隔膜及包含该隔膜的电化学装置制造方法

隔膜及包含该隔膜的电化学装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种隔膜和一种包括所述隔膜的电化学装置。所述隔膜包括多孔基底材料和形成在所述多孔基底材料的至少一个表面上的多孔涂层，所述多孔涂层包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物，其中使电解质溶液渗透穿过的连续或非连续图案层形成在多孔涂层的表面上。所述隔膜——包括具有使电解质溶液渗透穿过的连续凹槽的多孔涂层——具有使电解质渗透穿过的连续凹槽以提高润湿性。因此，可减少用电解质浸渍隔膜的所需时间。
【专利说明】隔膜及包含该隔膜的电化学装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括多孔涂层的隔膜，在所述多孔涂层中引入一种连续或非连续的图案层以使电解质溶液渗透穿过，从而实现电解质溶液渗透的改进，以及涉及包括该隔膜的电化学装置。
【背景技术】
[0002]近来，人们对储能技术的兴趣与日俱增。由于储能技术的应用领域已经扩展至移动电话、摄像机、笔记本电脑甚至是电动汽车，已对电化学装置的研发进行了越来越多的努力。在这方面，电化学装置受到了最大的关注。特别是能够重复充电和放电的二次电池已成为受关注焦点。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。
[0003]许多二次电池是目前可用的。其中，开发于二十世纪九十年代早期的锂二次电池已经吸引了大量关注，这是由于它们具有比使用电解质水溶液的常规电池(例如N1-MH电池、N1-Cd电池和H2SO4-Pb电池)的操作电压更高且能量密度显著优越的优点。然而，这种锂离子电池在使用有机电解质溶液时遭受安全问题，例如着火或爆炸，并且具有制造制造繁杂的缺点。为了克服锂离子电池的该缺点，已经开发了锂离子聚合物电池作为下一代电池。然而，仍然亟需更多的研究以提高锂离子聚合物电池对锂离子电池相比之下较低的容量以及不足的低温放电容量。
[0004]许多公司已经生产了多种具有不同安全特性的电化学装置。非常重要的是确保此类电化学装置的安全性。出于安全性的最重要的考虑事项是，电化学装置的操作失误或故障不应对使用者造成伤害。为此，安全法规严格禁止电化学装置的危险(例如起火或冒烟)。对于包括隔膜的锂二次电池的安全特性，锂二次电池的过热可引起热失控(thermalrunaway)，或隔膜的刺穿可造成爆炸风险的上升。特别地，通常用作锂二次电池隔膜的多孔聚烯烃基材由于其材料特性和包括拉伸的制造制备工艺，会在100°C或更高的温度下经历严重的热收缩。这种热收缩行为可造成阴极和阳极之间的短路。
[0005]已经提出多种建议以解决电化学装置的安全性问题。例如，韩国专利
【发明者】适当地定义术语用于最佳解释的原则的基础上进行解释。
[0025]图1和图2说明了本发明的一个优选实施方案的隔膜。然而，本说明书中所提出的描述仅仅为用于说明目的的优选实施例，并不旨在限制本发明的范围，因此应理解在本申请递交之时可作出其他等效方案和修改方案。
[0026]对多孔基材的种类没有特别限制。可用作多孔基材的例如有膜(membrane)或非织造物。多孔基材可以为多孔聚烯烃基材。用于多孔聚烯烃的材料优选选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯等。
[0027]本发明的隔膜包括在多孔基材的表面含有无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层。就该多孔涂层而言，粘合剂聚合物使无机颗粒相互附着(即，粘合剂聚合物连接并固定无机颗粒)，以保持无机颗粒彼此结合的状态，换言之，多孔涂层通过粘合剂聚合物保持与多孔基材的结合状态。多孔涂层的无机颗粒以实质性相互接触的状态填充的结构存在，并且无机颗粒在接触状态下产生的间隙空间(interstitial volume)构成多孔涂层的气孔。
