KR20170026547A - 리튬이온 배터리용 다이어프램을 수정하기 위해 사용된 수성 조성물, 수정된 다이어프램, 및 배터리 - Google Patents

리튬이온 배터리용 다이어프램을 수정하기 위해 사용된 수성 조성물, 수정된 다이어프램, 및 배터리 Download PDF

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지엔동 가오
렌귀 리
홍창 두
지아민 덩
정화 덩
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Abstract

본 발명은 수정된 리튬이온 배터리에 관해 사용된 다이어프램, 리튬이온 배터리용으로 사용된 수정된 폴리올레핀 다이어프램, 및 리튬이온 배터리의 수성 조성물에 관한 것으로, 이들은 리튬이온 배터리 셀의 세기를 향상시키고, 그 셀의 두께의 열적 팽창을 감소시키며 배터리의 제조 과정을 단순화하도록 하는 리튬이온 배터리의 제조의 기술 분야에 관련된다. 수정된 리튬이온 배터리용으로 사용된 다이어프램의 수성 조성물은 리튬이온 배터리에 관한 수성 바인더(4)와 그러한 수성 바인더(4)에서 분산된 유기 나노입자 필러(5)를 포함한다. 유기 나노입자 필러(5)는 적어도 표면상에서 중합체(1)로 코팅된 나노입자이거나 중합체(1)의 나노입자를 포함한다. 유기 나노입자 필러(5)의 입자 사이즈는 50㎚ 내지 2000㎚이다. 중합체(1)는 폴리메틸 메타크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 및 폴리우레탄 중 적어도 하나로부터 선택된다.

Description

수정된 리튬이온 배터리용으로 사용된 다이어프램의 수성 조성물, 수정된 다이어프램, 및 배터리{AQUEOUS COMPOSITION OF DIAPHRAGM USED FOR MODIFIED LITHIUM ION BATTERY, MODIFIED DIAPHRAGM AND BATTERY}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되고 2014년 7월 28일자로 출원된 중국 출원 201410304690.X호의 이익을 주장한다.
본 발명은 리튬이온 배터리 제조의 기술 분야에 속하고, 특히 리튬이온 배터리의 다이어프램과 리튬이온 배터리용 폴리올레핀 다이어프램, 그리고 리튬이온 배터리를 수정하기 위해 사용된 수성 조성물에 관한 것이다.
리튬이온 배터리는 개인용 컴퓨터, 모바일 전화기 등과 같은 3C 제품들에 널리 적용되고 있고, 현재에는 전기 자동차의 동력원의 최적의 선택이 되었다. 큰 규모로, 그리고 얇게 발전하는 경향이 있는, 단말 장비, 개인용 컴퓨터, 모바일 전화기 등에 대한 발전 요구의 지속적인 개선으로 인해, 에너지 밀도가 높고, 수명이 길며, 안전성이 높은 것 외에, 배터리가 점점 더 얇아지면서 일정한 세기(strength)를 가질 것을 요구한다.
일반적인 리튬 배터리의 강도는 그 두께가 감소함에 따라 상당히 약해진다. 특히, 사이즈가 큰 배터리의 빈약한 경도(hardness)와 일그러짐이 쉽다는 점으로 인해, 장치들에서의 그것의 적용이 영향을 받을 수 있고, 심지어 배터리의 성능과 안전성 또한, 심하게 영향을 받을 수 있다. 배터리의 세기가 빈약한 이유는 일반적인 배터리의 양 전극, 다이어프램, 및 음 전극이 순차적으로 쌓여서 결합되고, 그 전극이 끼워지기 때문이다. 추가된 전해질의 윤활과 다이어프램의 매끄러운 표면의 작용 하에, 양의 전극의 상대적인 위치들과 다이어프램 사이, 그리고 다이어프램과 음의 전극 사이의 슬라이딩(sliding)으로 인해, 그리고 양의 전극 조각(piece)과 음의 전극 조각이 두께가 100㎛이고, 세기가 빈약한 무기 분말과 금속박으로 이루어지는 시트들이라는 사실로 인해, 형성된 배터리의 세기는 오직 100㎛ 전극 조각들의 물리적인 중첩에 의해 지지될 수 있고, 층들 사이에 상대적인 변위가 존재하여, 실제 적용 과정(process) 동안 다양한 장치들의 배터리 세기 적용 요구 조건을 갖는 불합치(non-conformity)를 가져온다. 추가로, 이러한 배터리의 일그러짐은 배터리의 증가된 영역에 의해 야기될 수 있고, 그로 인해 배터리의 안전성에 영향을 미치고, 심지어 배터리가 연소 또는 폭발하게 한다.
