专利名称：包括多孔性涂层的隔膜和包括所述隔膜的电化学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电化学装置例如锂二次电池的隔膜，以及包括所述隔膜的电化学装置。更具体地，本发明涉及一种由填料颗粒和粘合剂聚合物构成的多孔性涂层形成在无纺基布的至少一个表面上的隔膜以及包括所述隔膜的电化学装置。
背景技术：
最近，对能量存储技术的关注越来越增加。随着能量存储技术的应用领域扩展至手机、摄像机、笔记本电脑甚至电动汽车，对研发电化学装置的投入也越来越变得具体化。 其中，能够进行充放电的二次电池的开发成了关注中的焦点，并且，最近在开发这种电池当中为提高电池的容量密度和比能量，以对新电极和电池的设计而进行研发。目前正适用中的二次电池中，开发于九十年代初的锂二次电池与使用水性电解质的Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H2SO4-Pb电池等传统式电池相比，具有工作电压更高、能量密度显著更大的优点，因此倍受瞩目。然而，所述锂离子电池伴随使用有机电解质，存在着火或爆炸等安全性问题，和制造起来棘手的缺点。现在的锂离子聚合物电池克服了锂离子电池的缺点，并成为了新一代电池。但仍与锂离子电池相比容量相对低、低温放电容量不足， 因此急切需要进行改善。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。评估和确保所述电化学装置的安全性非常重要。最重要的安全性考虑是电化学装置的运转故障或机能不良不应造成对使用者的伤害。为此目的，法规严格限制电化学装置的可能的危险(例如着火或冒烟)。电化学装置的过热可导致隔膜的热失控或热击穿，这可增加爆炸的危险。具体地，通常用作电化学装置的隔膜的多孔聚烯烃基底因其材料特性和包括伸长的生产过程而在100°c 或更高的温度下发生严重的热收缩。这种热收缩现象可导致阳极和阴极之间的短路。为解决电化学装置的上述安全性问题，已经提出一种隔膜，其中填料颗粒例如无机颗粒与粘合剂聚合物的混合物涂覆在高度多孔性基底的至少一个表面上以形成多孔涂层。例如，韩国未审查的专利申请No. 2007-83975和2007-0019958以及日本专利公开 No. 2005-536857公开了关于隔膜的技术，其中隔膜各自均包括多孔性基底和在所述多孔性基底上形成的多孔性涂层，其中所述多孔涂层由绝缘的填料颗粒与粘合剂聚合物的混合物构成并包含具有关闭功能(shutdown function)的材料。在所述多孔基底上形成的绝缘多孔涂层有助于提高电化学装置的稳定性但不可避免地引起隔膜厚度的增加，使得难以制造高容量电池。
发明内容
技术问题本发明旨在解决本领域的问题，因此本发明的一个目的是提供包括多孔涂层的隔膜，所述涂层具有关闭功能并表现出合适的导电性，因此所述隔膜适用于高容量电化学装置。本发明的另一目的是提供包括所述隔膜的高容量电化学装置。技术方案为实现这些目的，本发明提供一种隔膜，其包括无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电正温度系数(PTC)颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。对于本发明的隔膜，所述导电PTC颗粒含量可以基于所述填料颗粒的总重计为约 1-100重量％，优选地，作为填料颗粒除了导电正温度系数(PTC)颗粒还包括无机颗粒。对于本发明的隔膜，所述无纺基布由平均直径为0. 5-10 μ m的微纤维构成，优选使用包括50%以上最大直径为0. 1-70 μ m的孔的无纺基布，这对于所述隔膜的绝缘性质是优选的。所述多孔涂层以每平米(m2)无纺基布5-20g的量加载。此加载量适用于高容量电池的制造。所述隔膜可插入阳极和阴极之间来用于锂二次电池或超级电容器装置等电化学
直ο有益效果本发明的隔膜作为形成在无纺基布上的多孔性涂层的填料颗粒，包括具有关闭功能的导电PTC颗粒。由此本发明的隔膜表现出以下效果。首先，在所述绝缘性无纺基布上形成的多孔性涂层因所述导电PTC颗粒的存在而表现出合适的导电性。因此，本发明的隔膜适用于高容量电化学装置。第二，构成所述导电PTC颗粒的低熔点树脂在电化学装置过热时膨胀。这种膨胀降低了所述多孔性涂层的孔面积并降低所述PTC颗粒的导电性，有助于所述电化学装置的稳定性的提高。此外，当电化学装置中发生热失控时，构成所述PTC颗粒的低熔点树脂熔化并关闭所述隔膜的孔以阻止电化学反应进一步进行。此外，即使当电化学装置的热失控导致所述无纺基布的破坏时，所述填料颗粒中无机颗粒的存在可抑制所述电化学装置的阳极和阴极之间的短路，从而提高所述电化学装置的安全性。