[0028]将包括多孔涂层的隔膜插入电极之间以制造电化学装置。由于该隔膜的多孔基材和多孔涂层对电解质的亲和性较低，电解质需要更多的时间渗入电化学装置。因此，引入一种使电解质溶液渗透穿过多孔涂层表面的连续或非连续的图案层以缩短电解质的渗透时间。术语“连续的”意指图案由所述多孔基材上完全闭合的多边形或不规则图形组成。术语“非连续的”意指所述图案由非闭合的多边形或不规则图形组成，或者即使图案由闭合的多边形或不规则图形组成，所述图案层也仅在一部分多孔基材上形成。只要图案层能够用作电解质溶液渗透经过的路径，则可将其修改成适用于实现本发明目的的任何形式。例如，图案层可由以规则或随机方式排列的点(dot)组成或可由连续或非连续的凹槽组成。
[0029]参见图1，本发明的隔膜100包括在多孔基材10的至少一个表面上形成有使电解质溶液渗透穿过的连续凹槽30的多孔涂层20。连续凹槽30的形式不受限制。优选地，凹槽以连续的、凹面且细长的线的形式从隔膜的一端剖面延伸至其另一端剖面。或者，多孔涂层20可具有格状的凹槽。电解质溶液经由暴露在电化学装置边缘的连续凹槽30渗透穿过，并且可容易地到达电化学装置的隔膜内部。即，凹槽有助于电解质溶液渗透隔膜。对凹槽的剖面形状没有特别限制，并且可根据其形成方法改变。例如，凹槽的剖面可以为三角形、矩形或半圆形。为了电解质溶液有效地向图案层渗透，更加优选图案层由连续凹槽组成。
[0030]参见图2，凹槽的深度h优选为I至20%的多孔涂层厚度。如果凹槽比20%的多孔涂层厚度更深，则可能损害多孔涂层的机械性能，导致耐热性的劣化，并且隔膜可能由于多孔涂层的不规则厚度变化而起皱。同时，如果凹槽比1%的多孔涂层厚度浅，则电解质溶液难以渗透。凹槽的宽度W优选为0.1至50mm。如果凹槽比0.1mm更窄，则电解质溶液难以渗透，使得难以期待电解质溶液在润湿性上的提高，同时，如果凹槽比50mm更宽，则存在隔膜可能起皱的风险。
[0031]就本发明的隔膜而言，对无机颗粒没有特别限制，只要它们电化学稳定。换言之，如果本发明使用的无机颗粒在施加于电化学装置的操作电压范围内(例如，Li/Li+为0-5V)不进行氧化和/或还原反应，则无特别限制。特别地，使用具有传递离子能力的无机颗粒可提高电化学装置中的离子传导性，从而能够改善电化学装置的性能。
[0032]使用具有高介电常数的无机颗粒可有助于电解质盐(例如锂盐)在液态电解质中的解离度增加，以改善电解质溶液的离子传导性。
[0033]基于这些原因，无机颗粒优选选自介电常数至少为5、优选至少为10的无机颗粒，具有传递锂离子能力的无机颗粒，及其混合物。
[0034]介电常数至少为5的无机颗粒的非限制性实例包括BaTi03、Pb (ZrxTi1JO3(PZT, 0〈x〈l)、PVxLaxZivyTiyO3 (PLZT, 0〈x〈 I，0〈y〈 I)、(1-x) Pb (Mg1/3Nb2/3)03_xPbTiO3(PMN-PT, 0〈x〈l)、氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、A1203、SiC和TiO2颗粒。这些无机颗粒可单独使用或以其两种或多种的混合物使用。
[0035]特别优选具有100 或更高介电常数的 BaTi03、Pb (ZrxTi1J O3 (PZT, 0<x<l)、Pb1,LaxZr1yTiyO3 (PLZT, 0<x<l, 0<y<l), (l_x) Pb (Mg1/3Nb2/3) O3-XPbTiO3 (PMN-PT, 0〈x〈l)和铪
(HfO2)-具有压电性(piezoelectricity)以使在施加外部冲击时保护两电极不会内部
