CN104718642B - 用于电化学元件的隔膜及其制造方法 - Google Patents

用于电化学元件的隔膜及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104718642B
CN104718642B CN201380052888.7A CN201380052888A CN104718642B CN 104718642 B CN104718642 B CN 104718642B CN 201380052888 A CN201380052888 A CN 201380052888A CN 104718642 B CN104718642 B CN 104718642B
Authority
CN
China
Prior art keywords
barrier film
electrochemical element
manufacture method
phase
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380052888.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104718642A (zh
Inventor
金阵宇
李柱成
金钟勋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
Toray Battery Separator Film Co Ltd
LG Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Battery Separator Film Co Ltd, LG Chemical Co Ltd filed Critical Toray Battery Separator Film Co Ltd
Publication of CN104718642A publication Critical patent/CN104718642A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104718642B publication Critical patent/CN104718642B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/32—Alkali metal silicates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443—Particulate material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基本上包含无机物质颗粒而具有优异机械强度的用于电化学元件的隔膜、包括所述隔膜的电化学元件，以及涉及在制造所述隔膜时使用高内相乳液(High Internal Phase Emulsion：HIPE)的方法。本发明的用于电化学元件的隔膜，对温度的上升或外部冲击的抵抗性强，并且通过充分形成的孔来使锂离子等能够平稳移动。此外，使用所述隔膜的电化学元件具有显著改善的稳定性和性能。

