隔板以及包括其的電化學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種用于電化學(xué)裝置如鋰二次電池的隔板以及包括該隔板的電 化學(xué)裝置，更具體地，本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種包括在多孔基底的表面上由無(wú)機(jī)顆粒和粘合劑 聚合物的混合物形成的多孔涂層的隔板，以及包括該隔板的電化學(xué)裝置。
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年10月5日在韓國(guó)提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 10-2012-0110592 的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
[0003] 此外，本申請(qǐng)要求于2013年10月4日在韓國(guó)提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) No. 10-2013-0118631的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0004] 近來(lái)，人們對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的興趣日益增長(zhǎng)。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到移動(dòng)電 話(huà)、攝像錄像機(jī)、筆記本電腦、甚至是電動(dòng)汽車(chē)，已做出了越來(lái)越多的努力來(lái)研宄和開(kāi)發(fā)電 化學(xué)裝置。在此方面，電化學(xué)裝置受到最多的關(guān)注。開(kāi)發(fā)能夠重復(fù)充電和放電的二次電池 已成為特別關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái)，為了改進(jìn)電池的容量密度和比能的目的，已進(jìn)行了廣泛的 研宄和開(kāi)發(fā)以設(shè)計(jì)出新的電極和電池。
[0005] 目前，可獲得很多二次電池，其中，于20世紀(jì)90年代早期開(kāi)發(fā)的鋰二次電池由于 與使用水性電解質(zhì)溶液的常規(guī)電池（例如Ni-MH電池、Ni-Cd電池、和H2S04-Pb電池）相比 具有更高的操作電壓和高得多的能量密度的優(yōu)點(diǎn)而受到了極大的關(guān)注。但是，這樣的鋰離 子電池遭受使用有機(jī)電解液遇到的安全問(wèn)題，例如著火或爆炸，并且不利的是制造復(fù)雜。為 了試圖克服鋰離子電池的這些缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了鋰離子聚合物電池作為新一代電池。但是，與鋰 離子電池相比，仍然迫切需要進(jìn)行額外研宄以改進(jìn)鋰離子聚合物電池的相對(duì)低容量，特別 是不足的低溫放電容量。
[0006] 許多公司已生產(chǎn)出多種具有不同安全特性的電化學(xué)裝置。評(píng)價(jià)和確保這種電化學(xué) 裝置的安全性是非常重要的。對(duì)于安全性的最重要考慮是電化學(xué)裝置操作失靈或故障不會(huì) 導(dǎo)致使用者受到傷害。出于該目的，安全法規(guī)嚴(yán)格禁止電化學(xué)裝置的危險(xiǎn)因素（例如著火 和冒煙）。關(guān)于電化學(xué)裝置的安全特性，電化學(xué)裝置的過(guò)熱可導(dǎo)致熱失控，或者隔板擊穿可 造成爆炸風(fēng)險(xiǎn)增加。特別地，常用作電化學(xué)裝置隔板的多孔的基于聚烯烴的基底由于其材 料特性和制作工序包括拉伸而在100°c或更高的溫度下表現(xiàn)出極大的熱收縮性，導(dǎo)致陰極 和陽(yáng)極之間短路。
