CN114365321A - 包括气体发生剂的隔板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括气体发生剂的隔板及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种具有形成在多孔基板的至少一个表面上的包括无机材料的多孔涂层的隔板，其中该多孔涂层包括气体发生剂。

Description

包括气体发生剂的隔板及其制造方法
技术领域
本申请要求于2019年10月29日提交的韩国专利申请第2019-0135854号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此
本发明涉及一种包括气体发生剂的隔板及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种具有形成在多孔基板的至少一个表面上的包括无机材料的多孔涂层的隔板，其中该多孔涂层包括气体发生剂。
背景技术
锂二次电池被配置为使得将可充放电的具有正极/隔板/负极结构的电极组件安装在电池壳体中。正极和负极中的每一个是通过将包括电极活性材料的浆料施加到金属集电器的一个表面或两个表面、干燥该浆料、并且辊压该施加有经干燥的浆料的金属集电器来制造的。
隔板是关系到电池的安全性的最为重要的因素之一。隔板需要将正极和负极彼此电隔离并表现出高离子渗透性和高机械强度，使得电解质溶液能够顺畅地通过隔板。此外，隔板必须具有高温安全性。由于诸如手机和无线吸尘器之类的各种电子装置在各种环境下使用，因此不仅是大容量电池而且小容量电池也需要特定的技术来确保高温安全性。
按照惯例，为了确保高阻燃性，隔板中使用了少量的溴基阻燃剂。然而，由于溴基阻燃剂是一种会产生有毒物质的卤素阻燃剂，因此溴基阻燃剂的使用受到了限制。已经在努力使用无机阻燃剂作为溴基阻燃剂的替代物。
例如，无机氢氧化物基阻燃剂不含卤素且无毒。此外，无机氢氧化物基阻燃剂对加工机械的腐蚀性小，电绝缘性优异，价格低廉，被应用于诸如家电、汽车、建材、电线、电缆等各个领域中。此外，由于无机氢氧化物基阻燃剂具有高吸热性，抑制燃烧，从而降低聚合物的温度，并且在具有高分解温度的聚合物的成型和加工的温度范围内是稳定的，因此无机氢氧化物基阻燃剂可以以各种方式进行使用。
现有的无机阻燃剂可用作形成在隔板的多孔基板的至少一个表面上的涂层的无机颗粒。作为无机阻燃剂，氧化铝(Al2O3)基可单独使用或与无机阻燃材料结合使用。
担心的是，水合物或氢氧化物基无机阻燃剂可能会由于热解产生的水而引起与电池中的锂等的额外反应。另一方面，金属氧化物的问题在于，即使添加且一并使用氰基树脂时，分散力也较弱。此外，当制备用于形成无机涂层的浆料时，使用脂肪酸基的分散剂以确保金属氢氧化物的分散力。然而，当使用脂肪酸基的分散剂时，存在无机涂层隔板的热收缩增加或电极粘附性降低的问题。
在专利文献1中，形成了包括胶囊型发泡剂的隔板和隔板涂层，以便当胶囊型发泡剂在高温下随着温度膨胀时而排出阻燃材料。然而，由于阻燃剂仅以基于涂层组合物的总重量的5重量％至10重量％的范围少量地使用，因此缺点在于专利文献1对赋予阻燃性能具有局限性。
专利文献2通过在包括聚烯烃树脂的多孔膜上涂覆包含阻燃剂的涂布溶液来制造二次电池用的隔板。然而，专利文献2并没有通过使用现有的阻燃剂来克服阻燃剂本身的缺点。
需要改进阻燃技术，使得不产生额外反应物、提高电池的安全性的同时环保、对生物体安全、且不降低电池的容量，但尚未提出明确的解决方案。
-现有技术文献-
-专利文献-
(专利文献1)韩国专利申请公开第2017-0069515号(2017.06.21)
(专利文献2)韩国专利申请公开第2002-0072770号(2002-0072770)
发明内容
技术问题
本发明是鉴于上述问题而完成的，特别是在包括多孔基板和形成在该多孔基板的至少一个表面上的无机涂层的隔板中，本发明的目的在于提供一种不产生额外反应物、提高电池的安全性的同时环保、对生物体安全、且不降低电池的容量的隔板，及其制造方法。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的隔板可以设置有在多孔基板的至少一个表面上形成的包括气体发生剂的多孔涂层。
此外，气体发生剂可以通过反应产生气体。
当气体发生剂产生气体时，在多孔涂层中不会形成单独的孔。
气体可以为不燃性气体。
气体发生剂可以包括有机发泡剂和/或无机发泡剂。