Description

用于电化学元件的隔膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于电化学元件的隔膜及其制造方法，更具体而言，涉及不含有其他粘合剂聚合物化合物且基本上仅由无机颗粒颗粒组成的用于电化学元件的隔膜、包括所述隔膜的电化学元件、以及在制造所述隔膜过程中利用高内相乳液(High InternalPhase Emulsion：HIPE)而制造隔膜的方法。
本申请要求于2012年11月19日在韩国提交的第10-2012-0131036号韩国专利申请的优先权，其全部内容以引用的形式纳入本说明书。
此外，本申请要求于2013年11月19日在韩国提交的第10-2013-0140931号韩国专利申请的优先权，其全部内容以引用的形式纳入本说明书。
背景技术
近来，人们对电化学元件领域中的能量存储技术的关心越来越高。随着能量存储技术的应用领域已经拓宽至移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑以及甚至电动汽车的能源，人们不断致力于电池的研究和开发。在此方面，电化学元件引起了极大关注。其中可充电二次电池的开发已经成为特别关注的焦点。
很多公司目前正在制造锂二次电池，这是由于其与使用水性电解液的常规Ni-MH电池相比具有更高的工作电压和更高的能量密度的优势；然而，锂二次电池均呈现出不同的安全特性。具体而言，由隔膜损坏而引起的内部短路会造成爆炸等问题。在使用聚烯烃系材料作为隔膜材料的锂二次电池的情况下，由于聚烯烃系材料具有200℃以下的熔点，发现隔膜收缩或熔融，这样会导致电池在内部和/或外部的刺激下，引起在温度上升时两个电极之间发生短路。
在试图解决本领域中的问题时，已经提出了通过将无机颗粒和粘合剂涂布在聚烯烃等多孔基底上制备的隔膜；然而，电池性能因包含粘合剂而劣化，因此仍然需要改善隔膜的机械性能。
本领域中常用作粘合剂的有机粘合剂聚合物化合物例如可包括：聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯基吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate)、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯(polyethylene-co-vinyl acetate)、聚环氧乙烷(polyethylene oxide)、乙酸纤维素(cellulose acetate)、乙酸丁酸纤维素(cellulose acetate butyrate)、乙酸丙酸纤维素(cellulose acetate propionate)、氰基乙基普鲁兰多糖(cyanoethylpullulan)、氰基乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalcohol)、氰基乙基纤维素(cyanoethylcellulose)、氰基乙基蔗糖(cyanoethylsucrose)、普鲁兰多糖(pullulan)、羧甲基纤维素(carboxylmethyl cellulose)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(acrylonitrile-styrene-butadienecopolymer)、以及聚酰亚胺(polyimide)，这些化合物可单独使用或混合两种以上使用。
韩国公开专利第10-2007-0083975A号和韩国公开专利第10-2007-0019958A号等提出了一种隔膜，其中在多孔基底上提供由绝缘性填料(filler)颗粒和粘合剂聚合物的混合物而形成的多孔涂层，并将具有关闭(shut-down)功能的物质添加至多孔涂层，用以提高电池安全性，并已经尝试使用具有高耐热性的工程塑料(Engineering Plastic)作为隔膜材料，然而，现有技术在机械性能、简化制造工艺、以及成本方面并不令人满意。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种用于电化学元件的隔膜，其包含作为组分的无机颗粒，但不包含导致电池性能劣化的有机粘合剂聚合物，从而可以防止聚烯烃系树脂等的热收缩现象等并不会造成电池性能的降低，以及提供所述隔膜的制造方法。
技术方案
根据本发明的一个实施方案，提供一种由无机颗粒组成的用于电化学元件的隔膜，其中通过无机颗粒之间的间隙空间(interstitial volume)来形成具有0.01至10μm的直径的孔。
所述用于电化学元件的隔膜可不包含有机粘合剂聚合物化合物。
所述有机颗粒可具有0.05至1μm范围内的直径大小的孔和30至95％范围内的孔隙率。
所述无机颗粒可以是选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛和氧化锆、或它们的混合物中的一种或两种以上的混合物。
所述无机颗粒可具有1至4g/cc范围内的密度和10至50m2/g范围内的表面积。
所述用于电化学元件的隔膜可进一步包含选自锂、钠和铵中的一种或两种以上的阳离子。
