CN107851762A - 隔板和包括该隔板的电化学装置 - Google Patents

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Abstract

披露了一种隔板和包括该隔板的电化学装置，所述隔板包括：具有多个孔隙的多孔基板；和形成于多孔基板的至少一个表面上、或者形成于多孔基板的至少一个表面和一部分孔隙上的多孔涂层，所述多孔涂层包含多个无机颗粒和设置在无机颗粒的部分或全部表面上以连接并固定无机颗粒的粘合剂聚合物，其中所述无机颗粒包括氧化铝颗粒和具有比所述氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒。

Description

隔板和包括该隔板的电化学装置
技术领域
本公开内容涉及一种隔板和一种包括该隔板的电化学装置，且更具体地，涉及一种具有增强的热收缩的隔板和一种包括该隔板的电化学装置。
本申请要求于2015年7月10日在韩国提交的韩国专利申请第10-2015-0098672号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
背景技术
近来，对储能技术的兴趣日益增加。随着储能技术的应用领域已延伸至手机、摄像机、笔记本电脑，甚至电动汽车，对电化学装置的研究和开发已经做出了许多努力。在这方面，电化学装置获得最多关注，特别地，可充电二次电池的开发是关注的焦点，最近，在开发这种电池时，主要研究和开发新电极和电池设计，以提高容量密度和比能。
在目前可用的二次电池中，相较于诸如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H2SO4-Pb电池之类的使用含水电解液的传统电池，在20世纪90年代早期开发的锂二次电池具有较高的工作电压和更高的能量密度，且由于这些优点，锂二次电池受到更多关注。然而，锂离子电池的缺点在于：具有安全性问题，诸如使用有机电解液导致的火灾和爆炸，并且它们在制造方面极为复杂。
从锂离子电池发展而来的新型锂离子聚合物电池被认为是下一代电池之一，但比锂离子电池低的容量和特别是在低温下不充足的放电容量是亟待解决的问题。
许多制造商生产出多种电化学装置，且每种电化学装置都表现出不同的安全特性。电化学电池的安全性的评估和管理非常严格。最重要的考量在于，电化学电池在发生故障时不应对使用者造成伤害，为此，安全规程严格地禁止了电化学电池的火灾和火焰。在电化学装置的安全特性中，电化学装置中的过热和最终的热失控或隔板的穿孔带来了爆炸的高风险。具体地，通常用于电化学装置的隔板的聚烯烃基多孔基板由于其材料特性和包括拉伸在内的制造工艺而在100℃以上的温度下显示出极其严重的热收缩行为，导致正极和负极之间发生短路。
为了解决电化学装置的安全性问题，已经提出了具有多孔有机-无机涂层的隔板，其中所述多孔有机-无机涂层是通过将过量的无机颗粒与粘合剂聚合物的混合物涂覆在具有多个孔隙的多孔基板的至少一个表面上形成的。
当在该具有多孔有机-无机涂层的隔板中使用具有非常大的粒径的颗粒时，很难控制热收缩，而当使用具有非常小的粒径的颗粒时，涂层形成组合物的稳定性或可加工性下降，使其难以利用。
发明内容
技术问题
本公开内容涉及提供一种藉由使热收缩最小化而显示出增强的稳定性的隔板。
本公开内容进一步涉及提供一种包括该隔板的电化学装置。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开内容的一个方面，提供一种以下各实施方式的隔板。
第一实施方式涉及一种隔板，所述隔板包括：
具有多个孔隙的多孔基板；和形成于多孔基板的至少一个表面上或者形成于多孔基板的至少一个表面和一些孔隙上的多孔涂层，所述多孔涂层包括多个无机颗粒和设置在无机颗粒的部分或全部表面上以连接并固定无机颗粒的粘合剂聚合物，
其中所述无机颗粒包括氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒。
第二实施方式涉及根据第一实施方式的隔板，
其中所述氢氧化铝颗粒的平均粒径小至所述氧化铝颗粒的平均粒径的0.01至0.9。
第三实施方式涉及根据第一或第二实施方式的隔板，
