CN111954943B - 隔板、用于制造其的方法和包括其的锂电池 - Google Patents

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Abstract

提供了隔板，该隔板包括基板和设置在基板的至少一个表面上的涂层，其中涂层包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒；第一有机颗粒的平均粒径大于第二有机颗粒和无机颗粒的平均粒径。第一有机颗粒从涂层的表面突出约0.1μm至约0.5μm的高度并且以涂层的表面积的约5％至约15％的面积比分布在涂层的表面上。涂层中的有机颗粒与无机颗粒的重量比为约20:80至约40:60。当使用隔板时，可实现改善的对电极的粘附、耐热性、绝缘性质和透气性，并且可改善包括隔板的锂电池的寿命特性。

Description

隔板、用于制造其的方法和包括其的锂电池
技术领域
本公开涉及隔板、制造隔板的方法和包括隔板的锂电池。
背景技术
按照朝向小型化、高性能装置的趋势，期望更小、更轻量的锂电池。同时，锂电池的放电容量、能量密度和循环特性对电动车应用变得重要。为了满足这些需求，需要具有每单位体积的高放电容量、高能量密度和良好的寿命特性的锂电池。
隔板可位于阴极和阳极之间以防止锂电池中的短路。包括阴极、阳极以及阴极和阳极之间的隔板的电极组件可以胶卷的形式卷绕并且然后辊压以改善电极组件中的隔板和电极之间的粘附。
烯烃聚合物在用于锂电池的隔板中广泛使用。烯烃聚合物具有良好的柔性，但是由于其疏水的特性而往往受到液体电解质浸渍不足的限制，并且易于由于在100℃或更高的高温下热收缩而导致电池短路。
为了解决这些问题，已提出通过多孔烯烃聚合物基板的表面上涂布陶瓷材料制造的隔板提供改善的隔板强度和耐热性。然而，这种陶瓷涂布的隔板可对阴极和阳极具有差的粘附，并且在充电和放电期间可由于电池的体积改变而容易变形。
因此，为了改善陶瓷涂布的隔板与阴极和阳极之间的粘附，已提出在陶瓷涂层上进一步包括粘结剂的隔板。然而，在陶瓷涂层上包括粘结剂的隔板可由于减小的孔隙率以及增加的厚度而具有增加的内电阻，导致液体电解质中粘结剂的膨胀以及锂电池劣化的更高几率。
所以，期望能够克服相关领域的缺点、具有薄厚度、改善的对电极的粘附、改善的耐热性、改善的绝缘性质和改善的透气性的隔板。
发明内容
技术问题
提供了具有改善的对电极的粘附、改善的耐热性、改善的绝缘性质和改善的透气性的隔板。
提供了制造隔板的方法。
提供了包括隔板的锂电池。
解决问题的技术方案
根据本公开的方面，
隔板包括基板和设置在基板的至少一个表面上的涂层，
其中涂层包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒；
第一有机颗粒的平均粒径大于第二有机颗粒的平均粒径和无机颗粒的平均粒径；
第一有机颗粒从涂层的表面以约0.1μm至约0.5μm的高度突出并且以涂层的表面积的约5％至约15％的面积比分布在涂层的表面上；并且
涂层中的有机颗粒与无机颗粒的重量比在约20:80至约40:60的范围内。
根据本公开的另一方面，
制造隔板的方法包括：
(a)制备包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒的浆料；和
(b)在基板的至少一个表面上涂布并干燥浆料。
根据本公开的另一方面，锂电池包括
阴极；
阳极；和
设置在阴极和阳极之间的隔板。
本公开的有益效果
根据本公开的一个或多个实施方式的方面，当使用包括新结构的涂层的隔板时，隔板可具有改善的对电极的粘附、耐热性、绝缘性质和透气性，并且可改善包括隔板的锂电池的寿命特性。
附图说明
图1为根据实施方式的锂聚合物电池的示意图；
图2为根据实施方式的隔板的涂层的示意图；
图3为根据实施方式的隔板的表面的扫描电镜(SEM)图像；
图4为根据实施方式的隔板的横截面的SEM图像；
图5显示在制备例1中制备的隔板和聚乙烯多孔基板上进行的热机械分析(TMA)的结果；
图6显示在制备例1和5中制备的隔板以及聚乙烯多孔基板上进行的关闭和熔化(melt down)测量的结果；和
图7显示在实施例1和比较例4中制备的锂电池上进行充电/放电循环的结果。
标示附图的主要元件的附图标记的解释
100：锂电池116：阴极
117：阳极118：隔板
10：隔板的涂层 20：第一有机颗粒
30：第二有机颗粒 40：无机颗粒
具体实施方式
下文，将详细地描述根据本公开的一个或多个实施方式的隔板、制备隔板的方法和包括隔板的锂电池。提供这些实施方式仅为了阐释性目的，并且不旨在限制本公开的实施方式的范围。
说明书中的颗粒的“平均粒径”为例如中值粒径(D50)。对应于颗粒的颗粒尺寸D50的中值粒径(D50)为例如使用颗粒通过激光衍射方法测量的在颗粒尺寸分布中从具有较小颗粒尺寸的颗粒的一侧计数的50％的累积体积处的颗粒尺寸。平均粒径可通过激光衍射方法测量。
[隔板]
根据一个或多个实施方式，隔板包括基板和在基板的至少一个表面上的涂层，其中涂层包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒；第一有机颗粒的平均粒径大于第二有机颗粒和无机颗粒的平均粒径；第一有机颗粒分布在对应于涂层的总表面积的约5％或更大至约15％或更小的涂层的表面积上；并且涂层中的有机颗粒与无机颗粒的重量比在约20:80至约40:60的范围内。
根据本公开的实施方式的隔板可通过包括用作粘附的第一有机颗粒和用作涂层中的填料的第二有机颗粒而增加隔板和电极之间的粘附并且可具有优异的耐热性、绝缘性质和透气性而无需独立的粘合剂层。
在根据一个或多个本公开的实施方式的隔板中，基板可为多孔基板。多孔基板可为包括聚烯烃的多孔膜。聚烯烃可具有良好的防止短路效果并且可改善具有关闭效果的电池安全性。在一些实施方式中，多孔基板可为由树脂，例如，聚烯烃比如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、其混合物或其共聚物形成的膜，但是实施方式不限于此，并且多孔基板可为本领域中可用的任何多孔膜。例如，多孔基板可为由聚烯烃树脂形成的多孔膜；由聚烯烃纤维编织的多孔膜；包括聚烯烃的非编织物；或绝缘材料颗粒的聚集体。例如，包括聚烯烃的多孔膜可与具有有利涂布性能的粘结剂溶液兼容以在基板上形成涂层，导致减少的隔板的厚度、增加的电池中活性物质的比例和增加的每单位体积的容量。
在一些实施方式中，多孔基板中用作材料的聚烯烃可为均聚物(比如聚乙烯或聚丙烯)、其共聚物或其混合物。聚乙烯可为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯，并且高密度聚乙烯可用于提供增加的机械强度。而且，至少两种聚乙烯的混合物可用于提供增加的柔性。用于制备聚乙烯的聚合催化剂不特别限制，但是聚合催化剂可为齐格勒-纳塔催化剂、菲利普催化剂或茂金属催化剂。为了确保机械强度和高渗透性，聚乙烯可具有约100,000至约12,000,000，以及在一些实施方式中，约200,000至约3,000,000的重均分子量。聚丙烯可为均聚物、无规共聚物或嵌段共聚物，其可单独使用或以至少两种聚合物的组合使用。而且，聚合催化剂不特别限制，但是可为齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂。而且，聚乙烯的立构规整性可不受限制，但是聚乙烯可为等规立构、间规立构或无规立构的聚乙烯。在一些实施方式中，添加剂比如聚烯烃(除了聚乙烯和聚丙烯之外)和抗氧化剂可添加至聚烯烃，只要它们不影响本公开的实施方式的特征。