根据本发明的一个实施方案，提供一种电化学元件，其包括阴极、阳极、插入在阴极和阳极之间的隔膜、以及电解质溶液，其中隔膜为前文中所述的隔膜。
所述电化学元件可以为锂二次电池。
根据本发明的一个实施方案，提供一种用于电化学元件的隔膜的制造方法，所述制造方法包括：在表面活性剂的存在下，形成将无机前体的分散液作为外相(externalphase)而包含的高内相乳液(HIPE)的步骤；将所述乳液涂布于基底上的步骤；使乳液的外相胶凝的步骤；以及剥离形成在基底上的、基本上由无机颗粒组成的膜的步骤。
所述方法可进一步包括将已胶凝的无机前体煅烧的步骤。
所述表面活性剂可选自非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂。
所述无机前体可以为选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆及其混合物中的无机物质的氧化物、烷氧化物或氢氧化物。
所述无机前体可以以基于高内相乳液的连续相的1至100体积％的量存在。
选自锂、钠和铵中的一种或两种以上的阳离子可与所述无机前体一起包含于水相中。
有益效果
本发明的用于电化学元件的隔膜基本上仅由无机颗粒组成，因此对外部冲击或温度的上升的抵抗性强，并且由于适当地形成有孔，因此有利于电解质溶液的浸渍和锂离子的移动。此外，由于隔膜不包含有机粘合剂聚合物化合物，因此避免由有机粘合剂聚合物化合物所引起的电池性能的劣化。其结果，采用本发明的隔膜的电化学元件具有明显改善的稳定性和性能。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的优选实施方案进行详细阐述。在阐述之前，应当理解的是，不应将说明书和所附权利要求书中使用的术语解释为限于宽泛含义和字典含义，而应该在允许发明人为了最佳解释可合适地定义术语的原则基础上基于相应于本发明技术方面的含义和概念而理解。
因此，本说明书中所提出的描述仅仅为用于说明目的的实施方案，并不旨在限制本发明的范围，因此应理解在不背离本发明的精神和范围的前提下可对其作出其他等效方案和修改方案。
本文中使用的以下术语应理解为表示以下含义。
术语“HIPE”或“高内相乳液”是表示内相构成所述乳液体积的70％以上的乳液。
本申请的说明书中使用的术语“油包水乳液”是指，非连续的“内部”油相分散于连续的“外部”水相的分散液；且术语“水包油乳液”是指，非连续的“内部”水相分散于连续的“外部”油相的分散液。除非本发明另有指明，术语“乳液”应理解为表示油包水乳液和水包油乳液两者。
本申请的说明书中使用的术语“表面活性剂”是指，可用作乳化剂的表面活性剂，所述乳化剂具有足够用以引起聚合反应的反应性，以使其成为聚合物骨架的一部分。
本发明的用于电化学元件的隔膜基本上由无机颗粒组成。即，用于电化学元件的隔膜不包含本领域中使用的有机粘合剂聚合物化合物。
在本发明中，“无机颗粒”并不限于无机颗粒的具体类型，只要无机颗粒可从HIPE形成膜(film)形状且可用作用于电化学元件的隔膜材料即可。
无机前体的非限制性实例可包括选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆及其混合物中的无机物质的氧化物、烷氧化物或氢氧化物。优选地，无机前体可分散于水性分散液中，且可以以基于HIPE的连续相的1至100体积％的量存在。
在所述无机颗粒之间通过间隙空间来形成具有直径在0.01至10μm范围内的孔。上述数值范围的孔能够使锂离子平稳移动。在本申请的说明书中，‘间隙空间’是指，‘无机颗粒的密堆积(closed packed or densely packed)结构’。
无机颗粒的孔隙率可在30至95％或50至90％的范围内不同地调节，如果多孔无机颗粒的孔隙率小于30％，则电解质溶液向孔中的渗入不充分且最终电池性能改善不显著，如果孔隙率大于95％，则颗粒的机械强度可能降低。该孔结构起到额外的锂离子通道以及作为用于浸渍电解质溶液的空间从而有助于电池性能改善的作用。
本发明的用于电化学元件的隔膜基本上不含有有机粘合剂聚合物化合物。因此，不需要施用有机粘合剂聚合物化合物的步骤，并且不发生由有机粘合剂聚合物化合物引起的导电率降低的问题。在进行煅烧过程的情况下，无机颗粒之间的接合通过煅烧过程形成，即使不进行煅烧过程，无机颗粒之间的接合也可通过干燥过程中无机颗粒的溶胶-凝胶过程形成。
多孔无机颗粒可通过颗粒本身中存在的多个孔具有显著增加的表面积，由此实现密度的减小。实际上，如果使用具有高密度的无机颗粒，则在涂布时无机颗粒难以分散，并且在制造电池时存在增加重量的问题，因此，优选密度尽可能低。例如，多孔无机颗粒的密度可以在1至4g/cc范围内，且Brunauer，Emmett&Teller(BET)比表面积可以在10至50m2/g。
对无机颗粒的大小没有特别限制，但可以在0.1至10μm范围内，更优选地为0.2至0.8μm。当满足上述范围时，则因适当的分散性而易于调节隔膜的结构和物理特性，并且使用相同固体含量制造的隔膜具有适当的厚度，从而防止机械性能劣化等现象的发生并获得适当的孔径。
此外，无机颗粒可具有0.05至1μm范围内的孔径。如果多孔无机颗粒的孔径小于0.05μm，则电解质溶液向孔中的渗入不会平稳，并且如果孔径大于1μm，则隔膜的体积可能不必要地增加。
