述无机颗粒抑制所述聚烯烃多孔基质的热收缩。此外，所述无机颗粒防止阴极和阳极直接接触，即使在多孔基质受损坏时。

上述在多孔基质上形成的多孔涂层有助于改善电化学装置的热稳定性，而对能够进一步改善电化学装置的耐热性的隔膜的开发仍在持续进行。此外，还需要开发一种能够改善电化学装置的高温循环性能及放电特征的隔膜。

发明内容

技术问题

本发明是鉴于上述问题而做出，因此本发明的一个目标是提供一种隔膜，该隔膜由于增加了对电解质的浸渍和不溶性而能够改善电化学装置的高温循环性能及放电特征，以及由于优良的热稳定性而能够控制阴极和阳极之间的电短路，即使在电化学装置过热时。本发明还提供了一种生产所述隔膜方法及具有该隔膜的电化学装置。

技术方案

为实现上述目标，本发明提供了一种隔膜，其包含一种具有多个孔的多孔基质；和一种形成于所述多孔基质的至少一个表面上并且由一种粘合剂和多个无机颗粒的混合物构成的多孔涂层，其中所述粘合剂包括一种交联的粘合剂。

在本发明的隔膜中，所述交联的粘合剂可通过粘合剂之间的反应而交联，所述粘合剂选自具有至少三个反应基团的聚合物、具有至少三个反应基团的小分子，或它们的混合物；或者可通过使用一种交联剂交联一种粘合剂而得到，所述粘合剂选自具有至少两个反应基团的聚合物、具有至少两个反应基团的小分子，或它们的混合物。

此外，在本发明的隔膜中，所述粘合剂可以是交联的粘合剂和非交联的粘合剂的混合物。所述非交联的粘合剂可以是选自以下的任意一种：聚偏1，1-二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏1，1-二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉(cyanoethylpullulan)、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物和聚酰亚胺或它们的混合物。

在本发明的另一方面，还提供了一种生产隔膜的方法，该方法包括(S1)制备一种含有一种可交联粘合剂组分的涂覆溶液，所述可交联粘合剂组分选自可交联聚合物、可交联小分子，和它们的混合物；(S2)向所述涂覆溶液中添加无机颗粒从而使所述无机颗粒分散于该涂覆溶液中；(S3)将其中分散有无机颗粒的涂覆溶液涂布于一种多孔基质的至少一个表面上从而形成一个涂层；和(S4)使该涂层中的可交联粘合剂组分交联形成一种多孔涂层。

在本发明的方法中，所述可交联组分可为选自以下的任意一种：具有至少三个反应基团的聚合物、具有至少三个反应基团的小分子，或它们的混合物。此外，所述涂覆溶液可含有一种交联剂和一种可交联粘合剂组分，所述可交联粘合剂组分选自具有至少两个反应基团的聚合物、具有至少两个反应基团的小分子，或它们的混合物。

所述隔膜可应用于一种电化学装置，例如锂二次电池或超级电容器，插入阴极和阳极之间。

附图说明

本发明的优选实施方案的这些及其他特征、方面和优点，将在以下对附图的详细描述中更充分地进行说明。所述附图中：