图1图示了在实施例1和对比例1中生产的隔膜的关闭性能的测量结果；图2图示了在实施例1和对比例1中生产的电池的电池性能的测量结果；图3图示了在实施例1中生产的电池的针刺测试结果；以及图4图示了在对比例1中生产的电池的针刺测试结果。优选实施方式现在将对本发明进行详细描述。在描述之前，应理解，本说明书和所附权利要求中所用的术语和词语不应被理解为具有常用意义和字典意义，而应根据发明人可为了以最佳方式描述其发明而合适地定义术语和词语的概念的原则，被解释为具有与本发明的技术思想对应的意义和概念。因此，给出以下实施方案只是为了说明，而非意图限制本发明的范围。依此，应理解，可在提交本申请时对本发明的实施方案进行其他等同替换和修改。本发明提供隔膜，其包括无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电正温度系数(PTC)颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。通过混合合适量的树脂和导电颗粒而成型的所谓的“聚合物PTC颗粒(Positive Temperature Coefficient)，，，已知随着温度的增加而表现出电阻的增加的特性(即正温度系数特性)，同时具有合适的导电性。在正常状态下，分散在所述树脂中的导电颗粒形成多个导电通路，从而表现出低的比电阻。在温度升高时，由所述导电颗粒形成的导电通路因所述树脂具有比所述导电颗粒更高的热膨胀系数而逐渐断开。因此，所述导电颗粒表现出PTC 特性。在本发明的隔膜中，所述多孔性涂层的填料颗粒包括所述导电PTC颗粒。由于所述导电PTC颗粒的存在，在所述无纺基布上形成的多孔性涂层表现出合适的导电性，使得所述隔膜适用于高容量电化学装置。此外，电化学装置的过热使构成导电PTC颗粒的低熔点树脂膨胀。这种膨胀降低了所述多孔性涂层的孔面积并降低所述PTC颗粒的导电性以阻止电化学反应进行，有助于所述电化学装置的稳定性的提高。特别是，当电化学装置中发生热失控时，所述构成PTC颗粒的低熔点树脂融化并闭塞所述多孔性涂层的孔以进一步阻止电化学反应进行。构成所述导电PTC颗粒的“低熔点树脂”意味着所述树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。因此，所述低熔点树脂在电化学装置热失控导致无纺基布损坏之前变为熔融状态，引起所述隔膜关闭。对低熔点树脂的种类没有特别限制，考虑电化学装置的热安全性时可以使用诸如聚乙烯、聚乙烯共聚物等聚烯烃树脂，优选使用熔点为80-130°C的树脂。
构成所述导电PTC颗粒的导电性颗粒，只要具有导电性和热稳定性则皆可使用。 优选为单独使用天然石墨、人造石墨、炭黑、石墨等碳质材料，或者混合两种以上这些碳质材料而使用。所述导电性PTC颗粒可通过本领域已知的合适方法制备。在可发挥所述导电PTC 颗粒的作用的范围内，例如，所述导电性PTC颗粒可通过以50 50至90 10的重量比混合所述导电性颗粒和所述低熔点树脂来制备所述导电PTC颗粒在所述多孔性涂层中的含量可为基于所述填料颗粒的总重计 1-100重量％。优选地，所述填料颗粒还包括无机颗粒。在这种情况下，所述无机颗粒的含量优选为基于所述填料颗粒的总重计50重量％或更多，更优选70重量％或更多。所述无机颗粒用于在电化学装置发生热失控时阻止所述电化学装置的阳极和阴极之间的短路，从而确保所述电化学装置的安全性。用于形成所述多孔性涂层的无机颗粒没有特别限制，只要它们是电化学稳定的。 换言之，如果所述无机颗粒在使用所述无机颗粒的电化学装置的工作电压的范围内(例如，对于Li/Li+为0-5V)不发生氧化和/或还原，那么所述无机颗粒可不受特别限制地用于本发明。具体地，所述无机颗粒的高介电常数可有助于盐(例如锂盐)在液体电解质中的解离程度的增加以提高所述电解质的离子导电性。因此，所述无机颗粒优选具有至少5、优选至少10的高介电常数。