电路，实现了电化学装置安全性的改善。压电性是其中由于在一定压力下拉伸或压缩时产生电荷从而在相对面之间产生电位差的现象。使用上述具有高介电常数的无机颗粒和具有传递锂离子能力的无机颗粒的混合物将产生增强的协同作用。
[0036]具有传递锂离子能量的无机颗粒是指含有锂原子具有转移锂离子的功能但不储存锂的那些。具有传递锂离子能力的无机颗粒，由于在颗粒结构内部存在的缺陷而使锂离子转移和移动。由于存在此缺陷，可以改善锂离子的传导性，从而改提高电池性能。具有传输锂离子能力的无机颗粒的非限制性实例包括磷酸锂(Li3PO4)颗粒、磷酸钛锂(LixTiy (PO4)3, 0<x<2,0<y<3)颗粒、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3，0〈x〈2，0〈y〈l，0〈z〈3)颗粒、(LiAlTiP)xOy 型玻璃(0〈x〈4，0〈y〈13)颗粒例如 14Li20-9Al203-38Ti02_39P205 颗粒等、钛酸镧锂(LixLayTiO3, 0〈x〈2，0〈y〈3)颗粒、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw, 0〈x〈4，0〈y〈l，0〈z〈l，0<w<5)颗粒例如 Li3.25Ge0.25P0.75S4 颗粒等、氮化锂(LixNy, 0<x<4, 0〈y〈2)颗粒例如 Li3N 颗粒等、SiS2 型玻璃(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4)颗粒例如 Li3PO4-Li2S-SiS2 颗粒等、和 P2S5型玻璃(LixPySz, 0〈x〈3，0〈y〈3，0〈z〈7)颗粒例如Li1-Li2S-P2S5颗粒等。这些无机颗粒可以单独或以其混合物使用。
[0037]就本发明的隔膜而言，存在于多孔涂层中的无机颗粒的尺寸不受限制，但优选
0.001至IOiI m。如果无机颗粒小于0.001 ii m,无机颗粒的分散性可能劣化,使得难以控制隔膜的物理特性。同时，如果无机颗粒大于10 u m,隔膜的机械性能可能劣化。
[0038]优选地，所述粘合剂的使用量为基于无机颗粒计的I至50重量％。如果粘合剂的使用量低于I重量％，则无机颗粒不能充分地彼此结合。同时，如果粘合剂的使用量超过50重量％，则可能降低多孔涂层的孔隙率，导致电解质的润湿性劣化。
[0039]对本发明的粘合剂聚合物的种类没有特别限制。例如，所述粘合剂可为聚偏氟乙烯-共聚-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-共聚-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯-共聚-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯橡胶、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰多糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素氰乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素、或分子量为10000g/mol或更低的低分子量化合物。
[0040]本发明的隔膜可通过以下方法制备。
