用于锂二次电池的隔板、制造其的方法、和包括其的锂二次电池与流程

本公开内容涉及一种可应用于诸如锂二次电池之类的电化学装置的隔板、制造其的方法、和包括其的锂二次电池。本技术要求于2020年9月29日在韩国递交的韩国专利申请第10-2020-0127233号和于2020年9月29日在韩国递交的韩国专利申请第10-2020-0127237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：

1、近来，能源存储技术已受到日益增长的关注。对于研发电化学装置的努力已越来越多被实现，因为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。在这一背景下，电化学装置已最受瞩目。在这些电化学装置中，已集中于可充电二次电池的发展。最近，已进行了关于设计新型电极和电池以便在发展这些电池时改善容量密度和比能的积极研究。

2、在商品可得的二次电池中，发展于1990年代早期的锂二次电池已备受瞩目，因为它们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具有更高的运行电压和显著更高的能量密度。

3、尽管已从许多生产公司生产了这些电化学装置，但其安全性特性示出了不同的迹象。评价并确保这些电化学装置的安全性非常重要。例如，隔板防止正极和负极之间的短路并提供用于传输锂离子的通道。因此，这种隔板是影响电池的安全性和输出特性的重要要素。

4、这种隔板频繁包括聚烯烃基多孔聚合物基板。为了防止多孔聚合物基板热收缩和增强对电极的粘附性，已频繁使用在多孔聚合物基板的至少一个表面上设置有包括无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层的隔板。

5、这些隔板可取决于多孔涂层而被大致分为使用水性溶剂的水性涂布隔板和使用有机溶剂的有机涂布隔板。特别是，水性涂布隔板允许均匀的薄膜涂布并示出高耐热性。

6、然而，仍然需要一种示出增加的对电极的粘附性(lami强度，lami strength)、同时在多孔涂层中保持高孔隙率的隔板。

技术实现思路

1、技术问题

2、设计本公开内容以解决相关技术的问题，并因此本公开内容有关提供一种具有优异的耐热性、包括具有高孔隙率的多孔涂层、并示出改善的对电极的粘附性的水性涂布隔板、制造其的方法、和包括其的锂二次电池。

3、然而，待由本公开内容实现的发明目的不限于以上提及的问题，并且本公开内容的其他发明目的可从下述详细的描述而得以理解并且将从本公开内容的示例实施方式变得更加彻底地显而易见。

4、技术方案

5、在本公开内容的一个方面中，提供了根据下述实施方式中任一者所述用于锂二次电池的隔板、制造其的方法、和包括其的锂二次电池。

6、根据第一实施方式，提供一种用于锂二次电池的隔板，包括：

7、多孔聚合物基板；和

8、形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上、且包括无机颗粒、颗粒型粘合剂聚合物、和分散剂的多孔涂层，

9、其中所述分散剂包括羧基和乙二醇基，并且

10、其中所述多孔涂层在厚度方向上被分为顶层、中间层、和底层，所述顶层中的所述颗粒型粘合剂聚合物的含量高于所述底层中的所述颗粒型粘合剂聚合物的含量。

11、根据第二实施方式，提供如第一实施方式中限定的用于锂二次电池的隔板，

12、其中当所述多孔涂层在所述厚度方向上被划分为n块时，所述顶层是最外层；

13、当所述多孔涂层在所述厚度方向上被划分为n块时，所述底层是面向所述多孔聚合物基板的层；

14、所述中间层是所述多孔涂层中除所述顶层和所述底层之外的剩余层；并且

15、n是3至10的整数。

16、根据第三实施方式，提供如第一实施方式或第二实施方式中限定的用于锂二次电池的隔板，

17、其中所述颗粒型粘合剂聚合物的含量具有其基于所述多孔涂层的厚度方向从所述底层至所述顶层增加的浓度梯度(gradient)，并且所述无机颗粒的含量具有其基于所述多孔涂层的厚度方向从所述顶层至所述底层增加的浓度梯度(gradient)。

18、根据第四实施方式，提供如第一实施方式至第三实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

19、其中所述多孔涂层中的中间层具有渐变的所述颗粒型粘合剂聚合物的浓度梯度，或者不具有特定的浓度梯度。

20、根据第五实施方式，提供如第一实施方式至第四实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

21、其中所述无机颗粒相对于所述分散剂的重量比为99.5：0.5至95：5。

22、根据第六实施方式，提供如第一实施方式至第五实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

23、其中所述颗粒型粘合剂聚合物的含量为基于100重量份的所述多孔涂层的10重量份至50重量份。

24、根据第七实施方式，提供如第一实施方式至第六实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

25、其中所述分散剂具有0.05至0.25的乙二醇基的等价数量/羧基的等价数量的比例。

26、根据第八实施方式，提供如第一实施方式至第七实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

27、其中所述分散剂具有100至10,000的重均分子量。

28、根据第九实施方式，提供如第一实施方式至第八实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

29、其中所述分散剂是聚丙烯酸与聚乙二醇的共聚物。

30、根据第十实施方式，提供如第九实施方式中限定的用于锂二次电池的隔板，

31、其中所述分散剂是聚丙烯酸与聚乙二醇的嵌段共聚物。

32、根据第十一实施方式，提供如第一实施方式至第十实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

33、其中所述多孔涂层具有2μm至10μm的厚度。

34、根据第十二实施方式，提供如第一实施方式至第十一实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板，