根据本发明的一个实施方案，选自锂、钠和铵中一种或两种以上的阳离子可与无机颗粒一起构成多孔基底。
本发明的隔膜基本上仅由无机颗粒组成。在制造过程中形成的胶凝的无机颗粒层中，表面活性剂可通过洗涤过程来除去并留下残余量，且可通过煅烧过程基本上完全除去。
因此，本文中使用的‘基本上由无机颗粒组成’应理解为意指，尽管包括杂质，但杂质的含量可被视为非预期的杂质含量，且余量由无机颗粒组成。
本发明的隔膜的厚度可以根据目的调节，例如，本发明的隔膜可以制成具有1至100μm范围内的厚度。
本发明的隔膜可通过使用高内相乳液(HIPE)的方法制造。换言之，根据本发明的一个实施方案，本发明的隔膜可通过以下方法制造，所述方法包括：在表面活性剂的存在下，形成将无机前体的分散液作为外相而包含的水包油HIPE的步骤；将所述乳液涂布于基底上的步骤；使乳液的外相胶凝的步骤；以及剥离形成在基底上的基本上由无机颗粒组成的膜的步骤。
根据本发明的另一个实施方案，提供一种用于电化学元件的隔膜的制造方法，所述方法包括：在表面活性剂的存在下，形成将70体积％以上的油相作为内相而包含的、并且将无机前体的水性分散液作为外相而包含的水包油高内相乳液(oil-in-water HIPE)的步骤；将所述乳液涂布于基底上的步骤；使乳液的外相胶凝的步骤；以及剥离形成在基底上的、基本上由无机颗粒组成的膜的步骤。
根据本发明又一个实施方案，提供一种用于电化学元件的隔膜的制造方法，所述制造方法包括：在表面活性剂的存在下，形成将70体积％以上的油相作为内相——其中内相混有珠状聚合物——而包含的、并且将金属氧化物(metal oxide)的水性分散液作为外相而包含的水包油高内相乳液(oil-in-water HIPE)的步骤；将所述乳液涂布于基底上的步骤；使乳液的外相胶凝的步骤；进行煅烧的步骤；并剥离形成在基底上的、基本上由无机颗粒组成的膜的步骤。在上述步骤中，煅烧步骤和基底剥离步骤可以相反的顺序进行。
所述方法可进一步包括将已胶凝的无机前体干燥的步骤。此外，所述方法可进一步包括对已胶凝的无机颗粒或已干燥的无机前体进行煅烧的步骤。
可通过使用表面活性剂稳定HIPE。例如，本发明中可使用的表面活性剂可包括但不限于非离子型表面活性剂，例如山梨酸酯，包括失水山梨醇单油酸酯(sorbitanmonooleate)和失水山梨醇单月桂酸酯(sorbitanmonolaurate)；甘油酯，例如甘油单油酸酯；二甘油单油酸酯；PEG 200二油酸酯，聚甘油的脂肪酸偏酯；阳离子型表面活性剂，例如铵盐；以及阴离子型表面活性剂，例如特定的有机硫酸酯和磺酸酯化合物。
对表面活性剂的用量没有特别限制，但表面活性剂以能够充分形成乳液的量使用，通常，该用量为基于油相重量计的0.1至25wt％或0.1至15wt％。
所包括的以不同于无机前体的相、例如油相的珠状聚合物用于使隔膜形成多孔状。珠状聚合物可由例如聚丙烯酰胺形成，但并不限于此。
本发明中使用的油的非限制性实例可包括苯乙烯、二乙烯苯等，但并不限于此。
前述高内相乳液涂布在基底上。这里，‘基底’是指在涂布过程中在其上涂布乳液的基底，并且可以为本领域中的常用材料。将HIPE涂布在基底上的方法的非限制性实例可包括喷涂、喷墨印刷、激光印刷、丝网印刷、滴涂(dispensing)等，并且它们的使用方法可根据本发明的目的通过本领域中已知的常规方法实施。
随后，关于对乳液的连续相进行胶凝的方法，作为胶凝方法可使用胶凝剂或可使用自然固化方法，但胶凝方法并不限于此。
随后，可对已胶凝的无机颗粒进行干燥或煅烧。
干燥可通过自然干燥进行，或可在不破坏相(phase)的温度范围内，例如在20至100℃的范围内进行。
煅烧可以确保无机颗粒之间的接合更牢固，并且移除存在于已胶凝的无机颗粒层的表面活性剂和珠状聚合物。煅烧可以在350至700℃的范围内进行，但具体的煅烧温度可根据所使用的无机颗粒而变化。
通过上述方法制造的本发明的膜状隔膜可包括表面活性剂的残留物等，但由于其含量为微量，因此本发明的隔膜基本上由无机颗粒组成。
这样所制造的隔膜可以为用于电化学元件，优选用于锂二次电池的隔膜(separator)。
此外，本发明提供一种电化学元件，其包括阴极、阳极、插入在阴极和阳极之间的本发明的隔膜，以及电解质溶液。
电化学元件包括所有进行电化学反应的元件，具体而言，所有类型的一次电池和二次电池、燃料电池、太阳能电池、电容器(capacitor)等。特别地，在二次电池中，优选锂二次电池，并且锂二次电池的实例包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、或锂离子聚合物二次电池等。
电化学元件可通过本领域中已知的常规方法制造，例如，电化学元件可通过在阴极和阳极之间插入隔膜以形成电极组件，然后将其内藏在电池盒中，接着在电池盒中注入电解质溶液而制造。
对与本发明的隔膜一起使用的阳极、阴极和电解质溶液没有特别限制，且可使用常规电化学元件中可用的常用组件。
制造实施例
将中性的硅酸盐和锂盐LiPF6分散于水中而制得硅酸盐分散液。
将作为表面活性剂的十六烷基三甲基溴化铵加入至苯乙烯中，并向其中加入硅酸盐分散液，从而形成HIPE。将所形成的HIPE涂布于基底上，随后进行自然干燥并在550℃下进行煅烧，从而得到了膜状隔膜。

