【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种具有改善的抗压性、在干态下的粘合强度(干粘合)以及在用电解质浸渍的状态下的粘合强度(湿粘合)的电化学装置隔膜，还涉及包括该隔膜的电化学装置。
技术介绍
1、如锂二次电池的电化学装置通常主要由阴极、隔膜、阳极和/或电解质溶液组成。电化学装置是一种高密度储能装置，其能够通过化学能和电能之间的可逆转换进行充电和放电，并广泛应用于如手机、笔记本电脑等小型电子装置中。最近，电化学装置的应用已迅速扩展到混合动力电动汽车(hev)、插电式电动汽车、电动自行车和储能系统(ess)，以应对环境问题、高油价、能源效率和能量储备。
2、在制造和使用这种电化学装置时，确保其安全性是一项重要挑战。特别地，由电化学装置中常用的多孔聚合物基板制成的隔膜，由于其材料特性及其制造工艺特性，在高温或类似条件下表现出极端的热收缩行为，由此导致内部短路。最近，为了确保锂二次电池的安全性，已经开发出了一种具有多孔有机/无机复合涂层的隔膜，该涂层是通过在多孔聚合物基板上涂敷无机颗粒和粘结剂聚合物的混合物而形成的。
3、通常，电极组件是通过层压工艺制造的，其中隔膜和电极通过热和压力而结合在一起，并且在该工艺中施加的热和压力越高，电极和隔膜之间的接合力就越高。最近，由于已经为了改进生产率而提高了处理速度，因此缩短了向隔膜施加热的时间。为了在这种条件下确保足够的粘合强度，增加了在该工艺中使用的压力。然而，存在的问题是，增加的压力导致多孔有机/无机复合涂层压迫多孔聚合物基板。在这种情况下，多孔聚合物基板的厚度减小，并且多孔聚合物基板的孔隙结构
4、另一方面，当通过层压电极和具有多孔有机/无机复合涂层的隔膜来形成电极组件时，电极和隔膜可能由于不足的粘合强度而分离的风险很高，并且在这种情况下，分离过程中脱嵌(deintercalate)的无机颗粒可能会成为装置中的局部缺陷。因此，已经提出了一种隔膜，其中将丙烯酸基聚合物粘结剂涂敷到多孔有机/无机复合涂层以改善电极与隔膜之间的粘合强度，并且当使用丙烯酸基聚合物粘结剂时，干粘合强度得到改善，但存在的问题是，由于诸如丙烯酸基聚合物粘结剂在涂敷于电池之后被电解质溶胀或溶解等问题，湿粘合强度降低。
技术实现思路
1、本公开的一个目的是提供一种电化学装置隔膜，该电化学装置隔膜在干态和湿态下相对于电极都表现出改善的粘合强度，并且能够减轻由于在层压电极与包括于多孔聚合物基板的至少一侧上的多孔有机/无机复合涂层的隔膜的过程中施加高压引起的多孔聚合物基板的厚度减小及其孔隙结构的变形而导致其绝缘性能劣化的问题。
2、此外，本公开的另一个目的是提供一种具有上述特性的电化学装置隔膜。
3、本公开的其他目的和优点将通过以下描述来理解。另一方面，容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过权利要求中描述的手段或方法及其组合来实现。
4、本公开的第一方面涉及一种电化学装置隔膜，其中所述电化学装置隔膜包括多孔聚合物基板和形成在所述聚合物基板的至少一侧的多孔有机/无机复合涂层，其中所述多孔有机/无机复合涂层包括颗粒粘合剂树脂和第一无机颗粒，所述颗粒粘结剂聚合物包括氟基聚合物和丙烯酸基聚合物的杂化聚合物颗粒，以及丙烯酸基聚合物颗粒，所述多孔有机/无机复合涂层包括非颗粒丙烯酸基聚合物，所述丙烯酸基聚合物颗粒具有在1至7μm的范围内的粒径d50(a)，所述第一无机颗粒具有在200至800nm的范围内的粒径d50(b)，a/b在2至15的范围内，并且所述杂化聚合物颗粒的粒径d50为250nm或更小。
5、本公开的第二方面是，在第一方面中，所述丙烯酸基聚合物颗粒的粒径d50(a)在2至6μm的范围内，所述第一无机颗粒的粒径d50(b)在300至700nm的范围内，并且a/b在5至12的范围内。
6、本公开的第三方面是，在第一或第二方面中，所述杂化聚合物颗粒具有在50至250nm的范围内，更特别地，在100到200nm的范围内的粒径d50。
7、本公开的第四方面是，在第一至第三方面中的任一个中，所述杂化聚合物颗粒和所述丙烯酸基聚合物颗粒以8:2至2:8的重量比混合。
8、本公开的第五方面是，在第一至第四方面中的任一个中，包括于所述杂化聚合物颗粒中的丙烯酸基聚合物的tg比包括于所述丙烯酸基聚合物颗粒中的丙烯酸基聚合物的tg低10℃或更多。
9、本公开的第六方面是，在第五方面中，包括于所述杂化聚合物颗粒中的丙烯酸基聚合物的tg在10℃至30℃的范围内，并且包括于所述丙烯酸基聚合物颗粒中的丙烯酸基聚合物的tc在30℃至50℃的范围内。
10、本公开的第七方面是，在第一至第六方面中的任一个中，所述氟基聚合物是偏二氟乙烯的均聚物、偏二氟乙烯和其它可聚合单体的共聚物、或上述两种或更多种的混合物。
