制造隔膜的方法和隔膜、以及使用其的电池的制作方法_3

文档序号:9423010阅读:来源:国知局
本文公开的聚締控隔膜或通过根据本发明的实施例的方法制造。
[0059] 确切地说,有机粘合剂可W包含至少一种由W下所构成的族群中选出的物质: 聚偏二氣乙締(Polyvin^idenefluoride,PVdF)均聚物、聚偏二氣乙締-六氣丙締 共聚物(PolyvinylidenefIuoride-HexafIuoropropylenecopolymer,PVdF-HFP)、聚 甲基丙締酸甲醋(口〇1711161:117111161:11日(3巧1日16)、聚丙締腊(口〇17日(3巧1〇]1;[付;[16)、聚乙締 化咯烧酬(P0lyvin}dpy;r;rolidone)、聚乙酸乙締醋(polyvin}dacetate)、聚氧化乙締 (polyeth}deneoxide)、乙酸纤维素(^celluloseacetate)、乙酸下酸纤维素(^cellulose acetatebutyrate)、乙酸丙酸纤维素托日111110Seacetatepropionate)、氯基乙基普 鲁兰((3yanoeth5dpullulan)、氯基乙基聚乙締醇((3yanoeth5dpolyvinylalcohol)、氯 基乙基纤维素(巧anoeth}dcellulose)、氯基乙基薦糖(cyanoeth}dsuc;rose)、普鲁兰 (pullulan)、簇甲基纤维素(carbo巧1meth^cellulose)、丙締腊-苯乙締-下二締共聚 物(日。巧1011;[付;[1日315^"日]1日-13111日(11日]1日〇〇9〇15〇11日1'),^及其混合物。确切地说,例如口¥(1尸 类粘合剂可W用作有机粘合剂。PVdF类粘合剂的重量平均分子量(Mw)可W是500, 000到 1,500, 000 (克/摩尔),并且具有不同重量平均分子量的两种或两种W上粘合剂的混合物 可W用作有机粘合剂。举例来说,可W使用重量平均分子量是1,000,000克/摩尔或小于 1,000,000克/摩尔的至少一种粘合剂与重量平均分子量是1,000,000克/摩尔或大于 1,000, 000克/摩尔的至少一种PVdF类粘合剂的混合物。重量平均分子量在运个范围内的 粘合剂改进涂层与聚締控基底膜之间的粘着强度,由此有效防止易受热影响的聚締控基底 膜由于热而收缩并且使得能够制造具有改进电解质润湿性的隔膜。因此,有可能使用隔膜 制造保证有效电输出的电池。
[0060] 可W非限制性地使用所属领域中所用的任何典型无机粒子作为根据本发明的无 机粒子。无机粒子的实例可W包含AI2O3、Si〇2、B203、6曰2〇3、Ti〇2或SnO2粒子。运些无机粒 子可W单独或W其两种W上的组合形式使用。举例来说,无机粒子可W是Al2〇3(氧化侣) 粒子。
[0061] 根据本发明的无机粒子的平均粒径可W是(但不限于)1纳米到2,000纳米,例如 100纳米到1,000纳米。在运个范围内,有可能通过允许适合调节涂层厚度来防止涂布加工 性退化和无机粒子分散在涂布液中并且防止物理特性退化并且增加电阻。另外,隔膜中产 生的孔的尺寸可W适当地经调节,由此降低在将电池充电/放电之后内部短路的可能性。
[0062] 在涂布组成物的制备中,无机粒子可W无机分散液的形式使用,其中无机粒子分 散于适合溶剂中。适合溶剂可W是所属领域中典型地使用的任何溶剂。用于分散无机粒子 的溶剂可W包含例如丙酬。
[0063] 在涂层中,W涂层的总重量计,无机粒子可W 70重量%到95重量%,尤其75重 量%到90重量%,更尤其80重量%到90重量%的量存在。在运个范围内,无机粒子可W 保证足够热耗散并且有效抑制用含有无机粒子的涂布组成物涂布的隔膜的热收缩。 W64] 根据本发明,溶剂的实例可W包含(但不限于)二甲基甲酯胺值imethyl formamide)、二甲亚讽值imethylsulfoxide)、二甲基乙酷胺值imethylacetamide)、碳酸 二甲醋值imethylcarbonate)W及N-甲基化咯烧酬(N-methylpyrrolydone)。在涂布组 成物中,溶剂可W20重量%到99重量%,尤其50重量%到95重量%,更尤其70重量%到 95重量%的量存在。在运个范围内,溶剂可W促进涂布剂的制备同时允许有效干燥涂层。 阳0化]根据本发明的又一个示例性实施例,制造涂布隔膜的方法包含:制备包含有机粘 合剂、无机粒子W及溶剂的涂布组成物;用涂布组成物在如本文所阐述的聚締控基底膜的 一个或两个表面上形成涂层。
[0066] 根据本发明的又一个示例性实施例,提供一种包含聚締控隔膜、阴极W及阳极并 且用电解质填充的电化学电池。聚締控隔膜可W是通过根据如上文所阐述的一个示例性实 施例的方法制造的隔膜,或是根据如上文所阐述的示例性实施例的隔膜。
