含交联结构的锂二次电池用分隔件、其制造方法和包括分隔件的锂二次电池与流程

本技术要求于2021年5月7日在韩国提交的韩国专利申请第10-2021-0059582号的优先权。本公开内容涉及含交联结构的锂二次电池用分隔件、其制造方法和包括所述分隔件的锂二次电池。

背景技术：

1、近来，储能技术已经得到了越来越多的关注。随着储能技术的应用已经扩展到用于移动电话、便携式摄像机和笔记本电脑的能量，甚至扩展到用于电动车辆的能量，越来越需要提供用作用于这样的具有高能量密度的电子装置的电源的电池。锂二次电池是最能满足这样的需求的电池。因此，已经对这样的锂二次电池进行了积极的研究。

2、这样的锂二次电池包括正电极、负电极、电解质和分隔件。特别地，要求分隔件具有用于将正电极和负电极彼此分隔开和使其电绝缘的绝缘特性，以及基于高孔隙率的用于增加锂离子渗透率的高离子电导性。

3、由于分隔件起到使正电极和负电极彼此电绝缘的作用，因此即使当电池经历异常条件例如高温时，其也应该起到使正电极和负电极彼此电绝缘的作用。然而，在广泛用作分隔件的聚烯烃分隔件的情况下，其具有低熔点(tm)并且可能引起着火和爆炸，当电池被异常地使用并且电池温度升高到聚烯烃的熔点或更高而产生熔化现象时，导致着火和爆炸，并且在其制造过程期间，由于其材料特性和特征，还表现出在高温条件下严重的热收缩行为，从而引起安全相关的问题，例如内部短路。

4、因此，迫切需要能够在高温下确保安全性的分隔件。

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，并因此本公开内容涉及提供含交联结构的锂二次电池用分隔件，所述分隔件具有优异的高温安全性并且是电化学稳定的。

3、本公开内容还涉及提供用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，所述方法使用能够使聚烯烃多孔支撑体有效交联的电化学稳定的光引发剂。

4、此外，本公开内容涉及提供锂二次电池，即使所述锂二次电池设置有含交联结构的锂二次电池用分隔件，其在高温储存之后容量下降的问题方面也得到改善。

5、技术方案

6、在本公开内容的一个方面中，提供了根据以下实施方案中的任一者的含交联结构的锂二次电池用分隔件。

7、根据第一实施方案，

8、提供了含交联结构的锂二次电池用分隔件，所述分隔件包括：

9、含交联结构的聚烯烃多孔支撑体，所述含交联结构的聚烯烃多孔支撑体具有包含彼此直接互连的聚合物链的交联结构；以及

10、光引发剂，所述光引发剂的氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v。

11、根据第二实施方案，

12、提供了如第一实施方案中所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，其中氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂的氧化电位为4.4v至8v。

13、根据第三实施方案，

14、提供了如第一实施方案或第二实施方案中所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，其中基于100重量份的含交联结构的聚烯烃多孔支撑体，氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂的含量为0.015重量份至0.36重量份。

15、根据第四实施方案，提供了如第一实施方案至第三实施方案中任一项所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，

16、所述分隔件还包括设置在含交联结构的聚烯烃多孔支撑体的至少一个表面上并且包含无机填料和粘结剂聚合物的无机复合多孔层。

17、根据第五实施方案，提供了如第一实施方案至第三实施方案中任一项所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，

18、所述分隔件还包括：设置在含交联结构的聚烯烃多孔支撑体的至少一个表面上并且包含无机填料和第一粘结剂聚合物的无机复合多孔层；以及

19、设置在无机复合多孔层上并且包含第二粘结剂聚合物的多孔粘合层。

20、根据第六实施方案，提供了如第一实施方案至第五实施方案中任一项所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，

21、其中氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂包括噻吨酮(tx)、噻吨酮衍生物、二苯甲酮(bpo)、二苯甲酮衍生物、或者它们中的两者或更多者。

