ES3042066T3

ES3042066T3 - Coating bar and method for manufacturing separator using the same

Info

Publication number: ES3042066T3
Application number: ES22878838T
Authority: ES
Inventors: Won-Sik Bae; So-Jung Park; So-Yeong Lee; Jong-Yoon Lee; So-Mi Jeong
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-10-07
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2025-11-18
Anticipated expiration: 2042-09-30
Also published as: EP4289515A1; CN116783003B; JP7618822B2; EP4289515B1; CA3213852A1; JP2024508099A; WO2023059017A1; CN116783003A; KR20230050178A; KR102598703B1; US12115549B2; US20240261812A1; HUE072826T2; EP4289515A4; PL4289515T3

Abstract

La presente invención se refiere a una barra de recubrimiento y a un método para fabricar un separador mediante su uso. La barra de recubrimiento, según la presente invención, puede formar, mediante una sola aplicación, una capa de recubrimiento con regiones de diferentes espesores. Además, el método para fabricar un separador, según la presente invención, comprende una etapa de formación de una capa de recubrimiento porosa mediante una barra de recubrimiento predeterminada, lo que permite fabricar un separador con una capa de recubrimiento porosa de diferentes espesores. En particular, la presente invención permite fabricar un separador cuyos extremos son más gruesos que su parte central, lo que evita, durante la unión del separador a los electrodos, una adhesión insuficiente en ambos extremos en una zona de transición y proporciona una adhesión uniforme en toda la interfaz entre el separador y los electrodos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Barra de recubrimiento y método para fabricar un separador usando la misma

[0003] Campo técnico

[0004] La presente divulgación se refiere a una barra de recubrimiento ya un método para fabricar un separador usando la misma.

[0005] La presente solicitud reivindica prioridad sobre la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0133531 presentada el 7 de octubre de 2021 en la República de Corea.

[0006] Antecedentes de la técnica

[0007] Está prestándose atención a baterías secundarias que pueden recargarse repetidamente como alternativa a la energía fósil. Las baterías secundarias se han usado principalmente en dispositivos portátiles tradicionales, tales como teléfonos móviles, cámaras de vídeo y herramientas eléctricas. Sin embargo, recientemente, la variedad de aplicaciones está ampliándose gradualmente a vehículos (EV, HEV, PHEV) que se alimentan con energía eléctrica, sistemas de almacenamiento de energía de alta capacidad (ESS) y sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS). Una batería secundaria incluye un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y un electrolito que reacciona eléctrica y químicamente con materiales activos recubiertos en el electrodo positivo y el electrodo negativo. Un ejemplo típico es una batería secundaria de iones de litio en la que se producen reacciones electroquímicas en el electrodo positivo y el electrodo negativo por iones de litio que actúan como iones de trabajo durante la carga/descarga. En la batería secundaria de iones de litio existente, para garantizar la fuerza adhesiva entre el electrodo y el separador en el conjunto de electrodos, se aplica laminación en el procedimiento de montaje. La laminación es el proceso de combinar el separador con el electrodo. La laminación incluye aplicar presión y calor al separador y al electrodo apilados uno encima del otro para adherirlos, aumentando de este modo la fuerza adhesiva entre el separador y el electrodo.

[0008] El documento JP 2018079436 A se refiere a un dispositivo de recubrimiento que aplica pintura térmica, tinta, etc., y a un medio de registro térmico tal como papel térmico o película térmica sobre el que se forma una capa de registro térmico mediante recubrimiento con pintura térmica.

[0009] El documento JP H10216588 A se refiere a una barra para un dispositivo de recubrimiento, y más particularmente a una barra para un dispositivo de recubrimiento que tiene ranuras formadas en la superficie circunferencial de la barra.

[0010] El documento KR 102 306 424 B1 se refiere a un dispositivo de recubrimiento de membrana que mantiene de manera estable el menisco de una suspensión orgánica que contiene un aglutinante y una carga en una porción en la que se separan una membrana y una barra de recubrimiento (el lado de salida de una membrana anterior).

[0011] El documento JP H06170312 A se refiere a un método de recubrimiento y a un aparato de recubrimiento por barra de alambre, y más particularmente a un método de recubrimiento y a un aparato de recubrimiento por barra de alambre que impiden fácilmente un recubrimiento grueso en ambos extremos.

[0012] El documento JP 2021 115557 A se refiere a un dispositivo de recubrimiento de tipo de recubrimiento por barra equipado con una barra de alambre adecuada para recubrir con un adhesivo de fusión en caliente como líquido de recubrimiento, y a una mejora en la barra de alambre.

[0013] En general, el electrodo positivo o el electrodo negativo se fabrica recubriendo un colector de corriente con una suspensión de material activo y secándola. Sin embargo, cuando el colector de corriente se recubre con la suspensión de material activo, a medida que va hacia los dos extremos en la dirección transversal, se produce un fenómeno de deslizamiento en el que fluye la suspensión de material activo. Por tanto, la capa de material activo resultante tiene un grosor menor a medida que va hacia los dos extremos en la dirección transversal.