有机发泡剂可以选自由偶氮基化合物、有机过氧化物、酰肼基化合物、卡巴肼基化合物和过氧化物基化合物构成的群组。无机发泡剂可以选自由碳酸氢盐碱基构成的群组。
无机发泡剂是在热解期间表现出吸热反应并产生CO2的材料。在一个具体示例中，在本发明的组合物中使用无机发泡剂，并且无机发泡剂可以是石墨(Graphite)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、硅酸钠、或类似物。
此外，本发明提供一种包括所述隔板的电气装置。
本发明提供一种制造隔板的方法，所述方法包括：a)提供多孔基板；b)通过在多孔基板的至少一个表面上施加通过将包括气体发生剂和粘合剂的涂料组合物添加到第一溶剂中而获得的浆料来形成涂层；和c)干燥步骤b)的经涂覆的隔板。
在步骤b)和步骤c)之间可以增加将步骤b)的经涂覆的隔板或步骤c)的经干燥的隔板浸入第二溶剂中的步骤。
在所述制造隔板的方法中，气体发生剂可以包括有机发泡剂和/或无机发泡剂。
有机发泡剂可以选自由偶氮基化合物、有机过氧化物、酰肼基化合物、卡巴肼基化合物和过氧化物基化合物构成的群组。无机发泡剂可以选自由碳酸氢盐碱基构成的群组。
无机发泡剂可以选自由碳酸盐碱基构成的群组。
在本发明中，可以从上述构造中选择并组合彼此不冲突的一种或多种构造。
附图说明
图1是示出用于比较本发明实施例和比较例的阻燃性评价实验方法的示意图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明的优选实施方式可以由本发明所属领域的普通技术人员容易地实施。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的操作原理时，当对包含在此的已知功能和配置的详细描述可能会模糊本发明的主题时，将省略对它们的详细描述。
在整个说明书中，一个部分被称为连接至另一部件的情况下，不仅可以将一个部件直接连接至另一部件，而且还可以将一个部件通过又一部件间接连接至另一部件。此外，包括某个元素并不意味着排除其他元素，而是意味着可以进一步包括这些元素，除非另有说明。
在下文中，将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种隔板，其包括多孔基板和在多孔基板的至少一个表面上形成的包括气体发生剂的多孔涂层。
可以进一步向多孔涂层中添加无机材料。
多孔基板
多孔基板将负极与正极电隔离以防止短路并可提供锂离子的移动路径，以及可以使用对作为有机溶剂的电解质溶液具有高电阻且具有细小孔径的多孔膜。多孔基板没有特别限制，只要多孔基板是可通常用于二次电池的隔板材料即可。例如，多孔基板可以包括诸如聚烯烃基(聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯)及其混合物或共聚物的树脂，或者诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环烯烃、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、聚芳酰胺、聚环烯烃、尼龙和聚四氟乙烯的树脂。在这些树脂中，优选聚烯烃基树脂，因为它对于多孔涂层具有优异的浆料适用性，并且它减小了用于二次电池的隔板的厚度，从而可以通过增加电池中的电极活性材料层的比例来增加单位体积的容量。
多孔基板的厚度可以为1μm至100μm，优选1μm至30μm。
无机材料
添加到多孔涂层中的无机材料起到提高隔板的机械强度的作用。无机材料没有特别限制，只要无机材料为多孔涂层提供均匀的厚度并且在应用本发明的二次电池的工作电压范围内不发生氧化反应和/或还原反应即可。特别地，在使用具有离子传输能力的无机颗粒的情况下，可以提高电化学装置的离子电导率，从而可以提高电池的性能。此外，在使用具有高介电常数的无机颗粒作为无机颗粒的情况下，可以增加电解质盐诸如锂盐在液体电解质中的解离度，从而可以提高电解质溶液的离子电导率。
主要使用氧化铝(Al2O3)作为无机材料。然而，近年来，出于提高阻燃性的目的，也使用金属的氢氧化物、或金属氧化物的氢氧化物。根据本发明的隔板可以通过进一步将金属的氢氧化物、金属氧化物的氢氧化物、或者金属氧化物加入到涂层中来使用。
金属的氢氧化物、或金属氧化物的氢氧化物可以与金属氧化物一起使用。
金属氢氧化物或金属氧化物的氢氧化物可以是氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、铝氢氧化合物(AlO(OH))、CaO·Al2O3·6H2O、氢氧化钙、氢氧化铬、氢氧化镍或氢氧化硼，或者它们中的两种以上的组合。
