用于可再充电锂电池的隔板和包括其的可再充电锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 公开用于可再充电锂电池的隔板和包括其的可再充电锂电池。
【背景技术】
[0002] 可再充电锂电池包括正极、负极、以及介于正极和负极之间的隔板。
[0003] 隔板包括锂离子通过其的微孔并起到使正极和负极彼此电绝缘的作用。另外，隔 板在电池温度超过或越过预定或设定的温度时关断（shut down)电池，且因此起到防止电 池过热（或者减少这样的过热的可能性或量）的作用。
[0004] 然而，这样的隔板具有限制，因为作为电池的先前产生的热量和热失控的结果，它 不适宜地或充分地执行在正极和负极之间的绝缘功能和/或关断功能。
【发明内容】
[0005] 实施方式的一个方面提供用于可再充电锂电池的隔板，其较早地抑制或减少电池 的放热性并防止或减少正极和负极之间的短路，且因此具有改善的安全性。
[0006] 在另一实施方式中，可再充电锂电池包括所述用于可再充电锂电池的隔板。
[0007] 在一种实施方式中，用于可再充电锂电池的隔板包括：基材（基底）；在所述基材 的至少一侧上且包括有机材料的有机层；以及在所述基材的至少一侧上且包括无机材料的 无机层，其中所述有机材料包括两种或更多种具有彼此不同的各自（respective)熔点的 有机颗粒。
[0008] 所述有机材料的熔点之一可低于所述基材的熔点。
[0009] 所述基材的熔点可为约135°C -约140°C。
[0010] 所述有机材料的熔点之一可为约100°C -约130°C。
[0011] 所述两种或更多种有机颗粒可包括第一有机颗粒和第二有机颗粒，所述第二有机 颗粒的熔点不同于所述第一有机颗粒的熔点，和所述第一有机颗粒与所述第二有机颗粒之 间的熔点差可为约10°c -约20°C。
[0012] 所述有机材料可包括聚烯烃、聚烯烃衍生物、聚烯烃蜡、基于丙烯酰基的化合物、 或其混合物。
[0013] 所述有机材料可具有约0. 1 μ m-约5 μ m的粒度。
[0014] 所述无机材料可包括无机颗粒，所述无机颗粒包括Si02、A120 3、Al (OH) 3、AlO (OH)、 Ti02、BaTi03、Zn02、Mg (OH) 2、MgO、Ti (OH) 4、氮化铝（AIN)、碳化硅（SiC)、氮化硼（BN)、或其 混合物。
[0015] 所述无机材料可具有约0. 1 μ m-约5 μ m的粒度。
[0016] 所述无机层可具有约1 μm-约10 μm的厚度，且所述有机层可具有约1 μm-约 10 μ m的厚度。
[0017] 选自所述有机层和所述无机层的至少一个可进一步包括粘合剂，和所述粘合剂 可包括丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)、聚偏氟乙烯（PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯 (PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯（EVA)共聚物、羟乙基纤维素（HEC)、聚乙烯醇（PVA)、 聚乙烯醇缩丁醛（PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、 基于丙烯酰基的橡胶、或其混合物。
[0018] 在另一实施方式中，可再充电锂电池包括所述隔板。
[0019] 其它实施方式包括在下列详细描述中。
[0020] 通过应用所述隔板，从而较早地抑制或减少放热性并防止或减少正极和负极之间 的短路，可实现具有改善的安全性的可再充电锂电池。
【附图说明】
[0021] 附图与说明书一起说明本发明的实施方式，且与说明书一起用于说明本发明的原 理。
[0022] 图1为显示根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图。
[0023] 图2为显示根据另一实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图。
[0024] 图3为显示根据一种实施方式的可再充电锂电池的示意图。
[0025] 图4为显示在根据实施例1以及对比例1和2的各用于可再充电锂电池的隔板中 的温度和阻抗之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0026] 在下文中，详细地描述一些实施方式。然而，这些实施方式是示例性的，且本公开 内容不限于此。
[0027] 如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，将理解，当一个元件诸如表面、层、或 膜被称作"在"另外的元件"上"时，其可直接在所述另外的元件上或间接地在所述另外的 元件上（例如，还可存在中间元件）。此外，表述诸如"的至少一个（种）"当在要素列表之 前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。此外，当描述本发明的实施 方式时"可"的使用指的是"本发明的一种或多种实施方式"。