[0014] En relación con esto, la figura 1 muestra la estructura de pila de electrodo-separador común. Tal como puede observarse a partir de la figura 1, el separador 1 incluye una capa 12 de recubrimiento porosa que tiene un grosor uniforme sobre al menos una superficie de un sustrato 11 de polímero poroso, y el electrodo 2 incluye la capa 22 de material activo sobre al menos una superficie del colector 21 de corriente. La capa 22 de material activo tiene una disminución gradual en el grosor a medida que va hacia los dos extremos en la dirección transversal. Por consiguiente, debido a la falta de grosor en los dos extremos del electrodo en la dirección transversal, pese a la laminación del separador y el electrodo, la fuerza adhesiva es baja especialmente en los dos extremos en la dirección transversal. En el peor de los casos, se produce un fallo de adhesión entre el separador y el electrodo.

[0015] Mientras tanto, los métodos conocidos para formar una capa de recubrimiento recubriendo un sustrato con diferentes materiales incluyen, por ejemplo, recubrimiento por huecograbado, recubrimiento por rodillo inverso y recubrimiento por barra de alambre. Entre ellos, el método de recubrimiento por barra de alambre es más fácil de manipular y manejar que los otros métodos de recubrimiento y logra un recubrimiento delgado y uniforme en una zona amplia, y por tanto estas ventajas hacen que el método de recubrimiento por barra de alambre se use ampliamente. Específicamente, el método de recubrimiento por barra de alambre puede incluir alimentar una disolución de recubrimiento a una barra de recubrimiento sobre la que está enrollado un alambre, poner un sustrato y la barra de recubrimiento en contacto entre sí y transferir la disolución de recubrimiento sobre el sustrato mientras se hace rotar la barra de recubrimiento, o recubrir una superficie del sustrato con la disolución de recubrimiento, y hacer rotar la barra de recubrimiento sobre la que están enrollado el alambre.

[0016] Sin embargo, dado que la capa de recubrimiento formada usando la barra de recubrimiento se forma con un grosor uniforme, el método de recubrimiento con barra de alambre no puede formar una capa de recubrimiento que tenga una zona con diferentes grosores mediante un recubrimiento.

[0017] Divulgación

[0018] Problema técnico

[0019] La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar una barra de recubrimiento predeterminada para formar una capa de recubrimiento que tiene una zona con diferentes grosores mediante un recubrimiento. Adicionalmente, la presente divulgación se refiere además a proporcionar un método para fabricar un separador usando la barra de recubrimiento predeterminada.

[0020] Resultará evidente que estos y otros objetivos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios o métodos expuestos en las reivindicaciones adjuntas y una combinación de los mismos.

[0021] Solución técnica

[0022] Los inventores descubrieron que el problema descrito anteriormente puede resolverse mediante una barra de recubrimiento tal como se describe a continuación y un método para fabricar un separador usando la misma.

[0023] Una primera realización se refiere a una barra de recubrimiento para recubrir una superficie de un sustrato con una suspensión orgánica/inorgánica, en la que la barra de recubrimiento incluye una barra cilíndrica y un alambre enrollado sobre la superficie de la barra cilíndrica, la barra cilíndrica tiene un diámetro menor en los dos extremos que el diámetro en el centro, y el diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos es mayor que el diámetro de alambre del alambre enrollado en el centro.

[0024] Una segunda realización se refiere a la barra de recubrimiento según la primera realización, en la que el diámetro exterior de la barra de recubrimiento es uniforme.

[0025] Una tercera realización se refiere a la barra de recubrimiento según la realización primera o segunda, en la que la longitud de uno de los dos extremos es del 0,1 al 10 % de la longitud total de la barra de recubrimiento.

[0026] Una cuarta realización se refiere a la barra de recubrimiento según una cualquiera de las realizaciones primera a tercera, en la que el diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos es mayor que el diámetro de alambre del alambre enrollado en el centro en del 10 al 100 %.

[0027] Una quinta realización se refiere a un método para fabricar un separador que incluye preparar un sustrato de polímero poroso; y recubrir con una suspensión orgánica/inorgánica que comprende un polímero aglutinante y partículas inorgánicas, al menos una superficie del sustrato de polímero poroso usando la barra de recubrimiento según una cualquiera de las realizaciones primera a cuarta para formar una capa de recubrimiento porosa.

[0028] Una sexta realización se refiere al método para fabricar un separador según la quinta realización, en el que el grosor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos en una dirección transversal es mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal.

[0029] Una séptima realización se refiere al método para fabricar un separador según la realización quinta o sexta, en el que el grosor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos en una dirección transversal es mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal en del 10 al 150 %.

[0030] Una octava realización se refiere al método para fabricar un separador según una cualquiera de las realizaciones quinta a séptima, en el que la longitud de uno de los dos extremos de la capa de recubrimiento porosa es del 0,1 al 10 % de la longitud total del separador en una dirección de anchura.

