CN117063344A - 用于电化学装置的隔板以及包括该隔板的电极组件和二次电池 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种用于电化学装置的隔板，以及包括该隔板的电极组件和二次电池。该用于电化学装置的隔板包括：多孔聚合物基板；和多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括粘合剂聚合物和无机颗粒，其中，沿横向TD(Transverse Direction)隔板的两端处的隔板的厚度大于沿TD隔板的中心部分处的隔板的厚度。通过控制沿TD隔板的两端的厚度，该隔板防止在隔板与电极粘附时沿横向TD两端处的粘附不足，并显示出均匀的粘附。

Description

用于电化学装置的隔板以及包括该隔板的电极组件和二次 电池
技术领域
本公开内容涉及一种用于电化学装置的隔板，以及包括该隔板的电极组件和二次电池。
本申请要求于2021年10月7日在韩国提交的韩国专利申请第10-2021-0133515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
可充电的锂二次电池作为化石能源的替代品已经备受关注。锂二次电池经常被用于常规的手持装置，诸如手机、摄像机和电动工具。然而，近年来，这类锂二次电池的应用趋向于逐渐扩展到电动汽车(电动车辆EV、混合动力车辆HEV、插电式混合动力车辆车PHEV)、大容量储能系统(ESS)、不间断电源系统(UPS)、或类似者。
锂二次电池包括电极组件和电解质，所述电极组件包括正极、负极和插置于两个电极之间的隔板，所述电解质与涂覆在正极和负极的每一者上的活性材料发生电化学反应。这类锂二次电池的典型示例是锂离子二次电池，其中锂离子在充放电期间充当驱动离子以在正极和负极处引起电化学反应。在常规的锂离子二次电池的情形下，为了实现电极组件中的电极与隔板之间的粘附，在组装步骤中使用了层压(lamination)。这种层压是将隔板与电极结合的工艺。层压被配置为对纵向堆叠的隔板和电极施加压力和热量，从而增加隔板和电极之间的粘附。
通常，通过将活性材料浆料施加在集电器上、随后干燥来制造作为正极或负极的电极。然而，当将活性材料浆料施加到集电器上时，就会发生所谓的滑动现象，即活性材料浆料沿横向TD(Transverse Direction)朝着两端向下流动。结果，形成了沿TD朝着两端厚度减小的活性材料层。
参照图1，示出了包括有依次堆叠的电极和隔板的总体结构。从图1可以看出，隔板1包括在多孔聚合物基板11的至少一个表面上的具有预定厚度的多孔涂层12，电极2包括在集电器21的至少一个表面上的活性材料层22。活性材料层22的厚度沿TD朝着两端逐渐减小。因此，存在这样的问题，即当隔板和电极层合时，由于沿TD电极两端的厚度不足，所以沿TD两端处的粘附明显较低。在严重的情况下，隔板不能与电极粘附，而是会非所期望地出现层间分离现象。
发明内容
技术问题
设计本公开内容以解决现有技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种用于电化学装置的隔板，该隔板防止了在隔板与电极粘附时沿横向TD两端处的粘附不足，并在整个隔板-电极界面上显示出均匀的粘附。
本公开内容还旨在提供一种包括该隔板的电极组件和二次电池。
很容易理解，本公开内容的这些目的和其他目的及优点可以通过所附权利要求书中所示的手段或方法及其组合来实现。
技术方案
在本公开内容的一个方面，为了解决上述问题，根据以下实施方式中的任一者，提供一种用于电化学装置的隔板，以及包括该隔板的电极组件和二次电池。
根据本公开内容的第一实施方式，
提供一种用于电化学装置的隔板，包括：
多孔聚合物基板；和多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括粘合剂聚合物和无机颗粒，
其中，沿横向TD(Transverse Direction)所述隔板的两端处的所述隔板的厚度大于沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度。
根据本公开内容的第二实施方式，提供如在第一实施方式中限定的用于电化学装置的隔板，
其中沿TD所述隔板的两端处的所述隔板的厚度比沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度大5至100％。
根据本公开内容的第三实施方式，提供如在第一或第二实施方式中限定的用于电化学装置的隔板，
其中沿TD所述隔板的两端包括厚度随着远离沿TD中心部分的方向逐渐增加的区域。