위 문제점들을 목표로 삼아, 현재 상태에서는 다음 해결책들이 존재한다.
1. 종래의 폴리올레핀 다이어프램은 PVDF(polyvinylidene fluoride) 중합체를 사용하여 대체되거나, PVDF 중합체가 폴리올레핀 다이어프램의 표면상에 코팅되고, PVDF 중합체와 전해질 용액의 작용 하에 젤(gel) 전해질이 만들어지며, 배터리의 세기는 전극 미세공(micropores)에서 젤의 침투에 의해 향상된다. 예를 들면, 2000년 7월 12일에 개시된 특허 CN1259773A에서는, 전극 슬라이스(slice)들 사이의 응집력을 향상시키기 위해 젤 중합체 전해질로서 PVDF-HFP(hexafluoropropylene)+PP(propene polymer)/PE(poly ethylene) 등이 사용되는데, 즉 액체 전해질 용액과 비교해서, 이러한 젤 중합체 전해질은 도전율 등의 성능에 있어서 명백히 감소되어, 배율(magnification), 저온, 및 배터리의 순환(cycle) 성능에 영향을 미친다. 더 중요한 것은, PVDF가 LixC6과 반응할 수 있고, 그러한 반응의 엔탈피 변화는 탄소 재료의 구체적인 표면적과 x값이 증가함에 따라 선형적으로 증가되고, Maleki 등은 LixC6와 PVDF의 반응이 210℃의 온도에서 시작하여 317J/g인 열 발생을 가지고, 287℃인 온도에서 최대 발열 피크까지 도달한다는 점을 보였다. 그러므로 적용시 PVDF 시리즈 젤 중합체 전해질의 안전성은 제한된다. 게다가, 그러한 기술을 사용함으로써 배터리를 제작하기 위한 과정이 복잡하고, 심지어 현재 최적화된 기술이 채택되더라도, 배터리는 역시 형성을 달성하기 위해 배터리 형성 과정에서 4시간이 초과되게 큰 압력의 작업 설비(work fixture)를 사용하여 클램프되어, 다수의 작업 설비, 높은 에너지 소비, 및 높은 비용이 발생하게 된다.
