[发明专利]包含无机和有机混合物的涂层的隔膜和包含其的电池

说明书

技术领域

本发明涉及包含有机和无机混合物的涂层的隔膜，和包含其的电池。

背景技术

用于电化学电池的隔膜是指布置在电池内部用于将正极和负极彼此隔离，同时维持允许电池充电和放电的离子电导性的中间层。

最近，已经开发具有更轻和更薄的结构的电化学电池，用来改进电子设备（如可移动设备和笔记本计算机）的便携性，同时确保用于电动汽车等的高输出和高容量。因此，为了生产高容量电池，需要用于电池的隔膜具有纤薄的厚度和较轻重量，同时确保高粘附性和基于高耐热性的形状稳定性。

因此，还进行了多种研究，用来通过在多孔基膜上涂覆有机和无机混合物来生产具有改进的稳定性的隔膜。

例如，韩国专利号10-0877161公开通过用作为有机聚合物的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物连同无机添加剂一起涂覆聚烯烃薄膜，来生产具有改进的热稳定性的可再充电电池的隔膜的方法，以及由该方法制备隔膜。

尽管该方法可通过在隔膜上涂覆无机颗粒，来提供改进的热稳定性，作为有机聚合体的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物用于形成涂层的单一应用，使得它除了无机添加剂的平滑涂覆之外，难以实现其他效应。

即，随着电池容量增加，常规技术难以确保电极和隔膜之间希望的粘附性，并且由于隔膜的表面上的无机颗粒，存在对电极的粘附性逐渐变差的不断增加的可能性。

因此，需要具有较高耐热性和较高形状稳定性，同时确保对电极良好粘附性的电池的隔膜。

发明内容

为了解决现有技术的这类问题，本发明的发明人开发了电池的多孔隔膜，其包含有机和无机混合物的涂层（涂布层），并且显示较高的耐热性以及对电极良好的粘附性。

本发明的一个方面是提供电池的多孔隔膜，其包含有机和无机混合物的涂层，所述有机和无机混合物含有作为有机结合剂的聚偏氟乙烯均聚物和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，以及无机颗粒，从而在粘附性和热稳定性方面表现出良好的性能，防止正极和负极之间短路，以及改进包含隔膜的电化学电池的稳定性。

本发明的另一个方面是提供包含在正极和负极之间的隔膜的电化学电池，从而提供更轻的和更薄的结构，同时提供较高的容量。

根据一个方面，本发明提供多孔隔膜，其包含多孔基膜和在多孔基膜的表面上形成的有机和无机混合物的涂层，并且含有聚偏氟乙烯均聚物，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和无机颗粒。在此，隔膜具有，

a）如在150℃下将隔膜保持1小时之后测量的，在加工方向（machine direction）（MD）或横向（TD）上30％或更小的热收缩，

b）在涂层和基膜之间50gf/cm²或更高的剥离强度（peel strength），和

c）在涂层和电池的电极之间20gf/cm²或更高的粘附强度。

根据另一个方面，本发明提供电化学电池，其包含前述隔膜之一、正极、负极、和电解质。

电化学电池可以是锂可再充电电池。

根据本发明，隔膜包含有机和无机混合物的涂层，其含有在多孔基膜上的聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，和无机颗粒，由此提供良好的粘附性和良好的热稳定性。

另外，本发明提供隔膜，其包含有机和无机混合物的涂层，并且在耐热性、形状稳定性和对电极的粘附性方面显示良好的性能，由此有助于制造较薄的和/或高输出高容量的电化学电池。本发明还提供利用隔膜制造的电池，并且具有改进的稳定性，由此确保电池的长期使用。

具体实施方式

在下文中，将更详细地描述本发明的实施方式。在此，将省略本领域技术人员清楚的细节的描述。

本发明的一个方面提供多孔隔膜，其包含多孔基膜和在多孔基膜的表面上形成的有机和无机混合物的涂层，并且含有聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和无机颗粒。在此，隔膜具有，

a）如在150℃下将隔膜保持1小时之后测量的，在加工方向（MD）或横向（TD）上30％或更少的热收缩，

b）在涂层和基膜之间50gf/cm²或更高的剥离强度，和

c）在涂层和电池的电极之间20gf/cm²或更高的粘附强度。

根据本发明，优选地，聚偏氟乙烯（PVdF）均聚物具有1,000,000g/mol或更高的重均分子量，更优选1,000,000g/mol至1,200,000g/mol。