用于电化学装置的隔板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电化学装置的隔板，更具体地，涉及一种用于电化学装置的 隔板，其展现出改善的高压特性和增强的机械和热力学性能，具有低的迂曲度值，以及有利 于电化学装置的循环特性的改善。
[0002] 本申请要求于2013年12月17日向大韩民国提交的韩国专利申请第10-2013-0157285号的优先权，其公开文本以引用的方式并入本文中。
[0003] 此外，本申请要求于2013年12月27日向大韩民国提交的韩国专利申请第10-2013-0165969号的优先权，其公开文本以引用的方式并入本文中。
[0004] 此外，本申请要求于2014年12月17日向大韩民国提交的韩国专利申请第10-2014-0182526号的优先权，其公开文本以引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0005] 在用于二次电池的隔板的电池的装配过程中，通过施加高压电压来进行高压测 试，其目的在于检测隔板的针孔、隔板的厚度的不均匀性，以及杂质。
[0006]此处所用的术语"高压"是"高电压"的缩写，且为本领域公知的词语，并被理解为 代表一种用于检验电子产品（如电化学装置）中的电绝缘体的电气安全测试手段。为实施高 压测试，通常进行介电击穿测试、介电耐压测试和绝缘电阻测试，以及，例如，可通过在介电 失效时测量击穿电压来进行介电击穿测试中的介电击穿电压。
[0007] 近年来，满足所述高压测试的条件与对二次电池的需求具有取舍关系，即用于高 电容的隔板的厚度越小，用于高速率特性、有机颗粒/无机颗粒的负载的隔板的孔隙率越 高，以及用于改善热性能的负载量和阴极活性物质的变化需求越高。
[0008] 更具体地，首先，所述隔板的厚度与所述高压特性的相关性如下。
[0009] 已知放电起始电压遵循以下公式表示的帕邢定律(Paschen's Law):
[0010] V(放电起始电压）〇〇Ρ(气体压力）XD(电极之间的距离）
[0011] 即，随着所述隔板的厚度的减小，所述放电起始电压与电极之间的距离成比例地 增大。
[0012] 其次，所述隔板的孔隙率与所述高压特性的相关性如下。
[0013] 在所述高压测试中，泄露电流的媒介是气体，隔板起到了屏障的作用以防止它。因 此，随着所述隔板的孔隙率的增大，气体的比例增大，而所述屏障会变得更薄。
[0014]此外，隔板的多孔涂层与所述高压特性的相关性如下。
[0015]假设不存在杂质，在高压测试期间隔板作为介电屏障起作用。即，随着隔板的介电 常数的减小，介电屏障增加，因而放电起始电压增大。膜型隔板，例如，采用基于聚烯烃的膜 制造的隔板，具有相同的介电常数，但具有形成于多孔基板(如基于聚烯烃的膜)上的多孔 涂层的隔板由于所述多孔涂层的存在而具有不同的介电常数。例如，聚乙烯膜的介电常数 为2.25,而氧化铝的的介电常数为9以上。因此，基于隔板是否在多孔基板的至少一个表面 上包括多孔涂层，即使相同厚度的隔板也可具有不同的介电击穿电压，以及所述介电击穿 电压可基于包含于所述多孔涂层中的有机颗粒/无机颗粒的密度而变化。
[0016]此外，近年来，在小型、中型和大型电池市场中，对高电容/高功率电池的需求逐渐 增加，而适于高电容/高功率电池设计的薄膜隔板需要具有低的电阻并保持稳定性。
[0017]此薄膜隔板具有差的热/机械性能，因此，为提高安全性，通过涂覆有机/无机耐热 涂料制造了复合隔板。然而，有机/无机耐热涂层起到了阻碍锂离子的流动的阻隔层的作 用，并在循环特性上具有负面影响。在热定型期间，湿的多孔隔板的表面最先暴露于高温热 空气并吸收了大量的热，且当热定型温度较高时，表面上的纤维形态的变化是十分严重的。 所述隔板的孔隙的二维和三维形态变化是由开放式孔隙结构变为封闭式孔隙结构，并在所 述循环特性中对锂离子的迀移能力具有显著的影响。
[0018] 因此，需要制造湿的复合阻隔物，其具有足够的技术性能/竞争力以满足目前不理 想的高压条件，并可改善多孔隔板的表面形态及在有机/无机涂布之后在适合的水平上保 持阻隔，借此，其需要改善高功率电池的循环特性。
【发明内容】
[0019] [技术问题]
[0020] 本发明被设计为解决上述的问题，因此，本发明旨在提供一种用于电化学装置的 隔板以及包括所述隔板的电化学装置，其中具有多孔涂层的复合隔板具有改善的结构稳定 性和提高的透气性和离子传导性。
[0021] 本发明的这些和其它的目的和优点将通过以下叙述来理解。此外，显而易见的是， 本发明的目的和优点可通过所附的权利要求书中所述的手段或方法或其组合来实现。
[0022] [技术方案]
[0023] 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于电化学装置的隔板，其 包括多孔聚合物膜，以及含有无机颗粒和有机颗粒的至少一种类型的颗粒和粘合剂聚合物 的多孔涂层，所述多孔涂层形成于所述多孔聚合物膜的一个表面或两个表面上，其中所述 多孔聚合物膜具有如下结构:平行排列于所述膜的表面的许多纤维堆叠为层状，以及所述 纤维相互粘合以形成具有130至200nm尺寸的层状结构和所述多孔聚合物膜的迂曲度为 1.60至1.90,其中所述迂曲度通过以下公式计算：
[0024] [公式]
[0025](迂曲度（τ))2 = ΝΜΧε