Claims (8)

1.一种用于电化学元件的隔膜的制造方法，所述方法包括：
在表面活性剂的存在下，形成将无机前体的分散液作为外相而包含的高内相乳液(HIPE)的步骤；
将所述乳液涂布于基底上的步骤；
使乳液的外相胶凝的步骤；以及
剥离形成在基底上的、基本上由无机颗粒组成的膜的步骤。
2.权利要求1的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其中将70体积％以上的油相作为内相而包含，并且无机前体的分散液为水性分散液。
3.权利要求2的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其进一步包括：
对已胶凝的无机前体进行煅烧的步骤。
4.权利要求3的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其中将70体积％以上的油相作为内相而包含，无机前体的分散液为水性分散液，所述内相含有珠状聚合物。
5.权利要求1的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其中所述表面活性剂选自非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂。
6.权利要求1的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其中所述无机前体包括选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆及其混合物的无机物质。
7.权利要求1的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其中所述无机前体以基于高内相乳液的连续相的1至100体积％的量存在。
8.权利要求1的用于电化学元件的隔膜的制造方法，其中选自锂、钠和铵中的一种或两种以上的阳离子与无机前体一起包含于水相中。
CN201380052888.7A 2012-11-19 2013-11-19 用于电化学元件的隔膜及其制造方法 Active CN104718642B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120131036 2012-11-19
KR10-2012-0131036 2012-11-19
PCT/KR2013/010518 WO2014077660A1 (ko) 2012-11-19 2013-11-19 전기화학소자용 분리막 및 그의 제조방법
KR10-2013-0140931 2013-11-19
KR1020130140931A KR101534643B1 (ko) 2012-11-19 2013-11-19 전기화학소자용 분리막 및 그의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104718642A CN104718642A (zh) 2015-06-17
CN104718642B true CN104718642B (zh) 2017-06-23

Family

ID=50892003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380052888.7A Active CN104718642B (zh) 2012-11-19 2013-11-19 用于电化学元件的隔膜及其制造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9979002B2 (zh)
EP (1) EP2808924B1 (zh)
JP (1) JP6032826B2 (zh)
KR (1) KR101534643B1 (zh)
CN (1) CN104718642B (zh)
ES (1) ES2628531T3 (zh)
IN (1) IN2014MN02237A (zh)
WO (1) WO2014077660A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2573656A (en) * 2016-02-15 2019-11-13 Aqdot Ltd Use of compositions comprising a mixture of two or more cucurbiturils in a moist environment
US11394084B2 (en) * 2016-11-18 2022-07-19 Lg Energy Solution, Ltd. Separator and electrochemical device including the same
JP6783735B2 (ja) * 2017-09-19 2020-11-11 株式会社東芝 リチウムイオン二次電池用の電極群、二次電池、電池パック及び車両
US20210175580A1 (en) * 2018-04-16 2021-06-10 Board Of Regents, The University Of Texas System Electrochemical devices and methods of making and use thereof
FR3080945A1 (fr) * 2018-05-07 2019-11-08 I-Ten Electrolytes mesoporeux pour dispositifs electrochimiques en couches minces
KR102567584B1 (ko) * 2018-07-09 2023-08-17 주식회사 엘지에너지솔루션 난연성 무기물을 포함하는 이차전지용 분리막
CN113921909B (zh) * 2021-09-30 2024-04-19 东莞新能源科技有限公司 一种电化学装置和电子装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3379570A (en) * 1965-10-21 1968-04-23 Mc Donnell Douglas Corp Battery containing a sintered aluminosilicate separator
US4244898A (en) * 1979-03-30 1981-01-13 The United States Of America As Represented By The United Statesdepartment Of Energy Method of preparing porous, rigid ceramic separators for an electrochemical cell
US5208121A (en) * 1991-06-18 1993-05-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Battery utilizing ceramic membranes
DE4241276A1 (de) * 1992-12-08 1994-06-09 Hambitzer Guenther Dr Rer Nat Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für elektrochemische Zellen, Elektrode und wiederaufladbares Element auf Basis einer solchen Elektrode
US5426006A (en) * 1993-04-16 1995-06-20 Sandia Corporation Structural micro-porous carbon anode for rechargeable lithium-ion batteries
US5514494A (en) * 1995-06-19 1996-05-07 Corning Incorporated Battery separator
US6153337A (en) * 1997-12-19 2000-11-28 Moltech Corporation Separators for electrochemical cells
JP3764604B2 (ja) * 1999-06-29 2006-04-12 京セラ株式会社 電気二重層コンデンサおよびその製造方法
DE10238943B4 (de) * 2002-08-24 2013-01-03 Evonik Degussa Gmbh Separator-Elektroden-Einheit für Lithium-Ionen-Batterien, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung in Lithium-Batterien sowie eine Batterie, aufweisend die Separator-Elektroden-Einheit
DE10347567A1 (de) 2003-10-14 2005-05-12 Degussa Elektrischer Separator mit Abschaltmechanismus, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung in Lithium-Batterien
JP5086085B2 (ja) * 2004-10-21 2012-11-28 エボニック デグサ ゲーエムベーハー リチウムイオンバッテリー用の無機セパレータ電極ユニット、その製造方法及びリチウムバッテリーにおけるその使用
JP4743747B2 (ja) 2004-12-08 2011-08-10 日立マクセル株式会社 セパレータおよびその製造方法、並びに非水電解質電池
TWI330136B (en) * 2005-11-28 2010-09-11 Lg Chemical Ltd Organic/inorganic composite porous membrane and electrochemical device using the same
GB0714436D0 (en) * 2007-07-24 2007-09-05 Imp Innovations Ltd Particle stabilised hiogh internal phase emulsions
CZ2008572A3 (cs) * 2008-09-19 2010-02-10 He3Da S.R.O. Lithiový akumulátor s prostorovým typem elektrod a zpusob jeho výroby
KR100980590B1 (ko) * 2009-03-10 2010-09-06 서울대학교산학협력단 다공성 이트리아 안정화 지르코니아 담체에 담지된 니켈 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용한 에탄올의 자열개질반응에 의한 수소 제조방법
US8722256B2 (en) * 2010-10-20 2014-05-13 Ut-Battelle, Llc Multi-layered, chemically bonded lithium-ion and lithium/air batteries
US10138169B2 (en) * 2011-04-04 2018-11-27 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Highly porous ceramic material and method of using and forming same