22、根据第七实施方案，提供了如第一实施方案至第六实施方案中任一项所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，

23、所述分隔件具有160℃或更高的熔化温度。

24、根据第八实施方案，提供了如第一实施方案至第七实施方案中任一项所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件，

25、所述分隔件具有145℃或更低的关断温度(shutdown temperature)。

26、在本公开内容的另一个方面中，提供了根据以下实施方案中的任一者的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法。

27、根据第九实施方案，

28、提供了用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，所述方法包括以下步骤：

29、制备包含氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂的聚烯烃多孔支撑体；以及

30、向聚烯烃多孔支撑体照射紫外线。

31、根据第十实施方案，提供了如第九实施方案中所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

32、其中制备包含氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂的聚烯烃多孔支撑体的步骤包括：

33、在聚烯烃多孔支撑体的外侧上涂覆包含氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂和溶剂的光引发剂组合物并使其干燥。

34、根据第十一实施方案，提供了如第十实施方案中所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

35、其中光引发剂组合物为包含无机填料、粘结剂聚合物、氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂、和溶剂的用于无机复合多孔层的浆料。

36、根据第十二实施方案，提供了如第十实施方案中所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

37、其中在聚烯烃多孔支撑体的外侧上涂覆包含氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂和溶剂的光引发剂组合物并使其干燥的步骤包括：

38、将包含无机填料、第一粘结剂聚合物和分散介质的用于形成无机复合多孔层的浆料涂覆在聚烯烃多孔支撑体的至少一个表面上，随后干燥，以形成无机复合多孔层；以及

39、将包含第二粘结剂聚合物、氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂和溶剂的用于形成多孔粘合层的涂覆溶液施加至无机复合多孔层的顶表面上，随后干燥。

40、根据第十三实施方案，提供了如第九实施方案至第十二实施方案中任一项所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

41、其中氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂的氧化电位为4.4v至8v。

42、根据第十四实施方案，提供了如第九实施方案至第十三实施方案中任一项所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

43、其中基于100重量份的含交联结构的聚烯烃多孔支撑体，氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂的含量为0.015重量份至0.36重量份。

44、根据第十五实施方案，提供了如第九实施方案至第十四实施方案中任一项所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

45、其中氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂包括噻吨酮(tx)、噻吨酮衍生物、二苯甲酮(bpo)、二苯甲酮衍生物、或者它们中的两者或更多者。

46、根据第十六实施方案，提供了如第九实施方案至第十五实施方案中任一项所限定的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法，

47、其中以10mj/cm2至2000mj/cm2的照射光剂量照射紫外线。

48、在本公开内容的又一个方面中，提供了根据以下实施方案的锂二次电池。

49、根据第十七实施方案，

50、提供了包括正电极、负电极和介于正电极与负电极之间的锂二次电池用分隔件的锂二次电池，

51、其中锂二次电池用分隔件为如第一实施方案至第八实施方案中任一项所限定的含交联结构的锂二次电池用分隔件。

52、有益效果

53、根据本公开内容的一个实施方案的含交联结构的锂二次电池用分隔件是电化学稳定的，即使其包含光引发剂。

54、根据本公开内容的一个实施方案的含交联结构的锂二次电池用分隔件包括具有包含彼此直接互连的聚合物链的交联结构的含交联结构的聚烯烃多孔支撑体，并因此显示出优异的耐热性。

55、根据本公开内容的一个实施方案的用于制造含交联结构的锂二次电池用分隔件的方法可以通过使用氧化电位比锂二次电池的完全充电电压高至少0.02v的光引发剂来有效地进行聚烯烃多孔支撑体的交联。

56、根据本公开内容的一个实施方案的含交联结构的锂二次电池用分隔件具有160℃或更高的熔化温度，并因此显示出优异的高温安全性。此外，包括这样的含交联结构的分隔件的锂二次电池即使包含光引发剂，其在高温储存之后容量下降的问题方面也得到改善，并因此显示出等于或高于常规非交联分隔件的容量特性的容量特性。