具有至少5的介电常数无机颗粒的非限制性实例包括BaTi03、Pb (Zr, Ti) O3 (PZT)、PtvxLEtx^vyTiyO3 (PLZT， 0 < χ < 1,0 < y < 1), Pb (Mgl73Nb273)O3-PbTiO3(PMN-PT)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3> SnO2, MgO、NiO,CaO、ZnO2,ZrO2,Υ203>Α1203>Τ 02和SiC颗粒。这些无机颗粒可单独使用或者以两种以上无机颗粒的混合物的形式使用。所述无机颗粒可为具有转移锂离子能力的，即含有锂原子并能够无留存地转移锂离子的无机颗粒。作为具有转移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 < χ < 2,0 < y < 3)颗粒、磷酸钛铝锂 (LixAlyTiz (PO4) 3>0<x<2,0<y< 1,0 < ζ < 3)颗粒、(LiAlTiP) x0y 型玻璃(0 < χ < 4， 0 < y < 13)颗粒例如 14Li20-9Al203-38Ti02-39P205 颗粒、钛酸镧锂(LixLayTiO3,0 < χ < 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Li3.25GeQ.MPQ.75、颗粒、氮化锂(LixNy，0 <x<4,0<y<2)颗粒例如Li3N颗粒、 SiS2 型玻璃(LixSiySz，0 < χ < 3,0 < y < 2,0 < ζ < 4)颗粒例如 Li3PO4-Li2S-SK2 颗粒和 Pj5 型玻璃(LixPySz,0 < χ < 3,0 < y < 3,0 < ζ < 7)颗粒例如 LiI-Li2S-Pj5 颗粒， 或者这些无机颗粒的混合物等对所述填料颗粒例如所述导电PTC颗粒和所述无机颗粒的平均粒径没有特别限制，但为了涂层可得到均一的厚度和最佳孔隙度，所述填料颗粒的平均粒径优选限于 0. 001-10 μ m的范围内。小于0. 001 μ m的平均粒径可导致分散性的下降，超过10 μ m的平均粒径可增加所述多孔性涂层的厚度并可增加在电池的充放电过程中发生内部短路的可能性。另外，对于在所述多孔性涂层中存在的粘合剂聚合物，可使用本领域常用来在无纺基布上形成多孔性涂层的聚合物。所述粘合剂聚合物优选具有从-200°C到200°C的玻璃化转变温度(glass transition temperature, Tg)。在此范围内，可改善所述多孔性涂层的机械性能(例如挠性和弹性)。所述粘合剂聚合物用作粘合剂以使所述填料颗粒之间或者所述填料颗粒与所述无纺基布之间稳定和固定地连接。优选地，所述粘合剂聚合物具有优于所述无纺基布和所述PTC颗粒的构成树脂的耐热性。所述粘合剂聚合物不必具有离子导电性。然而，由于所述粘合剂聚合物的离子导电性可进一步提高电化学装置的性能，因此所述粘合剂聚合物优选具有尽可能高的介电常数。在实践中，电解质中的盐的解离程度倚赖所述电解质中的溶剂的介电常数。因此，所述粘合剂聚合物的介电常数越高，可导致电解质中的盐的解离程度越高。所述粘合剂聚合物的介电常数为ι. O到100(在IkHz的频率下测量)，优选10或更高。此外，用液体电解质浸渍所述粘合剂聚合物使得所述粘合剂聚合物可被凝胶化， 从而能够具有显示出高的电解质溶胀度(degree of swelling)的特征。高溶胀度优选选择溶解度参数为15和45Mpa"2之间的粘合剂聚合物、更优选15和25Mpa"2之间以及30和 45Mpa1/2之间的溶解度参数。因此，对于所述粘合剂聚合物，相比疏水聚合物例如聚烯烃，更优选使用具有许多极性基团的亲水聚合物。低于15Mpa"2或超过45Mpa"2的溶解度参数使所述粘合剂聚合物难以在一般电池液体电解质中膨胀。所述粘合剂聚合物的非限制性实例包括聚偏1，1- 二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏
