具有改善的对电极的粘附性和电阻特性的用于锂二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池制造技术

本公开内容涉及一种用于锂二次电池的隔板和一种包括所述隔板的锂二次电池，所述隔板包括：多孔基板和设置在所述多孔基板的至少一个表面上并且包括无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层，其中所述粘合剂聚合物是包括衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元的三元共聚物，所述三元共聚物(terpolymer)包括65‑90重量％的衍生自VDF的重复单元、1‑28重量％的衍生自HFP的重复单元和5‑28重量％的衍生自CTFE的重复单元，并且所述用于锂二次电池的隔板对电极的粘附性为30gf/25mm至150gf/25mm，纵向(MD)的热收缩率为1％至18％，横向(TD)的热收缩率为1％至17％，其中所述用于锂二次电池的隔板在表面上具有均匀的微孔，因此增加了与电极的粘附表面积并因此改善了对电极的粘附性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的对电极的粘附性和电阻特性的用于锂二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池
本公开内容涉及一种具有改善的对电极的粘附性和电阻特性的用于锂二次电池的隔板和包括该隔板的锂二次电池。本申请要求于2018年9月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0116543号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
技术介绍
锂二次电池是将化学能可逆地转化为电能的具有高能量密度的可充电储能装置，主要包括正极、负极、隔板和电解质溶液，并且具有在诸如手机和笔记本电脑之类的小型电子装置中的广泛应用。近来，往混合动力电动汽车(hybridelectricvehicles,HEV)、插电式电动汽车(Plug-inEV)、电动自行车(e-bike)和储能系统(Energystoragesystem,ESS)的应用正在迅速扩展，以应对环境问题、高油价、能源效率和储能问题。在锂二次电池的制造和使用中，确保安全性很重要。特别是，锂二次电池中通常使用的隔板(separator)由于其材料特性和制造工艺特性而在高温下表现出严重的热收缩行为，从而引起稳定性问题，例如内部短路。近来，为了确保锂二次电池的安全性，已经提出了一种具有通过将无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物涂覆在多孔基板上而形成的多孔无机涂层的有机-无机复合多孔隔板。然而，当通过堆叠电极和隔板而形成电极组件时，由于层间粘附性不足而可能存在电极与隔板分离的高风险，并且在这种情况下，分离的无机颗粒可能会成为装置中的局部缺陷。为了解决这些问题，有一种方法是经由PVDF基共聚物(例如，PVDF-HFP和PVDF-CTFE)的湿相分离法来诱导粘合剂聚合物向隔板表面迁移而形成粘合剂层，从而赋予对隔板涂层粘的附性。PVDF基共聚物在溶剂中的溶解性、电解质溶液的润湿性和对电极的粘附性根据共聚单体的类型和含量而变化。例如，当使用HFP和CTFE共聚单体时，它们提供无定形(amorphous)区域并提供在溶剂中的溶解性、电解质溶液的润湿性和对电极的粘附性。随着共聚单体含量的增加，无定形区域增加并且在溶剂中的溶解性和电解质溶液的润湿性增加，而对于非溶剂的相变特性差，使得难以通过润湿形成孔结构。此外，粘合剂聚合物的粘附性和相变特性根据共聚单体的类型而变化。例如，在相同的涂覆条件下，PVDF-CTFE形成的微孔结构具有较宽的表面积并具有比PVDF-HFP更高的粘附性。然而，PVDF-CTFE对非溶剂敏感，使得难以控制孔的形状，并且其在溶剂中的溶解度低，从而难以控制该工序。因此，可以将两种类型的PVDF基共聚物组合使用，以使两种类型的粘合剂聚合物的优点一起发挥作用。然而，当将两种类型的粘合剂聚合物混合时，工艺复杂度增加并且两种类型的粘合剂聚合物的相分离速率不同，从而导致粘合剂聚合物的孔结构和分布不均匀，从而无法获得期望的粘合剂聚合物效果。
技术实现思路
技术问题本公开内容旨在提供一种具有包括无机颗粒的多孔涂层的用于锂二次电池的隔板，其中所述隔板具有改善的对电极的粘附性和电阻特性。本公开内容进一步旨在提供一种具有包括无机颗粒的多孔涂层的用于锂二次电池的隔板，其中所述隔板具有改善的对电极的粘附性和降低的界面电阻特性。本公开内容进一步旨在提供一种具有包括无机颗粒的多孔涂层的用于锂二次电池的隔板，其中所述隔板具有改善的对电极的粘附性、降低的界面电阻特性、改善的透气性，此外，由于多孔涂层中存在的间隙体积而具有改善的热稳定性。从以下描述中将理解本公开内容的这些和其他目的以及优点。容易理解的是，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中阐述的手段或方法及其组合来实现。技术方案根据本公开内容的第一实施方式，提供一种用于锂二次电池的隔板，所述隔板包括多孔基板和设置在所述多孔基板的至少一个表面上并且包括无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层，其中所述粘合剂聚合物是包括衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元的三元共聚物，所述三元共聚物(terpolymer)包括65-90重量％的衍生自VDF的重复单元、1-28重量％的衍生自HFP的重复单元和5-28重量％的衍生自CTFE的重复单元，并且用于锂二次电池的隔板对电极的粘附性为30gf/25mm至150gf/25mm，纵向(MD)的热收缩率为1％至18％，横向(TD)的热收缩率为1％至17％。根据本公开内容的第二实施方式，提供如第一实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中所述三元共聚物包括65-90重量％的衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、1-20重量％的衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和7-28重量％的衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元。根据本公开内容的第三实施方式，提供如第一或第二实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中所述三元共聚物包括70-85重量％的衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、1-5重量％的衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和7-28重量％的衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元。根据本公开内容的第四实施方式，提供如第一至第三实施方式的任一实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中所述三元共聚物的重均分子量为200,000至1,000,000。根据本公开内容的第五实施方式，提供如第一至第四实施方式的任一实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中所述多孔涂层包括位于所述无机颗粒之间的间隙体积(interstitialvolume)，所述间隙体积是由相邻的无机颗粒之间的实质性接触限定的空隙。根据本公开内容的第六实施方式，提供如第一至第五实施方式的任一实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中当F(氟)的重量分数和Cl(氯)的重量分数被表示为使得各个重量分数之和为100时，多孔涂层的表面区域中Cl(氯)的重量分数(a)和多孔涂层的底部区域中Cl(氯)的重量分数(b)满足以下条件，其中表面区域被定义为从表面到底部向下延伸达多孔涂层的总厚度的10％的区域，底部区域被定义为从多孔涂层的底部到表面向上延伸达多孔涂层的总厚度的10％的区域：0≤│(a-b)/a×100│≤100。根据本公开内容的第七实施方式，提供如第一至第六实施方式的任一实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中当F(氟)的重量分数和Cl(氯)的重量分数被表示为使得各个重量分数之和为100时，多孔涂层的表面区域中Cl(氯)的重量分数(a)和多孔涂层的底部区域中Cl(氯)的重量分数(b)满足以下条件，其中表面区域被定义为从表面到底部向下延伸达多孔涂层的总厚度的10％的区域，底部区域被定义为从多孔涂层的底部到表面向上延伸达多孔涂层的总厚度的10％的区域：0≤│(a-b)/a×100│≤50。根据本公开内容的第八实施方式，提供如第一至第七实施方式的任一实施方式中所限定的用于锂二次电池的隔板，其中所述多孔涂层进一步包括额外的粘合剂聚合物、分散剂或它们的组合。...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的隔板，包括：/n多孔基板；和/n设置在所述多孔基板的至少一个表面上并且包括无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层，/n其中所述粘合剂聚合物是包括衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元的三元共聚物(terpolymer)，/n所述三元共聚物包括65-90重量％的衍生自VDF的重复单元、1-28重量％的衍生自HFP的重复单元和5-28重量％的衍生自CTFE的重复单元，并且/n所述用于锂二次电池的隔板对电极的粘附性为30gf/25mm至150gf/25mm，纵向(MD)的热收缩率为1％至18％，横向(TD)的热收缩率为1％至17％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 KR 10-2018-01165431.一种用于锂二次电池的隔板，包括：
多孔基板；和
设置在所述多孔基板的至少一个表面上并且包括无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层，
其中所述粘合剂聚合物是包括衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元的三元共聚物(terpolymer)，
所述三元共聚物包括65-90重量％的衍生自VDF的重复单元、1-28重量％的衍生自HFP的重复单元和5-28重量％的衍生自CTFE的重复单元，并且
所述用于锂二次电池的隔板对电极的粘附性为30gf/25mm至150gf/25mm，纵向(MD)的热收缩率为1％至18％，横向(TD)的热收缩率为1％至17％。