[0067] 根据本发明的又一个示例性实施例,提供一种包含阴极、阳极、隔膜W及电解质的 电化学电池,其中根据TM测量,隔膜是横向方向烙融收缩率化)与加工方向烙融收缩率 (a)的比率化/a)是1.2或小于1.2的聚締控隔膜。
[0068] 根据本发明的电化学电池在种类方面不特别受限制并且可W是所属领域中已知 的任何典型电池。 阳069] 根据本发明的电化学电池可W是裡二次电池,如裡金属二次电池、裡离子二次电 池、裡聚合物二次电池、裡离子聚合物二次电池等等。
[0070] 根据本发明的电化学电池可W通过所属领域中典型地使用的任何方法制造。
[0071] 举例来说,电化学电池可W通过W下方法制造。将包含有机/无机络合物涂层的 聚締控隔膜插入在阴极与阳极之间,随后用电解质填充电池,由此提供电化学电池。
[0072] 构成根据本发明的电化学电池的电极可W电极集电器形式用使用所属领域中已 知的典型方法涂覆至其上的电极活性材料制备。
[0073] 在本发明中所用的电极活性材料中,阴极活性材料可W是所属领域中典型地使用 的任何阴极活性材料。
[0074] 阴极活性材料的实例可W包含(但不限于)裡儘氧化物、裡钻氧化物、裡儀氧化 物、裡铁氧化物W及通过其组合获得的裡复合氧化物。
[0075] 在根据本发明的电极活性材料中,阳极活性材料可W是所属领域中典型地使用的 任何阳极活性材料。
[0076] 阳极活性材料的实例可W包含(但不限于)裡吸附材料,如裡金属或裡合金,碳、 石油焦炭(petroleumcoke)、活性碳(activatedcarbon)、石墨(graphite)W及其它碳。
[0077] 电极集电器可W是所属领域中典型地使用的任何电极集电器。
[007引用于电极集电器的阴极集电器的材料的实例可W包含(但不限于)由侣、儀W及 其组合制成的锥片。
[0079] 用于电极集电器的阳极集电器的材料的实例可W包含(但不限于)由铜、金、儀、 铜合金W及其组合制成的锥片。
[0080] 电解质可W是所属领域中典型地使用的用于电化学电池的任何电解质。
[0081] 电解质可W是通过将具有如A+B的结构的盐溶解或离解在有机溶剂中获得的电 解质。
[00間心的实例可W包含(但不限于)碱金属阳离子,如或rw及通过其组合 获得的阳离子。 阳08引B的实例可W包含(但不限于)阴离子,如PFe、BFa、Cl、化、I、Cl04、AsFe、 CH3CO2、CF3SO3、N(CF3S02)2或C(CF2S02)3W及通过其组合获得的阴离子。
[0084] 有机溶剂的实例可W包含(但不限于)碳酸丙二醋(Propylene carbonate, PC)、碳酸乙二醋巧C)、碳酸二乙醋值ieth}d carbonate, DEC)、碳酸二甲醋值imethyl carbonate, DMC)、碳酸二丙醋值ipropyl carbonate, DPC)、二甲亚讽值imethyl sulfoxide, DMSO)、乙腊(Acetonitrile)、二甲氧基乙烧(dimethoxyethane)、二乙氧 基乙烧(diethoxyethane)、四氨巧喃(Tetr址y化ofuran,THF)、N-甲基-2-化咯烧酬 (N-meth}d-2-py;r;rolidone,NMP)、碳酸甲乙醋巧meth}d carbonate,EMC) W及丫-下 内醋(丫-Butyrolactone,GBL)。运些有机溶剂可W单独或W其两种W上的混合物形式使 用。
[0085] 接着,将参考实例、比较例W及实验实例更详细地描述本发明。但是,应注意提供 运些实例、比较例W及实验实例仅仅为了说明并且不应W任何方式理解为限制本发明。
[0086]实例1 W87]将25. 5重量%的重量平均分子量是600, 000克/摩尔的高密度聚乙締(Hi曲-density polyeth}dene,皿阳;S井化学(Mitsui Qiemical))与4. 5重量% 的重量 平均分子量是2, 400, 000克/摩尔的超高分子量聚乙締扣Itra化曲Molecular Wei曲t Polyet的lene,UHMWPE 井化学)W及70重量%的液体石蜡(LP)(极东油化株式会社) 的混合物引入到双螺杆挤压机中,随后挤压。
[0088] 在挤压之后,使用冷却漉使通过T形模获得的凝胶相形成为薄片,并且然后使薄 片在100°C下经受加工方向拉伸W具有4. 5倍的加工方向(MD)拉伸因子,随后在Iior下 经受一级横向方向拉伸W具有7倍的横向方向灯D)拉伸因子(一级横向方向拉伸因子与 加工方向拉伸因子的比率=1. 56)。
[0089] 在一级横向方向
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