[0031] Efectos ventajosos

[0032] La barra de recubrimiento según la presente divulgación puede formar una capa de recubrimiento que tiene una zona con diferentes grosores mediante un recubrimiento.

[0033] Adicionalmente, el método para fabricar un separador según la presente divulgación incluye formar una capa de recubrimiento porosa usando la barra de recubrimiento predeterminada, fabricar un separador que incluye la capa de recubrimiento porosa que tiene una zona con diferentes grosores. Específicamente, la presente divulgación puede fabricar el separador que tiene un grosor mayor en los dos extremos que en el centro, evitando de ese modo la falta de fuerza adhesiva en los dos extremos en la dirección transversal en la adhesión entre el separador y el electrodo, y presentando una fuerza adhesiva uniforme en toda la superficie de contacto entre el separador y el electrodo.Descripción de los dibujos

[0034] Los dibujos adjuntos ilustran una realización a modo de ejemplo de la presente divulgación, y junto con la descripción anterior de la presente divulgación, sirven para ayudar a una comprensión adicional de los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos. Mientras tanto, la forma, el tamaño, la escala o la proporción de los elementos en los dibujos adjuntos pueden estar exagerados para enfatizar una descripción más clara.

[0035] La figura 1 es una vista esquemática en sección transversal que muestra una estructura de pila de separadorelectrodo según la técnica relacionada.

[0036] La figura 2 es una vista esquemática en sección transversal que muestra una estructura de una barra de recubrimiento según la presente divulgación.

[0037] La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal que muestra una estructura de una barra cilíndrica incluida en una barra de recubrimiento según la presente divulgación.

[0038] La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal que muestra un ejemplo de una estructura de pila de un electrodo y un separador fabricados según la presente divulgación.

[0039] Mejor modo

[0040] A continuación en el presente documento, se describirá en detalle la presente divulgación. Debe entenderse que los términos o palabras usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse en cambio basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación partiendo de la base del principio de que se permite que el inventor defina términos de manera apropiada para la mejor explicación. El término “comprende(n)” o “incluye(n)” cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de elementos indicados, pero no excluye la presencia o adición de uno o más de otros elementos, a menos que el contexto indique claramente otra cosa.

[0041] El término “aproximadamente” se usa en el presente documento en el sentido de en, o casi en, cuando se tienen en cuenta las tolerancias de fabricación y material inherentes en las circunstancias indicadas, y se usa para impedir que un infractor sin escrúpulos se aproveche injustamente de la presente divulgación cuando se indican cifras exactas o absolutas como ayuda para entender la presente divulgación.

[0042] A lo largo de la presente memoria descriptiva, A y/o B se refiere a A o B o ambos.

[0043] La presente divulgación se refiere a una barra de recubrimiento y un método para fabricar un separador usando la misma. A continuación en el presente documento, se proporcionará una descripción detallada.

[0044] Barra de recubrimiento

[0045] Según un aspecto de la presente divulgación, la barra de recubrimiento de la presente divulgación es una barra de recubrimiento para recubrir una superficie de un sustrato con una suspensión orgánica/inorgánica,

[0046] en la que la barra de recubrimiento incluye una barra cilíndrica y un alambre enrollado sobre la superficie de la barra cilíndrica,

[0047] la barra cilíndrica tiene un diámetro menor en los dos extremos que el diámetro en el centro, y

[0048] el diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos es mayor que el diámetro de alambre del alambre enrollado en el centro.

[0049] La barra de recubrimiento de la presente divulgación se usa para recubrir la superficie del sustrato con la suspensión orgánica/inorgánica, y la barra de recubrimiento incluye la barra cilindrica y el alambre enrollado sobre la superficie de la barra cilíndrica.

[0050] El sustrato puede incluir, pero sin limitarse a, una película, una lámina y un material textil no tejido realizados de cualquier material que pueda usarse como soporte. Por ejemplo, el sustrato puede ser un sustrato de polímero poroso que puede usarse como sustrato de un separador en una batería secundaria. El sustrato de polímero poroso es un sustrato que tiene una pluralidad de poros como barrera conductora de iones para bloquear el contacto eléctrico entre el electrodo negativo y el electrodo positivo y permitir que pasen iones a través del mismo. El sustrato de polímero poroso puede estar realizado de polímero de poliolefina tal como polietileno, polipropileno y polibutileno. La suspensión orgánica/inorgánica es una suspensión con la que puede recubrirse al menos una superficie del sustrato, y puede incluir compuestos orgánicos y/o inorgánicos y los componentes incluidos en la suspensión no se limitan a tipos particulares.

[0051] La barra de recubrimiento común se forma enrollando el alambre que tiene un diámetro de alambre uniforme sobre la barra cilíndrica que tiene un diámetro uniforme. En el procedimiento de recubrimiento usando la barra de recubrimiento, cuando se recibe una disolución de recubrimiento en un espacio entre alambres adyacentes, puede formarse una capa de recubrimiento que tiene un grosor uniforme sobre una superficie del sustrato.