2. 배터리 구성 요소들은 배터리의 세기를 향상시키기 위해 배터리에 접착제(adhesive)를 도입함으로써 접합된다. 예를 들면, CN102653656A는 지극히 얇은 배터리의 구김 방지 특성을 향상시키기 위한 방법을 개시하고, 이러한 방법에서는 용매 수지가 통상의 온도에서 고속으로 휘저어서 용매로서 알콜 또는 케톤을 취함으로써 제조된 다음, 스프레이 건(spray gun)을 사용함으로써, 초박형 배터리 전극 슬라이스들과 알루미늄 플라스틱의 얇은 막 사이에 균일하게 뿌려진 소포제와 균염제를 추가한다. 이러한 방법은 통상적인 온도 또는 높은 온도에서 건조시켜 경도를 향상시킬 수 있다. 이러한 방법을 통해, 비록 리튬 배터리의 세기가 향상될 수 있을지라도, 배터리에 알콜 또는 케톤 수지 용매를 도입하는 것으로 인해, 전극 슬라이스들의 다짐(compaction) 밀도가 변경되고, 주입된 접착제는 배터리의 성능에 크게 영향을 미치기 위해 전극 슬라이스들과 다이어프램 사이의 이온 전달을 차단할 수 있다. 그리고 복잡한 과정으로 인해. 높은 용적 생성의 요구 조건을 만족시킬 수 없다. 게다가, 특허 WO2009/096671는 전극들과의 접합력(bonding force)을 향상시키기 위한 다이어프램과, 그러한 다이어프램을 갖는 전기화학 장치를 개시하고, 다공성 매트릭스의 적어도 하나의 표면상에 형성되고, 복수의 무기 입자와 접착제 중합체의 혼합물에 의해 제조되는 다공성 코팅과, 다공성 코팅의 표면상에 형성되고 복수의 점(dot)이 제공되는 점 코팅이 이용되고, 이러한 복수의 점은 중합체로부터 제조되고 미리 설정된 간격으로 배열된다. 특허 WO2009/096671에서는, 점 코팅이 그러한 코팅에 대해서 수행되고, 전체 배터리의 계면이 점 코팅의 고무 중합체(rubber polymer)들과 전극 슬라이스들의 접착을 통해 증대되며, 이러한 방법에서는 비록 배터리의 계면이 향상되고 배터리의 완전한 세기가 향상될지라도 다공성 코팅에 대한 2차(secondary) 코팅으로 인해, 그 과정이 또한 복잡하고, 그 수율(yield)이 제어하기가 어려워서, 이러한 방법은 산업화하기 위해 사용될 수는 없다. 게다가, 고무 화합물은 리튬 배터리에서의 팽창(swelling)과 같이 배터리의 성능에 영향을 미치는 명백한 문제들을 가진다.
3. 유리수(free liquid)의 부피를 감소시키고, 마찰력을 향상시키는 것을 통해, 배터리로의 전해질 용액을 흡수할 수 있는 물질을 도입함으로써, 배터리의 세기가 향상된다. 개시된 중국 특허 CN102306725A에서는, 아크릴레이트와 아크릴로나이트릴의 혼성중합체가 격리막으로서 사용되고, 이러한 격리막은 전해질 용액에 대한 높은 흡수능(absorption capacity)을 가지며, 전극들에 의해 흡수되지 않는 자유 전해질 용액을 감소시키고, 배터리의 세기를 향상시키기 위해 다이어프램과 전극들 사이의 마찰력을 증대시킨다. 이러한 방법에서, 자유로운 전해질 용액은 다이어프램을 이용하여 흡착되어 배터리의 세기를 얼마간 향상시키지만, 배터리의 세기에 대한 흡착된 자유로운 전해질 용액의 향상은, 다이어프램과 전극 슬라이스들 사이의 작은 마찰력과, 다이어프램에 의해 흡착된 전해질 용액의 부피 증가로 인해 제한되고, 그 제작 비용이 증가되며, 잠재적인 안전성 위험이 또한 증가된다. 게다가, 다이어프램의 허용 가능한 두께 오차는 배터리의 용액 주입 부피의 제어에 큰 어려움을 가져오게 되고, 배터리의 균일성에 대한 일괄 제어가 달성될 수 없다.