61，1- 二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉(cyanoethylpullulan)、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、 支链淀粉和羧甲基纤维素。构成在所述无纺基布上形成的多孔性涂层的所述填料颗粒与粘合剂聚合物之间的重量比优选在50 50和99 1之间，更优选70 30和95 5之间。所述填料颗粒的用量低于50重量％ (即所述填料颗粒的量低于所述粘合剂聚合物的量)可降低所述多孔性涂层的孔径和孔隙度。同时，所述填料颗粒的用量超过99重量％ (即所述填料颗粒的量远大于所述粘合剂聚合物的量)可降低所述多孔性涂层的抗剥离性能。所述多孔性涂层的孔径和孔隙度分别优选为0. 001-10 μ m和10-90%，但对这些范围没有特别限制。所述多孔性涂层的孔径和孔隙度主要倚赖所述填料颗粒的大小。在所述填料颗粒的粒径为Iym 或更小的情况下，形成大小为约Iym或更小的孔。此后，注入所述多孔结构的电解质在离子转移中起作用。如果所述孔径小于0. 001 μ m并且所述孔隙度低于10%，那么所述多孔性涂层可用作电阻层(resistance layer)。如果所述孔径大于10 μ m并且所述孔隙度高于 90%，那么所述多孔性涂层的机械性能可降低。所述隔膜的多孔性涂层除包括所述填料颗粒和所述聚合物以外，还可包括一种或多种其他添加剂。本发明隔膜的无纺基布是呈平面状的并具有多个孔。所述无纺基布保持两个电极之间的绝缘。使用平均直径为0. 5-10 μ m、优选1-7 μ m的微纤维来生产所述无纺基布，因此所述无纺基布具有如下孔径分布50%以上的孔具有0. 1-70 μ m的最大直径。具有多个最大直径小于0. 1 μ m的无纺基布难以生产，因此其低孔隙度可部分妨碍锂离子的迁移。如果所述孔的最大直径超过70 μ m,可发生电流泄漏，导致绝缘劣化。使用具有上述孔径分布的无纺基布使得所述隔膜适用于高容量电池，同时确保所述隔膜的良好绝缘。适用于构成所述无纺基布的微纤维的实例包括但不限于，聚烯烃例如聚乙烯和聚丙烯、聚酯例如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺例如芳族聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二酯。特别优选地，所述微纤维的熔点为200°C以上，这对于所述无纺基布的热安全性是有利的。优选地， 所述无纺基布的厚度为9-30 μ m。所述多孔性涂层在所述无纺基布的至少一个表面上形成。考虑到所述多孔性涂层的作用和所述多孔性涂层用于高容量电池的适用性，所述多孔性涂层优选以每平米(m2)无纺基布5_20g的量加载。对于生产本发明隔膜的方法没有限制。优选依照以下方法生产本发明的隔膜。首先，将所述粘合剂聚合物溶解在溶剂中以制备溶液。随后，使包括所述导电PTC颗粒的填料颗粒分散在所述粘合剂聚合物的溶液中。 所述溶剂优选具有与所述粘合剂聚合物相似的溶解度参数和低沸点，这对均勻混合有利并容易除去溶剂。可用于溶解所述粘合剂聚合物的溶剂的非限制性实例包括丙酮、四氢呋喃、 二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、环己烷和水。这些溶剂可单独使用或以混合物的形式使用。然后，将所述粘合剂聚合物的溶液——所述填料颗粒分散其中——涂覆在所述无纺基布上，并干燥。可通过多种本领域公知的技术例如浸涂、口模式涂布、辊涂、刮刀式涂布及其任意组合将所述分散液涂覆在所述无纺基布上，以形成所述多孔性涂层。所述多孔性涂层可在所述无纺基布的一个或全部两个表面上形成。由于所述无纺基布的特性，所述多孔性涂层的一部分也可存在于所述无纺基布的内侧。所述隔膜插入阳极和阴极之间以制造电化学装置。可使用可胶凝聚合物作为所述粘合剂聚合物。在此情况下，当在将所述隔膜装配到电池中后用电解质浸渍时，所述可胶凝聚合物与所述电解质反应继而胶化。本发明还提供包括所述隔膜的电化学装置。本发明的电化学装置包括内部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、太阳能电池和电容器例如超级电容器装置。特别优选的是锂二次电池，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。对于与本发明的隔膜一起将会使用的电极没有特别限制。