[0052] Sin embargo, el recubrimiento que usa la barra de recubrimiento común puede formar la capa de recubrimiento de manera uniforme sobre una zona amplia, pero es posible formar una capa de recubrimiento que tenga un grosor uniforme, pero no es posible formar una capa de recubrimiento que tenga una zona con diferentes grosores.

[0053] Por consiguiente, los inventores pretenden proporcionar una barra de recubrimiento para formar una capa de recubrimiento que tenga una zona con diferentes grosores mediante un recubrimiento cambiando el diseño de la barra de recubrimiento.

[0054] Según una realización de la presente divulgación, la barra cilíndrica de la barra de recubrimiento de la presente divulgación tiene un diámetro menor en los dos extremos que el diámetro en el centro, y el diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos es mayor que el diámetro de alambre del alambre enrollado en el centro. Cuando se enrollan al menos dos tipos de alambres que tienen diferentes diámetros de alambre sobre la barra cilíndrica que tiene un diámetro uniforme, la zona sobre la que se enrolla un alambre (es decir, un alambre más grueso) que tiene un diámetro de alambre mayor, tiene un diámetro exterior mayor que la zona sobre la que se enrolla un alambre (es decir, un alambre más delgado) que tiene un diámetro de alambre menor. En este caso, el alambre en la zona que tiene un diámetro exterior mayor aplica una presión mayor al sustrato, provocando la deformación del sustrato.

[0055] Por consiguiente, la presente divulgación establece que el diámetro de la barra cilíndrica sobre la que se enrolla el alambre que tiene un diámetro de alambre mayor sea menor que el diámetro de la barra cilíndrica sobre la que se enrolla el alambre que tiene un diámetro de alambre menor, para hacer que la presión aplicada al sustrato por la barra de recubrimiento sea uniforme.

[0056] Adicionalmente, la presente divulgación puede ajustar el grosor de la suspensión orgánica/inorgánica que recubre el sustrato cambiando el grosor del diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos y el centro de la barra cilíndrica. Específicamente, según la presente divulgación, la cantidad de la suspensión orgánica/inorgánica recibida en el espacio entre alambres adyacentes enrollados en los dos extremos de la barra cilíndrica es mayor que la cantidad de la suspensión orgánica/inorgánica recibida en el espacio entre alambres adyacentes enrollados en el centro de la barra cilíndrica. Por consiguiente, puede recubrirse una mayor cantidad de suspensión orgánica/inorgánica en los dos extremos del sustrato que en el centro, y puede formarse una capa de recubrimiento más gruesa en los dos extremos del sustrato que en el centro.

[0057] En particular, la presente divulgación cambia el diseño de los dos extremos de la barra de recubrimiento. En la presente divulgación, la barra de recubrimiento puede incluir el centro y los extremos, y una zona distinta del centro puede denominarse los dos extremos. Específicamente, la longitud de uno de los dos extremos puede ser aproximadamente de 0,1 al 10 % o aproximadamente del 0,2 al 5 % de la longitud total de la barra de recubrimiento. Según una realización específica de la presente divulgación, el diámetro exterior de la barra de recubrimiento puede ser aproximadamente uniforme.

[0058] El diámetro exterior de la barra de recubrimiento se refiere al diámetro exterior de la barra de recubrimiento medido en la ubicación en la que se enrolla el alambre. Es decir, el diámetro exterior de la barra de recubrimiento corresponde al doble de la suma del radio de la barra cilíndrica y el diámetro de alambre del alambre. Adicionalmente, “diámetro exterior uniforme” indica que el diámetro exterior de la barra de recubrimiento en los dos extremos y el centro es uniforme, o el diámetro exterior de la barra de recubrimiento en los dos extremos y el centro es sustancialmente igual, o el diámetro exterior de la barra de recubrimiento en los dos extremos y el centro es sustancialmente igual dentro del intervalo de error cuando se mide. Específicamente, el diámetro de la barra cilíndrica y el diámetro de alambre del alambre en los dos extremos y el centro de la barra de recubrimiento de la presente divulgación pueden ser diferentes, pero el diámetro exterior de la barra de recubrimiento puede ser uniforme. Es decir, el diámetro de la barra cilíndrica puede ser mayor en el centro y menor en los dos extremos, y por consiguiente, el diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos de la barra cilíndrica puede ser mayor que el diámetro de alambre del alambre enrollado en el centro de la barra cilíndrica.

[0059] La figura 2 muestra esquemáticamente la estructura de la barra de recubrimiento según una realización de la presente divulgación. Adicionalmente, la figura 3 muestra esquemáticamente la barra cilíndrica de la barra de recubrimiento según una realización de la presente divulgación. La figura 2 muestra la barra 30 de recubrimiento que incluye el alambre 32 enrollado sobre la barra 31 cilíndrica según la figura 3, y el alambre que tiene un diámetro de alambre mayor está enrollado en los dos extremos B1 y B2, y el alambre con un diámetro de alambre menor está enrollado en el centro A para hacer que el diámetro exterior sea uniforme.

