锂二次电池及制造锂二次电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池及制造该锂二次电池的方法，所述锂二次电池包括固

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池及制造锂二次电池的方法


[0001]本申请要求于2020年2月18日在韩国提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0019877的优先权。本公开涉及包括固
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液混合电解质膜的锂二次电池及用于制造锂二次电池的方法。

技术介绍

[0002]随着车辆、计算机和便携式终端的使用已经增加，锂二次电池的重要性也已经提高。具体地，高度需要开发具有低重量并提供高能量密度的锂二次电池。
[0003]可以通过将隔膜置于正极和负极之间并向其中注入液体电解质，或者通过将固体电解质膜置于正极和负极之间，来获得锂二次电池。
[0004]但是，在使用液体电解质的锂离子电池的情况下，负极和正极通过隔膜彼此分开。因此，当隔膜因变形或外部冲击而损坏时，可能发生短路，导致诸如过热或爆炸之类的危险。
[0005]使用固体电解质的锂二次电池的优点在于它提高了安全性并防止了电解质泄漏，以提高电池的可靠性，并且使得易于制造薄型电池。然而，即使使用固体电解质，仍然需要开发具有高能量密度和改进的加工性的固体电解质膜。另外，在固体电解质的情况下，离子电导率低导致性能劣化的问题，并且显示出机械强度不足。因此，需要克服上述问题。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]本公开设计为解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种锂二次电池，其包括在确保离子电导率的同时与市售固体电解质膜相比厚度减小的固
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液混合电解质膜。
[0008]本公开还旨在提供一种包括固
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液混合电解质膜的锂二次电池，该固
‑
液混合电解质膜尽管与市售的固体电解质膜相比其是更薄的膜，但具有改进的机械强度。
[0009]另外，本公开旨在提供一种包括固
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液混合电解质膜的锂二次电池，该固
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液混合电解质膜与市售的固体电解质膜相比能够形成更薄的膜，并且基于厚度具有改进的单位重量能量密度。
[0010]本公开的这些和其他目的和优点可以从下面的详细描述中理解。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中所示的手段来实现。
[0011]技术方案
[0012]在本公开的一个方面，提供了一种根据以下实施方式中任何一种的锂二次电池。
[0013]具体地，
[0014]提供了一种锂二次电池，其包括具有彼此相反极性的第一电极和第二电极，以及置于第一电极和第二电极之间的固
‑
液混合电解质膜，
[0015]其中，固
‑
液混合电解质膜包括，
[0016]无纺网基材层和形成于无纺网基材的至少一个表面上的多孔结构层，并且无纺网基材层具有由聚合物原纤维的微结构形成的微孔结构，并且固体聚合物颗粒被分散在微孔
结构中或液体电解质被混合到微孔结构中；
[0017]固体聚合物颗粒在彼此接触的同时填充在多孔结构层中，在固体聚合物颗粒当中形成孔结构，并且液体电解质围绕固体聚合物颗粒彼此表面接触的部分、或固体聚合物颗粒的表面；
[0018]基于固体聚合物颗粒和液体电解质的总重量为100wt％，液体电解质的含量为50
‑
70wt％；以及
[0019]固
‑
液混合电解质膜具有1x10
‑5至1x10
‑1S/cm的离子电导率。
[0020]这里，聚合物原纤维可以具有0.005
‑
5μm的平均直径，并且无纺网基材可以具有直径为0.05
‑
30μm且孔隙率为50
‑
80％的孔。
[0021]这里，聚合物原纤维可以包括选自由聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、尼龙、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、聚四氟乙烯、聚芳醚砜、聚醚醚酮及其共聚物构成的组中的任何一种、或者它们中的两种或更多种的混合物。
[0022]固体聚合物颗粒可以为工程塑料树脂。
[0023]固体聚合物颗粒可以包括选自聚苯醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、液晶聚合物、聚醚酰亚胺、聚砜、聚芳酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的任何一种、或它们中的两种或更多种。
[0024]无纺网基材层可以具有5
‑
100μm的厚度，并且多孔结构层可以具有5
‑
500μm的厚度。
[0025]第一电极和第二电极可以包括固体电解质，并且固
‑
液混合电解质膜可以具有10
‑
50μm的厚度。
[0026]固
‑
液混合电解质膜可以具有500
‑
5,000kgf/cm2的机械强度。
[0027]固
‑
液混合电解质膜可以具有5
‑
500μm的厚度。
[0028]该锂二次电池可以为锂离子二次电池或固态电池。
[0029]第一电极和第二电极中的每一个可以独立地包括固体电解质或不包括固体电解质。
[0030]多孔结构层可以独立且直接地涂布并形成在第一电极和第二电极中的每一个上。
[0031]在本公开的另一个方面，提供了一种根据以下实施方式中的任何一个的用于制造锂二次电池的方法。
[0032]具体地，
[0033]提供了一种用于制造锂二次电池的方法，该锂二次电池包括具有彼此相反极性的第一电极和第二电极，以及置于第一电极和第二电极之间的固
‑
液混合电解质膜，该方法包括以下步骤：
[0034](S1)制备含有固体聚合物颗粒和液体电解质的分散体；
[0035](S2)将分散体涂覆在第一电极上，以形成多孔结构层；以及