在一些实施方式中，多孔基板可为包括由聚烯烃(比如聚乙烯或聚丙烯)形成的至少两个层的多层基板。在一些实施方式中，多孔基板可包括混合多层并且可为例如，包括聚乙烯/聚丙烯层的2层隔板，包括聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯层的3层隔板，或包括聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯层的3层隔板，但是实施方式不限于此，并且可使用相关领域中可用于多孔基板的任何材料和结构。
在一些实施方式中，多孔基板可包括通过聚合包括二烯单体的单体组合物制备的二烯聚合物。二烯单体可为共轭二烯单体或非共轭二烯单体。例如，二烯单体可包括选自由下述组成的组中的至少一种：1,3-丁二烯、异戊二烯、2-氯-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、氯丁二烯、乙烯基吡啶、乙烯基降冰片烯、二环戊二烯和1,4-己二烯，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用的任何二烯单体。
在隔板中，多孔基板的厚度可在约1μm至约100μm的范围内。例如，多孔基板的厚度可在约1μm至约30μm的范围内。例如，多孔基板的厚度可在约5μm至约20μm的范围内。例如，多孔基板的厚度可在约5μm至约15μm的范围内。例如，多孔基板的厚度可在约5μm至约10μm的范围内。当多孔基板的厚度小于约1μm时，可难以维持隔板的机械性质。当多孔基板的厚度大于约100μm时，锂电池可具有增加的内电阻。
在隔板中，多孔基板的孔隙率可在约5％至约95％的范围内。当多孔基板的孔隙率小于约5％时，锂电池可具有增加的内电阻。当多孔基板的孔隙率大于约95％时，可难以维持多孔基板的机械性质。
在隔板中，多孔基板的孔径可在约0.01μm至约10μm的范围内。多孔基板的孔径和表面积可例如通过气体吸附方法(例如，BET方法)测量。例如，隔板中的多孔基板的孔径可在约0.01μm至约5μm的范围内。例如，隔板中的多孔基板的孔径可在约0.01μm至约1μm的范围内。当多孔基板的孔径小于约0.01μm时，锂电池可具有增加的内电阻。当多孔基板的孔径大于约10μm时，可难以维持多孔基板的机械性质。
涂层可包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒。特别地，图2为根据实施方式的隔板的涂层的示意图，并且图3和图4分别为根据实施方式的隔板的表面和横截面的扫描电镜(SEM)图像。
如图2至图4中显示，第一有机颗粒20、第二有机颗粒30和无机颗粒40可在涂层10中混合。即，根据本公开的实施方式的隔板中的涂层10可包括在层中混合在一起的第一有机颗粒20、第二有机颗粒30和无机颗粒40，而不是独立地作为单独的层。这里，第一有机颗粒可用作增强隔板和电极之间的粘附力的电极粘合剂。第一有机颗粒可从多孔涂层的表面至少突出至预定的高度以便它们形成压花结构。
即，第一有机颗粒可从多孔涂层的表面突出为压花结构从而充当电极粘合剂。为了该目的，第一有机颗粒的平均粒径可大于第二有机颗粒和无机颗粒的平均粒径，并且第一有机颗粒可从涂层的表面突出约0.1μm至约0.5μm的高度。例如，第一有机颗粒可从涂层的表面突出约0.1μm至约0.4μm的高度。在一些实施方式中，第一有机颗粒可从涂层的表面突出约0.2μm至约0.3μm的高度。为了该目的，第一有机颗粒可具有第二有机颗粒和无机颗粒的平均粒径的约1.1倍至约5倍大的平均粒径。
例如，第一有机颗粒的平均粒径可在约0.3μm至约0.7μm的范围内。例如，第一有机颗粒的平均粒径可在约0.3μm至约0.5μm的范围内。例如，第一有机颗粒的平均粒径可在约0.4μm至约0.5μm的范围内。当第一有机颗粒的平均粒径小于约0.3μm时，第一有机颗粒可不从涂层的周围表面突出以能够粘附至电极，或可不提供透气性，从而增加电池电阻。而且，当第一有机颗粒的平均粒径大于约0.7μm时，电极和隔板之间的粘附面积增加，并且在涂布之后的隔板的厚度可太厚，这可增加锂电池的电阻。
涂层中使用的第一有机颗粒可为本领域中任何粘合剂有机颗粒。就此而言，第一有机颗粒可具有比电极组件进行层压的温度低的玻璃化转变温度(Tg)。例如，第一有机颗粒的玻璃化转变温度(Tg)可在约50℃至约70℃的范围内。有机颗粒的玻璃化转变温度(Tg)可例如通过DSC(差示扫描量热仪)测量。当第一有机颗粒的玻璃化转变温度(Tg)超过本范围时，当压力温度增加以增强第一有机颗粒和电极之间的粘附时可发生电解质的副反应。另一方面，当第一有机颗粒的玻璃化转变温度(Tg)太低时，第一有机颗粒可在后涂布加热干燥或产品转移期间形成膜，这可由于隔板之间的粘附而影响组装工艺。
第一有机颗粒可在用于锂电池的电解质溶液中具有适当的膨胀度。例如，第一有机颗粒可为球形颗粒，当在约50℃至约70℃的温度下放置在电解质溶液中时，其具有约70％至约800％的膨胀度。由于电解质溶液中的膨胀，锂离子抗迁移性可减少，并且粘附至电极的面积可增加。而且，在浆料制备中，需要第一有机颗粒不溶于溶剂或分散溶液中并且在浆料的涂布之后以颗粒形式保持以抑制隔板的透气性的减小。
第一有机颗粒的实例可为聚苯乙烯(PS)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙二烯、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、乙酸纤维素、丙烯酸酯和偶氮二甲酰胺，但是实施方式不限于此。
第一有机颗粒可为单个颗粒或形成为单个颗粒的聚集体的二次颗粒。
第一有机颗粒可以相对于涂层的总表面积的约5％或更大至约15％或更小的面积比分布在涂层的表面上。例如，第一有机颗粒可以相对于涂层的总表面积的约6％至约14％以的面积比分布在涂层的表面上。例如，第一有机颗粒可以相对于涂层的总表面积的约7％至约12％的面积比分布在涂层的表面上。当第一有机颗粒与涂层的总表面积的面积比小于约5％时，第一有机颗粒可不呈现电极粘附效果。当第一有机颗粒与涂层的总表面积的面积比大于约15％时，电池的耐热性和单电池性能可劣化。
在一个实施方式中，涂层的约13μm×9μm的表面积中的第一有机颗粒的数量可在20至100个的范围内。例如，涂层的约13μm×9μm的表面积中的第一有机颗粒的数量可在30至90个的范围内。例如，涂层的约13μm×9μm的表面积中的第一有机颗粒的数量可在40至80个的范围内。当涂层的约13μm×9μm的表面积中的第一有机颗粒的数量在这些范围内时，锂电池可具有优异的对电极的粘附、耐热性和电池性能。
与无机填料比较，第二有机颗粒用作填料，其可使膜涂布能够均匀并且可提供改善的透气性和绝缘性质。
特别地，第二有机颗粒可充当隔板中的支撑件。例如，当隔板即将在高温下收缩时，第二有机颗粒可存在于无机填料之间并且因此抑制隔板的收缩。而且，当隔板上的涂层包括第二有机颗粒时，可确保在隔板中足够的孔隙率，并且隔板可具有改善的耐热特性。所以，当隔板包括相对少量的粘结剂和相对大量的填料时，包括隔板的锂电池可确保改善的安全性。
第二有机颗粒的平均粒径可在约0.15μm至约0.35μm的范围内。例如，第二有机颗粒的平均粒径可在约0.2μm至约0.3μm的范围内。当第二有机颗粒的平均粒径在这些范围内时，第二有机颗粒可形成具有均匀厚度的薄涂层，以便隔板可具有减小的厚度和适当的孔隙率。