[0041]将粘合剂聚合物溶解在溶剂中。将无机颗粒与粘合剂聚合物的溶液混合以制备浆料。间歇地将以这种方式制备的浆料涂覆于多孔基材表面以形成以一定间隔隔开的连续凹槽。或者，首先将上述浆料首次施用于多孔基材表面以形成多孔涂层，其次将粘合剂聚合物溶液第二次涂覆于多孔涂层以形成连续凹槽。该粘合剂聚合物溶液可任选地包含无机颗粒。所述粘合剂聚合物可以熔融态使用。对涂覆浆料的方法没有特别限制。即，该浆料可通过本领域技术中常用方法涂覆。例如，可以通过不同方法按顺序涂覆浆料和粘合剂，例如浸涂-浸涂、浸涂-狭缝式涂布、浸涂-斜板式涂布、浸涂-辊印、浸涂-微型凹版涂布、浸涂-喷涂、浸涂-喷墨式喷涂、狭缝式涂布-狭缝式涂布、狭缝式涂布-斜板式涂布、狭缝式涂布-辊印、狭缝式涂布-微型凹版涂布、狭缝式涂布-喷涂以及狭缝式涂布-喷墨式喷涂。另一方面，可以通过不同方法同时涂覆浆料和粘合剂，例如多层狭缝式模涂法、多层斜板式涂布-狭缝式涂布和多层斜板式涂布。在形成图案形状的顺序涂布中，在首次涂覆浆料后，特别优选通过狭缝式涂布、斜板式涂布、辊印、微型凹槽涂布、喷涂、喷墨式喷涂等进行第二次涂布。对于同时涂布浆料和粘合剂，优选多层狭缝式模涂法、多层斜板式涂布-狭缝式涂布或多层斜板式涂布。
[0042]粘合剂聚合物可与上述相同。
[0043]本发明的隔膜可用作电化学装置的隔膜。即，本发明的隔膜可插入电化学装置的阴极和阳极之间。所述电化学装置包括其中发生电化学反应的所有装置。所述电化学装置的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池以及电容器如超级电容器。特别优选锂二次电池，其包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。
[0044]所述电化学装置可通过本领域已知的常规方法制造。在一个实施方案中，电化学装置可通过在阴极和阳极之间插入隔膜、组装电极结构后注入电解质溶液而制造。
[0045]对与本发明的隔膜一起使用的电极的制造方法没有特别限制。各电极均可通过本领域已知的常规方法将电极活性材料与电极集电器相结合而制备。所述阴极活性材料可以为通常用于常规电化学装置阴极中的任何材料。特别优选的阴极活性材料的非限制性实例包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁氧化物和它们的锂复合氧化物。所述阴极活性材料可以为通常用于常规电化学装置阳极中的任何材料。特别优选的阳极活性材料的非限制性实例包括锂金属、锂合金、以及锂嵌入材料如碳、石油焦(petroleum coke)、活性炭、石墨和其他碳材料。适用于阴极的阴极集电器的非限制性实例包括铝、镍及其结合物。适用于阳极的阳极集电器的非限制性实例包括铜、金、镍、铜合金及其结合物。
[0046]所述电化学装置可使用由盐和能够使盐溶解或解离的有机溶剂组成的电解质溶液。所述盐具有A+B-所示的结构，其中A+为碱金属阳离子，例如Li+、Na+、K+或其组合，以及 B—为阴离子，例如 PF6' BF4' Cl-、Br' I-、ClO4' AsF6' CH3CO2' CF3SO3' N(CF3SO2)2'C(CF2SO2)3-或其组合。适用于使盐溶解或解离的有机溶剂的实例包括但不限制于，碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸乙基甲基酯(EMC)和Y-丁内酯。这些有机溶剂可单独使用或以其混合物的形式使用。
[0047]根据制备方法和最终产品的所需物理性能，所述电解质溶液可在电池制造过程中的任何适宜步骤中注入。具体而言，电解质溶液可在电池组装前或在电池组装的最后步骤等中注入。
[0048]本发明的隔膜可插入二次电池的阴极和阳极之间。当意欲组装多个电池或电极以构造电极组件时，可将本发明的隔膜插入毗邻的电池或电极之间。所述电极组件可具有不同结构，例如简单堆叠、卷筒(jelly-roll)和堆叠-折叠类型。
[0049]在一个实施方案中，所述电极组件可通过在相应活性材料所施用的阴极和阳极之间插入本发明的隔膜以及连续卷绕阴极/隔膜/阳极结构而构造而成。或者，电极组件可通过以每隔一定间隔弯曲阴极/隔膜/阳极而构造以具有Z字形的折叠形状。为了提高容量，卷绕或弯曲的电极组件可包括多个交替层压的电极和隔膜。