其中所述氧化铝颗粒的平均粒径为0.5μm至3μm。
第四实施方式涉及根据第一至第三实施方式之一的隔板，
其中所述氢氧化铝颗粒的平均粒径为0.05μm至0.4μm。
针对所述隔板，其中所述氧化铝颗粒与所述氢氧化铝颗粒之间的含量比为50:50至97:3。
第五实施方式涉及根据第一至第四实施方式之一的隔板，
其中所述氢氧化铝颗粒是选自由勃姆石(γ-AlO(OH))、拟薄水铝石(Al2O3·H2O)、水铝石(diaspore，α-AlO(OH))、三羟铝石(bayerlite，α-AlO(OH)3)、水铝矿(gibbsite，γ-AlO(OH)3)和诺三水铝石(nordstrandite，AlO(OH)3)构成的组中的至少一种。
第六实施方式涉及根据第一至第五实施方式之一的隔板，
其中所述多孔基板为聚烯烃基多孔基板。
第七实施方式涉及根据第六实施方式的隔板，
其中所述聚烯烃基多孔基板由选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯构成的组中的至少一种聚合物形成。
第八实施方式涉及根据第一至第七实施方式之一的隔板，
其中所述多孔基板具有5μm至50μm的厚度、0.01μm至50μm的孔径、和10％至95％的孔隙率。
第九实施方式涉及根据第一至第八实施方式之一的隔板，
其中所述无机颗粒与所述粘合剂聚合物之间的重量比为50:50至99:1。
第十实施方式涉及根据第一至第九实施方式之一的隔板，
其中所述粘合剂聚合物是选自由聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯(polyvinylidenefluoride-co-trichloroethylene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丙烯酸丁酯(polybutylacrylate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯吡咯烷酮(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)、聚芳酯(polyarylate)、醋酸纤维素(cellulose acetate)、醋酸丁酸纤维素(cellulose acetatebutyrate)、醋酸丙酸纤维素(cellulose acetate propionate)、氰乙基支链淀粉(cyanoethylpullulan)、氰乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalcohol)、氰乙基纤维素(cyanoethylcellulose)、氰乙基蔗糖(cyanoethylsucrose)、支链淀粉(pullulan)、和羧甲基纤维素(carboxyl methyl cellulose)构成的组中的至少一种。
根据本公开内容的另一方面，提供一种以下各实施方式的电化学装置。
第十一实施方式涉及一种电化学装置，所述电化学装置包括正极、负极、以及插置在正极和负极之间的隔板，其中所述隔板是在第一至第十实施方式之一中所限定的。
第十二实施方式涉及根据第十一实施方式的电化学装置，
其中所述电化学装置是锂二次电池。
有益效果
根据本公开内容的一个实施方式，提供一种具有增强的稳定性的隔板以及包括该隔板的电化学装置，其中所述隔板具有多孔涂层，所述多孔涂层包括具有不同尺寸和材料的无机颗粒在内，即，包括氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小粒径的氢氧化铝颗粒，因而藉由该无机颗粒组成的多孔涂层，多孔基板的热收缩特性得到显著改善，并因此当电化学装置过热时可能会发生的正极与负极之间的短路能够得以防止。
此外，使用具有相对较低密度的氢氧化铝颗粒有助于减小隔板和电化学装置的重量，并且由于氢氧化铝颗粒的良好的吸热性能而能够控制由故障导致的电化学装置中的内部温度快速升高。
附图说明
图1是示出了根据本公开内容的一个实施方式的隔板的示意图。
图2及图3分别示出了测量实施例1及比较例1中获得的隔板的热收缩率时的外观照片。