根据本公开内容的第四实施方式，提供如在第一至第三实施方式的任一者中限定的用于电化学装置的隔板，
其中所述隔板的所述两端中的一端具有对应于在宽度方向上所述隔板的总长度的0.1至10％的长度。
根据本公开内容的第五实施方式，
提供一种电极组件，包括：电极，所述电极包括集电器和设置在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层；和设置在所述电极的至少一个表面上的隔板，
其中所述隔板包括：多孔聚合物基板；和多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括粘合剂聚合物和无机颗粒，
其中沿横向TD所述隔板的两端处的所述隔板的厚度大于沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度。
根据本公开内容的第六实施方式，提供如在第五实施方式中限定的电极组件，
其中沿TD所述隔板的两端处的所述隔板的厚度比沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度大5至100％。
根据本公开内容的第七实施方式，提供如在第五或第六实施方式中限定的电极组件，
其中沿TD所述隔板的两端具有与沿TD所述活性材料层的两端的形状相对应的形状。
根据本公开内容的第八实施方式，提供如在第五至第七实施方式的任一者中限定的电极组件，
其中沿TD所述隔板的两端包括厚度随着远离沿TD中心部分的方向逐渐增加的区域，和
沿TD所述活性材料层的两端包括厚度随着远离沿TD中心部分的方向逐渐减小的区域。
根据本公开内容的第九实施方式，提供如在第五至第八实施方式的任一者中限定的电极组件，
其中所述隔板的所述两端中的一端具有对应于在宽度方向上所述隔板的总长度的0.1至10％的长度。
根据本公开内容的第十实施方式，提供一种二次电池，包括如在第五至第九实施方式的任一者中限定的电极组件。
根据本公开内容的第十一实施方式，提供如在第十实施方式中限定的二次电池，
其为锂二次电池。
有益效果
在本公开内容的用于电化学装置的隔板以及包括该隔板的电极组件和二次电池中，隔板具有这样的结构：沿横向TD隔板的两端的厚度根据沿TD电极活性材料的两端的厚度来控制。以这种方式，可以防止在隔板与电极粘附时沿横向TD两端处的粘附不足，并实现在整个隔板-电极界面上的均匀的粘附。
附图说明
随附附图说明了本公开内容的优选实施方式，并且与前述公开内容一起，用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不被解读为受限于附图。同时，出于更清晰的描述的目的，附图中的一些构成元件的形状、大小、尺度或比例会被夸大。
图1是示出根据现有技术包括依次堆叠的隔板和电极的结构的示意性截面图。
图2是示出根据本公开内容的实施方式包括依次堆叠的隔板和电极的结构的示意性截面图。
图3是示出根据本公开内容的实施方式用于制造隔板的涂覆棒的结构的示意图的示意性截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考随附附图详细描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应当理解的是，说明书和随附的权利要求书中使用的术语不应被解读为受限于通用含义和词典含义，而是在允许发明人为了最佳解释而合适地定义术语的原则的基础上基于对应本公开内容技术方面的含义和概念进行解读。
在整个说明书中，“一个部件包括或包含一个元件”的表述并不排除任何其他元件的存在，而是意味着该部件可以进一步包括其他元件。
如本文所用，术语“大约”、“基本上”、或类似者在提出对所述含义特有的可接受的制备和材料误差时被用于表示与所述数值相邻的含义，并且用于防止不道德的侵权者不适当地使用所述为帮助理解本公开内容而提供的包括准确数值或绝对数值的公开内容的目的。
如本文所用，表达式“A和/或B”意即“A、B、或者它们两者”。
本公开内容涉及一种用于电化学装置的隔板，以及包括该隔板的电极组件和二次电池。
用于电化学装置的隔板
根据本公开内容的电化学装置包括进行电化学反应的任何装置，其具体示例包括所有类型的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池、或诸如超级电容器装置的电容器(capacitor)。特别地，电化学装置可以是锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、锂离子聚合物二次电池等。
根据本公开内容，隔板可以包括多孔聚合物基板和形成在多孔聚合物基板的至少一个表面上的多孔涂层。