4. 배터리 제작 과정 및 배터리의 세기 향상. 중국 특허 CN102593520A는 신속한 형성을 통해 리튬이온 배터리의 세기를 향상시키기 위한 방법을 개시하고, 이 방법에서는 배터리 셀의 분극을 감소시키는 목표가 프리배이킹(prebaking) 시간, 프리배이킹 온도, 배터리 셀의 형성 온도, 및 히브-전류(heave-current) 및 신속한 형성을 실현하기 위해 배터리 셀 주 몸체가 받게 되는 압력을 조절함으로써 이행된다. 마지막으로, 높은 세기를 갖는 리튬이온 배터리가 형성을 멈추게 하는 가능성(stopping potential)을 조절함으로써 제조된다. 종래 기술과 비교하여, 이러한 방법에서는 형성 후 모양을 만들기 위해 고온에서의 클램핑에 의한 베이킹(baking)의 제거로 인해, 제조된 배터리 셀의 용량이 더 높고, 그러한 배터리 셀은 방전 과정에서 일정한(가변적인) 압력을 받게 되어, 충전 및 방전 동안의 분극이 더 작고, 제조된 배터리 셀의 용량의 균일성이 더 양호하여, 상이한 SOC 차단(cut-off) 모드들로 상이한 온도에서 형성이 수행됨으로써, 제조된 배터리 셀이 높은 성능 및 높은 세기를 가진다. 비록 배터리의 세기가 이러한 방법을 통해 향상될 수 있지만, 이러한 방법에 관련된 기술적 링크(link)들이 더 많고, 그러한 과정의 시간이 형성 시스템이 향상될 때 증가하기 때문에, 장비가 차지하는 시간이 더 늘어나고, 비용 부분에서 높고 형성을 위해 사용되는 장비가 증가될 것이 요구되며, 큰 산업화된 적용은 구현하기가 어렵다.
본 발명은 리튬이온 배터리의 배터리 셀의 세기를 향상시키고 배터리 제작 과정을 단순화할 수 있는, 리튬이온 배터리의 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제공하는 것을 목표로 한다. 이러한 수성 조성물은 다이어프램을 수정하기 위해 기초 재료가 폴리올레핀 등인 다이어프램 상에 코팅되는데, 이는 리튬이온 배터리 셀을 제조하기 위해 수정된 다이어프램을 사용하고, 다이어프램과 양극 및 음극이 접합하게 함으로써, 배터리가 높은 세기와 높은 비틀림 저항을 가지게 하고, 배터리 셀의 두께가 고온에서 확장시 작다.
본 발명에 의해 해결될 첫 번째 기술적 문제점은 수성 조성물을 제공하는 것인데, 이러한 수성 조성물은 리튬이온 배터리용 다이어프램을 수정하기 위한 것으로, 그러한 리튬이온 배터리에 관한 수성 접착제와, 그러한 수성 접착제에서 분산된 유기 나노입자 필링(filling)을 포함하고, 이러한 유기 나노입자 필링은 중합체 1의 나노입자들이거나 적어도 표면에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들이며, 유기 나노입자들의 입자 사이즈(size)들은 50 내지 2000㎚의 범위에 있다(바람직하게는 100 내지 700㎚의 범위).
중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 또는 폴리우레탄(PTU) 중합체 중 적어도 하나로부터 선택된다. 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택된다. 중합체 1은 또한 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA) 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 중 적어도 하나로부터 선택된다. 중합체 1은 또한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA) 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택된다.
표면들에서 중합체 1로 적어도 둘러싸인 나노입자들은 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 유기 나노입자들이고, 그러한 코어-쉘 구조에서의 코어들은 중합체 2 또는 무기 입자들이며, 쉘들은 중합체 1이고, 중합체 2는 중합 반응을 통한 중합 반응 모노머 1에 의해 형성되고, 그러한 중합 반응 모노머 1은 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 또는 비닐 벤젠 중 적어도 하나이다. 또한, 중합체 2는 중합 반응 모노머 1과 중합 반응 모노머 2 사이의 공중합에 의해 형성되고, 그러한 중합 반응 모노머 2는 가교(crosslinked) 효과를 갖는 모노머이다. 중합 반응 모노머 2는 바람직하게는 디비닐 벤젠, 디아세톤-아크릴아미드, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드 또는 알릴 메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 선택된다.