第二有机颗粒的纵横比可在约1:0.5至约1:2的范围内。例如，第二有机颗粒的纵横比可在约1:0.7至约1:1.5的范围内。例如，第二有机颗粒的纵横比可在约1:0.8至约1:1.2的范围内。当第二有机颗粒的纵横比在这些范围内时，与不规则无机颗粒的混合性质可增加，并且因此可形成具有均匀厚度的涂层，以便隔板可具有减小的厚度、适当的孔隙率和耐热性特性。
第二有机颗粒可为交联聚合物。在一些实施方式中，第二有机颗粒可为没有玻璃化转变温度(Tg)的高度交联聚合物。当使用这种高度交联聚合物时，隔板可具有改善的耐热性，以便可有效抑制多孔基板在高温下的收缩。而且，第二有机颗粒的热分解温度可为约300℃或更高。有机颗粒的热分解温度(Tc)可例如通过TGA(热重分析法)测量。例如，第二有机颗粒的热分解温度可在约300℃至约500℃的范围内。这里，在热分解期间由第二有机颗粒吸收的热的总量(即，吸热热值)可为约250J/g或更大。
第二有机颗粒可包括，例如，丙烯酸酯化合物或其衍生物、邻苯二甲酸二烯丙酯化合物或其衍生物、聚酰亚胺化合物或其衍生物、聚氨酯化合物或其衍生物、任何以上化合物的共聚物或任何以上化合物的组合(包括其共聚物)，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用作填料的任何材料。例如，第二有机颗粒可为交联的聚苯乙烯颗粒或交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。
第一有机颗粒或第二有机颗粒各自独立地可具有核壳结构。例如，第一有机颗粒可具有核壳结构。例如，第二有机颗粒可具有核壳结构。例如，第一有机颗粒和第二有机颗粒可均具有核壳结构。
核壳结构可包括核部分和壳部分，并且基于核部分的总重，壳部分的重量可为约50重量％(wt％)。核部分可包括与以上描述的用于第一有机颗粒或第二有机颗粒的相同的化合物，并且壳部分可包括能够通过在某一温度或预定温度下熔化而影响电池关闭和电极粘附功能的材料。
壳部分中可包括的材料可为具有约130℃或更低的熔点(Tm)的热塑性树脂。热塑性树脂的熔点(Tm)可例如通过DSC(差示扫描量热仪)测量。例如，热塑性树脂可为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚三氟氯乙烯(PCTFE)。
当第二有机颗粒具有核壳结构时，具有约130℃或更低的熔点的第二有机颗粒的壳部分在约130℃或更高的温度下熔化，并且熔化的壳部分可涂布隔板并且提供关闭效果和电极粘附效果。
涂层中的第一有机颗粒与第二有机颗粒的重量比可在约30:70至约60:40的范围内。例如，第一有机颗粒与第二有机颗粒的重量比可在约30:70至约50:50的范围内。例如，第一有机颗粒与第二有机颗粒的重量比可在约40:60至约50:50的范围内。当第一有机颗粒与第二有机颗粒的重量比在这些范围内时，电池可由于根据对电极的粘附的增加而减少的界面电阻，而具有改善的耐热性和改善的单电池性能。
无机颗粒的平均粒径可在约0.2μm至约0.4μm的范围内。例如，无机颗粒的平均粒径可在约0.25μm至约0.4μm的范围内。例如，无机颗粒的平均粒径可在约0.25μm至约0.35μm的范围内。无机颗粒可充当填料，当与第二有机颗粒混合时可使薄膜涂布能够均匀，可改善隔板的耐热性，并且可进一步减小单电池电阻。
无机颗粒可为金属氧化物、准金属氧化物或其组合。例如，无机颗粒可为选自勃姆石、氧化铝(Al2O3)、BaSO4、MgO、Mg(OH)2、粘土、二氧化硅(SiO2)和TiO2中的一种或多种。勃姆石、氧化铝或二氧化硅具有小的颗粒尺寸并且因此用于制备分散体。例如，无机颗粒可为AlO(OH)、Al2O3、SiO2、TiO2、SnO2、CeO2、NiO、CaO、ZnO、MgO、ZrO2、Y2O3、SrTiO3、BaTiO3、MgF2、Mg(OH)2或其组合。
无机颗粒可为球、板或纤维形式，但是实施方式不限于此，并且无机颗粒可为本领域中可用的任何形式。
板形式的无机颗粒可为，例如，勃姆石、氧化铝或氢氧化镁。在该情况下，可进一步抑制在高温下隔板的面积的减小，可确保相对高的孔隙率，并且锂电池可在渗透测试中呈现改善的特性。
当无机颗粒以板或纤维形式时，无机颗粒的纵横比可在约1:5至约1:100的范围内。例如，无机颗粒的纵横比可在约1:10至约1:100的范围内。例如，无机颗粒的纵横比可在约1:5至约1:50的范围内。例如，无机颗粒的纵横比可在约1:10至约1:50的范围内。
当无机颗粒为板形式时，平面上的较长轴与较短轴的长度比可为约1至约3。例如，平面上的较长轴与较短轴的长度比可为约1至约2。例如，平面上的较长轴与较短轴的长度比可为约1。较长轴与较短轴的纵横比和长度比可通过扫描电子显微镜(SEM)测量。当较长轴与较短轴纵横比和长度比在以上范围内时，可抑制隔板的收缩，可确保相对改善的孔隙率，并且锂电池可具有改善的渗透特性。
当无机颗粒为板形式时，无机颗粒板表面相对于多孔基板的一个表面的平均角度可为约0度至约30度。例如，无机颗粒板表面相对于多孔基板的一个表面的平均角度可收敛至零度。即，多孔基板的一个表面和无机颗粒板表面可平行。例如，当无机颗粒板表面相对于多孔基板的一个表面的平均角度在以上范围内时，可有效防止多孔基板的热收缩，并且因此可提供具有减小的收缩的隔板。
涂层中第一有机颗粒和第二有机颗粒与无机颗粒的重量比可在约20:80至约80:20的范围内。例如，涂层中第一有机颗粒和第二有机颗粒与无机颗粒的重量比可在约20:80至约40:60的范围内。例如，第一有机颗粒和第二有机颗粒与无机颗粒的重量比可在约30:70至约40:60的范围内。例如，第一有机颗粒和第二有机颗粒与无机颗粒的重量比可在约30:70至约50:50的范围内。当涂层中第一有机颗粒和第二有机颗粒与无机颗粒的重量比在这些范围内时，隔板可具有改善的耐热性，并且单电池性能可由于根据对电极的粘附的增加而减少的界面电阻而改善。
涂层的厚度可在约0.3μm至约5.0μm的范围内。即，当第一有机颗粒、第二有机颗粒和有机颗粒的平均颗粒尺寸和重量比在上述预定的范围内时，根据本公开的实施方式的隔板的涂层可具有改善的对电极的粘附和改善的对基板的结合强度，并且也可形成为具有均匀和薄的结构。例如，涂层的厚度可在约0.3μm至约4.0μm的范围内。例如，涂层的厚度可在约0.3μm至约3.0μm的范围内。例如，涂层的厚度可在约0.3μm至约2.0μm的范围内。当涂层的厚度在这些范围内时，包括涂层的隔板可提供改善的对电极的粘附和改善的耐热性和绝缘性质。特别地，涂层可形成为具有约1μm或更小的厚度，并且隔板的整个厚度和包括隔板的电极组件的所得厚度可减小，从而增加电池的每体积的容量。
在一些实施方式中，涂层可进一步包括具有关闭功能的第三有机颗粒。即，第三有机颗粒可在预定温度下熔化并且因此堵塞隔板中的孔，从而阻挡电流。术语“关闭”可指响应于锂电池的温度升高而堵塞隔板中的孔从而阻挡或减小锂离子的迁移以防止或减少热逃逸。术语“关闭温度”可指关闭发生或被配置为发生的温度。
在本公开的一个或多个实施方式中，当包括隔板的锂电池暴露于高温时，第三有机颗粒可在热逃逸发生之前首先熔化，在隔板的基板的至少一个表面上形成聚合物薄膜或渗透到隔板的基板中的孔中以破坏电解质溶液的迁移和传输，因此阻挡或限制电流流动并且改善锂电池的安全性。
