[发明专利]制造隔板的方法、由该方法制造的隔板及制造包含该隔板的电化学设备的方法

说明书

技术领域

本申请要求享有分别于2010年2月25日和2011年2月24日在韩国提交的第10-2010-0016989号和第10-2011-0016506号韩国专利申请的优先权，所述申请的全部内容都通过引用方式纳入本文。

本发明涉及制造用于电化学设备（诸如，锂二次电池）的隔板的方法、通过该方法制造的隔板以及用于制造包含该隔板的电化学设备的方法。更具体地，本发明涉及用于制造隔板的方法，其中在一个多孔基板上形成由无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物组成的有机-无机合成物（composite）多孔层；通过该方法制造的隔板；以及用于制造包含该隔板的电化学设备的方法。

背景技术

近来，人们对于能量存储技术的兴趣日益增加。由于能量存储技术的应用领域已经扩展到移动电话、摄录像机、笔记本计算机甚至电动汽车，人们对电化学设备的研发变得越来越具体化。在这样的环境下，电化学设备是最受瞩目的领域，其中，特别地，能够重复充电和放电的二次电池的研发是受瞩目的焦点。近年来，为了提高电池的容量密度和比能，已经进行了大量研发来设计新的电极和电池。

目前使用的多种二次电池中，20世纪90年代初开发的锂二次电池尤其引人关注，因为它们比常规的基于含水电解质的电池——诸如，Ni-MH电池、Ni-Cd电池以及H₂SO₄-Pb电池——具有更高的工作电压以及更高的能量密度的优势。然而，这样的锂离子电池在使用有机电解质时会遇到安全问题，诸如起火或爆炸，并且具有难以制造的缺点。作为下一代电池，最近开发出的锂离子聚合物电池克服了锂离子电池的缺陷，但仍然亟需更多研究来改善锂离子聚合物电池与锂离子电池相比的相对小容量和不足的低温放电容量。

许多公司都已制造了具有不同安全特性的各种电化学设备。非常重要的是，评价和确保这些电化学设备的安全。最重要的考虑事项是，电化学设备的工作失效或故障时不应对使用者造成伤害。为此，管理指导方针严格限制电化学设备的潜在伤害（诸如起火和起烟）。电化学设备的安全性特性上，电化学设备过热可导致热散逸（thermal runaway），或者隔板被贯通时可能会增加爆炸的风险。尤其是，由于多孔聚烯烃基板的材料特性和包括拉伸的制造工艺，通常用作电化学设备的隔板的多孔聚烯烃基板在100℃或更高温度时发生严重的热收缩，因此，这种热收缩行为可导致阴极和阳极之间的短路。

为了解决电化学设备的上述安全问题，提出了如下一种隔板，其中在高孔隙度的基板的至少一个表面上涂覆了无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物，以形多孔有机-无机合成物涂层。例如，韩国第10-2007-0000231号的专利公开文本公开了一种关于隔板的技术，所述隔板包括多孔基板和形成在所述多孔基板上的多孔涂覆层，其中所述多孔涂覆层由无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物组成。

在形成有有机-无机合成物多孔涂层的隔板中，多孔涂覆层中存在的无机颗粒用作帮助保持多孔涂覆层的物理形状的隔离物（spacer），以在电化学设备过热时限制所述多孔基板热收缩，或者在发生热散逸时防止电化学设备的电极之间的短路。另外，在无机颗粒之间存在间隙体积（interstitial volume），从而形成微细气孔。

存在预定水平以上的足够数量的无机颗粒，是实现在多孔基板上的有机-无机合成物多孔涂层的上述有利功能的一个先决条件。然而，随着无机颗粒的含量的增加，粘合剂聚合物的含量会相对减少，因此电极的粘合性降低，并且在电化学设备的制造（例如，卷绕）过程中出现应力时或接触到外部构件时，可能造成无机颗粒与多孔涂覆层的分离。如果隔板与电极的粘合性降低，则导致电化学设备的性能退化，分离的无机颗粒作为电化学设备的局部缺陷，对电化学设备的安全产生不利影响。

作为广泛研究用来解决现有技术隔板的问题的结果，本申请人成功制造了一种隔板，所述隔板利用具有特定结构的粘合剂聚合物（韩国专利No.0754746）。本领域仍然需要开发出一种用于制造具有改进性能的隔板的方法。

发明内容

技术问题

为解决现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种用于容易制造对于电极具有良好粘合性的隔板的方法，通过该方法，可以避免在电化学设备制造过程中与无机颗粒的分离的相关问题。本发明的另一目的是提供由所述方法制造的隔板。本发明的再一目的是提供用于制造包括该隔板的电化学设备的方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造隔板的法，所述方法包括：

（S1）制备具有多个孔的多孔平面基板；