Also Published As

Publication number Publication date
US20140342237A1 (en) 2014-11-20
EP2808924A1 (en) 2014-12-03
EP2808924B1 (en) 2017-03-08
ES2628531T3 (es) 2017-08-03
US9979002B2 (en) 2018-05-22
JP2015536031A (ja) 2015-12-17
JP6032826B2 (ja) 2016-11-30
EP2808924A4 (en) 2016-02-17
KR101534643B1 (ko) 2015-07-07
KR20140064683A (ko) 2014-05-28
IN2014MN02237A (zh) 2015-07-24
WO2014077660A1 (ko) 2014-05-22
CN104718642A (zh) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104718642B (zh) 用于电化学元件的隔膜及其制造方法
JP6630811B2 (ja) セパレータ及びこれを含む電気化学素子
US11522252B2 (en) Separators for electrochemical cells
CN109314207B (zh) 隔板和包括该隔板的电化学装置
US11728544B2 (en) Separators for electrochemical cells
JP6092389B2 (ja) 有／無機複合コーテイング多孔性分離膜及びこれを利用した二次電池素子
KR101111710B1 (ko) 절연층 형성용 슬러리, 전기화학소자용 세퍼레이터 및 그 제조방법, 및 전기화학소자
JP6576358B2 (ja) セパレータの製造方法、その方法で形成されたセパレータ、及びそれを含む電気化学素子
JP2019505974A (ja) セパレータ及びそれを含む電気化学素子
US20070189959A1 (en) Methods of preparing separators for electrochemical cells
KR101838337B1 (ko) 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자
US20190198841A1 (en) Metal-ion deposition regulator for suppressing dendrite formation in electrochemical cells
KR101916478B1 (ko) 리튬이차전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬이차전지
WO2024092336A1 (en) Multi-electrode

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20151224

Address after: Seoul, South Kerean

Applicant after: LG CHEM, Ltd.

Applicant after: TORAY BATTERY SEPARATOR FILM Co.,Ltd.

Address before: Seoul, South Kerean

Applicant before: LG CHEM, Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180214

Address after: Seoul, South Kerean

Co-patentee after: TORAY INDUSTRIES, Inc.

Patentee after: LG CHEM, Ltd.

Address before: Seoul, South Kerean

Co-patentee before: TORAY BATTERY SEPARATOR FILM Co.,Ltd.

Patentee before: LG CHEM, Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220613

Address after: Seoul, South Kerean

Patentee after: LG Energy Solution,Ltd.

Patentee after: TORAY INDUSTRIES, Inc.

Address before: Seoul, South Kerean

Patentee before: LG CHEM, Ltd.

Patentee before: TORAY INDUSTRIES, Inc.

TR01 Transfer of patent right