[0050]在另一个实施方案中，电极组件可通过层压阴极/隔膜/阳极或阳极/隔膜/阴极结构作为重复单元而构造。电极组件的每个隔膜均可为本发明的膜。
[0051]在一个实施方案中，电极组件可通过组装多个具有折叠膜的全电池或双电池结构的单元电池而构造。所述折叠膜可为普通绝缘膜或本发明的隔膜。全电池结构是指包括至少一种电池结构——其中隔膜被插入具有相反极性的电极之间并且最外层电极具有彼此相反的极性——的电池结构。这种全电极的实例包括阴极/隔膜/阳极和阴极/隔膜/阳极/隔膜/阴极/隔膜/阳极结构。所述双电极结构是指包括至少一种电池结构——其中隔膜被插入 具有相反极性的电极之间并且最外层电极具有相同的极性——的电池结构。这种双电池结构的实例包括阴极/隔膜/阳极/隔膜/阴极和阳极/隔膜/阴极/隔膜/阳极结构。
[0052]可使用折叠膜来组装单元电池的方法有很多。例如，电极组件可以通过在沿长度方向延伸的折叠膜的一个表面上以预定间隔布置多个电源电池，以及将折叠膜与单元电池在一个方向上一起卷绕而构造。所述电极组件具有其中单元电池插入由卷绕的折叠膜所限定的空间的结构。作为另一个实例，电极组件可以通过在沿长度方向延伸的折叠膜的两个表面上以预定间隔布置多个单元电池，以及将折叠膜与单元电池在一个方向上一起卷绕而构造。由此构造的所述电极组件具有其中单元电池插入由卷绕的折叠膜所限定的空间的结构。所述单元电池之间的间隔以及各单元电池的最外部电极应选择使得与折叠膜接触的上部电池的电极的极性与折叠膜接触的下部电池的极性相反。例如，可以选择所述单元电池之间的间隔以及各单元电池的最外部电极以使电极组件具有阴极/隔膜/阳极/折叠膜/阴极/隔膜/阳极/折叠膜/阴极……的结构。
[0053]作为另一个实例，电极组件可以通过在沿长度方向延伸的折叠膜的一个表面上以预定间隔布置多个单元电池，以及将折叠膜与单元电池以Z字构型一起卷绕以在折叠膜的弯曲部分之间布置单元电池。由此构造的电极组件具有其中单元电池插入因弯曲而层压的折叠膜之间的结构。作为另一个实例，电极组件可以通过在沿长度方向延伸的折叠膜的两个表面上以预定间隔布置多个电源电池，以及将折叠膜与单元电池以Z字构型一起卷绕以在折叠膜的弯曲部分之间布置单元电池。由此构造的电极组件具有其中单元电池插入因弯曲而层压的折叠膜之间的结构。所述单元电池之间的间隔以及各单元电池的最外部电极应选择使得与折叠膜接触的上部电池的电极具有的极性与折叠膜接触的下部电池的极性相反。例如，所述单元电池之间的间隔以及各单元电池的最外部电极的极性可以选择使得电极组件具有阴极/隔膜/阳极/折叠膜/阴极/隔膜/阳极/折叠膜/阴极……的结构。
[0054]可使用折叠膜来组装单元电池的方法有很多。例如，电极组件可以通过在折叠膜的一个表面上以阳极、阴极、阳极、阴极……交替的这种顺序布置，以及将折叠膜与电极在一个方向上一起卷绕而构造。由此构造的电极组件具有其中电极插入由折叠膜所限定的空间的结构。作为另一个实例，电极组件可以通过在沿长度方向延伸的折叠膜的两个表面上以预定间隔布置多个电极，以及将折叠膜与电极在一个方向上一起卷绕而构造。由此构造的电极组件具有其中电极插入由折叠膜所限定的空间的结构。所述电极之间的间隔以及电极的极性应选择使得与折叠膜接触的上部电极的极性与折叠膜接触的下部电极的极性相反。作为一个实例，所述单元电池之间的间隔以及电极的极性可以选择使得电极组件具有阴极/折叠膜/阳极/折叠膜/阴极……的结构。
[0055]作为另一个实例，电极组件可以通过在折叠膜的一个表面上以阳极、阴极、阳极、阴极……交替的这种顺序布置， 以及将折叠膜与电极在一个方向上一起弯曲以在折叠膜的弯曲部分之间布置电极而构造。由此构造的电极组件具有其中电极插入因弯曲而层压的折叠膜之间的结构。作为另一个实例，电极组件可以通过在沿长度方向延伸的折叠膜的两个表面上以预定间隔布置多个电极，以及将折叠膜与电极一起弯曲以在折叠膜的弯曲部分之间布置电极而构造。由此构造的电极组件具有其中电极插入因弯曲而层压的折叠膜之间的结构。所述电极之间的间隔以及电极的极性应选择使得与折叠膜接触的上部电极的极性与折叠膜接触的下部电极的极性相反。作为一个实例，所述单元电池之间的间隔以及电极的极性可以选择使得电极组件具有阴极/折叠膜/阳极/折叠膜/阴极……的结构。