优选金属氢氧化物或金属氧化物的氢氧化物的热分解温度与根据本发明的气体发生剂的气体发生温度不同。根据本发明的气体发生剂优先被热解而产生气体，或者除此之外，气体发生剂产生气体和少量水以产生根据本发明的阻燃效果。随后，当温度连续升高时，优选进行金属氢氧化物或金属氧化物的热解。
金属氧化物的种类没有特别限定。例如，金属氧化物可以是选自由介电常数为5或更大的金属氧化物、具有压电性(piezoelectricity)的金属氧化物、和具有锂离子传输能力的金属氧化物构成的群组中的至少一种。
介电常数为5或更大的金属氧化物可以是SrTio3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3或TiO2。
在具有压电性的金属氧化物中，当施加预定压力时，颗粒的一侧带正电而其另一侧带负电，从而在两侧之间产生电位差。具有压电性的金属氧化物可以是选自由BaTiO3、Pb(ZrTi)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT,其中0<x<1且0<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、二氧化铪(HfO2)及其组合构成的群组中的至少一种。
具有锂离子传输能力的金属氧化物包含锂元素，但不储存锂元素和传输锂离子。具有锂离子传输能力的金属氧化物可以是选自由以下各者构成的群组中的至少一种：磷酸锂(Li3PO4)；磷酸钛锂(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3)；磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3,0<x<2,0<y<1,0<z<3)；(LiAlTiP)xOy-基玻璃(0<x<4,0<y<13)，诸如14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5；钛酸镧锂(LixLayTiO3,0<x<2,0<y<3)；硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw,0<x<4,0<y<1,0<z<1,0<w<5)，诸如Li3.25Ge0.25P0.75S4；及其组合。
此外，除了金属氧化物之外，具有锂离子传输能力的金属氧化物可以进一步包括选自由以下各者构成的群组中的至少一种：氮化锂(LixNy,0<x<4,0<y<2)，诸如Li3N；SiS2-基玻璃(LixSiySz,0<x<3,0<y<2,0<z<4)，诸如Li3PO4-Li2S-SiS2；P2S5-基玻璃(LixPySz,0<x<3,0<y<3,0<z<7)，诸如LiI-Li2S-P2S5；及其组合。
多孔涂层可以通过粘合剂树脂连接无机颗粒而具有多孔网络结构。多孔涂层的孔隙率可以在10％至90％的范围内，优选地在30％至70％的范围内。
尽管无机材料的粒径没有特别限制，但考虑到形成具有均匀厚度的涂层和适当的孔隙率，D50的范围可以为20nm至10μm，具体地为100nm至2μm。
在颗粒的粒径分布曲线中，D50是指相当于50％的累积颗粒数的颗粒的粒径，使用Particle Size Analyzer(产品名称：MASTERSIZER 3000；制造商：Malvern)来测量无机颗粒的平均粒径。
基于涂层的固体含量的总重量，无机材料的量可以为50重量份至95重量份，且具体地，基于涂层的固体含量的总重量，无机材料的量可以为60重量份至95重量份。当无机材料的量基于涂层的固体含量的总重量小于50重量份时，由于粘合剂的量变得太多，因此无机颗粒之间形成的空隙减少，从而减少孔径和孔隙率并导致电池性能恶化，这是不被期望的。当无机材料的量基于涂层的固体含量的总重量大于95重量份时，由于粘合剂的量太少，因此无机材料之间的粘合力可能下降，从而隔板本身的机械性能恶化，这是不被期望的。
分散剂
