复合隔膜及利用该复合隔膜的电化学器件制造技术

本公开的一个实施方案涉及一种新概念的有机/无机复合多孔隔膜及电化学器件，所述隔膜与现有的聚烯烃基隔膜相比，具有显著的热安全性，多孔基材与多孔活性层之间的粘合性优异，多孔活性层的涂布前后的葛尔莱透气度变化少，并且电化学安全性、锂离子电导率优异，电阻增加率低，所述电化学器件包括所述隔膜，从而确保安全性的同时提高性能。确保安全性的同时提高性能。

【技术实现步骤摘要】
复合隔膜及利用该复合隔膜的电化学器件


[0001]一个实施方案涉及一种隔膜及利用该隔膜的电化学器件。更具体地，一个实施方案涉及一种新概念的多孔有机/无机复合隔膜及电化学器件，所述隔膜与现有的聚烯烃基隔膜相比，具有显著的热稳定性，多孔基材与多孔活性层之间的粘合性优异，多孔活性层的涂布前后的葛尔莱透气度变化少，并且电化学安全性、锂离子电导率优异，电阻增加率低，所述电化学器件包括所述隔膜，从而确保安全性的同时提高性能。

技术介绍

[0002]近年来，为了将二次电池应用于电动汽车等而进行高容量和大型化，从而确保电池的安全性成为了非常重要的因素。
[0003]为了确保这样的安全性，在聚烯烃等多孔片材上引入无机颗粒或由无机颗粒和有机颗粒组成的陶瓷层(活性层)，以解决由于外部冲击引起的强制的内部短路而发生的电池的起火，由此确保电池的安全性并进行商业化。
[0004]然而，将所述陶瓷层引入到聚烯烃等多孔片材层时，为了陶瓷层与多孔片材层的粘合或无机颗粒之间的连接固定而使用聚合物粘合剂，聚合物粘合剂是有机粘合剂，发生如下现象，即其与电池的电解液发生化学反应或有机粘合剂溶解于电解质中而溶出，或者有机粘合剂被电解液溶胀的现象。当发生这种化学反应、溶出及溶胀现象时，存在多孔基材的孔隙堵塞、产气、溶出引起的电解质性能下降或者溶胀引起的电池体积增加等各种降低电池的性能的问题。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]为了解决所述问题而进行许多研究的结果，在以下复合隔膜的情况下，即使不使用化学稳定性不足的聚合物基有机粘合剂，也可以提供一种具有充分的粘合强度或更优异的粘合强度的新型隔膜，所述复合隔膜为在多孔基材的一面或两面形成包含无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒和有机粘合剂的无机颗粒层，并且在其上部层叠包含维数不同的异质材料的复合物层的隔膜，其中，所述包含维数不同的异质材料的复合物层是通过将无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒和一维无机材料进行混合并进行涂布和干燥而制备。
[0007]一个实施方案可以提供一种新型隔膜，其为如上所述将无机纳米线用作粘合剂，从而可以不使用有机粘合剂，具有抑制电池性能的随时间的变化、更持久的化学稳定性。
[0008]此外，可以提供一种具有更优异的耐热性的二次电池用隔膜。
[0009]此外，提供一种新型隔膜，其中，通过完全或充分去除有机粘合剂引起的多孔孔隙的堵塞或向电解质中的溶出，锂离子的迁移顺利，从而可以显著提高二次电池的容量保持率等电特性。
[0010]此外，提供一种隔膜，所述隔膜的根据高容量和大型化的电池的尺寸稳定性更优异，即使长期使用层叠几百层的电池，也具有在几乎没有厚度的偏差的情况下进一步提高
电池的安全性的效果。
[0011]此外，提供一种具有优异的性能的电化学器件，具体地，提供一种锂二次电池。
[0012]技术方案
[0013]用于解决所述技术问题的一个实施方案通过提供一种复合隔膜来解决所述问题，所述复合隔膜包括：(a)多孔基材；(b)无机颗粒层，其形成在所述多孔基材的一面或两面，并包含含有无机颗粒的颗粒和有机粘合剂；以及(c)
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
，其形成在所述无机颗粒层上面，并包含无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)和一维无机材料(B)而形成。
[0014]一个实施方案中，所述无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)可以为单独的无机颗粒或无机颗粒与有机颗粒的混合颗粒。或者，可以单独包含无机颗粒或相比有机颗粒包含过量的无机颗粒。
[0015]即，所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
可以包含无机颗粒和一维无机材料而形成，或者包含无机颗粒、有机颗粒及一维无机材料而形成。
[0016]通过提供一种复合隔膜来完成了本专利技术，其中，所述复合隔膜的所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
构成最外层。
[0017]就所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
而言，与无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)相比，包含更少的一维无机材料(B)，例如，相对于所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
的总含量，无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)的含量可以为50
‑
99.9重量％，一维无机材料可以为0.1
‑
