[发明专利]隔膜及具有其的电化学器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于如锂二次电池等电化学器件的隔膜、以及具有其的电化学器件。更具体而言，本发明涉及一种具备含有机-无机混合物的多孔涂层的隔膜、以及具有其的电化学器件。

该申请要求于2011年11月01日在韩国提交的韩国专利申请第10-2011-0112980号、和于2012年10月31日在韩国提交的韩国专利申请第10-2012-0122137号的优先权，其全文以引用的方式纳入本说明书。

背景技术

近来，对储能技术的关注逐渐提高。电化学器件的使用范围不仅在便携式电话、摄像机、笔记本计算机领域、甚至扩大到电动车领域的能源中，由此对其进行大量的研究和开发。

电化学器件在这方面是一个广泛关注的主题。特别地，可再充电的二次电池的开发已经是被关注的焦点。近来，在该电池的研究和开发中，为提高容量密度和比能，正进行着对新的电极和电池的设计的研究开发。

目前许多二次电池是可得的。在这些中，在二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池，由于与常规水性电解质基电池诸如Ni-MH、Ni-Cd和H₂SO₄-Pb等电池相比，具有更高的工作电压和更高的能量密度的优点，因此引起特别的关注。然而，该锂离子电池具有由使用有机电解质而发生如起火和爆炸等的安全问题，并且具有制造复杂的缺点。为克服锂离子电池的缺点，已经开发了锂离子聚合物电池作为下一代电池。与锂离子电池相比，由于目前为止锂离子聚合物电池的电池容量相对低，并且在低温下的放电容量不充分，因此仍亟需对其进行改善。

许多公司已经生产了具有不同安全特性的各种电化学器件。评估和确保这些电化学器件的安全性是非常重要的。对于安全最重要的考虑事项是，电化学器件在误操作或故障时不应对用户造成伤害。为此，管理准则严格地限制了电化学器件的潜在危险(如着火和冒烟)。当电化学器件的过热而造成热失控或隔膜的击穿时，存在发生爆炸的危险。特别地，通常用作电化学器件隔膜的聚烯烃多孔基底，由于其材料特性和包括延伸在内的制备过程而在100℃或更高的温度下出现严重的热收缩。由此该热收缩性可以造成阴极与阳极之间的短路。

为解决电化学器件的上述安全问题，已经提出了一种隔膜，所述隔膜包括高多孔基底，和通过在多孔基底的至少一个面上涂布过量的无机颗粒和粘结剂聚合物的混合物而形成的有机/无机多孔涂层。当为了安全性目的将有机/无机多孔涂层形成在多孔基底的外表面时，需要根据多孔基底的特性调整无机颗粒和粘结剂聚合物的含量比或多孔涂层的厚度等。然而，还没有这种调整的具体基准。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决现有技术的问题，本发明的目的在于，提供一种为加强电化学器件的安全性目的具备最佳条件的具有有机/无机多孔涂层的隔膜和使用其的电化学器件。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种隔膜，其特征在于，包括：多孔基底；和多孔涂层，其在上述多孔基底的至少一个表面形成，并且包括无机颗粒和粘结剂聚合物的混合物，其中，以下述式1和式2表示的孔隙率×单位厚度的透气度(air permeability)的值的范围为5至40，

[式1]

孔隙率＝(1–(无机颗粒的重量比/无机颗粒的密度+粘结剂聚合物的重量比/粘结剂聚合物的密度))

[式2]

单位厚度的透气度＝(隔膜的透气度–多孔基底的透气度)/(隔膜的厚度–多孔基底的厚度)

优选地，在本发明中，孔隙率具有0.5以上至小于1的范围，并且单位厚度的透气度范围为5至80。

多孔基底可以由聚烯烃基聚合物制成，但不限于此。聚烯烃基聚合物优选选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯等。

本发明中使用的无机颗粒可以为介电常数为5以上的无机颗粒、具有传递锂离子能力的无机颗粒、及其混合物。