[0026] 其中，Nm表示麦克马林数(MacMullin number)，且为通过〇〇除以Oeff获得的值，〇〇表 示纯液体电解质的电导率值，Orff表示当所述隔板与所述液体电解相结合时的电导率值，以 及ε表示所述隔板的孔隙率。
[0027] 当所述多孔涂层形成于所述多孔聚合物膜的一个表面上时，所述多孔聚合物膜的 迂曲度可以是1.60至1.75,而当所述多孔涂层形成于所述多孔聚合物膜的两个表面上时， 所述多孔聚合物膜的迂曲度可以是1.76至1.90。
[0028]所述用于电化学装置的隔板可具有纵向方向上的2,000至2,500kg/cm2的抗张强 度和横向方向上的2，000至2，500kg/cm2的抗张强度。
[0029] 所述多孔聚合物膜可以是多孔聚烯烃膜。
[0030] 所述多孔聚烯烃膜可包括聚乙烯;聚丙烯;聚丁烯;聚戊烯;聚己烯；聚辛烯；乙烯、 丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、己烯和辛烯的至少一种的共聚物，或它们的混合物。
[0031]所述多孔聚合物膜的厚度可以是5至50μπι，以及孔隙尺寸和孔隙率可分别为0.01 至5(^111和10至95%。
[0032]所述粘合剂聚合物可包括选自聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三 氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、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 普鲁兰多糖(cyanoethyIpulIulan)、氰乙基聚乙稀醇、氰乙基纤维素、氰乙基鹿糖、普鲁兰 多糖(pullulan)、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物和聚酰亚胺的至少一种，或 它们的混合物。
[0033]所述无机颗粒可包括具有大于或等于5的介电常数的无机颗粒、能够传递锂离子 的无机颗粒或它们的混合物。
[0034] 所述具有大于或等于5的介电常数的无机颗粒可包括BaTi03、Pb(Zr，Ti)03(PZT)、 Pbi-xLaxZri-/TiyO3(PLZT)、PB(Mg 3Nb2/3)〇3-PbTi〇3(PMN-PT)、氧化铪（HfO2)、SrTi〇3、Sn〇2、 〇6〇2、]\%0、附0、〇3〇、211〇、2抑2、￥2〇3、厶12〇3、11〇2^(：，或它们的混合物。
[0035] 所述能够传递锂离子的无机颗粒可包括磷酸锂(Li3P〇4)、磷酸钛锂(LixTiy(P〇4) 3， 0〈叉〈2,0〈7〈3)、磷酸钛铝锂〇^厶1/112(?04)3,0〈叉〈2,0〈 7〈1，0〈2〈3)、基于〇^厶11^)办的玻 璃(0〈x〈4,0〈y〈13)、钛酸镧锂(LixLa yTiO3,0〈x〈2,0〈y〈3)、硫代磷酸锗锂(LixGeyP zSw,0〈x〈 4,0〈7〈1，0〈2〈1，0〈￥〈5)、氮化锂〇^队，0〈叉〈4,0〈7〈2)、基于5152的玻璃〇^^4 2,0〈叉〈3,0〈 7〈2,0〈2〈4)、基于?235的玻璃〇^办3 2,00〈3,0〈7〈3,0〈2〈7)，或它们的混合物。
[0036]所述有机颗粒可包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、基于三聚氰胺的树脂、基于酚 的树脂、纤维素、改性纤维素、聚丙烯、聚酯、聚苯硫醚、聚芳酰胺、聚酰胺酰亚胺、丙烯酸丁 酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物，或它们的混合物。
[0037] 所述无机颗粒和所述有机颗粒各自的平均粒径可独立地为0.001至ΙΟμπι。
[0038] 此外，根据本发明的一个方面，提供了一种包括阴极、阳极和介于所述阴极与所述 阳极之间的隔板的电化学装置，其中所述隔板为以上所述的用于电化学装置的隔板。
[0039] 所述电化学装置可以是锂二次电池。
[0040] 在25至55°C的温度下，所述电化学装置在300次循环之后可具有80至95%的容量 保持率。
[0041][有益效果]
[0042]根据本发明的一个示例性实施方式的隔板具有机械强度上的提升和厚度上的减 小，因为在热定型之前的具有最佳拉伸倍率的织物的膜的形成之后进行了耐热有机/无机 双侧涂布过程，且热定型在比常规热定型更高的温度下进行，从而制造了多孔聚合物膜，其 中纤维的粘合密度由于较高的热量而增大。
[0043] 即，尽管最终厚度由于热定型而降低，但重量没有改变，且由于孔隙率和最终厚度 的降低，多孔隔板的密度会增大，这有利于高压过程并可制得耐热隔板。
[0044] 结果，通过比常规热定型更高的温度的热定型过程制得的电池的寿命较长，且通 过改善高压特性的新型隔板的制造可极大地有助于电池的安全性。
【附图说明】
[0045] 附图图示了本发明的优选实施方式及前述公开，用以提供本发明的技术精神的进 一步的理解，因此，本发明不应被解读为仅限于所述附图。
[0046] 图1为图示了制造根据本领域的用于电化学装置的隔板的过程的概念图。
[0047] 图2为图示了制造根据本发明的一个示例性实施方式的用于电化学装置的隔板的 方法的概念图。
[0048] 图3为图示了根据相关领域的制造方法的用于电化学装置的隔板与根据本发明的 一个示例性实施方