本申請基于2023年5月3日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2023-0058002號(hào)，并要求其優(yōu)先權(quán)，所述韓國專利申請的公開內(nèi)容通過引用以其整體并入本文中。本公開內(nèi)容涉及電化學(xué)裝置用隔膜以及含有所述隔膜的電化學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

1、二次電池例如鋰二次電池的應(yīng)用范圍正逐漸擴(kuò)展至例如電動(dòng)車輛。所述二次電池通常通過在正極材料和負(fù)極材料之間移動(dòng)的鋰離子的化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電。所述電池的總?cè)萘亢碗妷喝Q于所述正極材料，同時(shí)，所述負(fù)極材料用于儲(chǔ)存和釋放來自所述正極的鋰離子。

2、另一方面，雖然所述正極和負(fù)極用材料代表了電池的性能，但隔膜用材料可以說是與電池的安全性相關(guān)的關(guān)鍵材料。簡而言之，隔膜是由絕緣材料制成的薄膜，用于將電池內(nèi)的正極和負(fù)極分隔開，使正極和負(fù)極不會(huì)相互接觸。此外，所述隔膜具有人眼看不見的非常微細(xì)的孔，鋰離子通過所述隔膜的所述孔在所述正極和所述負(fù)極之間移動(dòng)。此外，當(dāng)所述電池內(nèi)的溫度上升到高于預(yù)定水平時(shí)，所述隔膜還用于通過關(guān)閉位于所述隔膜的表面的所述孔來防止內(nèi)部短路，從而阻止鋰離子移動(dòng)。

3、因此，以具有多個(gè)孔的聚合物樹脂為基礎(chǔ)的膜基材被廣泛用作電化學(xué)裝置用隔膜。通常，電極組件是通過層疊工序制造的，其中隔膜和電極通過熱和壓力結(jié)合。隨著該工序中所施加的熱和壓力增加，所述電極和所述隔膜之間的結(jié)合力增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本公開內(nèi)容提供了設(shè)在含有硅(si)系活性材料的負(fù)極上的電化學(xué)裝置用隔膜，其中涂層中包含的第一涂層的第一聚合物樹脂和第二涂層的第二聚合物樹脂的電解質(zhì)溶解度經(jīng)調(diào)節(jié)以抑制多孔聚合物基材中的閉孔；以及包含所述隔膜的電化學(xué)裝置。

3、技術(shù)方案

4、本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式提供了設(shè)在含有硅(si)系活性材料的負(fù)極上的電化學(xué)裝置用隔膜。所述隔膜包含：多孔聚合物基材；第一涂層，所述第一涂層設(shè)在所述多孔聚合物基材的至少一個(gè)表面上并含有第一聚合物樹脂；以及第二涂層，所述第二涂層設(shè)在所述第一涂層上并包含第二聚合物樹脂和無機(jī)粒子。所述第一聚合物樹脂在所述電解質(zhì)中的溶解度高于所述第二聚合物樹脂在所述電解質(zhì)中的溶解度。

5、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述第一聚合物樹脂的溶解度參數(shù)可以為約17mpa1/2以上且約27?mpa1/2以下。

6、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述第二聚合物樹脂的溶解度參數(shù)可以為小于約17?mpa1/2或大于約27?mpa1/2。

7、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述第一聚合物樹脂可以包含選自由聚苯乙烯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯硫醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚乙酸乙烯基酯(pvac)、聚丙烯腈(pan)、聚乳酸(pla)、聚丙烯酸(paa)及其組合組成的組的一種。

8、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述第二聚合物樹脂可以包含選自由pvdf-hfp共聚物、pvdf-ctfe共聚物、pvdf-hfp-ctfe三元共聚物、氰乙基聚乙烯醇及其組合組成的組的一種。

9、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述隔膜可以具有多個(gè)孔，所述多孔聚合物基材的多分散性指數(shù)(pdi)可以是約2.5以上且約10以下，所述多孔聚合物基材的平均孔徑可以是約20?nm以上且約80?nm以下。

10、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述負(fù)極可以含有約50重量%以上的量的所述硅(si)系活性材料。

11、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述負(fù)極的硬度可以為約50?mpa以上且約350mpa以下。

12、本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式提供了一種電化學(xué)裝置，包含正極、負(fù)極、電解質(zhì)以及插置在所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜。

13、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述第一聚合物樹脂的溶解度參數(shù)可以為約17mpa1/2以上且約27?mpa1/2以下。

14、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述電解質(zhì)可以包含選自由碳酸亞丙酯(pc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸氟代亞乙酯(fec)及其組合組成的組的一種。

15、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，通過將所述碳酸二乙酯(dec)和所述碳酸氟代亞乙酯(fec)混合所獲得的混合物可以用作所述電解質(zhì)。

16、根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式，所述電解質(zhì)可以含有比率為約10:90至99:1的所述碳酸二乙酯(dec)和所述碳酸氟代亞乙酯(fec)。

17、本公開內(nèi)容的另一個(gè)實(shí)施方式提供了制造電化學(xué)裝置用隔膜的方法，所述電化學(xué)裝置用隔膜設(shè)在含有硅(si)系活性材料的負(fù)極上。所述方法包括用在電解質(zhì)中具有不同溶解度的第一聚合物樹脂和第二聚合物樹脂涂覆多孔聚合物基材。

18、所述第一聚合物樹脂在電解質(zhì)中的溶解度可以高于所述第二聚合物樹脂在所述電解質(zhì)中的溶解度。

19、所述隔膜可以包含：多孔聚合物基材；第一涂層，所述第一涂層設(shè)在所述多孔聚合物基材的至少一個(gè)表面上并含有所述第一聚合物樹脂；以及第二涂層，所述第二涂層設(shè)在所述第一涂層上并含有第二聚合物樹脂和無機(jī)粒子。

20、可以選擇溶解度參數(shù)為約17?mpa1/2以上且約27?mpa1/2以下的材料作為所述第一聚合物材料。

21、所述第一聚合物樹脂可以選自由聚苯乙烯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯硫醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚乙酸乙烯基酯(pvac)、聚丙烯腈(pan)、聚乳酸(pla)、聚丙烯酸(paa)及其組合組成的組。

22、所述第二聚合物樹脂可以選自由pvdf-hfp共聚物、pvdf-ctfe共聚物、pvdf-hfp-ctfe三元共聚物、氰乙基聚乙烯醇及其組合組成的組。

23、有益效果

24、在根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的電化學(xué)裝置用隔膜中，對所述涂層中包含的所述第一涂層的所述第一聚合物樹脂和所述第二涂層的所述第二聚合物樹脂的電解質(zhì)溶解度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得即使在應(yīng)用含有硅(si)系活性材料的負(fù)極時(shí)，也能防止所述多孔聚合物基材中的孔變形。

25、在根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的電化學(xué)裝置中，含有所述第二聚合物樹脂和無機(jī)粒子的所述第二涂層設(shè)在含有所述第一聚合物的所述第一涂層上，使得即使在應(yīng)用含有硅(si)系活性材料的負(fù)極時(shí)，也能防止所述多孔聚合物基材中的孔變形，耐壓縮性和耐熱性兩者都得到改善。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)裝置用隔膜，所述隔膜包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述第一聚合物樹脂的溶解度參數(shù)為17?mpa1/2以上且27?mpa1/2以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述第二聚合物樹脂的溶解度參數(shù)為小于17?mpa1/2或大于27?mpa1/2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述第一聚合物樹脂包含選自由聚苯乙烯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯硫醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚乙酸乙烯基酯(pvac)、聚丙烯腈(pan)、聚乳酸(pla)、聚丙烯酸(paa)及其組合組成的組的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述第二聚合物樹脂包含選自由pvdf-hfp共聚物、pvdf-ctfe共聚物、pvdf-hfp-ctfe三元共聚物、氰乙基聚乙烯醇及其組合組成的組的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述隔膜具有多個(gè)孔，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述負(fù)極含有50重量%以上的量的所述硅(si)系活性材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中所述負(fù)極的硬度為50?mpa以上且350?mpa以下。

9.一種電化學(xué)裝置，包含正極、負(fù)極、電解質(zhì)以及插置在所述正極和所述負(fù)極之間的根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)的溶解度參數(shù)為17?mpa1/2以上且27?mpa1/2以下。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)包含選自由碳酸亞丙酯(pc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸氟代亞乙酯(fec)及其組合組成的組的一種。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)通過將所述碳酸二乙酯(dec)和所述碳酸氟代亞乙酯(fec)混合來使用。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)含有比率為10:90至99:1的所述碳酸二乙酯(dec)和所述碳酸氟代亞乙酯(fec)。

技術(shù)總結(jié)
一種電化學(xué)裝置用隔膜，包含多孔聚合物基材；第一涂層，所述第一涂層設(shè)在所述多孔聚合物基材的至少一個(gè)表面上并且含有在電解質(zhì)中具有第一溶解度的第一聚合物樹脂；以及第二涂層，所述第二涂層設(shè)在所述第一涂層上并且包含在所述電解質(zhì)中具有第二溶解度的第二聚合物樹脂和無機(jī)粒子，其中在所述電解質(zhì)中所述第一溶解度大于所述第二溶解度，并且所述隔膜設(shè)在含有硅(Si)系活性材料的負(fù)極上。

技術(shù)研發(fā)人員：辛真榮,鄭邵美,方智賢,裴元植
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會(huì)社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6