[0007] 已提出了多種提案以解決電化學(xué)裝置的上述安全問(wèn)題。例如，韓國(guó)專(zhuān)利公開(kāi) No. 10-2009-0130885公開(kāi)了一種通過(guò)將甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物用作粘合劑的具 有含無(wú)機(jī)填料的多孔層的多層多孔膜結(jié)構(gòu)。然而，該專(zhuān)利中公開(kāi)的基于丙烯酰基的共聚物 粘合劑組合物沒(méi)有提供實(shí)際的替代方案。特別是，公開(kāi)的組合物不能保證可靠的耐久性，因 為基于截面，當(dāng)涂層的厚度為4ym或更小時(shí)，由于不足的熱和物理穩(wěn)定性，特別是對(duì)電解 質(zhì)溶液的低耐受性，發(fā)生由電解質(zhì)溶液溶脹而導(dǎo)致的涂層層離現(xiàn)象。
[0008] 同時(shí)，韓國(guó)專(zhuān)利No. 10-0923375公開(kāi)了一種通過(guò)將可熱交聯(lián)的粘合劑組合物負(fù)載 到多孔基底上制造的隔板，所述可熱交聯(lián)的粘合劑組合物包括多官能異氰酸酯和具有能夠 與多官能異氰酸酯的異氰酸酯基反應(yīng)的官能團(tuán)的反應(yīng)性聚合物。然而，制造效率中存在限 制，因?yàn)樵搶?zhuān)利中公開(kāi)的組合物需要在50°C下放置7天來(lái)固化，因此其制造需要大規(guī)模的 額外設(shè)備投資和時(shí)間來(lái)進(jìn)行固化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 技術(shù)問(wèn)題
[0010] 本公開(kāi)內(nèi)容的目的是解決上述問(wèn)題，因此本公開(kāi)內(nèi)容涉及提供一種隔板以及包括 該隔板的電化學(xué)裝置，其中將基于叔胺的單體和（甲基）丙烯酸單體添加到基于丙烯?；?的共聚物組合物中，并且在與異氰酸酯進(jìn)行固化期間用作催化劑，從而顯著縮短固化，使得 含有無(wú)機(jī)填料的多孔涂層為隔板提供物理穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性以確保相對(duì)于內(nèi)部短路的可 靠耐久性。
[0011] 技術(shù)解決方案
[0012] 在本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面，提供了一種隔板，其包括具有多個(gè)孔的呈平面形狀的 多孔基底和配置在多孔基底的至少一個(gè)表面上由多個(gè)無(wú)機(jī)顆粒和粘合劑聚合物的混合物 形成的多孔涂層，其中該粘合劑聚合物包括基于丙烯?；墓簿畚锖突诋惽杷狨サ慕宦?lián) 劑的固化反應(yīng)的所得物，所述基于丙烯?；墓簿畚餅榘ㄒ韵聠误w單元的共聚物：(a) 具有叔胺基的第一單體單元、（b)具有選自除叔胺基之外的胺基、酰胺基、氰基和酰亞胺基 的至少一種官能團(tuán)的第二單體單元、（C)具有羧基的（甲基）丙烯酸酯的第三單體單元、（d) 具有羥基的（甲基）丙烯酸酯的第四單體單元以及（e)具有C1-C14烷基的（甲基）丙烯 酸酯的第五單體單元，基于全部基于丙烯?；墓簿畚铮谝粏误w單元的含量為〇. 5至20 重量份、第二單體單元的含量為30至60重量份、第三單體單元的含量為0. 1至2重量份、 第四單體單元的含量為〇. 5至10重量份以及第五單體單元的含量為8至68重量份。
[0013] 基于100重量份基于丙烯?；墓簿畚?，基于異氰酸酯的交聯(lián)劑的含量可為0. 1 至10重量份。
[0014] 第一單體單元可衍生自選自（甲基）丙烯酸2-(二乙基氨基）乙酯、（甲基）丙烯 酸2-(二甲基氨基）乙酯、（甲基）丙烯酸3-(二乙基氨基）丙酯和（甲基）丙烯酸3-(二 甲基氨基）丙酯的至少一種單體。