[0060] Mientras tanto, según una realización específica de la presente divulgación, el diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos puede ser mayor que el diámetro de alambre del alambre enrollado en el centro en aproximadamente del 10 % al 100 % o del 20 al 80 %. Cuando la diferencia entre los diámetros de alambre de los alambres enrollados en el centro y los extremos de la barra cilíndrica corresponde al intervalo descrito anteriormente, el grosor de la suspensión orgánica/inorgánica que recubre en los dos extremos y el centro del sustrato puede ajustarse dentro de un intervalo óptimo.

[0061] Adicionalmente, según una realización específica de la presente divulgación, en la presente divulgación, la barra cilíndrica tiene un diámetro menor en los dos extremos que el diámetro en el centro, y el diámetro de la barra cilíndrica en los dos extremos puede determinarse según el grosor del diámetro de alambre del alambre enrollado en los dos extremos. En particular, para un diámetro exterior uniforme de la barra de recubrimiento, el diámetro de la barra cilíndrica en los dos extremos y en el centro puede determinarse en función del grosor del diámetro de alambre del alambre. Por ejemplo, el diámetro de la barra cilíndrica en los dos extremos puede ser menor que el diámetro en el centro en aproximadamente del 0,5 al 10%, o del 1 al 5%. Cuando la diferencia en el diámetro de la barra cilíndrica en los dos extremos y en el centro corresponde al intervalo descrito anteriormente, es posible minimizar la presión aplicada al sustrato por la barra de recubrimiento cuando se recubre una superficie del sustrato con la suspensión orgánica/inorgánica, impidiendo de ese modo la deformación del sustrato.

[0062] Método para fabricar un separador

[0063] Según un aspecto de la presente divulgación, un método para fabricar un separador según la presente divulgación incluye:

[0064] preparar el sustrato de polímero poroso; y

[0065] recubrir con la suspensión orgánica/inorgánica que comprende un polímero aglutinante y partículas inorgánicas, al menos una superficie del sustrato de polímero poroso usando la barra de recubrimiento según una realización de la presente divulgación para formar una capa de recubrimiento porosa.

[0066] En particular, en la presente divulgación, cuando se forma la capa de recubrimiento porosa, el grosor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos puede ajustarse recubriendo al menos una superficie del sustrato de polímero poroso con la suspensión orgánica/inorgánica usando la barra de recubrimiento según una realización de la presente divulgación tal como se describió anteriormente. Específicamente, después de que la suspensión orgánica/inorgánica se alimente a la barra de recubrimiento según una realización de la presente divulgación, la suspensión orgánica/inorgánica puede transferirse sobre el sustrato de polímero poroso mientras se hace rotar la barra de recubrimiento en contacto con una superficie del sustrato de polímero poroso, para formar la capa de recubrimiento porosa sobre una superficie del sustrato de polímero poroso. Alternativamente, después de que la suspensión orgánica/inorgánica se aplica a al menos una superficie del sustrato de polímero poroso, puede recubrirse con la suspensión orgánica/inorgánica con el movimiento del sustrato de polímero a lo largo de la dirección de recubrimiento mientras se hace rotar la barra de recubrimiento según una realización de la presente divulgación sobre la suspensión orgánica/inorgánica, para formar la capa de recubrimiento porosa sobre una superficie del sustrato de polímero poroso.

[0067] El separador fabricado mediante el método de fabricación común tiene una fuerza adhesiva insuficiente con el electrodo debido a la falta de fuerza adhesiva en los dos extremos, pero la presente divulgación proporciona el método para fabricar un separador que incluye aumentar selectivamente solo el grosor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos, resolviendo de ese modo el problema con la falta de fuerza adhesiva en los dos extremos, y garantizando una fuerza adhesiva suficiente en la laminación del separador y el electrodo.

[0068] En caso de que aumente la cantidad del polímero aglutinante o se forme una capa adhesiva independiente para garantizar la fuerza adhesiva entre el separador y el electrodo, la resistencia de la celda de batería aumenta o el grosor del separador aumenta, provocando la pérdida de capacidad de la celda de batería. Sin embargo, el separador de la presente divulgación tiene un grosor mayor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos en la dirección transversal que en el centro en la dirección transversal para evitar la pérdida de capacidad de la batería secundaria.

[0069] Según una realización específica de la presente divulgación, tal como se muestra en la figura 4, la capa de recubrimiento porosa puede tener un grosor mayor en los dos extremos en la dirección transversal que en el centro en la dirección transversal.

