[发明专利]用于锂二次电池的隔膜、其制造方法以及包括该隔膜的电化学装置

说明书

本发明提供了一种用于锂二次电池的隔膜，其包括多孔基底和包含粘合剂和无机颗粒的涂层，所述涂层形成于所述多孔基底的一个表面或两个表面上，其中所述粘合剂是包括以下聚合单元的粘合剂：(a)(甲基)丙烯酰胺基单体聚合单元，(b)含有羟基的(甲基)丙烯酰基单体聚合单元，以及(c)多官能(甲基)丙烯酰胺基单体聚合单元。根据本发明的隔膜提供了一种用于锂二次电池的隔膜，该隔膜具有改善的无机颗粒和隔膜之间粘合强度，显示出降低的界面电阻特性，并显示出改善的透气性。

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池的隔膜、其制造方法以及包括该隔膜的锂二次电池。更具体地，本发明涉及一种包括形成于多孔基底的表面上的包含无机颗粒和粘合剂的涂层的隔膜以及包括该隔膜的电化学装置。

背景技术

电池包括正极、负极、隔膜和电解液。目前，大多数电池为锂二次电池，并且由于锂二次电池重复充电和放电的生命周期长，便携性优异，因此被用作例如智能电话等便携式电子设备的电池。

近年来，由于移动设备和笔记本电脑的性能得到了发展，锂二次电池的能量密度进一步增加，因此出现了各种安全问题。

具体地讲，由于其材料特性和制造工艺特性，通常用于锂二次电池的隔膜由于隔膜在高温下的收缩导致内部短路而具有安全问题。

确保锂二次电池的制造和使用安全是一个亟待解决的重要问题。近来，已经提出了一种有机-无机复合多孔隔膜，其中无机颗粒和粘合剂聚合物的浆料组合物被涂覆在多孔基底上以形成多孔无机涂层，用于确保锂二次电池的安全性。然而，当通过层叠(laminating)电极和隔膜来形成电极组件时，层间粘合强度不够，使得无机物和隔膜彼此脱离(desorb)的风险较高，并且在该过程中，脱离的无机颗粒可能充当装置中的局部缺陷。

为了解决该问题，韩国特许公开专利第10-2016-0033692号(2016年3月28日)提出了一种在多孔聚合物基底上使用包括具有无机颗粒和有机颗粒的聚(甲基)丙烯酰胺分散体的水基浆料以形成涂层的方法。其提及由此得到的隔膜具有多孔基底的耐热性和优异的电化学性能，但是该隔膜还尚未解决隔膜孔隙率降低和高温下的收缩率性能相对严重地劣化的问题，并且电池电阻(battery resistance)和稳定性程度无法满足需要，因此，迫切需要对其进行改进。

因此，由于形成于多孔聚合物基底表面上的包含粘合剂和无机颗粒的涂层可有助于改善电化学装置(electrochemical device)的热稳定性，因此目前需要开发隔膜来进一步改善电化学装置的耐热性。

发明内容

本发明的一个实施方案旨在提供一种具有可通过降低电化学装置在高温下的收缩率(shrinkage rate)而赋予其在高温下的安全性的优异的耐热性的隔膜及其制造方法。本发明的另一个实施方案旨在提供一种新的隔膜，该隔膜防止由粘合剂引起的透气性降低，并具有降低的电阻。

本发明的另一个实施方案旨在提供一种包括含有无机颗粒和粘合剂的涂层的用于锂二次电池的隔膜，其中无机颗粒的粘合强度得到改善，以防止无机颗粒的脱离(desorption)，显示出降低的表面电阻特性，并显示出改善的透气性(air permeability)。

在一个总的方面，一种用于锂二次电池的隔膜包括：多孔基底和形成于多孔基底的一个表面或两个表面上的包含粘合剂和无机颗粒的涂层，

其中粘合剂是包括以下聚合单元的粘合剂：(a)(甲基)丙烯酰胺基单体聚合单元((meth)acrylamide-based monomer polymerization unit)，(b)含有羟基的(甲基)丙烯酰基单体聚合单元((meth)acryl-based monomer polymerization unit)，以及(c)多官能(甲基)丙烯酰胺基单体聚合单元(polyfunctional(meth)acrylamide-based monomerpolymerization unit)。