具体实施方式
下文中，将详细地描述本公开内容。在说明书和所附权利要求书中所使用的术语或词语不应解释为受限于一般意义和字典意义，而是应在以允许发明人对最佳解释适当地定义术语的原则的基础上根据对应于本公开内容的技术方面的意义和概念来解释。
根据本公开内容的一个方面的隔板包括：具有多个孔隙的多孔基板；和形成于多孔基板的至少一个表面和多孔基板的孔隙中的至少一个区域上的多孔涂层，所述多孔涂层包括多个无机颗粒和设置在无机颗粒的部分或全部表面上以连接并固定无机颗粒的粘合剂聚合物，其中所述无机颗粒包括氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒。
在本公开内容中，无机颗粒包括具有不同平均粒径和材料的两种类型的无机颗粒：氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒。
氢氧化铝颗粒的平均粒径可小至氧化铝颗粒的平均粒径的0.01至0.9，优选地为0.015至0.85，且更优选地为0.02至0.8。
根据本公开内容的一个实施方式，氧化铝颗粒的平均粒径可为0.5μm至3μm，优选地为0.7μm至2.7μm，且更优选地为0.9μm至2.5μm，和氢氧化铝颗粒的平均粒径可为0.05μm至0.4μm，优选地为0.07μm至0.37μm，且更优选地为0.09μm至0.35μm。
由于本公开内容包括具有不同平均粒径和不同材料的两种类型的无机颗粒，因此多孔涂层形成组合物中的无机颗粒的可分散性和涂层可加工性得到改善，涂层的厚度易于控制，并且机械特性和电学特性的劣化能够预防。此外，小尺寸颗粒可位于大尺寸颗粒之间的大间距中，因而所形成的多孔涂层的孔径可得到控制，多孔涂层的密度增加，由此抑制多孔基板的热收缩，并且防止在充放电期间发生内部短路。
具体地，在本公开内容中，将氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒一起使用比使用仅尺寸不同的相同材料的两种类型的无机颗粒提供更有利的效果，下面提供详细描述。
氧化铝颗粒是式Al2O3的铝氧化合物，已知它们是具有相对较高的导热性的电绝缘体且具有3.95g/cm3至4.1g/cm3的密度。
另一方面，根据羟基的类型，氢氧化铝颗粒包括具有一个羟基的勃姆石(γ-AlO(OH))和水铝石(diaspore，α-AlO(OH))以及具有两个羟基的三羟铝石(bayerlite，α-AlO(OH)3)、水铝矿(gibbsite，γ-AlO(OH)3)和诺三水铝石(nordstrandite，AlO(OH)3)，和包括拟薄水铝石(Al2O3·H2O)、或水合氧化铝。对于氢氧化铝颗粒，这些材料可单独使用或结合使用。氢氧化铝颗粒通常具有范围在约2.4g/cm3至3.1g/cm3的密度。
此外，氢氧化铝颗粒具有良好的热吸收特性，并且它们可具有在预定的晶轴方向之上延伸的圆形以及板形(箔形)、针形(纤丝形)、多边形板形，例如六边形板形、矩形板形和纺锤形。
因此，除了作为大尺寸无机颗粒的氧化铝颗粒之外，当本公开内容的多孔涂层一并还包括具有比氧化铝颗粒更小平均粒径且具有比氧化铝更小密度的氢氧化铝颗粒时，隔板的总重量减小，有助于减小电化学装置的重量。此外，氢氧化铝颗粒可具有包括球形、以及板形在内的各种形状，因此当球形氧化铝颗粒被布置成彼此相邻或者彼此相距很远时，氢氧化铝颗粒可容易地布置在氧化铝颗粒之间的各种形状的间隔中。因此，多孔涂层的密度和机械特性得到极大改善，多孔基板的热收缩得到抑制，从而防止电化学装置中的内部短路。
此外，当使用具有不同平均粒径的氧化铝颗粒，即大尺寸氧化铝颗粒和小尺寸氧化铝颗粒时，小尺寸氧化铝颗粒比大尺寸氧化铝颗粒更昂贵且难处理，但本公开内容一并使用氧化铝颗粒以及具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒，以解决上述问题。
此外，根据本公开内容的一个实施方式，氧化铝颗粒与氢氧化铝颗粒之间的含量比可为50:50至97:3，优选地为55:45至95:5，且更优选地为60:40至93:7。
当含量比满足所述范围时，用于形成多孔涂层的涂层组合物的分散稳定性或可加工性得到极大改善，多孔涂层可形成为具有均匀的厚度，且多孔涂层的孔隙率控制变得容易。