在根据本公开内容的隔板中，与沿TD中心部分的厚度相比，沿TD隔板的两端具有更大的厚度。例如，沿TD隔板的两端的厚度可以比沿TD中心部分的厚度大约5至100％，或约10至50％。在一种变型中，沿TD隔板的两端可以包括厚度随着沿TD远离中心部分的方向逐渐增加的区域。根据本公开内容，可以通过将沿TD隔板的两端的厚度设置为比沿TD中心部分的厚度更大的厚度来改善沿横向TD两端处发生的粘附不足的现象，并确保在隔板与电极的层压时具有足够的粘附水平。
如本文所用，横向TD(Transverse Direction)是指隔板的宽度方向，即，垂直于隔板的MD(Machine Direction，机器方向)或纵向的方向。
特别地，为了将沿TD隔板的两端的厚度设置为比沿TD中心部分的厚度更大的厚度，可使多孔涂层在沿TD两端处的厚度大于沿TD中心部分的厚度，同时保持多孔聚合物基板的整体厚度均匀。例如，沿TD多孔涂层的两端的厚度可以大于沿TD中心部分的厚度10至150％，或约30至0％。在一种变型中，沿TD多孔涂层的两端可以包括厚度随着沿TD远离中心部分的方向逐渐增加的区域。
为了将沿TD隔板的两端的厚度设置为比沿TD中心部分的厚度更大的厚度，可以控制在多孔聚合物基板的至少一个表面上涂覆多孔涂层的步骤。特别地，可以控制可用于涂覆多孔涂层的涂覆棒的设计，以调整多孔涂层的每个区域的厚度。
通常，首先向涂覆棒提供浆料，以使得可以施用浆料以在多孔聚合物基板的至少一个表面上形成多孔涂层，然后可以将浆料转移至多孔聚合物基板，同时旋转涂覆棒与多孔聚合物基板的一个表面接触。涂覆棒可以是包括绕有线材的圆柱形棒的线材棒，其中在相邻的线材之间容纳浆料，浆料可以被转移至并涂覆在多孔聚合物基板上。施用经转移的浆料，并且利用浆料的流动性来用浆料填充图案中的空隙。以这种方式，可以形成具有基本均匀厚度的多孔涂层。
例如，在另一用于施用浆料的方法中，将浆料施用于多孔聚合物基板的至少一个表面，并且旋转预定的涂覆棒与多孔聚合物基板的一个表面接触。以这种方式，可以形成具有基本均匀厚度的多孔涂层。然而，用于施用浆料以形成多孔涂层的方法不限于上述方法。
根据本公开内容，可以控制圆柱形棒和线材的设计，以调整多孔涂层的每个区域的厚度。例如，根据本公开内容的实施方式，圆柱形棒的两端可以具有比其中心部分的直径更小的直径(diameter)。此外，在圆柱形棒的两端缠绕的线材的直径(wire diameter)可以大于在其中心部分缠绕的线材的直径。以这种方式，在圆柱形棒的两端缠绕的线材之间容纳的涂覆溶液的量大于在圆柱形棒的中心部分缠绕的线材之间容纳的涂覆溶液的量，因此可以控制多孔涂层的两端的厚度。
根据本公开内容，“沿TD隔板的两端”是指隔板在宽度方向上的两端。此外，“沿TD隔板的两端”可以指与电极活性材料层的厚度减少的部分相对应的部分。
特别地，基于在宽度方向上隔板的总长度，隔板的两端中的一端的长度可以为约0.1至10％，或约0.2至5％。当将隔板的两端设置为具有以上限定的长度范围时，可以防止对电极的粘附减弱，从而实现整个电极-隔板界面的均匀的粘附。此外，当为了确保隔板与电极之间的粘附而增加粘合剂树脂的含量或者形成单独的粘合层时，电池单元表现出电阻增加，或者隔板的厚度增加，导致电池单元的容量损失。然而，仅仅通过形成沿TD隔板的两端具有更大的厚度就可以防止二次电池的容量损失。
图2是示出根据本公开内容的实施方式堆叠有隔板1和电极2的结构的示意性截面图。在图2中，一对隔板与电极于边界处堆叠在一起，但是也可以堆叠多个电极和/或多个隔板。
如图2所示的隔板形成具有这样的结构，即隔板的两端可以具有随着远离中心部分的方向逐渐增加的厚度。
根据本公开内容，多孔聚合物基板是指起到离子传导屏障(porous ion-conducting barrier)作用的基板，该基板在中断负极和正极之间的电接触的同时允许离子通过，并且在其中形成有多个孔。这些孔相互连通，使得气体或液体可以从基板的一个表面穿过而到基板的另一表面。包括热塑性树脂的多孔聚合物膜可以用作多孔聚合物基板，以赋予关闭(shut down)功能。在本文中，术语“关闭功能”是指当电池的温度升高时，热塑性树脂熔融以闭合多孔聚合物基板的孔，从而中断离子的迁移并防止电池的热失控的功能。热塑性树脂的非限制性示例包括聚烯烃树脂，诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、或类似物。同时，热塑性树脂优选地具有小于约200℃的熔点，以达到这种关闭功能。
多孔聚合物基板的厚度不受特别地限制，但厚度可以特别是1μm至100μm，更特别是5μm至50μm，或约为5μm至30μm。此外，多孔聚合物基板的孔隙率不受特别地限制，但孔隙率可为约10％至95％，或优选为约35％至65％。