[0070] Por ejemplo, el grosor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos en la dirección transversal puede ser mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal en aproximadamente del 10 al 150% o aproximadamente de 30 al 80 %. Alternativamente, los dos extremos de la capa de recubrimiento porosa en la dirección transversal pueden incluir una zona con su grosor aumentando gradualmente a lo largo de una dirección orientada en sentido opuesto al centro en la dirección transversal. La presente divulgación establece que el grosor de la capa de recubrimiento porosa en los dos extremos en la dirección transversal sea mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal, resolviendo de ese modo el problema con la falta de fuerza adhesiva en los dos extremos en la dirección transversal y garantizando una fuerza adhesiva suficiente en la laminación del separador y el electrodo.

[0071] Según una realización específica de la presente divulgación, la longitud de uno de los dos extremos de la capa de recubrimiento porosa puede ser aproximadamente del 0,1 al 10 %, o aproximadamente del 0,2 al 5 % de la longitud total del sustrato en la dirección de anchura. Cuando los extremos se establecen para tener el intervalo de longitudes descrito anteriormente, es posible impedir una reducción en la fuerza adhesiva con el electrodo y presentar una fuerza adhesiva uniforme en toda la superficie de contacto entre el electrodo y el separador.

[0072] En la presente divulgación, el sustrato de polímero poroso se refiere a un sustrato que tiene una pluralidad de poros tal como se describió anteriormente. Los poros están conectados entre sí para permitir que pasen gases o líquidos a través del sustrato desde una superficie a la otra superficie. El sustrato de polímero poroso puede incluir una película de polímero porosa que comprende una resina termoplástica desde la perspectiva de una función de apagado. En este caso, la función de apagado se refiere a una función para impedir la fuga térmica de la batería al cerrar los poros del sustrato poroso para bloquear el movimiento de los iones cuando la resina termoplástica se funde con el aumento de la temperatura de la batería. El punto de fusión de la resina termoplástica es preferiblemente menor de aproximadamente 200 °C en lo que se refiere a la función de apagado.

[0073] El sustrato de polímero poroso no está limitado a un grosor particular, sino que específicamente, el grosor del sustrato de polímero poroso es aproximadamente de 1 a 100 |im, y de manera más específica, aproximadamente de 5 a 50 |im o aproximadamente de 5 a 30 |im, y el sustrato de polímero poroso no está limitado a una porosidad particular, sino que la porosidad del sustrato de polímero poroso, de manera preferible, es aproximadamente del 10 al 95 % o aproximadamente del 35 al 65 %.

[0074] En la presente divulgación, las partículas inorgánicas están empaquetadas en contacto entre sí y se mantienen juntas por el polímero aglutinante dentro de la capa de recubrimiento porosa, para formar un volumen intersticial entre ellas, definiendo un espacio vacío que forma poros.

[0075] Adicionalmente, en la presente divulgación, específicamente, la razón en peso de las partículas inorgánicas y el polímero aglutinante en la capa de recubrimiento porosa puede ser de 99 : 1 a 50 : 50.

[0076] En la presente divulgación, el polímero aglutinante no se limita a un tipo particular, y puede incluir cualquier tipo de polímero aglutinante capaz de proporcionar fuerza de unión entre las partículas inorgánicas y fuerza de unión entre la capa de recubrimiento porosa y el electrodo. Por ejemplo, el polímero aglutinante puede incluir al menos uno seleccionado del grupo que consiste en poli(fluoruro de vinilideno)-co-hexafluoropropileno (PVDF-co-HFP), poli(fluoruro de vinilideno)-co-tricloroetileno, poli(fluoruro de vinilideno)-co-clorotrifluoroetileno, poli(metacrilato de metilo), poli((met)acrilato de etilo), poli((met)acrilato de n-propilo), poli((met)acrilato de isopropilo), poli((met)acrilato de n-butilo), poli((met)acrilato de t-butilo), poli((met)acrilato de sec-butilo), poli((met)acrilato de pentilo), poli((met)acrilato de 2-etilbutilo), poli((met)acrilato de 2-etilhexilo), poli((met)acrilato de n-octilo), poli((met)acrilato de isooctilo), poli((met)acrilato de isononilo), poli((met)acrilato de laurilo), poli((met)acrilato de tetradecilo), poli(N-vinilpirrolidona), poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo), polietileno-co-acetato de vinilo, poli(óxido de etileno), acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, acetato-propionato de celulosa, cianoetilpululano, cianoetil-poli(alcohol vinílico), cianoetil-celulosa, cianoetil-sacarosa, pululano, carboximetilcelulosa, copolímero de acrilonitrilo-estirenobutadieno y poliimida.

[0077] Adicionalmente, el polímero aglutinante puede ser una resina de polímero aglutinante particulada, por ejemplo, al menos una de un copolímero acrílico o un caucho de estireno-butadieno. El copolímero acrílico puede incluir al menos uno de acrilato de etilhexilo-co-metacrilato de metilo, poli(metacrilato de metilo), poli(acrilato de etilhexilo), poli(acrilato de butilo), poliacrilonitrilo o acrilato de butilo-co-metacrilato de metilo.