为了进一步提高金属的氢氧化物或金属氧化物的氢氧化物的分散性，多孔涂层可以进一步包括分散剂。分散剂用于在制备涂层浆料时保持金属的氢氧化物或金属氧化物的氢氧化物在粘合剂中的均匀的分散状态。例如，分散剂可以是选自油溶性聚胺、油溶性胺化合物、脂肪酸、脂肪醇和脱水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。具体地，分散剂可以是高分子量聚胺酰胺羧酸盐。基于100重量份的无机材料，分散剂的量可以为0.2重量份至10重量份。当分散剂的含量小于基于100重量份的无机材料的0.2重量份时，存在无机材料容易沉淀的问题。与之相反，当分散剂的含量超过10重量份时，存在的问题是涂层对隔板基板的粘附力降低，或者在制造二次电池时通过与电解质反应而产生杂质。
粘合剂
多孔涂层可以进一步包括粘合剂。粘合剂用于将无机材料稳定地固定到多孔基板的表面。例如，粘合剂可以是选自由以下各者构成的群组中的任一种：聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene)、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯(polyvinylidene fluoride-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-vinylacetate)、聚环氧乙烷(polyethyleneoxide)、聚芳酯(polyarylate)、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 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)、羧甲基纤维素(carboxylmethylcellulose)、和单宁酸，或它们中的两种或更多种的混合物。
气体发生剂
气体发生剂可以通过反应而产生气体。该反应可以根据温度而定。温度范围可以设定在用户期望的范围内，但60℃至250℃的范围是合适的。由气体发生剂所产生的气体通过多孔涂层的孔而排出。因此，当产生气体时，气体发生剂不会在多孔涂层中形成单独的孔。
在多孔涂层中，气体发生剂可以从多孔基板和多孔涂层的饰面部分到多孔基板和多孔涂层的非饰面部分更为分散。此外，气体发生剂可以设置为位于孔的附近。由于气体发生剂位于孔的附近，气体可以通过孔而排放到外部。此外，由于涂层可具有格栅结构、网状结构、或具有许多孔的多孔结构，因此涂层可具有高的电解质浸渍性并且形成其中形成由气体发生剂产生的气体可以通过的通道的形式。
由气体发生剂产生的气体可以是不燃性气体。不燃性气体的示例可以包括惰性气体、灭火气体、和类似物。惰性气体可以考虑由N2、He、Ne、Ar、Kr和Xe构成的群组，灭火气体可以考虑由CO2、F2、Cl2和Br2构成的群组。然而，由于卤素气体是一种有毒物质，因此除了需要紧急情况的设施外，最好不要使用它。
气体发生剂可以是在预定温度范围发生热解而产生气体的材料。此外，气体发生剂可以是有机发泡剂和/或无机发泡剂。有机发泡剂的非限制性示例包括选自由偶氮基化合物、有机过氧化物、酰肼基化合物、卡巴肼基化合物和过氧化物基化合物构成的群组中的那些化合物。无机发泡剂的非限制性示例可以包括选自由碳酸盐碱基构成的群组中的那些化合物。
偶氮基化合物的非限制性示例包括2-2'-偶氮二(异丁腈)(2-2'-Azobis(isobutyronitrile))、2-2'-偶氮二(2-甲基丁腈)(2-2'-Azobis(2-methylbutyronitrile))、2-2'-偶氮二(2-甲基戊腈)(2-2'-azobis(2-methylvaleronitrile))、2-2'-偶氮二(2,3-二甲基丁腈)(2-2'-azobis(2,3-dimethylbutyronitrile))、2,2'-偶氮二(2-甲基己腈)(2,2'-azobis(2-methylcapronitrile))、2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile))、1,1'-偶氮二(1-环己基氰)(1,1'-Azobis(1-cyclohexylcyanide))、2,2'-二甲氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-dimethoxy-2,2'-azopropane)、2,2'-二乙氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-diethoxy-2,2'-azopropane)、2,2'-二丙氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-dipropoxy