[0028] 在下文中，描述根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的隔板。
[0029] 根据本实施方式的用于可再充电锂电池的隔板包括基材、安置于所述基材的至少 一侧上的有机层、以及安置于所述基材的至少一侧上的无机层。所述有机层包括有机材料， 和所述无机层包括无机材料。所述有机材料包括两种或更多种类型的具有彼此不同的熔点 的有机颗粒。
[0030] 隔板安置在正极和负极之间且起到如下作用：防止在电极之间的直接短路以及使 锂离子通过在它自身中的微孔（或者减少这样的短路的可能性）。当电池变得异常地发热 超出预定或设定的温度时，该隔板通过关断功能阻断所述微孔且因此控制锂离子的移动。 从而，电池的内阻急剧地变得增加，且因此，所述隔板可抑制或减少电池的电化学反应和额 外的放热性。
[0031] 根据一种实施方式，所述隔板中的基材本身的关断功能可通过如下增强：在所述 基材的一侧或两（双）侧上形成包括有机材料的有机层以降低关断功能起动时的温度。而 且，所述基材的关断功能可通过如下进一步增强：使用具有彼此不同的熔点的两种或更多 种类型的有机颗粒（例如，两种或更多种不同的有机颗粒），且因此，以具有第一阶段和第 二阶段的多阶段过程顺序地降低关断温度以增强所述基材的关断功能。
[0032] 以多阶段过程的关断功能的实施方式描述如下。例如，当使用聚乙烯基材（例如， 在没有本文中公开的有机材料的情况下使用）时，关断可在约135°C下起动（开始）。而当 在所述基材上使用各自具有例如约ll〇°C和约120°C的熔点的两种类型的有机材料（例如， 两种不同的有机材料）时，关断可在具有较低熔点的有机材料的熔点例如具有最低熔点的 第一有机材料的ll〇°C下起动（开始），且从而所述有机材料熔融（例如，被熔融）以阻断 所述基材的孔和增加所述电池的电阻，且放热迟滞和电化学反应的中断可发生。不过，在 一些情况中，异常的放热性继续，电池的温度增加，且关断可在具有较高熔点的有机材料的 熔点例如具有较高熔点的第二有机材料的约120Γ下再次起动，且结果，基材的关断可随后 以多阶段过程发生。这可导致及早的电阻增加而不是单一的关断（例如，以单一阶段的关 断），且因此可在各阶段（例如，所述多阶段过程的各阶段）阻断或减少电化学反应和放热 加速。这样，具有所述结构的实施方式的隔板增强关断功能，且从而与不包括包含所述有机 材料的隔板的电池相比，可更早地（例如，在更低的温度下）抑制或减少电池的放热性。
[0033] 另外，根据一种实施方式，包括无机材料的无机层也形成于所述隔板的所述基材 的一侧或双侧上，且因此，可降低作为所述电池的放热性的结果的所述隔板熔融（例如，被 熔融）时的温度，且从而防止或减少所述隔板的收缩。因此，可防止正极和负极之间的短路 (或者可减少短路的可能性），且可抑制或减少由于所述隔板的收缩导致的额外的放热性。
[0034] 因此，根据一种实施方式的具有在基材的至少一侧上的包括两种或更多种类型的 具有彼此不同的熔点的有机颗粒的有机层、以及在所述基材的至少一侧上的包括无机材料 的无机层的隔板在关断功能上被增强，且与不包括包含所述有机材料的隔板的电池相比可 更早地（例如，在更低的温度下）抑制或减少电池的放热性，且因此，防止或减少正极和负 极之间的热收缩且抑制或减少其间的短路（或者减少这样的短路的可能性），且结果，改善 可再充电锂电池的安全性。
[0035] 所述隔板包括所述基材、所述有机层和所述无机层，且对于其结构没有特别的限 制。例如，所述有机层和所述无机层两者都可在所述基材的仅一侧上或者在其两（双）侧 上形成，且在这里，所述有机层和所述无机层的顺序没有特别的限制。另外，所述有机层和 所述无机层两者都可在所述基材的一侧（例如，表面）上形成，且所述有机层或所述无机层 可在所述基材的另一侧（例如，表面）上形成。而且，所述有机层可在所述基材的一侧（例 如，表面）上形成，而所述无机层可在所述基材的另一侧（例如，表面）上形成。
[0036] 通过参考图1和2中显示的实施方式，可促进隔板的结构的理解。
[0037] 图1为显示根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图，且 图2为显示根据另一实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图。
[0038] 参考图1，根据一种实施方式的隔板10具有包括如下的结构：基材12、安置于基材 12的一侧上的有机层13、以及安置于基材12的另一侧上的无机层14。参考图2,根据另一 实施方式的隔板20可包括基材22、分别在基材22的双侧上的无机层23a和23b、以及在无 机层23a和23b的无机层23a上的有机层24。
[0039] 所述基材可包括基于聚烯烃的树脂。所述基于聚烯烃的树脂可为例如基于聚乙烯 的树脂、基于聚丙烯的树脂、或其组合。
[0040] 所述基材可包括一个孔或多个孔。锂离子可移动通过所述一个孔或多个孔。所述 基材在电池处于放热状态时通过关断功能阻断所述孔，且因此可增加内阻和抑制或减少电 化学反应。
[0041] 所述孔可具有约0