[0036](S3)在多孔结构层上依次层叠无纺网基材和极性与第一电极的极性相反的第二电极，并实施加压，以获得包括无纺网基材层的固
‑
液混合电解质，
[0037]其中，基于固
‑
液混合电解质膜的总重量为100wt％，液体电解质的含量为50
‑
70wt％。
[0038]第一电极可以为正极，而第二电极可以为负极；或者第一电极可以为负极，而第二电极可以为正极。
[0039]无纺网基材层可以具有由聚合物原纤维的微结构形成的微孔结构，固体聚合物颗粒被分散在微孔结构中，或者液体电解质被混合到微孔结构中，固体聚合物颗粒可以在彼此接触的同时填充在多孔结构层中，在固体聚合物颗粒之间可以形成孔结构，并且液体电解质可以围绕固体聚合物颗粒彼此表面接触的部分、或固体聚合物颗粒的表面。
[0040]无纺网基材层可以包括选自由聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、尼龙、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、聚四氟乙烯、聚芳醚砜、聚醚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池，该锂二次电池包括具有彼此相反极性的第一电极和第二电极，以及置于所述第一电极和所述第二电极之间的固
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液混合电解质膜，其中，所述固
‑
液混合电解质膜包括无纺网基材层和形成于无纺网基材的至少一个表面上的多孔结构层，并且所述无纺网基材层具有由聚合物原纤维的微结构形成的微孔结构，并且固体聚合物颗粒被分散在所述微孔结构中或液体电解质被混合到所述微孔结构中；所述固体聚合物颗粒在彼此接触的同时填充在所述多孔结构层中，在所述固体聚合物颗粒当中形成孔结构，并且所述液体电解质围绕所述固体聚合物颗粒彼此表面接触的部分、或所述固体聚合物颗粒的表面；基于所述固体聚合物颗粒和所述液体电解质的总重量为100wt％，所述液体电解质的含量为50
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70wt％；以及所述固
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液混合电解质膜具有1x10
‑5至1x10
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1 S/cm的离子电导率。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述聚合物原纤维具有0.005
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5μm的平均直径，并且所述无纺网基材具有直径为0.05
‑
30μm且孔隙率为50
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80％的孔。3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述聚合物原纤维包括选自由聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、尼龙、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、聚四氟乙烯、聚芳醚砜、聚醚醚酮及其共聚物构成的组中的任何一种、或者它们中的两种或更多种的混合物。4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述固体聚合物颗粒为工程塑料树脂。5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述固体聚合物颗粒包括选自聚苯醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、液晶聚合物、聚醚酰亚胺、聚砜、聚芳酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的任何一种、或它们中的两种或更多种。6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述无纺网基材层具有5
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100μm的厚度，并且所述多孔结构层具有5
‑
500μm的厚度。7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述第一电极和所述第二电极包括固体电解质，并且所述固
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液混合电解质膜具有10
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50μm的厚度。8.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述固
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液混合电解质膜具有500
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5,000kgf/cm2的机械强度。9.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述固
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液混合电解质膜具有5
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500μm的厚度。10.根据权利要求1所述的锂二次电池，该锂二次电池为锂离子二次电池或固态电池。11.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述第一电极和所述第二电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷弼，李锡佑，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：