11、本公开的第八方面是，在第七方面中，所述单体是选自由四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、1，2-二氟乙烯、全氟(甲基乙烯基)醚、全氟(乙基乙烯基)醚、全氟(丙基乙烯基)醚、全氟(1，3-二氧杂环戊烯)、全氟(2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯)、三氯乙烯和氟化乙烯组成的组中的至少一种。
12、本公开的第九方面是，在第七方面中，所述氟基聚合物是偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
13、本公开的第十方面是，在第七方面中，所述单体的含量为相对于共聚物重量的按重量的1％至20％。
14、本公开的第十一方面是，在第一至第十方面中的任一个中，构成所述杂化聚合物颗粒的所述丙烯酸基聚合物和构成所述丙烯酸基聚合物颗粒的所述丙烯酸基聚合物各自独立地包括具有1至18个碳原子的烷基的烷基(甲基)丙烯酸酯重复单元。
15、本公开的第十二方面是，在第一至第十一方面中的任一个中，所述非颗粒丙烯酸基聚合物具有0℃或更低的tg。
16、本公开的第十三方面是，在第一至第十二方面中的任一个中，所述多孔有机/无机复合涂层包括不同于所述第一无机颗粒的第二无机颗粒，并且所述第二无机颗粒的粒径d50小于所述第一无机颗粒的粒径d50。
17、本公开的第十四方面是，在第十三方面中，所述第二无机颗粒的粒径d50在100至500nm的范围内。
18、本公开的第十五方面是，在第十三方面中，所述第一无机颗粒是氧化铝，并且所述第二无机颗粒是勃姆石。
19、本公开的第十六方面是，在第一至第十五方面中的任一个中，所述多孔有机/无机复合涂层包括颗粒粘结剂聚合物，所述颗粒粘结剂聚合物的量相对于所述多孔有机/无机复合涂层的总重量在按重量的1％至30％内。
20、本公开的第十七方面是，在第一至第十六方面中的任一个中，所述多孔有机/无机复合涂层是通过在多孔聚合物基板的至少一个表面上涂覆并干燥浆料而形成的，在所述浆料中，所述颗粒粘结剂聚合物和无机颗粒分散在水性分散介本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电化学装置的隔膜，所述隔膜包括多孔聚合物基板和形成于所述聚合物基板的至少一侧上的多孔有机/无机复合涂层，其中所述多孔有机/无机复合涂层包括颗粒粘结剂聚合物和第一无机颗粒，
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述丙烯酸基聚合物颗粒具有在2至6μm的范围内的粒径D50“a”，
3.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述杂化聚合物颗粒具有在50至250nm的范围内的粒径D50。
4.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述杂化聚合物颗粒具有在100至200nm的范围内的粒径D50。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述杂化聚合物颗粒与所述丙烯酸基聚合物颗粒以8:2至2:8的重量比混合。
6.根据权利要求1所述的隔膜，其中包括于所述杂化聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物的玻璃化转变温度Tg比包括于所述丙烯酸基聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物的玻璃化转变温度Tg低10℃或更多。
7.根据权利要求6所述的隔膜，其中包括于所述杂化聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物具有在10℃至30℃的范围内的Tg，并且包括于所述丙烯酸基聚
8.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述氟基聚合物是偏二氟乙烯的均聚物、偏二氟乙烯和其它可聚合单体的共聚物、或上述两种或更多种的混合物。
9.根据权利要求8所述的隔膜，其中所述单体包括选自由四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、1，2-二氟乙烯、全氟(甲基乙烯基)醚、全氟(乙基乙烯基)醚、全氟(丙基乙烯基)醚、全氟(1，3-二氧杂环戊烯)、全氟(2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯)、三氯乙烯和氟化乙烯组成的组中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的隔膜，其中所述氟基聚合物是偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