第三有机颗粒的熔点(Tm)可在约80℃至约130℃的范围内。例如，第三有机颗粒的熔点(Tm)可在约90℃至约120℃的范围内。当第三有机颗粒的熔点低于多孔基板的关闭温度时，在锂电池中热逃逸发生之前可阻挡多孔基板的孔，并且因此锂电池可具有进一步改善的安全性。
第三有机颗粒的平均粒径不特别限制，只要在隔板的制备期间第三有机颗粒不阻挡隔板中的孔。第三有机颗粒的平均粒径可大于隔板的多孔基板的孔径。例如，第三有机颗粒的平均粒径在约0.1μm至约0.5μm的范围内。例如，第三有机颗粒的平均粒径在约0.1μm至约0.4μm的范围内。例如，第三有机颗粒的平均粒径在约0.2μm至约0.3μm的范围内。
在一些实施方式中，第三有机颗粒可为天然或人造蜡、(低熔点)聚合物(比如聚烯烃)、其混合物、聚苯乙烯或丙烯酸酯(比如聚甲基丙烯酸甲酯)，并且在该情况下，可合适地选择第三有机颗粒以通过在目标关闭温度下熔化来阻挡隔板的孔以防止进一步的锂离子传输。例如，第三有机颗粒可由聚乙烯蜡或丙烯酸酯形成。
在一些实施方式中，涂层可进一步包括有机粘结剂聚合物以增强用作填料的第二有机颗粒和无机颗粒的结合。有机粘结剂聚合物的实例可为聚偏二氟乙烯-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、聚乙烯醇、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚芳族酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺或其混合物，但是实施方式不限于此。
有机粘结剂聚合物的溶剂可具有类似于有机粘结剂聚合物的溶解系数的溶解系数并且可具有低沸点。这些溶解性质可使得能够混合均匀并且容易去除溶剂。溶剂的实例可为丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己烷、水或其混合物。
而且，涂层中的有机粘结剂聚合物可为具有约-50℃或更高的玻璃化转变温度(Tg)的水性粘结剂，并且可在涂布并干燥之后作为颗粒存在。例如，有机粘结剂聚合物可包括丙烯酸酯或苯乙烯。当使用水性粘结剂时，涂层可具有高粘附和改善的透气性。
涂层可位于基板的一个表面或两个表面上。例如，涂层可仅位于基板的一个表面上并且可不位于涂层的另一个表面上。例如，涂层可位于基板的两个表面上。当涂层位于基板的两个表面上时，粘结剂和电极活性物质层之间的粘附可进一步改善，这可防止锂电池的体积改变。而且，涂层可具有单层结构或多层结构。多层结构可为2层结构、3层结构或4层结构，但是实施方式不限于此，并且可根据隔板的期望特性选择任何结构。
位于隔板的两个表面上的涂层可具有相同组成。当具有相同组成的涂层位于隔板的相对表面上时，相同粘附力可施加至隔板的一个表面和另一个表面上的对应电极活性物质层，使得锂电池的体积改变可被均匀抑制。
[隔板制备方法]
根据一个或多个实施方式的另一方面，制备隔板的方法包括：(a)制备包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒的浆料；和(b)在基板的至少一个表面上涂布并干燥浆料。
在步骤(b)中，浆料可涂布在基板的两个表面上。例如，浆料可同时涂布在基板的两个表面上。
在一些实施方式中，浆料可进一步包括具有在约80℃至约130℃的范围内的熔点(Tm)的第三有机颗粒。
隔板可通过在基板上涂布浆料形成。涂布浆料的方法不特别限制，并且可使用本领域中可用的任何涂布方法。例如，隔板可通过打印、压缩、压装、辊涂、刮涂、刷涂、浸渍、喷雾或浇注形成。
在一个或多个实施方式中，在与涂布用于形成多孔涂层的浆料紧接之后或基本上同时，水性粘结剂化合物的水性分散溶液可被涂布在多孔涂层上以形成粘合剂层。在一些实施方式中，用于形成粘合剂层的用于分散溶液的分散介质可为水。
在一个或多个实施方式中，干燥可使用本领域中可用的任何方法进行。例如，考虑到浆料中使用的溶剂的蒸汽压，可在温度范围内使用烘箱或加热室采用分批法或以连续方式进行干燥。干燥可为从浆料中去除大部分或基本上所有的溶剂。在生产率方面，干燥时间可选择为尽可能短。例如，干燥可进行约1分钟或更短，或约30秒或更短。
隔板和电极之间的剥离强度可为约0.01N/m至约3.0N/m。例如，隔板和电极之间的剥离强度可为约0.1N/m至约2.0N/m。例如，隔板和电极之间的剥离强度可为约0.2N/m至约1.5N/m。例如，隔板和电极之间的剥离强度可为约0.4N/m至约1.5N/m。当剥离强度在这些范围内时，可有效抑制锂电池的体积改变。
隔板的透气性可在约50秒/100cc至约300秒/100cc的范围内。例如，隔板的透气性可在约100秒/100cc至约200秒/100cc的范围内。例如，隔板的透气性可在约130秒/100cc至约180秒/100cc的范围内。例如，隔板的透气性可在约130秒/100cc至约150秒/100cc的范围内。当剥离强度在这些范围内时，可有效抑制锂电池的内电阻的增加。
隔板和电极的压制工艺之后的膜电阻可在约0.1Ω至约3Ω的范围内。例如，隔板和电极的压制工艺之后的膜电阻可在约0.3Ω至约3Ω的范围内。例如，隔板和电极的压制工艺之后的膜电阻可在约0.5Ω至约0.8Ω的范围内。当膜电阻在这些范围内时，可抑制锂电池的电阻的增加，并且因此可有效改善电池的倍率特性和寿命特性。
隔板的击穿电压(BDV)可在约0.5kV至约3.0kV的范围内。例如，隔板的BDV可在约0.7kV至约2.5kV的范围内。例如，隔板的BDV可在约1.0kV至约2.0kV的范围内。当BDV在这些范围内时，可降低由电池中的异物引起的短路故障和开路电压(OCV)下降的风险。
隔板的热收缩(％)在约50℃至约150℃的范围内的温度下可为约10％或更低。例如，隔板的热收缩(％)在约50℃至约150℃的范围内的温度下在MD和TD上可为约10％或更低。例如，隔板的热收缩(％)在约50℃至约150℃的范围内的温度下在MD和TD上可为约1％至约8％。例如，隔板的热收缩(％)在约50℃至约150℃的范围内的温度下在MD和TD上可为约1％至约5％。当隔板的热收缩(％)在约50℃至约150℃的范围内的温度下在这些范围内时，可抑制隔板的热收缩特性，并且因此可有效改善电池的倍率特性和寿命特性。
使用上述制备方法制备的根据本公开的实施方式的隔板可用作锂电池的隔板。
[锂电池]
根据一个或多个实施方式的另一方面，锂电池包括阴极；阳极；以及在阴极和阳极之间的根据实施方式中的任一个所述的隔板。通过包括根据实施方式中的任一个所述的隔板，锂电池可具有增加的电极(阴极和阳极)和隔板之间的粘附，并且可抑制在充电和放电期间锂电池的体积改变。就此而言，可向电池提供由于粘附导致的阴极和阳极之间的均匀间隔引起的电势均匀性，并且因此可改善电池的可靠性。因此，可防止由于锂电池的这种体积改变引起的锂电池劣化，并且因此具有改善的稳定性和寿命特性。
在一些实施方式中，锂电池可以下述方式制造。
首先，阳极活性物质层、导电剂、粘结剂和溶剂可混合在一起以制备阳极活性物质组合物。阳极活性物质组合物可直接涂布在金属集电器上以形成阳极板。在一些实施方式中，阳极活性物质组合物可浇注在单独的支撑件上以形成阳极活性物质膜。然后阳极活性物质膜可与支撑件分开并层压在金属集电器上从而形成阳极板。阳极不限于该形式并且可具有任何形式。
阳极活性物质可为非含碳材料。例如，阳极活性物质可包括选自锂金属、可与锂成合金的金属、可与锂成合金的金属的合金、可与锂成合金的金属的氧化物，和其组合中的至少一种。