[0015] 第二單體單元可衍生自選自如下的至少一種單體：（甲基）丙烯酸2- ((( 丁氧基 氨基）羰基）氧基）乙酯、2-乙酰氨基（甲基）丙烯酸甲酯、2-(甲基）丙烯酰氨基羥基乙 酸、2_(甲基）丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、（3-(甲基）丙烯酰氨基丙基）三甲基 氯化銨、N-(甲基）丙烯酰基氨基-乙氧基乙醇、3-(甲基）丙烯?；被?1-丙醇、N-(丁 氧基甲基）（甲基）丙烯酰胺、N-叔丁基（甲基）丙烯酰胺、二丙酮（甲基）丙烯酰胺、N， N-二甲基（甲基）丙烯酰胺、N-(異丁氧基甲基）丙烯酰胺、N-(異丙基）（甲基）丙烯酰 胺、（甲基）丙烯酰胺、N-苯基（甲基）丙烯酰胺、N-(三（羥甲基）甲基）（甲基）丙烯 酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N，N'-(1，3-亞苯基）二馬來(lái)酰亞胺、N，N' _(1，4_亞苯基）二馬 來(lái)酰亞胺、N，N' _(1，2_二羥基亞乙基）二丙烯酰胺、N，N' -亞乙基雙（甲基）丙烯酰胺、 4_(甲基）丙烯?；鶈徇?、（甲基）丙烯腈、2-(乙烯氧基）乙腈、2-(乙烯氧基）丙腈、（甲 基）丙烯酸氰基甲酯、（甲基）丙烯酸氰基乙酯和（甲基）丙烯酸氰基丙酯。
[0016] 第三單體單元可衍生自選自如下的至少一種單體：（甲基）丙烯酸、2_(甲基）丙 烯酰氧基乙酸、3-(甲基）丙烯酰氧基丙酸、4-(甲基）丙烯酰氧基丁酸、丙烯酸二聚體、衣 康酸、馬來(lái)酸和馬來(lái)酸酐。
[0017] 第四單體單元可衍生自選自如下的至少一種單體：（甲基）丙烯酸2-羥基乙酯、 (甲基）丙烯酸2-羥基丙醋、（甲基）丙烯酸4-羥基丁醋、（甲基）丙烯酸6-羥基己酯、 (甲基）丙烯酸8-羥基辛醋、（甲基）丙烯酸2-羥基乙二醇酯和（甲基）丙烯酸2-羥基 丙二醇酯。
[0018] 第五單體單元可衍生自選自如下的至少一種單體：（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基） 丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸正丙酯、（甲基）丙烯酸異丙酯、（甲基）丙烯酸正丁酯、（甲 基）丙烯酸叔丁酯、（甲基）丙烯酸仲丁酯、（甲基）丙烯酸戊酯、（甲基）丙烯酸2-乙基丁 酯、（甲基）丙烯酸2-乙基己酯、（甲基）丙烯酸正辛酯、（甲基）丙烯酸異辛酯、（甲基） 丙烯酸異壬酯、（甲基）丙烯酸月桂酯和（甲基）丙烯酸十四烷基酯。
[0019] 基于異氰酸酯的交聯(lián)劑可為選自如下的至少一種：4,4_亞甲基雙二環(huán)己基二異 氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯（HDI)、異佛樂(lè)酮二異氰酸酯（IPDI)、亞甲基雙（環(huán)己基異氰 酸酯）、三甲基六亞甲基二異氰酸酯（TMDI)、間-四甲基亞二甲苯基二異氰酸酯（TMXDI)、 亞環(huán)己基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯（TDI)、二苯基甲烷_(kāi)4,4_二異氰酸酯（MDI)、萘-1， 5_二異氰酸酯（NDI)、3,3-二甲基_4,4_亞聯(lián)苯基二異氰酸酯（TODI)、亞二甲苯基二異氰 酸酯（XDI)和亞苯基二異氰酸酯，或它們與多元醇反應(yīng)的所得物。
[0020] 粘合劑聚合物還可包括選自如下的任意一種：聚偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯、聚 偏二氟乙烯-共聚-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷 酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共聚-乙酸乙烯酯、聚環(huán)氧乙烷、聚芳酯、乙酸纖維素、乙酸丁酸 纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基普魯蘭糖（cyanoethylpullulan)、氰乙基聚乙稀醇、氰乙 基纖維素、氰乙基蔗糖、普魯蘭糖（pullulan)、羧甲基纖維素或它們的混合物。
[0021] 無(wú)機(jī)顆粒的粒徑可為0? 001至10ym。
[0022] 無(wú)機(jī)顆?？蛇x自介電常數(shù)大于或等于5的無(wú)機(jī)顆粒、具有鋰離子轉(zhuǎn)移能力的無(wú)機(jī) 顆粒以及它們的混合物。
【主權(quán)項(xiàng)】
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