所述多孔基板可以是多孔聚合物基板，具体地，可包括多孔聚合物膜基板或多孔聚合物无纺布基板。
多孔聚合物膜基板可包括由诸如聚乙烯和聚丙烯之类的聚烯烃制成的多孔聚合物膜，聚烯烃多孔聚合物膜基板例如在80℃至130℃的温度下实现关闭功能。
在这种情况下，聚烯烃多孔聚合物膜可由聚烯烃基聚合物形成，所述聚烯烃基聚合物诸如单独或结合使用的包括高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、和超高分子量聚乙烯在内的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯。
此外，多孔聚合物膜基板可利用除聚烯烃之外的包括聚酯在内的各种聚合物模制成膜形来制备。此外，多孔聚合物膜基板可形成为具有两个以上膜层的堆叠结构，且每个膜层可由单独或结合使用包括上述聚烯烃和聚酯在内的聚合物形成。
此外，除如上所述的那些聚烯烃之外，多孔聚合物膜基板和多孔聚合物无纺布基板可由单独或结合使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate)、聚酯(polyester)、聚缩醛(polyacetal)、聚酰胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚醚砜(polyethersulfone)、聚苯醚(polyphenyleneoxide)、聚苯硫醚(polyphenylenesulfide)、和聚乙烯萘(polyethylenenaphthalene)形成。多孔基板的厚度不限于特定范围，但优选地为1μm至100μm，且更优选地为5μm至50μm，多孔基板的孔径和孔隙率也不限于特定范围，但孔径优选地为0.01μm至50μm，孔隙率优选地为10％至95％。
在根据本公开内容的一个方面的隔板中，用于形成多孔涂层的粘合剂聚合物可包括本领域中通常用于形成多孔涂层的聚合物。具体地，可使用具有-200℃和200℃之间的玻璃化转变温度(glass transition temperature，Tg)的聚合物，这是因为最终形成的多孔涂层可具有包括柔性和弹性在内的改善的机械特性。这种粘合剂聚合物忠实地起到作为粘合剂的作用以连接并稳固无机颗粒，有助于防止具有该多孔涂层的隔板的机械特性的劣化。
此外，所述粘合剂聚合物无需具有传输离子的能力，但使用具有传输离子的能力的聚合物可进一步改善电化学装置的性能。因此，粘合剂聚合物可使用那些具有尽可能高的介电常数的聚合物。实际上，在电解液中的盐的溶解速度取决于电解液的溶剂的介电常数，因此，当粘合剂聚合物的介电常数较高时，电解质中的盐的溶解速度得到提高。粘合剂聚合物的介电常数可在1.0至100(在频率＝1kHz时测得)的范围内，具体地为10以上。
除上述功能之外，粘合剂聚合物当用液体电解液浸渍时藉由凝胶化而在电解液中表现出高的溶胀度。因此，粘合剂聚合物的溶解度参数(即，Hildebrand溶解度参数)的范围为从15MPa1/2至45MPa1/2或从15MPa1/2至25MPa1/2和从30MPa1/2至45MPa1/2。因此，可使用具有极性基团的亲水性聚合物，而不是诸如聚烯烃之类的疏水性聚合物。当溶解度参数小于15MPa1/2或超过45MPa1/2时，粘合剂聚合物将难以被用于电池的普通液体电解液所溶胀。
粘合剂聚合物的非限制性实例包括但不限于聚偏二氟乙烯-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)、聚丙烯酸丁酯(polybutylacrylate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯吡咯烷酮(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)、聚芳酯(polyarylate)、醋酸纤维素(cellulose acetate)、醋酸丁酸纤维素(cellulose acetate butyrate)、醋酸丙酸纤维素(cellulose acetatepropionate)、氰乙基支链淀粉(cyanoethylpullulan)、氰乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalcohol)、氰乙基纤维素(cyanoethylcellulose)、氰乙基蔗糖(cyanoethylsucrose)、支链淀粉(pullulan)、和羧甲基纤维素(carboxyl methylcellulose)。