多孔涂层形成在多孔聚合物基板的至少一个表面上，并且可以包括无机颗粒和粘合剂树脂。
根据本公开内容，在多孔涂层中，无机颗粒借助于粘合剂树脂相互结合，同时它们基本上彼此接触。在无机颗粒之间形成的间隙体积(interstitial volumes)可以成为空隙以形成孔。
此外，根据本公开内容的实施方式，在多孔涂层中的无机颗粒与粘合剂树脂的重量比可以是99:1-50:50。
根据本公开内容，粘合剂树脂不受特别地限制，只要它能够提供无机颗粒之间的结合力以及多孔涂层与电极之间的结合力即可。例如，粘合剂树脂可以是选自由以下各者构成的群组中的任一者：聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene,PVDF-co-HFP)、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯(polyvinylidenefluoride-co-trichloroethylene)、聚偏二氟乙烯-共-氯三氟乙烯(polyvinylidenefluoride-co-chlorotrifluoroethylene)、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸正丙酯、聚(甲基)丙烯酸异丙酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚(甲基)丙烯酸叔丁酯、聚(甲基)丙烯酸仲丁酯、聚(甲基)丙烯酸戊酯、聚2-乙基丁基(甲基)丙烯酸酯、聚2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、聚正辛基(甲基)丙烯酸酯、聚异辛基(甲基)丙烯酸酯、聚异壬基(甲基)丙烯酸酯、聚十二烷基(甲基)丙烯酸酯、聚十四烷基丙烯酸酯、聚N-乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚醋酸乙烯酯(polyvinylacetate)、聚乙烯-共-醋酸乙烯酯(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)、氰乙基普鲁兰多糖(cyanoethylpullulan)、氰乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalchol)、氰乙基纤维素(cyanoethylcellulose)、氰乙基蔗糖(cyanoethylsucrose)、普鲁兰多糖(pullulan)、羧甲基纤维素(carboxyl methylcellulose)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(acrylonitrile-styrene-butadienecopolymer)、和聚酰亚胺(polyimide)，或它们中两者或更多者的混合物。
此外，粘合剂树脂可以是颗粒型粘合剂聚合物树脂。例如，粘合剂树脂可包括丙烯酸共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、或它们中两者或更多者的混合物，其中丙烯酸共聚物可以包括聚乙基己基丙烯酸酯(ethylhexyl acrylate)-共-甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚丙烯酸乙基己酯酯(polyetylexyl acrylate)、聚丙烯酸丁酯(polybutylacrylate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚丙烯酸丁酯-共-甲基丙烯酸甲酯，或它们中两者或更多者的混合物。
根据本公开内容，无机颗粒不受特别地限制，只要它们是电化学稳定的即可。换言之，无机颗粒不受特别地限制，只要它们在适用电化学装置的工作电压的范围内(例如，基于Li/Li+的0～5V)不会引起氧化反应和/或还原反应即可。无机颗粒的具体示例包括：ZrO2、BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiC、或它们的混合物。此外，无机颗粒的具体示例可以进一步包括：磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(LixTiy(PO4)3，0<x<2，0<y<3)、磷酸铝钛锂(LixAlyTiz(PO4)3，0<x<2，0<y<1，0<z<3)、(LiAlTiP)xOy基玻璃(glass)(0<x<4，0<y<13)、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)、锂氮化物(LixNy，0<x<4，0<y<2)、SiS2基玻璃(LixSiySz，0<x<3，0<y<2，0<z<4)、P2S5基玻璃(LixPySz，0<x<3，0<y<3，0<z<7)、或它们中的两个以上。