所述电极的每一种均可通过使用本领域已知的合适方法将电极活性材料粘接于电极集电器来生产。所述阴极活性材料可为常用于常规电化学装置的阴极的任何阴极活性材料。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、锂铁氧化物或者组合这些的锂复合氧化物。所述阳极活性材料可为常用于常规电化学装置的阳极的任何阳极活性材料。特别优选的阳极活性材料的非限制性实例包括锂、锂合金、锂嵌入型材料例如碳、石油焦炭、 活性炭、石墨和其他碳质材料。适用于本发明的电化学装置的阴极集电器的非限制性实例包括铝箔、镍箔或组合这些而制造的箔等。适用于本发明的电化学装置的阳极集电器的非限制性实例包括铜箔、金箔、镍箔、铜合金箔或组合这些而制造的箔等。本发明的电化学装置可使用由盐和能够溶解或离解该盐的有机溶剂构成的电解质。所述盐具有由A+B-表示的结构，其中A+是碱金属阳离子例如Li+、Na+、K+或其组合，而 B"是阴离子例如 PFp BFp Cr、Br\ Γ、ClOp AsFf、CH3CO2^ CF3SOp N(CF3SO2)
C(CF2SO2)3-或其组合。适合溶解和离解所述盐的有机溶剂实例包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(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)、碳酸甲乙酯(EMC)和 Y-丁内酯，或者溶解或者离解于这些混合物构成的有机溶剂中。但不限定于此。可根据制作方法和最终产品所需的物理性质，在制造所述电化学装置的过程中的任何合适步骤中注入所述电解质。换言之，可在所述电池的装配之前或在所述电池装配的最后步骤中注入所述电解质。使本发明的隔膜用于电池的工艺除了一般性工艺的绕组(winding)工艺之外，还可以的是隔膜和电极的层压(或堆叠)以及折叠工艺。
具体实施例方式以下将就实施方案更详细地描述本发明。然而，本发明的实施方案可采用多种其他形式，本发明的范围不应被认为限制于以下实施例。本发明实施方案的目的是向本发明所属技术领域的普通技术人员提供更完整的对本发明的解释。实施例
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隔膜的牛产向丙酮中加入10 2重量比的聚偏1，1_二氟乙烯-共-三氟氯乙烯(PVdF-CTFE) 和氰乙基支链淀粉。将所述混合物在50°C下溶解至少约12小时来制备粘合剂聚合物溶液。另外，将聚乙烯和炭黑颗粒(1 1，w/w)均质化以制备平均粒径为400nm的导电 PTC颗粒。将所述导电PTC颗粒与BaTiO3粉末以1 9的重量比混合制备填料颗粒。将所述填料颗粒分散在所述粘合剂聚合物溶液中以制备浆体。将所述填料颗粒与所述粘合剂聚合物溶液的重量比调节为90 10。将所述浆体浸涂在12 μ m厚的聚对苯二甲酸乙二酯无纺基布上以形成多孔性涂层。所述无纺基布由平均厚度为约3μπι的微纤维构成并且具有以下孔径分布多于50%的孔具有小于70μπι的最大直径。所述多孔涂层以每平米(m2)的无纺基布的一个表面约IOg的量装载。阳极的制备将作为阳极活性材料的96重量％的碳粉、作为粘合剂的3重量％的聚偏1，1- 二氟乙烯(PVdF)和1重量％的作为导电材料的炭黑加入作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)中以制备浆体。将所述浆体涂敷在作为阳极集电器的IOym厚的铜(Cu)箔上并干燥以制备阳极。将所述阳极辊压。阴极的制备将作为阴极活性材料的92重量％的锂钴复合氧化物、作为导电材料的4重量％的炭黑和4重量％的作为粘合剂的PVDF加入作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以制备浆体。将所述浆体涂敷在作为阴极集电器的20 μ m厚的铝(Al)箔上并干燥以制备阴极。 将所述阳极辊压。电池的制造利用以上制造出的电极以及隔膜并制造出电池。将所述阳极、阴极和隔膜堆叠以组装电池。该电池中注入由碳酸乙烯酯(EC)/碳酸甲乙酯(EMC) (1 2，ν/ν)与1摩尔六氟磷酸锂(LiPF6)构成的电解质。对比例1以与实施例1中相同的方式制备隔膜，除了不使用所述导电PTC颗粒而只是用 BaTiO3粉末以外。此后，重复实施例1的方法以制造电池。关闭性能的评价对于在实施例和对比例中制造的隔膜通过以下方法测量其关闭性能，并其结果示于图1。具体地，在将隔膜各自置于容器中，向其中注入电解质，然后密封。以5°C/分钟的速度加热的同时测量了所述隔膜的AC阻抗。图1显示实施例1的隔膜的电阻随着温度增加而增加，表明所述隔膜具有关闭性能。相反，在对比例1的隔膜中未观察到关闭性能。电池性能的评价对于在实施例1和对比例1中制造的电池测量其电池性能。结果示于图2。图2中的图证实了在实施例1中制造的电池的电池性能优于在对比例1中制造的电池的电池性能。