可与锂成合金的金属的非限制性实例包括硅(Si)、锡(Sn)、铝(Al)、锗(Ge)、铅(Pb)、铋(Bi)、锑(Sb)、Si-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡金属、稀土元素或其组合，并且Y不为Si)和Sn-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡金属、稀土元素或其组合，并且Y不为Sn)。在一些实施方式中、Y可为或包括镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)、钪(Sc)、钇(Y)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、(Rf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钍(Db)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、/>(Sg)、锝(Tc)、铼(Re)、/>(Bh)、铁(Fe)、铅(Pb)、钌(Ru)、锇(Os)、/>(Hs)、铑(Rh)、铱(Ir)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锌(Zn)、镉(Cd)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、锡(Sn)、铟(In)、锗(Ge)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)或其组合。
在一些实施方式中，过渡金属氧化物的实例可为氧化锂钛、氧化钒和氧化锂钒。
在一些实施方式中，非过渡金属氧化物的实例可为SnO2和SiOx(其中0<x<2)。
在一些实施方式中，阳极活性物质可为选自Si、Sn、Pb、Ge、Al、SiOx(其中0<x≤2)、SnOy(其中0<y≤2)、Li4Ti5O12、TiO2、LiTiO3和Li2Ti3O7中的至少一种，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用的任何非含碳阳极活性物质。
在一些实施方式中，例如，阳极活性物质可为非含碳阳极活性物质和含碳材料的复合材料并且可进一步包括除了非含碳材料之外的含碳阳极活性物质。
含碳材料可为结晶碳、非晶碳或其混合物。结晶碳的实例可为石墨，比如天然石墨或人造石墨，其为无定形的、板、鳞片、球形或纤维形式。非晶碳的实例可为软碳(低温下烧结的碳)、硬碳、中间相沥青碳化物和烧结的焦炭。
导电剂的实例可为天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、比如铜、镍、铝或银的金属的粉末或纤维，或导电材料(比如聚亚苯基衍生物)，其可单独使用或以选自其中的至少两种的组合使用。然而，实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用作导电剂的任何材料。结晶的含碳材料的实例可用作另外的导电剂。
在一些实施方式中，例如，粘结剂可为偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙酸酯、聚乙烯吡咯烷酮和其混合物或苯乙烯丁二烯橡胶聚合物，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用作粘结剂的任何材料。
溶剂的实例可为N-甲基-吡咯烷酮、丙酮或水，其可单独使用或以组合使用，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用作溶剂是任何材料。
阳极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂的量可在锂电池中常用的范围内。在一些实施方式中，可根据锂电池的用途和结构省略导电剂、粘结剂和溶剂中的至少一种。
阳极的制备中使用的粘结剂的组成可与隔板的涂层中包括的相同。
接下来，阴极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂可混合在一起以制备阴极活性物质组合物。阴极活性物质组合物可直接涂布在金属集电器上并且干燥以形成阴极板。在一些实施方式中，阴极活性物质组合物可浇注在单独的支撑件上以形成阴极活性物质膜。然后该阴极活性物质膜可与支撑件分开并层压在金属集电器上从而形成阴极板。
阴极活性物质可包括选自氧化锂钴、氧化锂镍钴锰、氧化锂镍钴铝、磷酸铁锂和氧化锂锰中的至少一种，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用的任何阴极活性物质。
在一些实施方式中，例如，阴极活性物质可为至少一种由下述式中的一个表示的化合物：LiaA1-bB'bD'2(其中0.90≤a≤1.8且0≤b≤0.5)；LiaE1-bB'bO2-cD'c(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，且0≤c≤0.05)；LiE2-bB'bO4-cD'c(其中0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；LiaNi1-b- cCobB'cD'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，且0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobB'cO2-αF'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，且0<α<2)；LiaNi1-b-cCobB'cO2-αF'2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，且0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB'cD'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，且0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbB'cO2-αF'α(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，且0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB'cO2-αF'2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，且0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，且0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，且0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiI'O2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中0≤f≤2)；和LiFePO4。
