[发明专利]具有多孔涂层的隔膜及含有该隔膜的电化学装置

说明书

技术领域

本发明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。更具体地，本发明涉及一种隔膜，其多孔涂层由粘合剂聚合物和无机颗粒的混合物构成，形成于微孔薄膜的至少一个表面上；并且涉及一种含有所述隔膜的电化学装置。

背景技术

近年来，对能量贮存技术的兴趣日益增加。电池作为能源已被广泛用在便携式电话、摄录一体机(camcorder)、笔记本电脑、PC和电动车领域中，导致了对电池的深入研究和开发。在这方面，电化学装置是极受关注的领域之一。其中，可充电二次电池的开发是关注的焦点。近年来，在所述电池的开发中主要的研究方向是，设计新型电极和电池以提高容量密度和比能。

在当前所用的二次电池中，20世纪90年代早期开发的锂二次电池是最受欢迎的。因为它比起使用液体电解质的Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H₂SO₄-Pb电池等常规电池，驱动电压更高、能量密度也明显大很多。特别地，用于混合动力车辆的中型或大型电池模块需要设计为尽可能地小而轻，因此迫切需要设计出具有高功率的锂二次电池。

此外，极重要的是确保所述电化学装置的安全性，特别是中型或大型电池对人体的影响等。最重要的是电化学装置不会因运作时发生故障而对使用者造成伤害，因电化学装置过热而发生热爆或因外部冲击而使隔膜受损而发生爆炸的可能性很大。

作为电化学装置的隔膜通常使用的是基于聚烯烃的微孔薄膜，由于其材料特性以及包括延伸的其制造工艺，其在100℃以上的温度下发生极度的热收缩，造成阴极和阳极之间的短路。同时，为防止隔膜的绝缘性由于漏电而变差，将孔隙率和孔尺寸及所得到的透气性控制在较低水平，由此使得离子电导率不会太高，这正成为阻碍高功率电池实现的因素。

因此，需要开发一种能够在改善使用基于聚烯烃的微孔薄膜的隔膜的热稳定性，使漏电的发生最小化的同时，提高离子电导率的技术。

同时，韩国专利公开文本No.10-2006-0072065和No.10-2007-0000231公开了一种隔膜，所述隔膜具有基于聚烯烃微孔薄膜等的多孔层。所述隔膜的至少一个表面上形成有由粘合剂聚合物和填充剂颗粒例如无机颗粒的混合物构成的多孔层，但是，这些文献只公开了关于根据形成多孔涂层来改进隔膜热稳定性的技术，并没有暗含着可实现高功率电池的多孔基质的设计和多孔基质与多孔涂层之间的相关性。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是，提供一种能确保优良的热稳定性并增加电化学装置的输出功率同时使漏电流的产生最小化的隔膜。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种具有上述隔膜的高功率电化学装置。

技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种隔膜，所述隔膜包括：一个单层型基于聚烯烃的微孔薄膜，该微孔薄膜的孔隙率为40-60％，平均孔径为60nm以下，透气性为350s/100mL以下；一个多孔涂层，该多孔涂层形成于所述微孔薄膜的至少一个表面上，并由多个无机颗粒与一种粘合剂聚合物的混合物构成。

在本发明的隔膜中，所述基于聚烯烃的微孔薄膜优选具有30-40nm的平均孔径，并且所述隔膜优选具有500s/100mL以下的隔膜透气性和1.4×10^-3S/cm以上的离子电导率。

在本发明的隔膜中，多孔涂层相对于基于聚烯烃的微孔薄膜的负载量优选为10-20g/m²。

本发明的隔膜，如上文所述，可插入阴极和阳极之间，之后用于电化学装置，例如锂二次电池和超级电容器装置。

有益效果

由于多孔涂层，本发明的隔膜可在电化学装置过热时通过多孔涂层中存在的无机颗粒而控制阴极和阳极之间的短路。特别地，本发明形成于具有高孔隙率的单层型基于聚烯烃的微孔薄膜上的多孔涂层可进一步通过无机颗粒而控制形成于微孔薄膜中的多个孔的收缩，从而可进一步降低隔膜的热收缩。

此外，由于具有极大离子电导率的聚烯烃薄膜的孔隙率、透气性和孔径以一种互补性的方式得到了控制，因此可以实现具有高功率同时能把漏电现象控制在最低限度的电池。

具体实施方式