[发明专利]包括无机和有机混合物涂层的隔膜以及包括其的电池

说明书

技术领域

本发明涉及包括有机和无机混合物涂层的隔膜（separator），以及包括其的电池。

背景技术

用于电化学电池的隔膜是指分布在电池内部用来使正极和负极彼此分开的中间层，并且同时维持离子电导率以允许对电池充电和放电。隔膜作为安全设备起作用以用来防止电池过热。

移动设备的技术发展以及日益增加的需求对于作为能源的可再充电电池具有快速增加的需求。具体地，许多研究集中于开发具有高能量密度和放电电压的锂可再充电电池，并且在一定程度上实现了各种锂可再充电电池的商业化和广泛的使用。

同时，随着对环境事件日益增加的关注，已经做出各种研究用来开发电动汽车和混合动力汽车来替代基于化石燃料的汽车，例如汽油汽车和柴油汽车，其被看做是空气污染的一个主要原因。已经进行许多研究从而将锂可再充电电池用作这些电动汽车、混合动力汽车等的能源，并且在一定程度上也实现了其商业化和使用。

近来，为了提高电子设备（例如移动设备和笔记本式计算机）的可携带性，开发出电化学电池以具有更轻和更薄的结构，同时确保在电动汽车等等中使用的高输出和高容量。因此，电池的隔膜有必要具有纤薄的厚度和较轻的重量，同时确保高粘附性和基于高耐热性的形状稳定性，从而产生高容量电池。

例如，韩国专利号0775310公开了包括通过在其上涂覆无机颗粒和有机粘合剂聚合物在基膜的一侧或者两侧上形成的有机/无机混合物涂层的隔膜。

对包括有机/无机混合物的涂层的隔膜进行评估从而实现甚至在高温下相对稳定地防止电极之间的短路。

然而，为了允许涂覆在隔膜上的有机/无机混合物的多孔活性层抑制聚烯烃多孔基膜的热收缩，涂层有必要包含足够量的无机颗粒，其在现有技术中通常具有单一平均粒径。然而，使用具有单一平均粒径的无机颗粒提供了无机颗粒之间较大的孔隙率，由此与涂层的厚度相比，减少了涂层组合物的负载量以及在涂层中的涂布密度，因此难以达到足够的导热率。

发明内容

本发明想要解决现有技术的这些问题，并且本发明的一个方面是提供用于电池的隔膜，其包括在聚烯烃多孔隔膜上形成的涂层（使用具有不同平均粒径的不同类型的无机颗粒）从而具有较高的涂层组合物负载量以及在涂层中的高密度，并且用于通过减少在涂层中的无机颗粒之间的孔隙率来提供优良的导热率。

本发明的另一个方面是提供用于电池的隔膜，其包括涂层，该涂层包含重均分子量为1,000,000g/mol或者更大的聚偏氟乙烯均聚物以及重均分子量为800,000g/mol或者更小的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（在粘合剂聚合物中），从而提供了优良的粘附强度。

根据一个方面，本发明提供了多孔隔膜，其包括聚烯烃多孔基膜以及在基膜的一侧或者两侧上形成的涂层，其中涂层包括无机颗粒，并且无机颗粒包括具有平均粒径范围为150nm到600nm的第一无机颗粒以及平均粒径范围为5nm到90nm的第二无机颗粒，并且隔膜具有0.3W/mk或者更大的导热率。

根据另一个方面，本发明提供了电化学电池，其包括上述隔膜之一、正极、负极和电解质。

根据另外的方面，电化学电池是锂可再充电电池。

具体实施方式

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所清楚的细节的描述。

本发明的一个方面提供了多孔隔膜，其包括聚烯烃多孔基膜以及在基膜的一侧或者两侧上形成的涂层，其中涂层包括无机颗粒，并且无机颗粒包括平均粒径范围为150nm到600nm的第一无机颗粒以及平均粒径范围为5nm到90nm的第二无机颗粒，并且隔膜具有0.3W/mk或者更大的导热率。

无机颗粒可以独立地选自由具有不同平均粒径的不同类型的无机颗粒组成的组，其中较小的无机颗粒（第二无机颗粒）可以选自由具有范围为5nm到90nm的平均粒径的无机颗粒组成的组，优选范围为20nm到70nm的平均粒径，并且较大的无机颗粒（第一无机颗粒）可以选自由具有范围为150nm到600nm，优选为400nm到600nm，更优选为大约500nm的平均粒径的无机颗粒组成的组。

在该大小范围内，无机颗粒能够防止涂布加工性和分散在涂布溶液中的劣化，机械特性的劣化，以及通过允许适当地调整涂层来增加电阻。此外，在涂层中能够产生适当大小的孔，从而当电池充电和放电时降低内部短路的可能性。