在以上式中，A可为镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或其组合；B'可为铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、镁(Mg)、锶(Sr)、钒(V)、稀土元素或其组合；D'可为(O)、氟(F)、硫(S)、磷(P)或其组合；E可为钴(Co)、锰(Mn)或其组合；F'可为氟(F)、硫(S)、磷(P)或其组合；G可为铝(Al)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镁(Mg)、镧(La)、铈(Ce)、锶(Sr)、钒(V)或其组合；Q可为钛(Ti)、钼(Mo)、锰(Mn)或其组合；I'可为铬(Cr)、钒(V)、铁(Fe)、钪(Sc)、钇(Y)或其组合；并且J可为钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)或其组合。
在一些实施方式中，阴极活性物质可具有表面涂层(下文，也称为“涂层”)。在一些实施方式中，可使用没有涂层的化合物和具有涂层的化合物的混合物，该化合物选自上面列出的化合物。在一些实施方式中，涂层可包括选自涂层元素的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、氧碳酸盐和羟基碳酸盐中的至少一种化合物。在一些实施方式中，用于涂层的化合物可为非晶或结晶的。在一些实施方式中，用于涂层的涂布元素可为或包括镁(Mg)、铝(Al)、钴(Co)、钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、锡(Sn)、锗(Ge)、镓(Ga)、硼(B)、砷(As)、锆(Zr)或其混合物。在一些实施方式中，当使用涂布元素的化合物时，可使用没有不利地影响阴极活性物质的物理性质的任何方法形成涂层。例如，可使用喷涂方法或浸渍方法形成涂层。涂布方法可由本领域普通技术人员很好地理解并且因此将省略其详细描述。
例如，阴极活性物质可为LiNiO2、LiCoO2、LiMnxO2x(其中x＝1或2)，LiNi1-xMnxO2(其中0<x<1)、LiNi1-x-yCoxMnyO2(其中0≤x≤0.5且0≤y≤0.5)、LiFeO2、V2O5、TiS或MoS。
在一些实施方式中，阴极活性物质组合物中使用的导电剂、粘结剂和溶剂可与阳极活性物质组合物中使用的那些相同。在一个或多个实施方式中，增塑剂可进一步添加至阴极活性物质组合物和/或阳极活性物质组合物以获得包括孔的电极板。
阴极活性物质、导电剂、作为普通粘结剂的粘结剂和溶剂的量可在锂电池中常用的范围内。根据锂电池的用途和结构可省略导电剂、普通粘结剂和溶剂中的至少一种。
阴极电极的制备中使用的粘结剂可与隔板的涂层中包括的粘结剂组合物相同。
接下来，根据上述实施方式中的任一个所述的隔板可设置在阴极和阳极之间。
在包括阴极、隔板和阳极的电极组件中，如上所述，阴极和阳极之间的隔板可包括，基板和在基板的至少一个表面上的涂层，其中涂层包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒；第一有机颗粒的平均粒径大于第二有机颗粒和无机颗粒的平均粒径；第一有机颗粒从涂层的表面突出约0.1μm至约0.5μm的高度并且以相对于涂层的总表面积的约5％或更大至约15％或更小的面积比分布在涂层的表面上；并且涂层中第一有机颗粒和第二有机颗粒与无机颗粒的重量比在约20:80至约40:60的范围内。
根据实施方式的隔板可单独地制备并且然后设置在阴极和阳极之间。在其他实施方式中，包括阴极、根据实施方式的隔板和阳极的电极组件可以胶卷型卷绕，然后可将其放入电池壳体或袋中，并且在压力下热软化的同时预充电。带电的胶卷可在压力下经受充电和放电的化成工艺，从而完成隔板的制备。制备隔板的详细方法可指上述制备隔板的方法。
接下来，可制备电解质。
电解质可为液体或凝胶状态。
例如，电解质可为有机电解质溶液。而且，电解质可为固体状态。例如，电解质可为氧化硼或氮氧化锂，但是实施方式不限于此，并且可使用本领域中可用作固体电解质的任何材料。在一个或多个实施方式中，固体电解质可通过例如溅射形成在阳极上。
例如，可制备有机电解质溶液。例如，有机电解质溶液可通过在有机溶剂中溶解锂盐而制备。
有机溶剂可为本领域中可用作有机溶剂的任何溶剂。例如，有机溶剂可为碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基异丙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、苄腈、乙腈、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、γ-丁内酯、二氧戊环、4-甲基二氧戊环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷、环丁砜、二氯乙烷、氯苯、硝基苯、二甘醇、二甲醚或其混合物。
在一个或多个实施方式中，锂盐可为本领域中可用作锂盐的任何材料。例如，锂盐可为LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y各自独立地为自然数)、LiCl、LiI或其混合物。
锂电池包括阴极、阳极和隔板。在一些实施方式中，阴极、阳极和隔板可卷绕或折叠在胶卷型组件中，然后可将其放入电池壳体或袋中。然后，可将有机电解质溶液注入到电池壳体或袋中，并且用封盖组件6密封，从而完成锂电池的制造。在一些实施方式中，电池壳体可为圆柱型、矩型或薄膜型。例如，锂电池可为薄膜型电池。锂电池可为锂离子电池。在一些实施方式中，锂电池可为锂聚合物电池。
在一些实施方式中，隔板可设置在阴极和阳之间极以形成电池组件。在一些实施方式中，电池组件可以二分电池结构堆叠或以胶卷型组件卷绕，并且可然后用有机电解质溶液浸渍。可将所得的组件放入袋中并且密封，从而完成锂聚合物电池的制造。
如图1中显示，锂二次聚合物电池100的结构(其为袋电池)可包括电极组件110和容纳并密封电极组件110的壳体120。电极组件110可包括电池单元111；以及分别连接至电池单元111的两个电极的阴极接线片112和阳极接线片113。
电池单元111可包括阴极板116；阳极板117；以及设置在阴极板116和阳极板117之间的隔板118。电池单元111可通过在阴极板116和阳极板117之间设置隔板118并且然后将阴极板116、隔板118和阳极板117卷绕在一起而装配。
电池单元111的阴极板116可连接至阴极接线片112，并且阳极板117可连接至阳极接线片113，其中阴极接线片112和阳极接线片113分别连接至不同的对应外部接口。保护带114和115分别卷绕在阴极接线片112和阳极接线片113周围以将阴极接线片112和阳极接线片113与壳体120电绝缘。
壳体120可包括容纳电池单元111的下壳体122；和密封下壳体122的顶部表面的上壳体121。
上壳体121和下壳体122可包括用三个边缘构建的密封部分123。尽管图1中未显示，但在电池单元111插入壳体120中并且然后密封之后，将用于形成聚合物电解质的组合物注入到壳体120中，并且然后光学或热处理所得结构，从而完成包括聚合物电解质的锂聚合物电池100的制造。
在一些实施方式中，多个电极组件可堆叠以形成电池组，其可在设计以用于高容量和高输出的任何装置中，例如，在便携式计算机、智能电话或电动车中使用。
锂电池可具有改善的高倍率特性和寿命特性，并且因此可在电动车(EV)中，例如，在混合动力车(比如插电混合动力车(PHEV))中使用。
公开的方式