无机颗粒与粘合剂聚合物之间的重量比的优选范围例如为从50:50至99:1，且更优选地为从70:30至95:5。当粘合剂聚合物与无机颗粒之间的含量比满足所述范围时，大量的粘合剂聚合物可防止所形成的涂层的孔径和孔隙率减小，同时解决当粘合剂含量较低时发生的涂层的抗剥离性减小的问题。
除上述无机颗粒和粘合剂聚合物之外，根据本公开内容的一个方面的隔板可进一步包括添加剂作为多孔涂层的组分。
根据本公开内容的一个实施方式的隔板可通过以下方法制造：制备包括无机颗粒和粘合剂聚合物在内的多孔涂层形成组合物，将该组合物涂覆在多孔基板的至少一个表面上，并将其干燥，且所述无机颗粒包括氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒。
首先，可通过将粘合剂聚合物溶解在溶剂中并添加和分散无机颗粒来制备多孔涂层形成组合物。可加入以预设平均粒径粉碎的无机颗粒，或者可在将无机颗粒加入粘合剂聚合物的溶液之后，例如使用球磨法对无机颗粒进行粉碎，因而无机颗粒具有预设、受控的平均粒径，随后使无机颗粒分散。
将多孔涂层形成组合物涂覆在多孔基板上的方法没有特别限制，但理想的是使用槽涂法或浸涂法。槽涂是将经由槽模提供的组合物施加在基板的整个表面上的工艺，涂层的厚度可基于定量泵提供的流速进行调整。此外，浸涂是通过将基板浸在包含组合物的罐中来涂覆基板的方法，涂层的厚度可基于组合物的浓度和基板从组合物罐中取出的速度进行调整，为了更精确地控制涂层厚度，可在浸渍之后通过mayer棒执行后计量。
将涂覆有多孔涂层形成组合物的多孔基板在烘箱中干燥，从而在多孔基板的至少一个表面上形成涂层。
无机颗粒为在多孔涂层中紧密堆积或密实堆积，因而它们彼此接触并且通过粘合剂聚合物保持在一起，由此，在无机颗粒之间形成间隙体积(interstitial volume)，且在无机颗粒之间的间隙体积(interstitial volume)变成将作为孔隙的空隙。
也就是说，为了维持无机颗粒的结合，粘合剂聚合物将无机颗粒保持在一起，例如，粘合剂聚合物连接并固定无机颗粒。此外，多孔涂层中的孔隙是在无机颗粒之间的空隙或间隙体积(interstitial volume)，并且是在无机颗粒的紧密或密实的结构(closedpacked or densely packed)中由实质上彼此接触的无机颗粒所限定的空间。
根据本公开内容的一个实施方式的隔板在图1中示出。参照图1，隔板包括多孔基板100；和多孔涂层200，多孔涂层200形成于多孔基板100的一个表面上并且包括氧化铝颗粒210和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒220(粘合剂聚合物未示出)。
根据本公开内容的一个方面的电化学装置包括正极、负极、以及插置在正极和负极之间的隔板，且所述隔板是根据本公开内容的一个实施方式的前述隔板。
电化学装置包括能够促进电化学反应的任何类型的装置，具体地，电化学装置包括例如任何类型的原电池和二次电池、燃料电池、太阳能电池或诸如超级电容器之类的电容器(capacitor)。具体地，二次电池优选地为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在内的锂二次电池。
对与本公开内容的隔板一起使用的两个电极(正极和负极)没有特别限制，可根据本领域已知的常规方法通过将电极活性材料结合至集电器来制备电极。在电极活性材料中，正极活性材料的非限制性实例包括在电化学装置的正极中通常使用的一般正极活性材料，具体地，优选地使用锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁氧化物、或它们的锂复合氧化物。负极活性材料的非限制性实例包括在电化学装置的负极中通常使用的一般负极活性材料，具体地，理想的是锂嵌入材料，诸如锂金属或锂合金、炭、石油焦(petroleumcoke)、活性炭(activated carbon)、石墨(graphite)、或其他碳材料。正极集电器的非限制性实例包括由铝、镍或它们的组合制成的箔，负极集电器的非限制性实例包括由铜、金、镍或铜合金、或它们的组合制成的箔。