[0056]另一方面，可以选择用于构造电极组件的每个折叠膜的长度以使在通过上述方法组装最后一个单元电池或电极后至少缠绕一次电极组件。所述电极组件可以变型为成各种不同的形式，并且本发明的范围并不限于此。
[0057]发明的实施方案
[0058]下文将详细地描述本发明的实施方案。然而，本发明的实施方案可以采取多种其他形式，并且本发明的范围不应被理解为限于以下实施例。本发明的实施方案是为了更充分地向本发明所属【技术领域】中的技术人员阐释本发明。
[0059]实施例
_0] 实施例1:包括形成有凹槽的多孔涂层的隔膜的制备
[0061]在50°C下分别将重量比为10:2的聚偏氯乙烯-共-氯代三氟乙烯(PVdF-CTFE)和氰乙基普鲁兰多糖加入并溶解于丙酮中约12小时。将Al2O3粉末加入聚合物溶液中以使得聚合物的重量与无机颗粒的重量的比为5:95。通过球磨(ball mill) 12小时将无机颗粒粉碎并且分散在溶液中以制备浆料。浆料中无机颗粒的平均粒径为600nm。
[0062]使用多层狭缝式涂布机连续供应浆料并将该浆料以4 μ m的厚度涂覆至作为基材的16 μ m厚的多孔聚烯烃膜(C210，Celgard)的下层部，在上层部，使在丙酮中制备为4重量％的PVdF-CTFE溶液通过12mm宽狭缝的隔板以形成具有条状凹槽的未涂布部分。涂覆有粘合剂溶液的区域具有0.5 i! m的厚度。即，凹糟的深度相当于凹槽涂层总厚度的11%。凹槽具有Ilmm的宽度。所述条状的凹槽示于图3中。图4为示出了一个凹槽边界的SEM图像。
_3] 实施例2:包括形成有凹槽的多孔涂层的隔膜的制备
[0064]以与实施例1的相同方式制备隔膜，不同的是以16i!m厚的多孔聚烯烃膜(C210, Celgard)作为基材，使用多层狭缝式涂布机将在水中以5重量％制备的苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)溶液作为上层部的涂布溶液。图5为示出了一个凹槽边界的SEM图像。
[0065]比较例1:包括未形成凹槽的多孔涂层的制备
[0066]在50°C下分别将重量比为10:2的聚偏氯乙烯-共-氯代三氟乙烯(PVdF-CTFE)和氰乙基普鲁兰多糖加入并溶解于丙酮中约12小时。将Al2O3粉末加入聚合物溶液中，以使得聚合物与无机颗粒的重量比为5:95。通过球磨12小时将无机颗粒粉碎并且分散在溶液中以制备浆料。浆料中无机颗粒的平均粒径为600nm。
[0067]使用多层狭缝式涂布机连续供应浆料并将该浆料以4 U m的厚度涂覆至作为基材的16 iim厚的多孔聚烯烃膜(C210，Celgard)的下层部，并随后在上层部使用4重量％的PVdF-CTFE溶液以形成厚度为0.5 iim且连续的涂层。即，上部涂层部分的厚度相当于多孔涂层总厚度的11%。
[0068]测试实施例1:含有电解质溶液电池的润湿性的测暈
[0069]通用以下方法使用实施例1-2和比较例I中制备的各个隔膜制造堆叠电池(stackcell)。首先，将阳极插入两片隔膜之间。然后将阴极置于隔膜的两个外表面上，接着在100°C的温度下通过层压以制造堆叠电池。
[0070]将堆叠电池的一个边缘浸溃在电解质溶液中。浸溃两小时后，测量浸溃在堆叠电池中的电解质溶液的高度。其结果示于表I。
[0071]表I
[0072]
【权利要求】
1.一种隔膜,包括: 多孔基材；和 在所述多孔基材的至少一个表面上形成且包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层， 其中多孔涂层表面上形成有连续或非连续图案层以使电解质溶液渗透穿过。
