[发明专利]包括多孔涂层的隔膜的制造方法，由该方法制造的隔膜以及包括该隔膜的电化学设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂二次电池等电化学设备的隔膜的制造方法、由该方法制造的隔膜、以及包括该隔膜的电化学设备。更详细地讲，本发明涉及一种包含包括有机-无机材料混合物的第一多孔涂层和电喷射聚合物溶液形成的第二多孔涂层的隔膜的制造方法、由该方法制造的隔膜、以及包括该隔膜的电化学设备。

背景技术

本申请要求2009年11月23日在韩国提出的韩国专利申请10-2009-011379和2010年11月23日在韩国提出的韩国专利申请10-2010-0116778的优先权，其全部内容在此以引证的方式纳入本说明书。

最近，对能量存储技术的关注逐渐增多。随着电化学设备作为能源而广泛地应用于移动电话、摄录一体机、笔记本电脑以及甚至电动车领域中，电化学设备的研究和开发变得越来越具体化。在此方面电化学设备是最受关注的领域，且其中可再充电式二次电池的开发是关注的焦点。目前研究和开发的趋势是电极和电池的新设计以改进容量密度和比能。

在目前可得的二次电池中，在1990年早期开发的锂二次电池具有比使用液态电解质的常规电池（例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池、H₂SO₄-Pb电池等）更高的工作电压和高得多的能量密度。锂二次电池的这些特征具有优势。然而，锂二次电池也存在缺点，例如复杂的制备方法和由于使用有机电解质而产生的安全方面的问题，例如起火、爆炸等。在这种情况下，为克服锂离子电池的缺陷而开发出的锂离子聚合物电池被看作是新一代电池之一。然而，锂离子聚合物电池具有比目前的锂离子电池相对更低的电池容量，且在低温下的放电容量不足。因此，迫切需要解决锂离子聚合物电池的这些缺点。

多种电化学设备由多个厂家制备出，并各自表现出不同的安全特征。因此，评估并确保电化学设备的安全性是非常重要的。最重要的是，电化学设备在故障时不应对使用者造成任何伤害。考虑到这一点，安全规程严禁电化学设备的安全方面的事故，例如起火或冒烟。根据电化学设备的安全特征，当电化学设备过热和处于热失控时或当隔膜被穿透时可能出现爆炸。特别地，通常用作电化学设备的隔膜的基于聚烯烃的多孔基材由于其材料特征和制备特性（例如拉伸）而在100℃以上的温度下显示出明显的热收缩性，因此阴极和阳极间可能出现短路。

为了解决以上电化学设备安全方面的问题，提出了一种隔膜，其中由粘合剂聚合物和过量无机颗粒的混合物制得的多孔涂层形成于具有多个孔的多孔基材的至少一个表面上。形成多孔涂层的隔膜中，在多孔基材形成的多孔涂层内的无机颗粒作为一种维持多孔涂层的物理形态的隔离物（spacer），由此抑制电化学设备过热时多孔基材热收缩或者防止热失控时两点间的短路。另外，无机颗粒之间存在间隙体积（interstitialvolume）并形成微细气孔。

为了使多孔基材上形成的有机-无机复合多孔涂层良好发挥上述的功能，应含有高于规定含量的足够量的无机颗粒。然而，随着无机颗粒含量增加，粘合剂聚合物含量随着减少，因此降低了隔膜对电极的粘附性且当电化学设备组装过程中（例如卷绕）出现应力或隔膜接触外部组件时无机颗粒从多孔涂层容易分离。分离的无机颗粒作为电化学设备的局部缺陷（local defect），给电化学设备的安全性带来负面影响。

因此，需要一种制备隔膜的方法，所述隔膜具有高粘合性和防止无机颗粒分离的改善的性能。

发明内容

发明要解决的课题

因此，本发明要解决的课题是，提供一种隔膜的制造方法，其代替现有的具有单层构造有机-无机材料混合物多孔涂层的隔膜，为形成粘合性提高的包括含有有机-无机材料混合物的第一多孔涂层和电喷射聚合物溶液而成的第二多孔涂层的隔膜的制造方法，由该方法制造的隔膜、以及包括该隔膜的电化学设备。

解决课题的方法

为解决上述课题，本发明提供隔膜的制造方法，其包括：（S1）形成第一多孔涂层的步骤，其将分散有无机颗粒并且溶剂中溶解有粘合剂聚合物的稀浆涂布于多孔基材的至少一个表面而形成；（S2）形成第二多孔涂层的步骤，其在所述第一多孔涂层的外表面电喷射聚合物溶液而形成。

本发明的隔膜制造方法中，多孔基材可由聚烯烃制得。

优选地，所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯。

本发明的隔膜制造方法中，无机颗粒可选自介电常数为5或更大的无机颗粒、具有传输锂离子能力的无机颗粒、及其混合物。