[发明专利]用于电化学装置的复合隔板和包括该复合隔板的电化学装置

说明书

公开了一种用于电化学装置的复合隔板，包括：具有多个孔的多孔聚合物基板；和多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括多个颗粒和位于所述颗粒的整个表面或部分表面上以将所述颗粒彼此连接并将所述颗粒固定的粘合剂，其中所述颗粒包括无机颗粒、有机颗粒、或两者，并且所述复合隔板具有170℃或更高的熔毁温度。也公开了包括所述复合隔板的电化学装置。

技术领域

本公开内容涉及一种用于电化学装置的复合隔板和包括该复合隔板的电化学装置。

本申请要求于2019年7月30日在韩国递交的韩国专利申请第10-2019-0092560号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。

背景技术

近来，能源存储技术已受到日益增长的关注。随着能源存储技术的应用已被拓展至用于移动电话、摄像机和笔记本PC的能源、乃至用于电动汽车的能源，已投入了更多的努力来研发电化学装置。在这一背景下，电化学装置最受瞩目。在这些电化学装置中，可充电二次电池的开发已成为焦点。最近，已进行了关于设计新型电极和电池以便在开发这些电池时改善容量密度和比能的积极研究。

在市售的二次电池中，于20世纪90年代早期开发的锂二次电池备受瞩目，因为与诸如利用水性电解质的Ni-MH、Ni-Cd和硫酸-铅电池之类的常规电池相比，锂二次电池具有更高的运行电压和显著更高的能量密度。

锂二次电池是指包括有注入至电极组件的含锂离子的非水电解质的电池，所述电极组件包括含有能够嵌入/脱嵌锂离子的阴极活性材料的阴极、含有能够嵌入/脱嵌锂离子的阳极活性材料的阳极、和插至在阴极和阳极之间的多孔隔板。

用于锂二次电池的阴极活性材料包括诸如锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂锰氧化物(LiMn₂O₄)、或锂镍氧化物(LiNiO₂)之类的过渡金属氧化物、或这些其过渡金属用其他过渡金属或类似者进行取代的复合氧化物。

在阴极活性材料中，当前LiCoO₂被频繁使用，因为它具有优异的整体物理性质，诸如优异的循环特性。然而，LiCoO₂具有低的稳定性，因作为原材料的钴资源的限制而昂贵，且在作为用作电动汽车或类似者的能源的大规模应用中具有限制。

诸如LiMnO₂或LiMn₂O₄之类的锂锰氧化物被频繁使用，因为锂锰氧化物的作为原材料的锰资源丰富且使用环境友好的锰。因此锂锰氧化物作为取代LiCoO₂的阴极活性材料而受到许多关注。然而，锂锰氧化物具有低容量且显示出循环特性差的缺点。

同时，LiNiO₂或包含锰、钴、和其他过渡金属中的至少一者且主要基于镍的锂氧化物比钴基氧化物更加节约成本，且在其被充电至4.3V时显示出高放电容量。特别是，掺杂的LiNiO₂显示出约200mAh/g的可逆容量，这高于LiCoO₂的容量(约165mAh/g)。

因此，尽管包括镍基锂氧化物作为阴极活性材料的市售电池显示出略低的平均放电电压和体积密度(volumetric density)，但也显示出改善的能量密度。因此，已进行了关于使用这种阴极活性材料的高容量电池的积极研究。

尽管这种镍基锂氧化物具有高容量的优点，但其在充电/放电循环期间因体积的改变而在晶体结构中经历快速的相转变，导致在晶界中的颗粒或空隙中发生破裂的问题。这可导致对隔板的损害和安全性的下降。因此，需要一种具有更加增强的安全性的隔板。特别是，除了以上提及的问题之外，LiNiO₂阴极活性材料的缺点还在于其不能很好地执行可逆反应。因此，这种材料几乎不用于二次电池，并且不受欢迎地需要补充少量诸如Co或Al之类的构成元素。