可在本公开内容的电化学装置中使用的电解液包括但不限于其中盐溶解于或解离于有机溶剂中的电解液，所述盐具有例如由A+B-表示的结构，其中A+是碱金属阳离子，诸如Li+、Na+、K+、或它们的组合，B-是阴离子，诸如PF6 -、BF4 -、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、ASF6 -、CH3CO2 -、CF3SO3 -、N(CF3SO2)2 -、C(CF2SO2)3 -、或它们的组合，有机溶剂包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯、或它们的混合物。
电解液的注入可基于制造工艺和最终产品的所需性能，在电池制造工艺的任何合适的步骤中执行。也就是说，电解液的注入可在组装电池之前执行，或者在组装电池的最终步骤中执行。
下文中，详细地描述各实施例以具体地解释本公开内容。然而，本公开内容的实施例可以许多其他形式进行改进，本公开内容的范围不应被解释为受以下实施例的限制。提供本公开内容的实施例以向本公开内容所属领域的普通技术人员更充分地解释本公开内容。
实施例1
将10重量份的PVdF-CTFE(聚偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)加入95重量份的丙酮中，在50℃下溶解约12小时以上，从而制备10重量份的粘合剂聚合物溶液。将作为氧化铝颗粒的平均粒径为0.5μm的氧化铝(Al2O3)颗粒和作为氢氧化铝颗粒的平均粒径为0.2μm的勃姆石(γ-AlO(OH))颗粒加入所制备的粘合剂聚合物溶液中，其中氧化铝颗粒与氢氧化铝颗粒的重量比为90:10，且粘合剂聚合物/所有无机颗粒的重量比＝10/90，然后进行分散以制备浆料。
通过浸涂工艺将所制备的浆料涂覆在厚度为9μm的聚乙烯多孔膜(孔隙率40％)上，将涂层厚度调整为5μm至6μm，从而制备隔板。
比较例1
通过与实施例1相同的方法制造隔板，不同之处在于仅使用平均粒径为0.5μm的Al2O3颗粒作为无机颗粒。
实施例2
将5重量份的PVdF-CTFE(聚偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)加入95重量份的丙酮中，在50℃下溶解约12小时以上，从而制备10重量份的粘合剂聚合物溶液。将作为氧化铝颗粒的平均粒径为2μm的氧化铝(Al2O3)颗粒和作为氢氧化铝颗粒的平均粒径为0.2μm的勃姆石(γ-AlO(OH))颗粒加入所制备的粘合剂聚合物溶液中，其中氧化铝颗粒与氢氧化铝颗粒的重量比为90:10，且粘合剂聚合物/所有无机颗粒的重量比＝20/80，然后进行分散以制备浆料。
通过浸涂(dip)工艺将所制备的浆料涂覆在厚度为20μm的聚乙烯多孔膜(孔隙率40％)上，将涂层厚度调整为约10μm，从而制备隔板。
比较例2
通过与实施例2相同的方法制造隔板，不同之处在于使用重量比为90:10的平均粒径为500nm的Al2O3颗粒和平均粒径为20nm的Al2O3颗粒作为无机颗粒。
比较例3
通过与实施例2相同的方法制造隔板，不同之处在于使用重量比为90:10的平均粒径为500nm的勃姆石(γ-AlO(OH))和平均粒径为20nm的Al2O3颗粒作为无机颗粒。
测定实施例1和比较例1中获得的隔板的厚度、Gurley透气率和机械方向(MD)和横向(TD)的热收缩，结果在表1中示出。
Gurley透气率(格力(Gurley)值)
通过ASTM D726-94方法测定Gurley透气率值。本文使用的Gurley是指气流阻力，且由Gurley透气度测定仪测定。本文列出的Gurley透气率值是在H2O中于12.2的压力下100cc的空气穿过1in2的样品所需的时间(秒)，也被称为格力值。