[0078] En la presente divulgación, las partículas inorgánicas no están limitadas a un tipo particular y pueden incluir partículas electroquímicamente estables. Por ejemplo, las partículas inorgánicas no están limitadas a un tipo particular y pueden incluir cualquier tipo de partículas inorgánicas que no provoquen una reacción de oxidación y/o reducción en el intervalo de tensión de funcionamiento (por ejemplo, 0~5 V frente a Li/Li<+>) de dispositivos electroquímicos usados, y los ejemplos no limitativos de las partículas inorgánicas puede incluir al menos uno de ZrO<2>, BaTiO<a>, Pb(Zr,Ti)O<a>(PZT), Pb-<i-x>La<x>Zr-<i-y>Ti<y>O<a>(PLZT), PB(Mg<3>Nb<2/3>)O<3>-PbTiO<3>(PMN-PT), hafnia (HfO<2>), SrTiO<3>, SnO<2>, CeO<2>, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO<2>, Y<2>O<3>, AhO<3>, TO<2>, AlOOH, Al(OH)<3>o SiC. Además de lo anterior, las partículas inorgánicas pueden incluir además al menos uno fosfato de litio (Li<3>PO<4>), fosfato de litio y titanio (Li<x>Ti<y>(PO<4>)<3>, 0<x<2, 0<y<3), fosfato de litio, aluminio y titanio (Li<x>Al<y>Ti<z>(PO<4>)<3>, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), vidrio a base de (LiAlTiP)<x>O<y>(0<x<4, 0<y<13), titanato de litio y lantano (Li<x>La<y>T ¿<3>, 0<x<2, 0<y<3), tiofosfato de litio y germanio (Li<x>Ge<y>P<z>S<w>, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), nitruro de litio (Li<x>N<y>, 0<x<4, 0<y<2), vidrio a base de SiS<2>(Li<x>Si<y>S<z>, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) o vidrio a base de P<2>S<5>(Li<x>P<y>S<z>, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7).

[0079] A continuación en el presente documento, la presente divulgación se describirá con detalle a través de ejemplos. Sin embargo, los ejemplos según la presente divulgación pueden modificarse de muchas otras formas, y el alcance de la presente divulgación no debe interpretarse como limitado a los siguientes ejemplos. Los ejemplos de la presente divulgación se proporcionan para explicar completamente la presente divulgación a los expertos habituales en el campo técnico al que pertenece la presente divulgación.

[0080] Cada ejemplo y ejemplo comparativo se prepara mediante el siguiente método.

[0081] A continuación en el presente documento, se describirán los ejemplos y ejemplos comparativos con referencia a la figura 2 y las tablas 1 y 2.

[0082] Ejemplo 1

[0083] Preparación de un sustrato poroso de polietileno (grosor 9 |im, porosidad: 45 %), se añaden poli(fluoruro de vinilideno) como polímero aglutinante y alúmina (AhO<3>) (tamaño de partícula: 500 nm) como partículas inorgánicas a acetona como disolvente para preparar una suspensión.

[0084] Se recubre una superficie del sustrato poroso con la suspensión usando una barra de recubrimiento y se seca para fabricar un separador.

[0085] En este caso, la barra de recubrimiento usada tiene la estructura tal como se muestra en la figura 2. La longitud total de la barra de recubrimiento es de 250 mm, el centro (A) es de 200 mm, y cada uno de los dos extremos (B1 y B2) es de 25 mm. El diámetro exterior de la barra de recubrimiento usada es uniforme, el diámetro de la barra cilíndrica en el centro (A) es de 12,7 mm, el diámetro de alambre del alambre enrollado sobre la barra cilíndrica en el centro (A) es de 0,4 mm, el diámetro de la barra cilíndrica en los dos extremos (B1 y B2) es de 12,5 mm, y el diámetro de alambre del alambre enrollado sobre la barra cilíndrica en los dos extremos (B1 y B2) es de 0,5 mm.

[0086] Ejemplo 2 y ejemplos comparativos 1, 2

[0087] Se fabrica un separador mediante el mismo método que en el ejemplo 1, y se aplica la suspensión cambiando el diámetro de la barra cilíndrica en el centro (A) y los dos extremos (B1 y B2) de la barra de recubrimiento y el diámetro de alambre del alambre enrollado sobre ella tal como se muestra en la siguiente tabla 1.

[0088] [Tabla 1]

[0090]

[0092] [Tabla 2]

[0093]

[0095] Específicamente, la fuerza adhesiva del electrodo (fuerza de laminación, gf/25 mm) se evalúa mediante el siguiente método. Se mezclan un material activo [grafito natural y grafito artificial (razón en peso 5:5)], un material conductor [super P] y un aglutinante [poli(fluoruro de vinilideno) (PVdF)] a una razón en peso de 92:2:6, se dispersan en agua, y se aplican sobre una lámina de cobre de 250 mm de anchura para fabricar un electrodo negativo.

[0096] El separador que tiene una anchura de 250 mm se prepara tal como se fabrica en los ejemplos 1 a 2 y los ejemplos comparativos 1 a 2.