2.权利要求1的隔膜，其中所述连续或非连续的图案层为连续或非连续的凹槽。
3.权利要求2的隔膜，其中所述凹槽具有相当于多孔涂层厚度的I至20%的深度。
4.权利要求2的隔膜，其中所述凹槽具有0.1至50mm的宽度。
5.权利要求1的隔膜，其中所述多孔基材为多孔聚烯烃基材。
6.权利要求5的隔膜，其中所述多孔聚烯烃基材由选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯的任意一种聚合物制成。
7.权利要求1的隔膜，其中所述无机颗粒选自介电常数至少为5的无机颗粒、具有传递锂离子的能力的无机颗粒及它们的混合物。
8.权利要求7的隔膜，其中介电常数至少为5的无机颗粒选自BaTi03、Pb (Zrx, Ti1J O3 (PZT, 0〈x〈l)、PtvxLaxZivyTiyO3 (PLZT, 0〈x〈l，0<y<l)、(l_x) Pb (Mg1/3Nb2/3)03_xPbTi03(PMN-PT, 0〈x〈l)、氧化铪(HfO2)、SrTi03、Sn02、Ce02、Mg0、Ni0、Ca0、Zn0、Zr02、Si02、Y203、A1203、SiC或TiO2颗粒的任意一种无机颗粒或它们的两种以上混合物。
9.权利要求7的隔膜，其中具有传递锂离子能力的无机颗粒选自磷酸锂(Li3PO4)颗粒、磷酸钛锂(LixTiy(PO4)3，0〈X〈2，0〈y〈3)颗粒、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3,0〈x〈2，0〈y〈l，0〈z〈3)颗粒、(LiAlTiP)xOy 型玻璃(0〈x〈4，0〈y〈13)颗粒、钛酸镧锂(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3)颗粒、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<l, 0<z<l, 0<w<5)颗粒、氮化锂(LixNy, 0〈x〈4，0〈y〈2)颗粒、SiS2 型玻璃(LixSiySz, 0〈x〈3，0〈y〈2，0〈z〈4)颗粒和P2S5型玻璃(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7)颗粒的任意一种无机颗粒或他们的两种以上混合物。
10.权利要求1的隔膜，其中所述粘合剂选自聚偏氟乙烯-共聚-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-共聚-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯-共聚-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯橡胶、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰多糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素、或分子量为lOOOOg/mol或更低的低分子量化合物的任意一种粘合剂聚合物或它们的两种以上混合物。
11.权利要求1的隔膜，其中所述无机颗粒和粘合剂聚合物分别独立地以50:50至99:1的重量比使用。
12.一种电化学装置，其包括阴极、阳极和插入阴极和阳极之间的权利要求1至11任一项的隔膜。
13.权利要求12的电化学装置，其中所述电化学装置为锂二次电池。
【文档编号】H01M2/16GK103460444SQ201180069929
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年12月1日 优先权日:2011年4月6日
【发明者】李柱成, 河廷玟, 陈善美, 柳宝炅, 金钟勋 申请人:株式会社Lg化学