[發(fā)明專利]具有多孔活性涂層的有機/無機復(fù)合隔膜以及包含該隔膜的電化學(xué)器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880000072.9
• 申請日: 2008-02-05
• 公開（公告）號: CN101542777A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金錫九;孫焌墉;樸宗爀;張賢珉;辛秉鎮(zhèn);李相英;洪章赫
• 申請（專利權(quán)）人: LG化學(xué)株式會社
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 樊衛(wèi)民;郭國清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)器件如鋰二次電池的隔膜和包含該隔膜的電化 學(xué)器件。更具體地，本發(fā)明涉及如下有機/無機復(fù)合隔膜和包含該隔膜 的電化學(xué)器件，在所述有機/無機復(fù)合隔膜中將由無機粒子和聚合物的 混合物形成的多孔活性層涂覆到多孔基底的面上。

背景技術(shù)

最近，人們對能量存儲技術(shù)的興趣日益增加。電池已經(jīng)廣泛用作 便攜式電話、可攜式攝像機、筆記本電腦、個人電腦和電動汽車等領(lǐng) 域的能量來源，這導(dǎo)致對它們深入的研究和開發(fā)。在這點上，電化學(xué) 器件是引起人們極大興趣的一個主題。特別地，可再充電二次電池的 開發(fā)已經(jīng)成為關(guān)注的焦點。近來，在二次電池領(lǐng)域，對能夠提高容量 密度和比能量的新型電極和新型電池已經(jīng)進行了深入的研究和開發(fā)。

在目前使用的二次電池中，在20世紀(jì)90年代早期開發(fā)的鋰二次 電池比那些使用液體電解質(zhì)溶液的常規(guī)電池如Ni-MH電池、Ni-Cd電 池和H₂SO₄-Pb電池具有更高的驅(qū)動電壓和高得多的能量密度。基于這 些原因，已經(jīng)有利地使用鋰二次電池。然而，這類鋰二次電池的缺點 在于：其中使用的有機電解質(zhì)可引起有關(guān)安全性的問題，如電池的著 火和爆炸；以及制造此類電池的工藝十分復(fù)雜。最近，鋰離子聚合物 電池已被認(rèn)為是下一代電池中的一種，因為其解決了鋰離子電池的上 述缺點。然而，鋰離子聚合物電池比鋰離子電池具有相對更低的電池 容量，且低溫下放電容量不足，因此鋰離子聚合物電池的這些缺點迫 切需要解決。

許多公司已經(jīng)生產(chǎn)出了這類電化學(xué)器件，在所述電化學(xué)器件中， 電池的穩(wěn)定性具有不同階段。因此，評價和保證電化學(xué)電池的穩(wěn)定性 是重要的。首先，應(yīng)當(dāng)考慮，對電化學(xué)器件的錯誤操作不會對用戶造 成損害。為此目的，安全守則嚴(yán)格規(guī)定了電化學(xué)器件的著火和爆炸。 在電化學(xué)器件的穩(wěn)定性特征中，電化學(xué)器件過熱可引起熱失控，當(dāng)隔 膜被刺穿時，可能發(fā)生爆炸。特別地，通常用作電化學(xué)器件隔膜的聚 烯烴多孔基底在100℃以上的溫度顯示極度的熱收縮性，這是由于其材 料及其制造工藝的特征如伸長而導(dǎo)致的，所以有可能在陰極和陽極之 間發(fā)生電短路。

為了解決電化學(xué)器件的上述有關(guān)安全性的問題，已經(jīng)提出了一種 有機/無機復(fù)合隔膜，所述隔膜具有通過如下而形成的多孔活性層：用 無機粒子和粘合劑聚合物的混合物涂覆具有許多孔的聚烯烴多孔基底 的至少一個面(例如，參見韓國的公開專利申請10-2006-72065號和 10-2007-231號)。在聚烯烴多孔基底上形成的多孔活性層中的無機粒子 充當(dāng)一種隔離物，其保持了多孔活性層的物理形狀，所以當(dāng)電化學(xué)器 件過熱時，所述無機粒子會抑制聚烯烴多孔基底的熱收縮。另外，無 機粒子間存在間隙體積，從而形成小孔隙。

如上所述，應(yīng)當(dāng)包含至少一定量的無機粒子以便在有機/無機復(fù)合 隔膜上形成的多孔活性層可抑制聚烯烴多孔基底的熱收縮。然而，當(dāng) 無機粒子含量增加時，粘合劑聚合物的含量相對降低，這可引起下列 問題。

首先，由于在電化學(xué)器件組裝工藝如卷繞中產(chǎn)生的應(yīng)力，可使無 機粒子從多孔活性層中分離，分離的無機粒子造成電化學(xué)器件的局部 缺陷，從而對電化學(xué)器件的穩(wěn)定性造成不利影響。

其次，由于多孔活性層和聚烯烴多孔基底間的粘附力很弱，因此 劣化了多孔活性層抑制聚烯烴多孔基底熱收縮的能力。因而，即使當(dāng) 電化學(xué)器件過熱時，也很難防止陰極和陽極間的電短路。

相反，如果增加多孔活性層中粘合劑聚合物的含量以防止無機粒 子的分離，則無機粒子的含量就相對降低，以致可能不易抑制聚烯烴 多孔基底的熱收縮。因此，很難防止陰極和陽極間的電短路，此外， 由于多孔活性層中的孔隙率降低，使得電化學(xué)器件的性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

設(shè)計本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本發(fā)明的目的是提供一 種有機/無機復(fù)合隔膜，所述復(fù)合隔膜能夠防止在電化學(xué)器件組裝過程 中在多孔基底上形成的多孔活性層中的無機粒子的分離，還能阻止陰 極和陽極間的電短路，即使當(dāng)電化學(xué)器件過熱時也是如此。

技術(shù)方案