[0097] El separador y el electrodo negativo, tal como se preparan, se apilan y se intercalan entre películas de PET de 100 |im de grosor y se adhieren usando una máquina de laminación por rodillos. En este caso, las condiciones de la máquina de laminación por rodillos incluyen la adhesión a 60 °C bajo una presión de 2,4 kgf/mm a una velocidad de 5 m/min.

[0098] El separador y el electrodo negativo adheridos entre sí se diseñan de manera que el centro (A) y los dos extremos (B1 y B2) tengan 25 mm de anchura y 70 mm de longitud, el extremo del separador y el electrodo negativo se monta en un equipo UTM (Instron), y se aplica una fuerza a 180° a la velocidad de medición de 300 mm/min para medir la fuerza necesaria para separar el electrodo negativo del separador adherido al electrodo negativo.

[0099] [Descripción de los números de referencia]

[0100] 1: Separador

[0101] 11: Sustrato de polímero poroso

[0102] 12: Capa de recubrimiento porosa

[0103] 2: Electrodo

[0104] 21: Colector de corriente

[0105] 22: Capa de material activo

[0106] 30: Barra de recubrimiento

[0107] 31: Barra cilindrica

[0108] 32: Alambre

[0109] A: Centro

[0110] B1, B2: Extremo

Claims

1. REIVINDICACIONES

i.Barra (30) de recubrimiento para recubrir una superficie de un sustrato con una suspensión orgánica/inorgánica, en la que la barra (30) de recubrimiento incluye una barra (31) cilíndrica y un alambre (32) enrollado sobre la superficie de la barra (31) cilíndrica,

caracterizada porque:

la barra (31) cilíndrica tiene un diámetro menor en los dos extremos (B1, B2) que el diámetro en el centro (A), y

el diámetro de alambre del alambre (32) enrollado en los dos extremos (B1, B2) es mayor que el diámetro de alambre del alambre (32) enrollado en el centro (A).

2. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 1, en la que el diámetro exterior de la barra (30) de recubrimiento es uniforme.

3. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 1, en la que la longitud de uno de los dos extremos (B1, B2) es del 0,1 al 10 % de la longitud total de la barra (30) de recubrimiento.

4. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 1, en la que el diámetro de alambre del alambre (32) enrollado en los dos extremos (B1, B2) es mayor que el diámetro de alambre del alambre (32) enrollado en el centro en del 10 al 100 %.

5. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 1, en la que el sustrato es un sustrato (11) de polímero poroso que se usa como sustrato de un separador (1) en una batería secundaria.

6. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 1, en la que la cantidad de la suspensión orgánica/inorgánica recibida en el espacio entre alambres (32) adyacentes enrollados en los dos extremos (B1, B2) de la barra (31) cilíndrica es mayor que la cantidad de la suspensión orgánica/inorgánica recibida en el espacio entre alambres (32) adyacentes enrollados en el centro de la barra (31) cilíndrica.

7. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 2, en la que el diámetro exterior de la barra (30) de recubrimiento corresponde al doble de la suma del radio de la barra (31) cilíndrica y el diámetro de alambre del alambre (32).

8. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 4, en la que el diámetro de alambre del alambre (32) enrollado en los dos extremos (B1, B2) es mayor que el diámetro de alambre del alambre (32) enrollado en el centro (A) en del 20 % al 80 %.

9. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 1, en la que el diámetro de la barra (31) cilíndrica en los dos extremos (B1, B2) es menor que el diámetro en el centro (A) en del 0,5 al 10 %.

10. Barra (30) de recubrimiento según la reivindicación 9, en la que el diámetro de la barra (31) cilíndrica en los dos extremos (B1, B2) es menor que el diámetro en el centro (A) en del 1 al 5 %.

11. Método para fabricar un separador (1), que comprende:

preparar un sustrato (11) de polímero poroso;

caracterizado por:

recubrir con una suspensión orgánica/inorgánica que comprende un polímero aglutinante y partículas inorgánicas, al menos una superficie del sustrato (11) de polímero poroso usando la barra (30) de recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10 para formar una capa (12) de recubrimiento porosa.

12. Método para fabricar un separador (1) según la reivindicación 11, en el que el grosor de la capa (12) de recubrimiento porosa en los dos extremos (B1, B2) en una dirección transversal es mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal.

13. Método para fabricar un separador (1) según la reivindicación 11, en el que el grosor de la capa (12) de recubrimiento porosa en los dos extremos (B1, B2) en una dirección transversal es mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal en del 10 al 150 %.

14. Método para fabricar un separador (1) según la reivindicación 11, en el que la longitud de uno de los dos

extremos (B1, B2) de la capa (12) de recubrimiento porosa es del 0,1 al 10% de la longitud total del separador (1) en una dirección de anchura.

15.Método para fabricar un separador según la reivindicación 11, en el que el grosor de la capa (12) de recubrimiento porosa en los dos extremos (B1, B2) en una dirección transversal es mayor que el grosor en el centro en la dirección transversal en del 30 al 80 %.