热收缩
将实施例1和比较例1中制备的隔板裁剪为50mm×50mm大小之后，将所述隔板插置在A4纸之间并置于150℃的对流加热烤箱中30分钟，测定机械方向(MD)和横向(TD)的热收缩。在这种情况下，通过[(初始长度-热处理之后的长度)/(初始长度)×100]计算热收缩。
[表1]
参照表1，可以看出，相较于单独使用氧化铝颗粒的比较例1，实施例1的具有包括氧化铝颗粒和具有比氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒在内的多孔涂层的隔板在透气率和MD/TD热收缩方面表现出较好的效果。
具体地，实施例1的多孔涂层为4.25μm厚，比较例1的多孔涂层为5.7μm厚，因此实施例1具有比比较例1更薄的多孔涂层，但是小尺寸颗粒位于大尺寸颗粒之间的大间距中，因而多孔涂层的密度是增加的，多孔基板的热收缩被大大地抑制。由此，具有较低密度的氢氧化铝颗粒的使用有助于减轻隔板和电化学装置的重量，并且能够抑制当电化学装置过热时可能发生的短路，因此将提供具有增强的稳定性的隔板和包括该隔板的电化学装置。
[附图标记说明]
100：多孔基板，200：多孔涂层
210：氧化铝颗粒，220：氢氧化铝颗粒。

Claims (13)

1.一种隔板，包括：
具有多个孔隙的多孔基板；和
多孔涂层，形成于所述多孔基板的至少一个表面上，或者形成于所述多孔基板的至少一个表面和一些孔隙上，所述多孔涂层包括多个无机颗粒和设置在所述无机颗粒的部分或全部表面上以连接并固定所述无机颗粒的粘合剂聚合物，
其中所述无机颗粒包括氧化铝颗粒和具有比所述氧化铝颗粒更小平均粒径的氢氧化铝颗粒。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中所述氢氧化铝颗粒的平均粒径是小至所述氧化铝颗粒的平均粒径的0.01至0.9。
3.根据权利要求1所述的隔板，其中所述氧化铝颗粒的平均粒径为0.5μm至3μm。
4.根据权利要求1所述的隔板，其中所述氢氧化铝颗粒的平均粒径为0.05μm至0.4μm。
5.根据权利要求1所述的隔板，其中所述氧化铝颗粒与所述氢氧化铝颗粒之间的含量比为50:50至97:3。
6.根据权利要求1所述的隔板，其中所述氢氧化铝颗粒是选自由勃姆石(γ-AlO(OH))、拟薄水铝石(Al2O3·H2O)、水铝石(α-AlO(OH))、三羟铝石(α-AlO(OH)3)、水铝矿(γ-AlO(OH)3)、和诺三水铝石(AlO(OH)3)构成的组中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的隔板，其中所述多孔基板为聚烯烃基多孔基板。
8.根据权利要求7所述的隔板，其中所述聚烯烃基多孔基板是由选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、和聚戊烯构成的组中的至少一种聚合物形成。
9.根据权利要求1所述的隔板，其中所述多孔基板具有5μm至50μm的厚度、0.01μm至50μm的孔径、和10％至95％的孔隙率。
10.根据权利要求1所述的隔板，其中所述无机颗粒与所述粘合剂聚合物之间的重量比为从50:50至99:1。
11.根据权利要求1所述的隔板，其中所述粘合剂聚合物是选自由聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-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-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚芳酯、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、支链淀粉、和羧甲基纤维素构成的组中的至少一种。
12.一种电化学装置，包括：
正极、负极、以及插置在所述正极和所述负极之间的隔板，
其中所述隔板是在权利要求1至11之一中限定。
13.根据权利要求12所述的电化学装置，其中所述电化学装置是锂二次电池。
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