2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的隔板，其中所述三元共聚物包括65-90重量％的衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、1-20重量％的衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和7-28重量％的衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元。


3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的隔板，其中所述三元共聚物包括70-85重量％的衍生自偏二氟乙烯(VDF)的重复单元、1-5重量％的衍生自六氟丙烯(HFP)的重复单元和7-28重量％的衍生自三氟氯乙烯(CTFE)的重复单元。


4.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的隔板，其中所述三元共聚物的重均分子量为200,000至1,000,000。


5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的隔板，其中所述多孔涂层包括位于所述无机颗粒之间的间隙体积(interstitialvolume)，所述间隙体积是由相邻的无机颗粒之间的实质性接触限定的空隙。


6.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的隔板，其中当F(氟)的重量分数和Cl(氯)的重量分数被表示为使得各个重量分数之和为100时，所述多孔涂层的表面区域中Cl(氯)的重量分数(a)和所述多孔涂层的底部区域中Cl(氯)的重量分数(b)满足以下条件，其中所述表面区域被定义为从表面到底部向下延伸达所述多孔涂层的总厚度的10％的区域，所述底部区域被定义为从所述多孔涂层的底部到表面向上延伸达所述多孔涂层的总厚度的10％的区域：
0≤│(a-b)/a×100│≤100。

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【专利技术属性】
技术研发人员：郑邵美，成东昱，张大成，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR