专利情报丨隔膜-三星

教育 2024-09-20 16:31 四川

CN117461209A-锂二次电池的隔膜、包括该隔膜的锂二次电池和制备锂二次电池的隔膜的方法

申请日：2022-04-05

公开(公告)日：2024-01-26

技术背景：电池隔膜通常使用的基板(诸如聚烯烃类织物)在高温下容易热收缩并且具有差的物理耐久性。因此，当发生异常并且电池中的内部温度升高时，隔膜容易变形，并且在严重的情况下可能爆炸。为了改善隔膜的耐热性和安全性，正在进行无机颗粒和粘结剂以单层或双层涂覆在基板上的涂覆隔膜的开发。

然而，当用无机颗粒和粘结剂以两层同时连续地涂覆基板时，难以在无机颗粒的湿涂覆层上进行呈水溶液状态的粘结剂浆料的均匀涂覆。

技术手段：锂二次电池的隔膜包括：基板；第一层，设置在基板的至少一个表面上并且包括无机颗粒；以及第二层，设置在第一层上并且包括聚合物粘结剂颗粒，其中，无机颗粒的平均粒径(D50)小于300nm，并且聚合物粘结剂颗粒的平均粒径(D50)是约200nm至约500nm。

第一层的厚度可以是1.5μm至4.0μm。第二层的厚度可以是1.0μm至3.0μm。第一层的表面粗糙度(Ra)可以是70nm或更小。第二层的已经渗透到第一层的无机颗粒中的聚合物粘结剂颗粒可以从第一层与第二层之间的界面在基板的方向上渗透到0.5μm或更小的深度。

无机颗粒可以包括选自于氧化铝(Al2O3)、勃姆石、BaSO4、MgO、Mg(OH)2、粘土、二氧化硅(SiO2)、TiO2、SnO2、CeO2、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、SrTiO3、BaTiO3和MgF2中的至少一种。

聚合物粘结剂颗粒可以包括丙烯酸酯类粘结剂、氟类粘结剂、橡胶类粘结剂、纤维素类粘结剂或它们的组合。

图1：实施例1中制备的隔膜的剖面获得的场发射-扫描电子显微镜(FE-SEM)图像

实施例1：隔膜的制备

包括无机颗粒的第一组合物

将具有200nm的平均粒径D50的氧化铝(Al2O3)加入到50wt％超纯水，并且基于无机颗粒分散体的固体含量，以2wt％向其加入阴离子多羧酸铵添加剂(ELEXCEL-DS540，SanNopco Korea Ltd.)，然后搅拌1小时以制备混合溶液。在珠磨机中使用300μm尺寸的珠对混合溶液进行研磨约2小时以进行分散，从而制备包含无机颗粒的分散体。在基于包含无机颗粒的分散体的固体含量以2wt％加入聚乙烯醇之后，将所得溶液搅拌1小时以制备包括无机颗粒的第一组合物。

包括聚合物粘结剂颗粒的第二组合物

用超纯水稀释PVdF-HFP聚合物(具有＝98:2的PVdF:HFP的摩尔比，玻璃化转变温度：-30℃，熔点：150℃，平均粒径D50：200nm)的水分散体胶乳以具有5wt％的固体含量，并且基于固体含量以2wt％向其加入作为流平剂的聚醚改性的聚硅氧烷。然后将混合溶液搅拌4小时以制备包括聚合物粘结剂颗粒的第二组合物。

隔膜

根据凹版涂覆法将包括无机颗粒的第一组合物涂覆在7.0μm厚的聚乙烯基板膜(由SK Innovation制造)的一个表面上，然后通过具有75μm的垫片厚度的狭缝模头在其上连续地涂覆包括聚合物粘结剂颗粒的第二组合物。接下来，将其上涂覆有第一组合物和第二组合物的表面以20mpm的运行速度和75℃的温度干燥，以制备包括无机颗粒的第一层和包括聚合物粘结剂颗粒的第二层依次形成在聚乙烯基板膜的一个表面上的隔膜。包括无机颗粒的第一层具有1.5μm的厚度，并且包括聚合物粘结剂颗粒的第二层具有1.0μm的厚度。

技术效果：本发明的锂二次电池的隔膜包括：基板；第一层，设置在基板的至少一个表面上并且包括无机颗粒；以及第二层，设置在第一层上并且包括聚合物粘结剂颗粒，其中，无机颗粒的平均粒径(D50)小于300nm，并且聚合物粘结剂颗粒的平均粒径(D50)是200nm至500nm。由于包括无机颗粒的第一层具有降低的表面粗糙度Ra和提高的堆积密度，因此可以均匀地涂覆锂二次电池的隔膜。包括该隔膜的锂二次电池可以具有改善的隔膜与电极之间的粘附性，从而引起改善的弯曲强度。

-END-

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