[发明专利]包括含有聚酰亚胺的有机和无机混合物涂层的隔膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括含有有机粘合剂和聚酰亚胺的有机和无机混合物涂层的隔膜，以及包括该隔膜的电池。

背景技术

用于电化学电池的隔膜是指设置在电池内的中间层，其将正极和负极彼此隔离，同时保持离子导电率从而使得电池能够充电和放电。

近来开发的电化学电池具有更轻更薄的结构，以改善电子设备的便携性，如移动设备和笔记本计算机，同时确保在电动车辆等中使用的高输出和高容量。因此，要求电池的隔膜厚度薄重量轻，同时确保高粘附和基于高热阻的形状稳定性，以便产生高容量电池。

例如，韩国专利No.0775310公开了一种隔膜，其包括通过在基底膜（base film）一面或两面上涂覆无机颗粒和有机粘合剂聚合物形成的有机/无机混合物涂层。

当具有优良耐热性的有机粘合剂用作隔膜的涂覆剂（涂布剂，coating agent）的有机粘合剂组分时，可以预期涂层可以表现出进一步改善的热稳定性。然而，在这种情况下，具有高耐热性的有机粘合剂不可能溶解在通常用于形成涂层的低沸点溶剂中，并且在实际中不能使用，这是由于其与涂覆剂的其他组分的低相容性。

因为隔膜的耐热性是电池稳定性和使用寿命相关的重要因素，所以需要包括通过使用耐热有机粘合剂而具有优良热稳定性的涂层的隔膜。

发明内容

为了解决现有技术的这些问题，本发明者开发了一种隔膜，其包括通过将含有聚酰亚胺和有机粘合剂的涂覆剂涂覆在基底膜上而在基底膜上形成的涂层（涂布层），并且其表现出优良的耐热性。

本发明的方面是提供一种隔膜，其利用能够溶解在低沸点溶剂中并且与涂覆剂的有机粘合剂的其他组分相容的聚酰亚胺，并且其具有优良的耐热性以达到抑制热收缩。

根据一个方面，本发明提供了一种隔膜，其包括使用含有聚酰亚胺、有机粘合剂和溶剂的涂覆剂在基底膜的一侧或者两侧上形成的涂层，其中溶剂的残余量是100ppm以下。

根据另一方面，本发明提供了一种隔膜，如通过将含有聚酰亚胺和有机粘合剂的涂层涂覆在基底膜的一侧上测量的，其具有100ppm以下的残余量的溶剂。

根据进一步的方面，本发明提供了一种电化学电池，其包括隔膜、正极、负极和电解质。

电化学电池可以是锂可再充电电池。

根据本发明，隔膜涂覆有含有聚酰亚胺和有机粘合剂的涂覆剂，其改善了隔膜的耐热性从而达到抑制隔膜的热收缩。

具体地，在本发明中，将能够容易地溶解在低沸点溶剂中并且与涂覆剂的有机粘合剂相容的高耐热性聚酰亚胺用作涂覆在聚烯烃基底膜上的涂覆剂的有机粘合剂组分，从而改善了易受热影响的基底膜的耐热性。

进一步，当其应用到电池中时，本发明的隔膜可以通过防止电池过热后的电池热收缩防止电极的短路，从而提高电池的稳定性和使用寿命。

具体实施方式

下文中，将更详细地描述本发明的实施方式。这里将省略对于本领域内技术人员显而易见的细节的描述。

本发明的一个方面提供了一种隔膜，其包括使用含有聚酰亚胺、有机粘合剂和溶剂的涂覆剂在基底膜的一侧或者两侧上形成的涂层，其中溶剂的残余量是100ppm以下。

聚酰亚胺可以是可溶性聚酰亚胺。

本文中，可溶性聚酰亚胺指的是比通常的不溶性聚酰亚胺更能够容易地溶解在具有较低沸点的低沸点溶剂中的聚酰亚胺，并且其不限制于具体的可溶性聚酰亚胺。如本文使用的，术语“低沸点溶剂”指的是沸点小于150°C的溶剂，术语“高沸点溶剂”指的是沸点高于150°C以上的溶剂。

当溶剂过量地残留在经干燥的隔膜的涂层上时，涂层表现出低的粘附性。因此，在典型的涂覆过程中（特别地，浸涂）低沸点溶剂用作涂覆剂的溶剂。

然而，典型的不溶性聚酰亚胺存在不能溶解在这样的低沸点溶剂中的问题。此外，由于与可膨胀（expandable）有机粘合剂组分不相容，典型的聚酰亚胺不能用作涂层的组分，当注入涂层的电解质时有利地一起使用。

在本发明中，可溶性聚酰亚胺用作在隔膜上形成的涂层的组分，从而克服了本领域的问题。

当可溶性聚酰亚胺应用到本发明中时，可以使用在低沸点溶剂中可溶的任何典型的聚酰亚胺而没有限制。可溶性聚酰亚胺的实例可以包括氟代聚酰亚胺、聚醚酰亚胺，等等。具体地，氟代聚酰亚胺可以是含有三氟甲基基团的聚酰亚胺。因为三氟甲基基团具有较大的结构（bulky structure）从而扩大了自由体积，含有三氟甲基基团的聚酰亚胺可以容易地溶解在低沸点溶剂中。

在一些实施方式中，含有三氟甲基基团的聚酰亚胺可以包括由式1或者式2表示的化合物。