[发明专利]用于二次电池的隔膜和使用其的电化学装置

说明书

本发明提供一种用于二次电池的隔膜和使用该隔膜的电化学装置。更具体地，提供了一种复合隔膜，当形成具有低电阻的耐热涂层时，与固化前相比，固化后的该复合隔膜具有较低的葛尔莱渗透率，并且与形成涂层之前的多孔基底本身的葛尔莱渗透率相比不具有大幅提高的葛尔莱渗透率从而具有总体上低的葛尔莱渗透率，并且具有高的表面硬度以具有穿透稳定性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月25日向韩国知识产权局提交的第10-2019-0048599号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

以下发明涉及用于二次电池的隔膜和使用该隔膜的电化学装置。更具体地，以下发明涉及一种复合隔膜，在形成具有低电阻的耐热涂层时，与固化前相比，固化后的该复合隔膜具有较低的葛尔莱渗透率((Gurley permeability)，并且与形成涂层之前的多孔基底本身的葛尔莱渗透率相比不具有大幅提高的葛尔莱渗透率从而具有总体上低的葛尔莱渗透率，并且具有高的表面硬度以具有穿透稳定性(penetration stability)。

背景技术

近年来，根据二次电池的高容量和高输出趋势，对于隔膜的高强度、高渗透性和热稳定性以及隔膜在二次电池于充电和放电期间的电气安全性方面改善特性的需求不断增长。锂二次电池需要具有高的机械强度以改善在电池制造过程中和电池使用期间的安全性，并需要具有高的渗透性和高的热稳定性以提高容量和输出。

为了提高锂二次电池的输出，重要的是实现低电阻特性。另外，重要的是使孔隙率处于不会发生由于电解质溶液中的粘合剂溶胀而引起的孔堵塞的水平。

当在多孔膜上涂布水基陶瓷涂层时，二次电池的电阻增加。具体地，当使用水性粘合剂时，粘合剂进入无机颗粒之间的孔中，导致孔堵塞。当孔被堵塞时，锂离子通过的传输通道受到干扰，从而增加了电阻。

另外，当制备包括无机材料层的常规隔膜时，基于可溶于有机溶剂的粘合剂组合物的涂布方法存在一些问题。首先，随着有机溶剂在干燥过程中挥发，可溶于有机溶剂的粘合剂形成凝胶，从而产生溶剂不可渗透的空间，导致不平衡的有机/无机涂层，这种现象可能会降低电池特性。另外，需要防爆设备，而且在工作过程中会产生对环境或人体有害的副产物。此外，存在以下问题：在粘合剂溶解在有机溶剂中的状态下，多孔聚合物基底的孔被封闭。

为了解决这个问题，韩国专利早期公开第10-2016-0041492号(2016年4月18日)提出了一种利用聚偏二氟乙烯分散体以及含有无机材料颗粒和有机材料颗粒的水基浆料以在多孔聚合物基底上形成涂层的方法。提出了由其制成的隔膜具有耐热性、多孔基底和优异的电化学性能，但是仍缺乏电池电阻和稳定性水平，因此，迫切需要改善工作。

另外，当钉子或大头针穿过电池时，由于发热和着火，可能是危险的。当钉子或大头针穿过电池时，构成电池的组成部分的隔膜和电极在穿透方向上沿特定部分拉伸，并且拉伸后的正极或负极更可能直接与具有不同极性的另一电极接触，并且当直接接触发生时，由于电极之间的短路而引起高电流，进而可能会导致整个电池的发热和着火。

[相关技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利早期公开第10-2016-0041492号(2016年4月18日)

发明内容

本发明的实施方案涉及提供一种复合隔膜，该复合隔膜通过在多孔基底上涂布特殊的涂层而具有低的葛尔莱渗透率、高的表面硬度和优异的电阻特性。

在本发明的实施方案中，将具有高玻璃化转变温度的自交联型水基胶乳粘合剂和环氧交联剂(epoxy crosslinking agent)混合并涂布，旨在加热干燥后，降低葛尔莱渗透率，改善无机材料涂层的孔隙率，从而改善电解质溶液的电阻。另外，就穿透稳定性而言，在交联之后，粘合剂本身的强度提高从而防止由于电极之间的短路而着火。