电极组件
根据本公开内容的电极组件包括电极；和设置在电极的至少一个表面上的隔板。
根据本公开内容，电极组件可以以堆叠型或堆叠-折叠型进行堆叠以形成二次电池，或者可以以果冻卷形状进行缠绕以形成二次电池。
配置为容纳电极组件的电池外壳可以具有各种形状。例如，电池外壳可以包括袋状外壳、圆柱形外壳、或棱柱形外壳。
在根据本公开内容的电极组件中，电极可以包括集电器和设置在集电器的至少一个表面上的活性材料层。隔板可以包括多孔聚合物基板；和多孔涂层，所述多孔涂层形成在多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括粘合剂聚合物和无机颗粒。在根据本公开内容的电极组件中，所述隔板与上述的隔板相同。
通常，通过将活性材料浆料施加在集电器上、随后干燥来制造电极。然而，当将活性材料浆料施加到集电器上时，就会发生所谓的滑动现象，即活性材料浆料沿横向TD朝着两端向下流动。结果，形成了沿TD朝着两端厚度减小的活性材料层。因此，当电极与隔板层合时，存在一个根本问题，即在活性材料浆料发生滑动现象的区域无法确保足够的粘附水平。在这种情况下，本公开内容旨在通过控制隔板的厚度来解决上述问题。
根据本公开内容的实施方式，沿TD隔板的两端具有比沿TD中心部分的厚度更大的厚度。例如，沿TD隔板的两端的厚度可以比沿TD中心部分的厚度大约5至100％，或约10至50％。
根据本公开内容的另一实施方式，沿TD隔板的两端可以具有与沿TD活性材料层的两端的形状相对应的形状。
根据本公开内容的又一实施方式，沿TD活性材料层的两端可以包括厚度随着沿TD远离中心部分的方向逐渐减小的区域，并且沿TD隔板的两端可以包括厚度随着沿TD远离中心部分的方向逐渐增加的区域。
根据本公开内容，电极可以是正极和/或负极。
例如，可以通过将正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物施加到正极集电器上、随后干燥来获得正极。必要时，在混合物中进一步加入填料。
正极活性材料的具体示例包括但不限于：层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiNiO2)、或用一种或多种过渡金属取代的那些化合物；锂锰氧化物，诸如由Li1+xMn2-xO4(其中x为0-0.33)、LiMnO3、LiMn2O3和LiMnO2表示的那些化合物；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，诸如LiV3O8、LiV3O4、V2O5或Cu2V2O7；由式LiNi1-xMxO2(其中M为Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，且x为0.01-0.3)表示的Ni位点型锂镍氧化物；由式LiMn2-xMxO2(其中M为Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，且x为0.01-0.1)或Li2Mn3MO8(其中M为Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；其中用碱土金属离子部分地取代了Li的LiMn2O4；二硫化合物；Fe2(MoO4)3；或类似物。
通常，正极集电器形成为具有约3μm至500μm的厚度。正极集电器不受特别地限制，只要它不在相应的电池中引起化学变化且具有高导电性即可。正极集电器的具体示例可以包括不锈钢、铝、镍、钛、烧结的碳、或用碳、镍、钛或银进行表面处理的铝或不锈钢、或类似物。此外，在正极集电器的表面上可以形成细小的表面不规则以增强对正极活性材料的粘附。正极集电器可以具有各种形状，包括膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、无纺布网、或类似者。