35、其中所述无机颗粒是片状无机颗粒。

36、根据第十三实施方式，提供如第十二实施方式中限定的用于锂二次电池的隔板，

37、其中所述片状无机颗粒具有3.5或更大的纵横比。

38、根据第十四实施方式，提供如第十二实施方式中限定的用于锂二次电池的隔板，

39、其中所述片状无机颗粒包括al(oh)3、alo(oh)、mg(oh)2、和batio3中的至少一者。

40、根据第十五实施方式，提供制造如第一实施方式至第十四实施方式中的任一者中限定的用于锂二次电池的隔板的方法，

41、所述方法包括将含有溶剂、无机颗粒、颗粒型粘合剂聚合物、和分散剂的用于形成多孔涂层的浆料施加至多孔聚合物基板的至少一个表面、接着进行干燥的步骤，

42、其中所述用于形成多孔涂层的浆料具有200cp或更小的粘度，并且

43、所述用于形成多孔涂层的浆料具有基于100重量份的所述浆料的10重量份至40重量份的固体含量。

44、根据第十六实施方式，提供如第十五实施方式中限定的制造用于锂二次电池的隔板的方法，

45、其中所述溶剂是水，

46、所述粘合剂聚合物是分散在所述溶剂中的颗粒的形式，并且

47、在所述干燥步骤中实施相分离。

48、根据第十七实施方式，提供如第十五实施方式或第十六实施方式中限定的制造用于锂二次电池的隔板的方法，

49、其中所述隔板满足下述式中的至少三式：

50、空气渗透时间的增加率≤100％

51、热收缩率≤10％

52、对电极的粘附性≥70gf/25mm

53、用于形成多孔涂层的浆料的粘度≤20cp，

54、(其中“空气渗透时间的增加率”通过公式[(多孔聚合物基板的空气渗透时间－隔板的空气渗透时间)/(多孔聚合物基板的空气渗透时间)]×100来计算得出，并且

55、“热收缩率”被定义为纵向(md)上的热收缩率和横向(td)上的热收缩率中的较小值，并且通过公式[(初始长度－在150℃下热收缩30分钟后的长度)/(初始长度)]×100来计算得出)。

56、在本公开内容的另一方面中，提供了根据下述实施方式所述的锂二次电池。

57、根据十八实施方式，提供一种锂二次电池，包括正极、负极、和插置在所述正极和所述负极之间的隔板，

58、其中所述隔板与第一实施方式至第十四实施方式中的任一者中限定的相同。

59、有益效果

60、根据本公开内容的实施方式，提供一种通过使用具有预定性质的分散剂而具有改善的耐热性和对电极的粘附性(lami强度，lami strength)的隔板、和包括所述隔板的锂二次电池。

61、特别是，根据本公开内容的实施方式，具有预定性质的分散剂被用于诱导用于形成多孔涂层的浆料中的无机颗粒与颗粒型粘合剂聚合物之间的中间层分离。因此，可提供在其中邻接于多孔聚合物基板的多孔涂层富含无机颗粒(inorganic-rich)、并且多孔涂层的最外部分富含颗粒型粘合剂聚合物(binder-rich)的隔板。

62、由于无机颗粒主要分布在多孔聚合物基板的这一侧处，因而可抑制多孔聚合物基板收缩，导致隔板耐热性的改善。

63、同时，由于颗粒型粘合剂聚合物主要分布在多孔涂层的表面上，因而可改善对电极的粘附性。

64、除此之外，根据本公开内容的实施方式，可通过在根据本公开内容的隔板中使用具有预定性质的片状无机颗粒而增加多孔涂层的孔隙率。特别是，根据本公开内容的实施方式，低粘度的用于形成多孔涂层的浆料被施加至多孔聚合物基板上。当使用这种低粘度浆料时，片状无机颗粒的堆积密度降低。因此，当浆料中的溶剂干燥时，片状无机颗粒示出增加的迁移(migration)度。结果，片状无机颗粒可在多孔涂层中更加无规地排列，并且可增加多孔涂层的孔隙率。