-2,2'-azopropane)、2,2'-二异丙氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-diisopropoxy-2,2'-azopropane)、2,2'-二丁氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-dibutoxy-2,2'-azopropane)、2,2'-二异丁氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-diisobutoxy-2,2'-azopropane)、2,2'-二新丁氧基-2,2'-偶氮丙烷(2,2'-dineobutoxy-2,2'-azopropane)、偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide)、或其混合物。
有机过氧化物的非限制性示例包括双(3-甲基-3-甲氧基丁基)过氧化二碳酸酯(bis(3-methyl-3-methoxybutyl)peroxy dicarbonate)、过氧化新癸酸叔丁酯(t-butylperoxyneodecanoate)、过氧化新戊酸叔丁酯(t-butyl peroxy pivalate)、过氧化二月桂酰(dilauroyl peroxide)、过氧化二硬脂基酯(distearyl peroxide)、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯(t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate)、过氧化苯甲酰(benzoyl peroxide)、过氧化月桂酸叔丁酯(t-butyl peroxylaurate)、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(t-butylperoxy2-ethylhexylcarbonate)、过氧化苯甲酸叔丁酯(t-butylperoxybenzoate)、过苯甲酸叔己酯(t-hexyl peroxybenzoate)、过氧化二枯基(dicumyl peroxide)、过氧化叔丁基枯基(t-butyl cumylperoxide)、过氧化二叔丁基(di-t-butyl peroxide)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷(2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butyl peroxy)hexane)、或其混合物。
酰肼(hydrazide)基化合物的非限制性示例包括苯磺酰肼(benzosulfonylhydrazide)、4,4'-氧基双(苯磺酰肼)(4,4'-oxybis(benzenesulfonylhydrazide))、P,P'-氧基双(苯磺酰肼)、对甲苯磺酰肼(p-toluenesulfonylhydrazide)、聚苯磺酰肼(polybenzenesulfonylhydrazide)、双(叠氮磺酰)苯(bis(hydrazosulfonyl)benzene)、4,4'-双(偶氮磺酰基)联苯(4,4'-bis(hydrazosulfonyl)biphenyl)、二苯基二磺酰肼(diphenyldisulfonylhydrazide)、二苯基砜-3,3-二磺酰肼(diphenylsulfone-3,3-disulfonylhydrazide)、或其混合物。
卡巴肼(carbazide)基化合物的非限制性示例包括对苯二甲酰肼(terephthalzide)、其他脂肪酸叠氮化物和芳族酸叠氮化物、或它们的混合物。
碳酸盐基化合物的非限制性示例可以包括石墨(Graphite)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、硅酸钠、或其混合物。
在这些材料之中，最优选的材料是偶氮二甲酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、P,P'-氧基双(苯磺酰肼)、TSH形成剂、对甲苯磺酰氨基脲、5-苯基四唑和碳酸氢钠。
由于上述化合物具有不同的气体产生温度，因此可以控制气体产生温度。