通常，导电材料可以以基于包括正极活性材料的混合物的总重量的1重量％至50重量％的量进行添加。导电材料不受特别地限制，只要它不在相应的电池中引起化学变化且具有导电性即可。导电材料的具体示例包括：石墨，诸如天然石墨或人造石墨；炭黑，诸如炭黑、乙炔黑、Ketjen黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑或热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；氟化碳；金属粉末，诸如铝粉或镍粉；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如钛氧化物；导电材料，诸如聚苯撑的衍生物；或类似物。
粘合剂是一种有助于活性材料和导电材料之间的结合以及结合至集电器的成分。通常，粘合剂可以以基于包括正极活性材料的混合物的总重量的1重量％至50重量％的量进行添加。粘合剂的具体示例包括：聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物(EPDM)、磺化的EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶、各种共聚物、或类似物。
填料是一种可选的用作抑制正极的膨胀的成分，填料不受特别地限制，只要它是纤维材料同时它不在相应的电池中引起化学变化即可。填料的具体示例可以包括烯烃聚合物，诸如聚乙烯和聚丙烯；以及纤维材料，诸如玻璃纤维和碳纤维。
可以通过将负极活性材料施加到负极集电器上、随后干燥来获得负极。必要时，负极活性材料可以进一步包括以上提及的各成分。
通常，负极集电器形成为具有约3μm至500μm的厚度。负极集电器不受特别地限制，只要它不在相应的电池中引起化学变化且具有高导电性即可。负极集电器的具体示例可以包括铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结的碳、或用碳、镍、钛或银进行表面处理的铜或不锈钢、铝镉合金、或类似物。此外，类似于正极集电器，在负极集电器的表面上可以形成细小的表面不规则以增强对负极活性材料的粘附。负极集电器可以具有各种形状，包括膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、无纺布网、或类似者。
负极活性材料的具体示例包括：碳，诸如非石墨化碳或石墨基碳；金属复合氧化物，诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me’：Al、B、P、Si、元素周期表第1、2和3族元素、卤素；0≤x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂金属；锂合金；硅系合金；锡系合金；氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5；导电聚合物，诸如聚乙炔；Li-Co-Ni型材料；或类似物。
此外，本公开内容提供了一种包括电极组件的二次电池、包括该二次电池作为单元电池的电池模块、包括该电池模块的电池组、和包括该电池组作为电源的装置。该装置的具体示例包括但不限于：由电机的动力所驱动的电动工具(power tool)；电动汽车，包括电动车辆(Electric Vehicles，EV)、混合动力车辆(Hybrid Electric Vehicle，HEV)、插电式混合动力车辆(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)、或类似者；电动两轮车辆，包括电动自行车(E-bike)和电动滑板车(E-scooter)；电动高尔夫球车(electric golf cart)；电力存储系统；或类似者。
在下文中，将以本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实施的方式详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文中阐述的实施例。
实施例
按照下文所述的方式制备每个实施例和比较例。下文将参照图3和表1、表2来解释各实施例和比较例。
实施例1
制备了聚乙烯(Polyethylene)多孔基板(厚度9μm，孔隙率45％)、以及包含了聚偏二氟乙烯作为粘合剂聚合物、氧化铝(Al2O3)作为无机颗粒(粒径50nm)和丙酮作为溶剂的浆料。
通过使用涂覆棒将该浆料施加在多孔基板的一个表面，然后干燥，以获得隔板。
本文中所用的涂覆棒具有如图3所示的结构。在图3中，涂覆棒30包括圆柱形棒31，其上缠绕着线材32，其中在两端B1和B2处缠绕着直径较大的线材，而在中心部分A处缠绕着直径较小的线材。
