[发明专利]使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求了2010年10月11日提交的韩国专利申请2010-0098886作为优先权，该申请的全部内容在此参考引入。

技术领域

本发明涉及一种分离器，尤其地涉及一种使用纤维素纳米纤维的多孔分离器，该多孔分离器用于锂离子二次电池的分离器，并涉及其制造方法。

背景技术

分离器用于防止电池正负两极之间的极板之间的接触，并作为对增加电池稳定性方面起重要作用的电子零件，该分离器同样在改善电池性能方面，起到重要作用。

特别地，该分离器越来越依赖于具有能量密度增加的电池的稳定性。现在需要研制一种可以实现安全的价格实惠，高功能的分离器，使其可用于需要高容量/高电力特点的锂离子电池。

近年来，聚烯烃-基分离器，例如，聚乙烯薄膜，聚丙烯薄膜，或聚乙烯-聚丙烯-复合薄膜广泛地用作分离器。

然而，聚烯烃-基分离器的问题在于，即使具有高的分子量，由于其本质特性，在接近130℃时会发生融化。由于多孔的细长薄膜特性，该聚烯烃-基分离器甚至在小于130℃的温度下，具有强烈的抗收缩性。

因此，当这种聚烯烃-基分离器用于锂离子二次电池时，电池温度的突然增高加快了分离器本身的收缩，这导致了引起正负极之间内部短路的高风险。

因此，电池本身因为由内部短路引起的电池温度增加而着火或爆炸，或充当了火源，这导致了引起电池安全性严重问题的高风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器，这种多孔分离器展示出优良的物理性质，例如：热稳定性，尺寸稳定性，以及相对于电解液的浸渍特点，以及其制造方法。

本发明的一个方面在于提供一种制备使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的方法。在此，该方法包括用包含纤维素纳米纤丝和形成孔的树脂（即：孔隙形成树脂）的溶液制备薄板（操作1），并去除包括在薄板内的孔隙形成树脂，以形成微孔（操作2）。

在这种情况下，所制备的纤维素纳米纤丝具有10-1,000nm，或10-200nm的直径。

同样，该纤维素纳米纤丝可选自包括：从纳米尺寸木质材料分离的纤维素纳米纤丝，海藻纤维素纳米纤丝，以及通过培养菌株获得的细菌纤维素纳米纤丝。

此外，孔隙形成树脂可选自包括：聚乙二醇，聚丙烯醇，聚丙烯和羟基纤维素。

本发明的另一个方面在于提供一种使用纤维素纳米纤丝通过上述方法制得的多孔分离器。

本发明的另一个方面在于提供一种锂二次电池，该锂二次电池包括由上述方法制得的使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器。

附图说明

本发明的上述以及其它优点，通过以下具体实施例和附图，使本领域的技术人员更明白。

图1为根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器，以及烯烃-基分离器，在进行热稳定性测试之前的照片。

图2为根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器，以及烯烃-基分离器，在进行热稳定性测试之后的的照片。

图3展示了根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的薄板，根据循环次数的拉伸强度。

图4为根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的薄板，在从薄板中去除孔隙形成树脂前的扫描电子显微镜图(SEM)。

图5为根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的薄板，在从薄板中去除孔隙形成树脂后的扫描电子显微镜图(SEM)。

图6为根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的多孔薄板，和纤维素的红外光谱图(IRS)。

图7展示了根据本发明一个实施例的相分离方法中孔隙形成树脂的含量，使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的孔隙度。

图8为根据本发明一个实施例制备的使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的照片，该多孔分离器正在进行浸渍性能测试。

图9展示了根据本发明一个实施例的相分离方法中的孔隙形成树脂的含量，使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的吸收率。

图10展示了根据本发明一个实施例的相分离方法中的孔隙形成树脂的含量，使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的离子导电性。

图11展示了根据本发明一个实施例的相分离方法中的孔隙形成树脂的含量，使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的最初充电/放电容量；以及

图12展示了根据本发明一个实施例的相分离方法中的孔隙形成树脂的含量，使用纤维素纳米纤丝的多孔分离器的充电/放电循环。

具体实施方式