[发明专利]隔膜及包含该隔膜的电化学装置

说明书

相关申请的相互参引

本申请要求于2010年3月17日在韩国提交的第10-2010-0023891号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引证的方式纳入本文中。

技术领域

本发明涉及一种电化学装置（例如锂二次电池）的隔膜和包含其的电化学装置，更具体地涉及一种具有多孔涂层的隔膜和包含其的电化学装置，所述多孔涂层由无机粒子和粘合剂聚合物的混合物制成且在多孔基材的表面上形成。

背景技术

近来，对于能量储存技术的关注日益增加。随着电化学装置广泛应用于移动电话、摄像机和笔记本电脑，以及进一步应用于电动车，对电化学装置的研究和开发已经更加深入地进行。电化学装置是此方面的重点关注课题之一，特别是，可充电锂二次电池的开发成为了关注焦点。

在目前使用的二次电池中，于20世纪90年代早期开发的锂二次电池比使用液态电解质的常规电池（例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池、H₂SO₄-Pb电池等）具有更高的驱动电压和高得多的能量密度，因此其引起关注。

多种电化学装置（例如锂二次电池）已由许多公司制造出，且各自展现出不同的安全特征。因此，电化学装置的最重要考量为安全性。在出现故障的情况下，电化学装置不应对使用者造成任何伤害。鉴于此，安全性规范严格地禁止电化学装置出现与安全性相关的意外（例如起火、冒烟等）。

根据电化学装置的安全性特征，当电化学装置过热且遭受热失控，或当隔膜被刺穿时，可能发生爆炸。特别是，当通常作为电化学装置隔膜使用的聚烯烃基多孔基材因其材料特征以及加工特性（例如伸长）而在100°C以上的温度下显示出显著的热收缩性时，阴极与阳极之间可能发生短路。

为了解决上述电化学装置的安全性相关的问题，第10-2007-0000231号韩国专利公开提出了具有多孔涂层的隔膜10，该多孔涂层通过用无机粒子3与粘合剂聚合物5的混合物涂覆具有多个孔的多孔基材1的至少一个表面而形成（见图1）。在此隔膜中，在多孔基材1上形成的多孔涂层中的无机粒子3用作一种能保持该多孔涂层物理形状的间隔件，因而当电化学装置过热时，此无机粒子3抑制多孔基材的热收缩。粘合剂聚合物5将无机粒子3彼此粘合且将接触多孔基材1的无机粒子3固定于该多孔基材1。

为使在隔膜上形成的多孔涂层能抑制如上所述的多孔基材的热收缩，该多孔涂层中应充足地包括高于预定含量的该无机粒子。然而，无机粒子含量越高，则粘合剂聚合物的含量越低。因此，该多孔涂层的无机粒子可能因电化学装置装配期间（包括缠绕等）存在的应力而脱落。该脱落的无机粒子成为电化学装置的局部瑕疵，且可能对该电化学装置的安全性带来不良影响。因此，需要开发能强化多孔涂层粘附于多孔基材的粘合强度的粘合剂聚合物。

同时，当多孔涂层具有低填充密度时，该多孔涂层应足够厚地形成以实现该多孔涂层的功能。因此，在降低隔膜的厚度以提高电化学装置容量方面存在局限。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决现有技术的问题，因此本发明的一个目的是提供具有改进的多孔涂层的隔膜以及包含其的电化学装置，其中该多孔涂层可具有高的填充密度以促进形成薄膜电池而不会妨碍安全性，且可具有与多孔基材的良好粘合强度以防止电化学装置装配期间的无机粒子脱落。

技术方案

为达到该目的，本发明提出一种隔膜，其包括：（A）具有孔的多孔基材，及（B）在该多孔基材的至少一个表面上形成且由无机粒子与粘合剂聚合物的混合物制成的多孔涂层。该粘合剂聚合物可包含以下单体单元的共聚物：（a）侧链上具有胺基团和酰胺基团中至少一种的第一单体单元，及（b）具有含1至14个碳原子的烷基的（甲基）丙烯酸酯的第二单体单元。

在本发明的隔膜中，第一单体单元的含量以总的共聚物计可优选为10摩尔%至80摩尔%，第二单体单元的含量以总的共聚物计可优选为20摩尔%至90摩尔%。