50重量％，并且实质上可以不包含有机粘合剂。
[0018]所述无机颗粒可以是选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属碳酸盐、金属水合物及金属碳氮化物中的任一种或两种以上。例如，可以是选自勃姆石(Boehmite)、Al2O3、TiO2、CeO2、MgO、NiO、Y2O3、CaO、SrTiO3、SnO2、ZnO及ZrO2中的一种或两种以上，但并不限定于此。所述无机颗粒的尺寸可以为0.001
‑
20μm，但并不限定于此。所述颗粒的情况下，并不特别限定颗粒的形状，例如，可以均包括圆形、角形、椭圆形、随机形或它们的混合形式。
[0019]相对于无机颗粒层整体，包含0.1
‑
50重量％的有机粘合剂、50
‑
99.9重量％的无机颗粒。
[0020]本公开中，所述
‘
包含维数不同的异质材料的复合物层
’
还可以包含有机粘合剂，当包含有机聚合物粘合剂时，以100重量％的一维无机材料和有机粘合剂的总含量为基准，以30
‑
99.99重量％的含量包含所述一维无机材料。
[0021]所述一维无机材料只要是无机纳米线或无机纳米纤维形式，则不受特别限定，但无机纳米线形式的情况下，可以具有更显著的粘合强度，或者所述无机纳米线可以具有弯曲。
[0022]虽然所述一维无机材料不受限制，但例如，可以为具有1
‑
100nm的直径和0.01
‑
100μm的长度的纳米线或纳米纤维形式，其材料可以为例如，选自金属、碳、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属碳酸盐、金属水合物及金属碳氮化物中的任一种或两种以上。作为具体的实例，非限制性地，可以是选自勃姆石、Ga2O3、SiC、SiC2、石英(Quartz)、NiSi、Ag、Au、Cu、Ag
‑
Ni、ZnS、Al2O3、TiO2、CeO2、MgO、NiO、Y2O3、CaO、SrTiO3、SnO2、ZnO及ZrO2中的一种或两种以上的纳米线或纳米纤维形式。
[0023]所述一维无机材料只要是纳米线形式，则不受特别限定，但例如，线的直径可以为1
‑
100nm，长度可以为0.01
‑
100μm，L/D(长度/直径)非限制性地可以为100
‑
20000，独立地比表面积可以为50
‑
4000m2/g，但并不必须限定于此。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其包括：(a)多孔基材；(b)无机颗粒层，其形成在所述多孔基材的一面或两面，并包含含有无机颗粒的颗粒和有机粘合剂；以及(c)包含维数不同的异质材料的复合物层，其形成在所述无机颗粒层上面，并包含无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)和一维无机材料(B)而形成。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述复合隔膜中所述包含维数不同的异质材料的复合物层构成最外层。3.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述包含维数不同的异质材料的复合物层中包含的一维无机材料(B)少于无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)。4.根据权利要求3所述的复合隔膜，其中，所述包含维数不同的异质材料的复合物层的总含量中，无机颗粒或含有无机颗粒的颗粒(A)的含量为50
‑
99.9重量％，一维无机材料(B)的含量为0.1
‑
50重量％，并且不包含有机粘合剂。5.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述无机颗粒是选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属碳酸盐、金属水合物及金属碳氮化物中的任一种或两种以上。6.根据权利要求5所述的复合隔膜，其中，所述无机颗粒是选自勃姆石、Al2O3、TiO2、CeO2、MgO、NiO、Y2O3、CaO、SrTiO3、SnO2、ZnO及ZrO2中的一种或两种以上。7.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述无机颗粒的尺寸为0.001
‑
20μm。8.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，相对于无机颗粒层整体，包含0.1
‑
50重量％的有机粘合剂、50
‑
99.9重量％的无机颗粒。9.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述包含维数不同的异质材料的复合物层还包含有机粘合剂。10.根据权利要求9所述的复合隔膜，其中，以100重量％的一维无机材料和有机粘合剂的总含量为基准，所述包含维数不同的异质材料的复合物层中以30
‑
99.99重量％的含量包含所述一维无机材料。11.根据权利要求1所述的复合隔膜，其中，所述一维无机材料为具有1
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100nm的直径和0.01
‑
100μm的长度的纳米线形式。12.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：池尚胤，金润凤，李东娟，
申请(专利权)人：爱思开高新信息电子材料株式会社，
类型：发明
国别省市：