在本发明中，气体发生剂可以代替部分或全部的无机材料。即，可以包括气体发生剂来代替涂层中所包括的无机材料，此时，无机材料的组成比通过包括气体发生剂的组成比而可以减少。
制造隔板的方法
根据本发明的制造隔板的方法可以包括：步骤a)，提供多孔基板；步骤b)，通过在多孔基板的至少一个表面上施加通过将包括气体发生剂和粘合剂的涂料组合物添加到第一溶剂中而获得的浆料来形成涂层；和步骤c)，干燥步骤b)的经涂覆的隔板。
此外，在步骤b)和步骤c)之间可以增加浸渍步骤b)的经涂覆的隔板或步骤c)的经干燥的隔板的步骤。
涂层可以包括无机颗粒。
多孔基板、无机颗粒、气体发生剂和粘合剂均如上所述。
在多孔基板的至少一个表面上形成涂层的步骤中，可以使用将多孔基板浸入通过将包括气体发生剂和粘合剂的涂料组合物添加到第一溶剂中而获得的浆料中的方法、或者将浆料施加到多孔基板上的方法。可以使用本发明所属领域中众所周知的一般方法作为施加或涂覆方法。例如，可以使用各种方法中的任一种，诸如浸(Dip)涂法、模(Die)涂法、辊(roll)涂法、逗号(commna)涂布法、或它们的组合。
在干燥步骤中，可以在考虑到溶剂的蒸气压的温度范围内使用烘箱或加热型腔室，也可以使用将多孔基板置于室温下以使溶剂挥发的方法。此时，可以考虑温度范围为25℃至100℃，相对湿度为40％或更高。
至于用于根据本发明的制造隔板的第一溶剂和第二溶剂，可以不受限制地使用本领域已知的常规溶剂。优选地，可以使用丙酮、四氢呋喃、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯或水，并且可以使用它们中的两种以上的组合。在第二溶剂的情况下，可以不受限制地使用未用作第一溶剂的任何溶剂。
当浆料中所用的第一溶剂和浸渍隔板的第二溶剂不同时，只能够溶解成孔材料，从而能够更好地形成隔板涂层的孔。结果，由存在于隔板涂层中的气体发生剂所产生的气体可以更有效地运行。
在下文中，将参考以下各实施例来描述本发明。提供这些实施例只是为了更容易理解本发明，不应被解释为限制本发明的范围。
<比较例>
将75重量％的氧化铝(Al2O3)、23重量％的粘合剂和2重量％的分散剂分散在丙酮中以形成浆料，并将该浆料涂覆在聚烯烃基材的两个相对表面上以制造具有8μm厚涂层的隔板，用作比较例。
<实施例1>
在本发明的实施例1中，通过用52.5重量％的氧化铝(Al2O3)和22.5重量％的偶氮二甲酰胺(ADCA，Azodicarbonamide)代替比较例的75重量％的氧化铝(Al2O3)来形成涂层。
<实施例2>
在本发明的实施例2中，通过用75重量％的偶氮二甲酰胺(ADCA，Azodicarbonamide)代替比较例的75重量％的氧化铝(Al2O3)来形成涂层。
<实施例3>
在本发明的实施例3中，通过用52.5重量％的氧化铝(Al2O3)和22.5重量％的对甲苯磺酰氨基脲(PTSS，p-Toluenesulfonylsemicarbazide)代替比较例的75重量％的氧化铝(Al2O3)来形成涂层。
<实施例4>
在本发明的实施例4中，通过用75重量％的对甲苯磺酰氨基脲(PTSS，p-Toluenesulfonylsemicarbazide)代替比较例的75重量％的氧化铝(Al2O3)来形成涂层。
<实施例5>
在本发明的实施例5中，通过用52.5重量％的氧化铝(Al2O3)和22.5重量％的碳酸氢钠(NaHCO3)代替比较例的75重量％的氧化铝(Al2O3)来形成涂层。
<实施例6>
在本发明的实施例6中，通过用75重量％的碳酸氢钠(NaHCO3)代替比较例的75重量％的氧化铝(Al2O3)来形成涂层。
<实验例1：阻燃性评价实验>
1.将比较例1和实施例1至6的隔板切成长120mm、宽20mm的尺寸，并将4片每种隔板在100℃进行层压，如图1所示。
2.使用聚酰亚胺胶带将每一个层压的隔板的宽度轴的上部5mm固定到框架上，并且测量每个样品的长度轴的20mm点并标记，如图1所示。
3.将酒精灯放置在如上所述标记的每个样品的长度轴的20mm部分之下，以使得火焰到达样品。
4.以如上所述标记的每个样品的长度轴的20mm部分为起点，测量燃烧时间和长度，并由此计算燃烧速度。
下表1示出其结果。
[表1]
Figure BDA0003522052940000121
从上表1可以看出，本发明的各实施例均添加了气体发生剂，其单位时间燃烧长度短，因此阻燃效果优异。特别地，可以看出，添加有100％的气体发生剂的实施例2、4和6具有最短的燃烧速度。实施例1至4为有机发泡剂，实施例5和6为无机发泡剂。
