[发明专利]包含多孔涂层的隔膜、制备该隔膜的方法以及包含该隔膜的电化学装置

说明书

相关申请的互相参引

本申请要求分别于2009年4月10日和2010年4月5日于韩国提交的韩国专利申请No.10-2009-0031234和10-2010-0030996的优先权，所述专利申请的全部内容通过引证的方式纳入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于电化学装置如锂二次电池的隔膜、一种用于制造该隔膜的方法和一种包含该隔膜的电化学装置。更具体而言，本发明涉及一种其中由无机颗粒和至少一种粘合剂聚合物的混合物构成的多孔涂层形成于无纺布基底的至少一个表面上的隔膜，一种制造该隔膜的方法，以及一种包含该隔膜的电化学装置。

背景技术

最近，对能量存储技术的关注日益增长。随着能量存储技术的应用领域已延伸至移动电话、摄像机、笔记本电脑以及甚至电车，对电化学装置研发的努力逐渐具体化。电化学装置在这个层面上属于备受关注的领域，其中特别是能够反复充放电的二次电池的开发成为所有关注的焦点。在近些年来，已进行广泛的研发来设计用于改善电池电容密度和比能量的新电极和电池。

现在使用的二次电池中，20世纪90年代早期研发的锂二次电池由于其比常规的基于水性电解质的电池例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H₂SO₄-Pb电池具有更高的工作电压以及高得多的能量密度的优势而受到特别关注。然而，所述锂离子电池存在安全问题，例如由于使用有机电解质而引起的着火或爆炸，而且还有难以制造的缺点。虽然锂离子聚合物电池由于克服了上述锂离子电池的缺陷而成为新一代电池中的一种，但目前锂离子聚合物电池与锂离子电池相比电池容量相对较低，特别是低温下的放电容量不充分，因而对其的改善特别迫切。

很多公司已生产出多种具有不同安全特征的电化学装置。极其重要的是评估并确保所述电化学装置的安全性。最重要的安全性考量为电化学装置的操作事故或故障不应对使用者造成伤害。为此目的，管理准则严格地限制了电化学装置的潜在危险例如着火和烟雾排放。对电化学装置特性而言，电化学装置的过热可能造成热失控或者隔膜的刺穿从而导致爆炸的可能性增加。特别是，通常用作电化学装置隔膜的多孔聚烯烃基底由于其材料特征和生产过程(包括延伸)的特点，在100℃以上的温度下发生严重热收缩。这种热收缩行为可能造成阴极和阳极之间的短路。

为了解决电化学装置的以上安全性问题，已提出了一种形成有多孔涂层的隔膜，该隔膜通过在高度多孔基底的至少一个表面上，用一种无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物涂覆而形成。例如，韩国未经审查的专利申请No.2007-0019958公开了这样一种技术，其涉及一种在多孔基底上形成有由一种无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物构成的多孔涂层的隔膜。

当所述包含多孔涂层的隔膜使用无纺布作为多孔基底时，由于该无纺布中存在较大的孔，造成充电故障或漏电流(leak current)，从而导致恒定电压(CV)区间变长的问题。此外，当在电池制造过程中向隔膜施加压力时，将该多孔涂层通过无纺布的大孔推入无纺布，从而造成以上问题变得更严重。同时，需要包含多孔涂层的隔膜具有断路功能以确保针对热失控具有改善的电池稳定性。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的课题是解决现有技术中的问题，提供一种在无纺布基底上形成有多孔涂层的隔膜，从而避免发生充电故障和漏电流(leak current)来防止恒定电压(CV)区间变长，同时具有断路功能。

本发明的另一目的为提供一种制造该隔膜的方法。

本发明还有一个目的为提供一种包含该隔膜的电化学装置。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种隔膜，其包含：

(a)具有孔的无纺布基底；

(b)位于所述无纺布基底孔中的热塑性细粉末，所述粉末具有小于所述孔的平均直径的平均直径以及低于无纺布基底熔点或分解点的熔点；以及

(c)置于所述无纺布基底的至少一个表面上的多孔涂层，所述涂层含有无机颗粒与至少一种粘合剂聚合物的混合物，所述粘合剂聚合物的熔点高于所述热塑性细粉末的熔点或分解点，其中所述无机颗粒由所述粘合剂聚合物相互连接固定，并且由所述无机颗粒之间的间隙形成涂层中的孔。

优选地，所述无纺布基底由平均粗细为0.5至10μm的微纤维形成并且其中至少50％的孔具有0.1至70μm的长径。

所述无纺布基底优选具有至少200℃的熔点或分解点，热塑性细粉末可为聚偏二氟乙烯、聚乙烯和聚苯乙烯等的细粉末。

根据本发明的另一方面，提供一种制造隔膜的方法，该方法包括：