将参考下述实施例更详细描述本公开的一个或多个实施方式。然而，提供这些实施例仅用于阐释性目的，并且不旨在限制本公开的范围。
(隔板的制备)
制备例1：第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的面积比为9％
将23重量份的作为第二有机颗粒的具有约0.25μm的平均粒径(D50)的交联的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，可获自Nippon Shokubai)、65重量份的作为无机颗粒的具有约0.7μm的平均粒径(D50)的勃姆石(AlOOH，可获自Nabaltec)和12重量份的作为第一有机颗粒的具有约0.5μm的平均粒径(D50)的聚苯乙烯混合在一起以制备用于形成涂层的浆料。当在约60℃下在电解质溶液中放置约72小时时，第一有机颗粒的膨胀度为约800％，并且第二有机颗粒的膨胀度为小于约110％。
将用于形成涂层的浆料凹版涂布在具有约7.5μm的厚度和约115秒的空气渗透时间的聚乙烯多孔基板的两个表面上以在多孔基板的表面的每一个上形成包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒的共混物的涂层，每个涂层具有约3.0μm的厚度，从而形成隔板。涂层的厚度相对于表面中的一个为约1.5μm。隔板的厚度为约10.5μm。这里，通过聚乙烯多孔隔板流动100cc的空气经过的时间为约145秒，并且隔板的击穿电压(BDV)为约1.253kV。
制备例2：第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的面积比为5％
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是将8重量份的第二有机颗粒、80重量份的无机颗粒和12重量份的第一有机颗粒混合。
制备例3：第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的面积比为15％
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是将10重量份的第二有机颗粒、67重量份的无机颗粒和23重量份的第一有机颗粒混合。
制备例4：使用作为无机颗粒的具有约0.4μm的平均粒径的勃姆石
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是使用具有约0.4μm的平均粒径(D50)的勃姆石作为无机颗粒。
制备例5：使用核壳结构的第二有机颗粒
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是使用具有包括在135℃下熔化的壳的核壳结构的第二有机颗粒。
比较制备例1：不包括无机颗粒
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是将80重量份的第二有机颗粒和20重量份的第一有机颗粒混合。
比较制备例2：不包括第二有机颗粒
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是将80重量份的无机颗粒和20重量份的第一有机颗粒混合。
比较制备例3：不包括第一有机颗粒
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是将20重量份的第二有机颗粒和80重量份的无机颗粒混合。
比较制备例4：第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的面积比为20％
以与制备例1中相同的方式制备隔板，不同的是将20重量份的第二有机颗粒、50重量份的无机颗粒、30重量份的第一有机颗粒混合。
(锂电池的制备)
实施例1
(阳极的制备)
将97重量％(wt％)的具有约25μm的平均粒径的石墨颗粒(C1SR，可获自Nippon碳)、1.5wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)粘结剂(可获自Zeon)和1.5wt％的羧甲基纤维素(CMC，可获自NIPPON A&L)混合在一起，添加至蒸馏水，并且然后用机械搅拌器搅动约60分钟从而制备阳极活性物质浆料。用刮刀将浆料涂布在具有约10μm的厚度的铜集电器上，在热空气干燥器中在约100℃下干燥约0.5小时，在真空下在约120℃中进一步干燥约4小时，并且然后辊压以制造阳极板。
(阴极的制备)
将97wt％的LiCoO2、1.5wt％的作为导电剂的炭黑粉末和1.5wt％的聚偏二氟乙烯(PVdF，可获自SOLVAY)混合在一起，添加至N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂，并且然后用机械搅拌器搅动约30分钟从而制备阴极活性物质浆料。用刮刀将浆料涂布在具有约20μm的厚度的铝集电器上，在热空气干燥器中在约100℃下干燥约0.5小时，在真空下在约120℃中进一步干燥约4小时，并且然后辊压以制造阴极板。
(电极组件胶卷)
将制备例1中制备的隔板放置在阴极板和阳极板之间，并且然后卷绕以形成胶卷形式的电极组件。将胶卷放入袋中。在将电解质溶液注入袋中之后，将袋真空密封。
通过在包括体积比为2:4:4的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙甲酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中溶解1.3M的LiPF6而制备电解质溶液。
在将袋中的胶卷在约70℃下在约250kgf/cm2的压力下热软化约1小时的同时，将胶卷预充电至约70％的荷电状态(SOC)。
然后，在使袋脱气之后，在约45℃下在约200kgf/cm2的压力下将胶卷用约0.2C倍率的恒定电流充电约1小时至约4.3V的电压，并且然后在保持约4.3V的电压的同时用恒定电压充电至约0.05C的截止电流。随后，在放电期间将胶卷用约0.2C的恒定电流放电直达约3.0V的电压，并且将该充电和放电循环重复5次以完成化成工艺。
实施例2至5
以实施例1中相同的方式制备锂电池，不同的是分别使用制备例2至5中制备的隔板。
比较例1至4
以实施例1中相同的方式制备锂电池，不同的是分别使用比较制备例1至4中制备的隔板。
评估例1：隔板的表面形态的测量
制备例1中制备的隔板的表面和横截面图像通过扫描电子显微镜(SEM)分析，并且结果显示在图3和图4中。
参考图3和图4，发现第一有机颗粒从隔板的表面以压花形式突出。
而且，制备例1至5和比较制备例1至4中制备的隔板中的每一个的涂层形态学特性通过SEM分析，并且结果显示在表1中。
表1
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参考表1，在包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒的制备例1至3的隔板中，发现第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的面积比分别为约9％、约5％和约15％。这里，在制备例1至3的隔板中，发现每单位面积(13μm×9μm)的第一有机颗粒的数量分别为53、30和86。而且，在制备例4和5的隔板中，发现两个隔板的第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的面积比为约9％。