<实验例2：气体产生实验>
1.分别将6片尺寸为4cm×5cm的比较例、实施例3和实施例5的隔板以及0.2g电解质溶液放入准备好的尺寸为5cm×5cm的袋中，以制造比较例、实施例3和实施例5的袋，然后密封。
2.将隔板浸入电解质溶液中30分钟，然后放入设置为150℃的对流烘箱中30分钟。
当检查和观察如上所述放置在烘箱中30分钟的袋时，包含比较例的隔板的袋没有排气孔，但是可以看出，具有包括气体发生剂的涂层的实施例3和实施例5的隔板具有排气孔。结果，可以看出，当由于电池异常而达到异常温度时，根据本发明的隔板导致袋中的排气孔。因此，当电池出现异常情况时，可以通过在电池发生爆炸或着火之前停止电池的功能来进一步确保电池的安全性。
<实验例3>：热收缩评价实验
将比较例、实施例1、实施例3和实施例5的隔板切成长5cm(MD)和宽5cm(TD)的尺寸，并在150℃的腔室中储存30分钟。测量每个隔板在长度方向和宽度方向上的收缩程度。
比较例的隔板收缩了长度方向10％、宽度方向8％，实施例1的隔板收缩了长度方向10％、宽度方向8％，实施例3的隔板收缩了长度方向11％、宽度方向10％，实施例5的隔板收缩了长度方向12％、宽度方向8％。由于比较例、实施例1、实施例3和实施例5的隔板的收缩率相似，因此发现，即使在涂层中包括气体发生剂的情况下，常规隔板的热收缩特性也得以维持。
本发明所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，在本发明的范畴内可以进行各种应用和修改。
工业实用性
从以上描述显而易见的是，根据本发明的隔板包括气体发生剂。当达到一定温度时，气体发生剂会产生大量气体，从而表现出阻燃效果。大量气体的产生可能导致电池短路和电池壳体的膨胀和破裂，从而有可能强行停止电池的功能。
因此，当电池出现异常情况时，可以通过在电池发生爆炸或着火之前停止电池的功能来进一步确保电池的安全性。
与常规的水合物或氢氧化物阻燃剂不同，由于仅有少量的水产生，因此无需担心额外的反应。
此外，由于与常规阻燃剂相比产生大量的气体，可以更准确地防止高温下的爆炸或燃烧，从而可以进一步提高电池的安全性。由于本发明使用了仅通过产生大量气体就能够导致电池短路的气体发生剂的量，因此阻燃剂所占的体积很小。结果，还可以获得间接地增加电池容量的效果。

Claims (13)

1.一种隔板，包括：
多孔基板；和
在所述多孔基板的至少一个表面上形成的包括气体发生剂的多孔涂层。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中所述气体发生剂通过反应产生气体。
3.根据权利要求2所述的隔板，其中当所述气体发生剂产生气体时，在所述多孔涂层中不形成单独的孔。
4.根据权利要求2所述的隔板，其中所述气体为不燃性气体。
5.根据权利要求1所述的隔板，其中所述气体发生剂包括有机发泡剂和/或无机发泡剂。
6.根据权利要求5所述的隔板，其中所述有机发泡剂包括选自由偶氮基化合物、有机过氧化物、酰肼基化合物、卡巴肼基化合物和过氧化物基化合物构成的群组中的一种。
7.根据权利要求5所述的隔板，其中所述无机发泡剂包括选自由碳酸盐碱基构成的群组中的一种。
8.一种电气装置，包括根据权利要求1至7中任一项所述的隔板。
9.一种制造隔板的方法，所述方法包括：
a)提供多孔基板；
b)通过在所述多孔基板的至少一个表面上施加通过将包括气体发生剂和粘合剂的涂料组合物添加到第一溶剂中而获得的浆料来形成涂层；和
c)干燥步骤b)的经涂覆的所述隔板。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在步骤b)和步骤c)之间将步骤b)的经涂覆的所述隔板或步骤c)的经干燥的所述隔板浸入第二溶剂中。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述气体发生剂包括有机发泡剂和/或无机发泡剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机发泡剂包括选自由偶氮基化合物、有机过氧化物、酰肼基化合物、卡巴肼基化合物和过氧化物基化合物构成的群组中的一种。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述无机发泡剂包括选自由碳酸盐碱基构成的群组中的一种。
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