11.根据权利要求8所述的隔膜，其中所述单体的含量为相对于所述共聚物的重量的按重量的1％至20％的范围内。
12.根据权利要求1所述的隔膜，其中构成所述杂化聚合物颗粒的所述丙烯酸基聚合物和构成所述丙烯酸基聚合物颗粒的所述丙烯酸基聚合物各自独立地包括具有1至18个碳原子的烷基的烷基(甲基)丙烯酸酯重复单元。
13.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述非颗粒丙烯酸基聚合物具有0℃或更低的Tg。
14.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述多孔有机/无机复合涂层包括不同于所述第一无机颗粒的第二无机颗粒，并且所述第二无机颗粒具有小于所述第一无机颗粒的粒径D50的粒径D50。
15.根据权利要求14所述的隔膜，其中所述第二无机颗粒具有在100至500nm的范围内的粒径D50。
16.根据权利要求14所述的隔膜，其中所述第一无机颗粒是氧化铝，并且所述第二无机颗粒是勃姆石。
17.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述多孔有机/无机复合涂层包括颗粒粘结剂聚合物，所述颗粒粘结剂聚合物的量相对于所述多孔有机/无机复合涂层的总重量在按重量的1％至30％内。
18.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述多孔有机/无机复合涂层是通过在多孔聚合物基板的至少一个表面上涂覆并干燥浆料而形成的，在所述浆料中，所述颗粒粘结剂聚合物和无机颗粒分散在水性分散介质中。
19.一种电化学装置，所述电化学装置包括阳极、阴极和插设于所述阳极和所述阴极之间的隔膜，其中所述隔膜根据权利要求1至18中任一项所述。
20.根据权利要求19所述的隔膜，其中所述电化学装置是锂二次电池。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于电化学装置的隔膜，所述隔膜包括多孔聚合物基板和形成于所述聚合物基板的至少一侧上的多孔有机/无机复合涂层，其中所述多孔有机/无机复合涂层包括颗粒粘结剂聚合物和第一无机颗粒，
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述丙烯酸基聚合物颗粒具有在2至6μm的范围内的粒径d50“a”，
3.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述杂化聚合物颗粒具有在50至250nm的范围内的粒径d50。
4.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述杂化聚合物颗粒具有在100至200nm的范围内的粒径d50。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述杂化聚合物颗粒与所述丙烯酸基聚合物颗粒以8:2至2:8的重量比混合。
6.根据权利要求1所述的隔膜，其中包括于所述杂化聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物的玻璃化转变温度tg比包括于所述丙烯酸基聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物的玻璃化转变温度tg低10℃或更多。
7.根据权利要求6所述的隔膜，其中包括于所述杂化聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物具有在10℃至30℃的范围内的tg，并且包括于所述丙烯酸基聚合物颗粒中的所述丙烯酸基聚合物具有在30℃至50℃的范围内的tg。
8.根据权利要求1所述的隔膜，其中所述氟基聚合物是偏二氟乙烯的均聚物、偏二氟乙烯和其它可聚合单体的共聚物、或上述两种或更多种的混合物。
9.根据权利要求8所述的隔膜，其中所述单体包括选自由四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、1，2-二氟乙烯、全氟(甲基乙烯基)醚、全氟(乙基乙烯基)醚、全氟(丙基乙烯基)醚、全氟(1，3-二氧杂环戊烯)、全氟(2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯)、三氯乙烯和氟化乙烯组成的组中的至少一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾炅仑，金敏智，李承炫，成东昱，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：
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