另一方面，在比较制备例4的隔板中，发现第一有机颗粒相对于涂层的总表面的面积比为约20％，并且发现每单位面积(13μm×9μm)的第一有机颗粒的数量为116。
评估例2：隔板的耐热性的评估
根据温度增加在加工方向(MD)和横向方向(TD)上使用热机械分析(TMA)测量制备例1的隔板和具有约7.5μm的厚度的聚乙烯多孔基板的热收缩(％)，并且结果显示在图5中。使用可获自TA的Q400，在约5mm的样品尺寸、约0.015N的测量负荷和约5℃/分钟的温度升高速率的条件下进行测量。
参考图5，与在MD和TD方向上的聚乙烯多孔基板的热收缩比较，发现包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒的制备例1的隔板的热收缩受到抑制。
而且，以与测量方法相同的方式测量制备例1至5和比较制备例1至4中制备的隔板的热收缩，并且结果显示在表2中。
评估例3：隔板的关闭和熔化特性的评估
测量制备例1和5的隔板和具有约7.5μm的厚度的聚乙烯多孔基板的关闭和熔化特性，并且结果显示在图6中。
参考图6，从约135℃开始观察到包括第二有机颗粒(具有包括在约135℃下熔化的壳的核壳结构)的制备例5的隔板的关闭。而且，包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒的制备例1和制备例5的隔板相对于聚乙烯多孔基板具有优异的耐热性特性，并且因此在隔板中不发生熔化。
评估例4：隔板的绝缘性质的评估
评估制备例1至5和比较制备例1至4的隔板的BDV，并且并且结果显示在表2中。这里，在以0.3mA(AC模式)的恒定电流在8秒内向放在SUS板之间的每个隔板施加增加电压至0.3kV的同时，使用TOS5301(可获自KIKISUI)进行BDV评估，从而在电压增加(斜坡(ramp))停止的短路点处测量电压。
评估例5：隔板的透气性的评估
从进行化成工艺的实施例1至5和比较例1至4中制备的锂电池的每个袋中去除隔板，并且测量隔板的透气性。结果显示在表2中。这里，将透气性测量为使用测量设备(EG01-55-1MR，可获自ASAHI SEIKIO)，100cc的空气穿过每个隔板所需的时间(以秒计)。
评估例6：膜电阻以及电极和隔板的粘附的评估
针对制备例1至5和比较例1至4中制备的隔板，评估膜电阻以及隔板和电极的粘附，并且结果显示在表2中。这里，将具有离型膜/隔板/电极的堆叠体的电极组件放入袋中，并且将电解质溶液注入袋以测量膜电阻以及隔板和电极的粘附。在使袋脱气之后，将袋密封，并且在约85℃下将约400kgf/cm2的压力施加至袋约3分钟。使用通用测试机(UTM)测量粘附。
表2
参考表2，与比较例1至4的隔板的耐热性、绝缘性质、透气性、膜电阻和粘附比较，包括第一有机颗粒、第二颗粒和无机颗粒的实施例1至5的隔板在耐热性、绝缘性质、透气性、膜电阻和粘附方面具有改善的结果。
另一方面，不包括无机颗粒的比较例1、不包括第二有机颗粒的比较例2和具有20％的第一有机颗粒的面积比的比较例4的隔板，在MD和TD上热收缩大。
而且，不包括无机颗粒的比较例1的隔板，透气性不低，并且具有20％的第一有机颗粒的面积比的比较例4的隔板具有高的膜电阻和粘附。
而且，没有测量不包括第一有机颗粒的比较例3的电极和隔板之间的粘附。
结果，与相关领域的隔板的耐热性、绝缘性质、透气性、膜电阻和粘附比较，在根据本公开的实施方式隔板的情况下，隔板的耐热性、绝缘性质、透气性、膜电阻和粘附都是优异的。
评估例7：充电-放电循环特性评估
在约25℃的温度和约1atm的压力下，将实施例1和比较例4的锂电池进行充电-放电循环，其中在第1次循环、第50次循环、第100次循环、第150次循环、第200次循环、第250次循环、第300次循环、第350次循环和第400次循环时将锂电池中的每一个在以0.2C充电，4.4V/0.02C截止并且然后以0.2C放电，2.75V截止，并且在所有其他循环时以1C充电，4.4V/0.1C截止并且然后以1C放电，3V截止。结果显示在图7中。
参考图7，与具有20％的第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的比较例4的锂电池的充电和放电特性比较，发现具有9％的第一有机颗粒相对于涂层的总表面积的实施例1的锂电池具有改善的充电和放电特性。
工业应用性
根据一个或多个实施方式的方面，当包括具有新结构的涂层的隔板用于锂电池时，隔板可具有改善的相对于电极的粘附、耐热性、绝缘性质和透气性并且可改善包括隔板的锂电池的寿命特性。

Claims (8)

1.一种隔板，包括：
基板和设置在所述基板的至少一个表面上的涂层，
其中所述涂层包括第一有机颗粒、第二有机颗粒和无机颗粒；
所述第一有机颗粒的平均粒径大于所述第二有机颗粒的平均粒径和所述无机颗粒的平均粒径；
所述第二有机颗粒包括交联聚合物；
所述第一有机颗粒从所述涂层的表面突出0.1μm至0.5μm的高度，并且以所述涂层的表面积的5％至15％的面积比分布在所述涂层的所述表面上；并且
所述涂层中的所述有机颗粒与所述无机颗粒的重量比在20:80至40:60的范围内，
其中所述平均粒径通过激光衍射方法测量，
其中所述第一有机颗粒的平均粒径在0.3μm至0.7μm的范围内，
其中所述第一有机颗粒包括选自由下述组成的组中的至少一种：聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙二烯、聚乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、丙烯酸酯和偶氮二甲酰胺，
其中所述第二有机颗粒的平均粒径在0.15μm至0.35μm的范围内，
其中所述第二有机颗粒包括交联聚苯乙烯或交联聚甲基丙烯酸甲酯，
其中所述涂层中的所述第一有机颗粒与所述第二有机颗粒的重量比在30:70至60:40的范围内，
其中所述无机颗粒的平均粒径在0.2μm至0.4μm的范围内，
其中所述无机颗粒包括选自由下述组成的组中的至少一种：勃姆石、氧化铝(Al2O3)、BaSO4、MgO、Mg(OH)2、粘土、二氧化硅(SiO2)和TiO2。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中所述第一有机颗粒的玻璃化转变温度(Tg)在50℃至70℃的范围内，其中所述玻璃化转变温度通过差示扫描量热仪测量。
3.根据权利要求1所述的隔板，其中所述第一有机颗粒或所述第二有机颗粒具有核壳结构。
4.根据权利要求1所述的隔板，其中所述涂层的厚度在0.3μm至5.0μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的隔板，其中所述涂层进一步包括第三有机颗粒，所述第三有机颗粒具有在80℃至130℃的范围内的熔点(Tm)。
6.根据权利要求1所述的隔板，其中所述涂层进一步包括水性粘结剂。
7.一种锂电池，包括：
阴极；
阳极；以及
设置在所述阴极和所述阳极之间的根据权利要求1至6中任一项所述的隔板。
8.根据权利要求7所述的锂电池，其中所述隔板相对于所述阳极具有在0.01N/m至3.0N/m的范围内的剥离强度、在50秒/100cc至300秒/100cc的范围内的透气性、在0.5kV至3.0V的范围内的击穿电压(BDV)以及在50℃至150℃的温度范围内的10％或更小的热收缩(％)。
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