安全性评价对在实施例1和对比例1中制造的电池各自均在以下条件下进行针刺测试电压 =4. 2V，穿针直径=2. 5mm,穿刺速度=5m/min。结果示于图3和图4。图3和图4的结果显示实施例1的电池通过了安全性测试，但相反地对比例1的电池未通过安全性测试。
权利要求
1.一种隔膜，其包括无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电 PTC颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。
2.权利要求1的隔膜，其中所述导电PTC颗粒以基于所述填料颗粒的总重计1-100重量％的量存在。
3.权利要求1的隔膜，其中所述导电颗粒由至少一种碳质材料构成，所述碳质材料选自天然石墨、人造石墨、炭黑和石墨。
4.权利要求1的隔膜，其中所述填料颗粒的平均粒径为0.001-10μ m。
5.权利要求1的隔膜，其中所述导电颗粒和所述低熔点树脂以50 50到90 10的重量比存在。
6.权利要求1的隔膜，其中所述填料颗粒还包括无机颗粒。
7.权利要求6的隔膜，其中所述无机颗粒以基于所述填料颗粒的总重计50重量％或更多的量存在。
8.权利要求1的隔膜，其中所述低熔点树脂的熔点为80-130°C。
9.权利要求1的隔膜，其中所述低熔点树脂是聚烯烃树脂。
10.权利要求1的隔膜，其中所述填料颗粒与所述粘合剂聚合物的重量比是50 50到 99 1。
11.权利要求1的隔膜，其中所述粘合剂聚合物的溶解度参数为15-45Mpa1/2。
12.权利要求1的隔膜，其中所述粘合剂聚合物选自聚偏1，1-二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏1，1-二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素或者其中的两种以上的混合物。
13.权利要求1的隔膜，其中所述无纺基布由平均粒径为0.5-10 μ m的微纤维构成。
14.权利要求13的隔膜，其中所述微纤维的熔点为至少200°C。
15.权利要求13的隔膜，其中所述无纺基布具有以下孔径分布至少50%的孔具有 0. 1-70 μ m的最大直径。
16.权利要求13的隔膜，其中所述微纤维由至少一种聚合物构成，所述聚合物选自聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二酯，或者其中的两种以上的混合物所构成。
17.权利要求1的隔膜，其中所述无纺基布的厚度为9-30μ m。
18.权利要求1的隔膜，其中所述多孔涂层以每m2无纺基布5-20g的量装载。
19.一种电化学装置，包括阴极，阳极，以及根据权利要求1-18任一项的隔膜，其插入所述阴极和阳极之间。
20.权利要求19的电化学装置，其中所述电化学装置是锂二次电池。
全文摘要
本发明公开了一种隔膜。其包括无纺基布，为具有多个孔的平面状态；多孔涂层，在所述无纺基布的至少一个表面上形成并由填料颗粒和粘合剂聚合物构成。其中所述填料颗粒包括导电正温度系数(PTC)颗粒，其由导电颗粒和低熔点树脂的混合物构成，所述低熔点树脂的熔点低于所述无纺基布的熔点。由于所述导电PTC颗粒的存在，所述多孔性涂层可具有针对热失控的关闭功能。此外，所述多孔性涂层表现出合适的导电性。因此，所述隔膜适用于高容量电化学装置。
文档编号H01M2/16GK102272977SQ200980153541
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月30日
发明者安谆昊, 朴必圭, 金帝映, 金钟勋 申请人:株式会社Lg化学