涂覆棒的总长度为250mm，中间部分A的长度为200mm，两端B1和B2各自的长度为25mm。本文中所用的涂覆棒具有恒定的外径，在中心部分A处的圆柱形棒的直径为12.7mm，在中心部分A处的圆柱形棒上缠绕的线材的直径为0.4mm，在圆柱形棒的两端B1和B2处的圆柱形棒的直径为12.5mm，在圆柱形棒的两端B1和B2处缠绕的线材的直径为0.5mm。
实施例2以及比较例1和2
以与实施例1相同的方式获得隔板，不同之处在于：涂覆浆料，同时按照下表1中所示改变涂覆棒的中心部分A的直径、圆柱形棒的两端B1和B2处的圆柱形棒的直径、以及中心部分A和两端B1和B2上缠绕的线材的直径。
[表1]
[表2]
对电极的粘附(A) 对电极的粘附(B1和B2)
实施例1 62gf/25mm 59gf/25mm
实施例2 59gf/25mm 67gf/25mm
比较例1 65gf/25mm 11gf/25mm
比较例2 78gf/25mm 17gf/25mm
特别地，按照以下对电极的粘附(Lami strength，gf/25mm)进行评估。首先，将活性材料(天然石墨和人造石墨(重量比为5:5))、导电材料(Super P)和粘合剂(聚偏二氟乙烯(PVDF))以92:2:6的重量比进行混合，将所得的混合物分散在水中。然后，将所得的混合物涂覆在宽度为250mm的铜箔上，得到负极。
以与实施例1和2以及比较例1和2相同的方式制备宽度为250mm的隔板。
将所制得的隔板与所述负极进行层合，将层合产物插入厚度为100μm的PET膜之间，通过使用辊式层合机将隔板与负极彼此粘附。在温度为60℃、压力为2.4kgf/mm、速度为5m/min的条件下，使用辊式层合机。
将经粘附的隔板和负极切成宽25mm、长70mm的尺寸，以具有中间部分A以及两端B1和B2。然后，将隔板和负极的末端部分安装在UTM仪上(从Instron购得)，以180°和300mm/min的速度对其施力，并测量将负极从粘附在其上的隔板分离开所需的力。
[附图标记]
1:隔板
11:多孔聚合物基板
12:多孔涂层
2:电极
21:集电器
22:活性材料层
30:涂覆棒
31:圆柱形棒
32:线材
A:中心部分
B1,B2:端部

Claims (11)

1.一种用于电化学装置的隔板，包括：
多孔聚合物基板；和
多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括粘合剂聚合物和无机颗粒，
其中，沿横向TD(Transverse Direction)所述隔板的两端处的所述隔板的厚度大于沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度。
2.根据权利要求1所述的用于电化学装置的隔板，其中沿TD所述隔板的两端处的所述隔板的厚度比沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度大5至100％。
3.根据权利要求1所述的用于电化学装置的隔板，其中沿TD所述隔板的两端包括厚度随着远离沿TD中心部分的方向逐渐增加的区域。
4.根据权利要求1所述的用于电化学装置的隔板，其中所述隔板的所述两端中的一端具有对应于在宽度方向上所述隔板的总长度的0.1至10％的长度。
5.一种电极组件，包括：
电极，所述电极包括集电器和设置在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层；和
设置在所述电极的至少一个表面上的隔板，
其中所述隔板包括：
多孔聚合物基板；和
多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上，且包括粘合剂聚合物和无机颗粒，
其中沿横向TD所述隔板的两端处的所述隔板的厚度大于沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度。
6.根据权利要求5所述的电极组件，其中沿TD所述隔板的两端处的所述隔板的厚度比沿TD所述隔板的中心部分处的所述隔板的厚度大5至100％。
7.根据权利要求5所述的电极组件，其中沿TD所述隔板的两端具有与沿TD所述活性材料层的两端的形状相对应的形状。
8.根据权利要求5所述的电极组件，其中沿TD所述隔板的两端包括厚度随着远离沿TD中心部分的方向逐渐增加的区域，和
沿TD所述活性材料层的两端包括厚度随着远离沿TD中心部分的方向逐渐减小的区域。
9.根据权利要求5所述的电极组件，其中所述隔板的所述两端中的一端具有对应于在宽度方向上所述隔板的总长度的0.1至10％的长度。
10.一种二次电池，包括在权利要求5至9中的任一者中所限定的电极组件。
11.根据权利要求10所述的二次电池，其为锂二次电池。
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