바람직하게, 나노입자들은 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO 중 적어도 하나이다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물에 있어서, 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들의 코어들이 중합체 2일 때, 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 물이나 유기 용매에 중합체 1를 용해시키는 단계; 중합 반응 모노머 1를 추가한 다음 50℃와 140℃ 사이의 온도까지 가열하는 단계와 중합체 접착 용액을 얻기 위해 중합 반응을 개시하도록 개시제(initiator)를 적하하는 단계; 및 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (0.1-6):1이고, 바람직하게는 (1-4):1이다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수정 조성물에 따르면, 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들의 코어들이 무기 입자들일 때, 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 중합체 접착 용액을 형성하기 위해 임의의 순서로 물이나 유기 용매에 중합체 1과 무기 필링을 분산시키는 단계와, 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함한다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물의 선호 체계(preference sheme)는 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물은 리튬이온 배터리에 관한 수성 접착제와, 그러한 수성 접착제에서 분산된 유기 나노입자, 및 나노입자 필링을 포함한다. 이러한 나노입자 필링은 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO 중 적어도 하나와 같이, 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램에 적합한 무기 필링이다.
본 발명에 의해 해결될 두 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램은 미세공(micropore) 폴리올레핀 막과 코팅을 포함하고, 이 경우 코팅은 폴리올레핀 미세공 막의 표면에 위의 수성 조성물을 코팅한 다음 건조시킴으로써 형성된다.
본 발명에 의해 해결될 세 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하는 방법은 수성 접착제에서 유기 나노입자 필링을 균일하게 분산시키는 단계를 포함하고, 이 경우 유기 나노입자 필링은 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들 또는 중합체 1의 나노입자들이다.
적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들은 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 유기 나노입자 필링이고, 이 경우 코어들은 중합체 1 또는 무기 입자들이고, 쉘은 중합체 1이다.
또한, 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하는 방법에서, 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들의 코어들이 중합체 2일 때, 이러한 방법은 다음 단계들, 즉 물리나 유기 용매에 중합체 1을 용해시키는 단계, 중합 반응 모노머 1을 추가한 다음, 50℃와 140℃ 사이의 온도까지 가열하는 단계와 중합체 접착 용액을 얻기 위해 중합 반응을 개시하도록 개시제를 적하하는 단계; 및 유기 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1을 쉘을 형성하고, 중합체 2는 코어를 형성하며, 이는 중합 반응 모노머 1의 폴리머리세이트(polymerisate)이다.
중합 반응 모노머 1은 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 메틸아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 또는 비닐 벤젠 중 적어도 하나로부터 선택되고, 이 경우 중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (0.1-6):1이고, 바람직하게는 (1-4):1이다. 또한, 몰리머 2는 중합 반응 모노머 1과 중합 반응 모노머 2 사이의 공중합에 의해 형성되고, 이 경우 중합 반응 모노머 2에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (45-55):1이고, 바람직하게는 50:1이며, 중합 반응 모노머 2는 가교 효과를 갖는 모노머이다. 중합 반응 모노머 2는 바람직하게는 디비닐 벤젠, 디아세톤-아크릴아미드, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드 또는 알릴 메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 선택된다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하는 방법에서, 적어도 표면들 상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들의 코어들이 무기 입자들일 때, 이러한 방법은 다음 단계들, 즉 중합체 접착 용액을 형성하기 위해 임의의 순서로 물이나 유기 용매에 중합체 1과 무기 입자들을 용해시키는 단계와, 유기 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1은 쉘을 형성하고, 무기 입자들은 코어들을 형성한다. 이러한 무기 입자들은 적어도 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO 중 적어도 하나이다. 바람직하게, 나노 무기 입자들은 입자들의 사이즈가 100㎚ 내지 1000㎚인 단분산 회전 타원체(monodispersed spheroidal) 입자들이고, 바람직하게는 입자들의 사이즈가 300㎚ 내지 600㎚인 단분산 회전 타원체 입자들이다.
본 발명에 의해 해결될 네 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 폴리올레핀 미세공 막의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 수성 조성물을 코팅하고, 40℃와 120℃ 사이의 온도에서 건조시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해 해결될 다섯 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬 금속 2차 배터리, 리튬이온 2차 배터리, 리튬 중합체 2차 배터리, 및 리튬이온 배터리에 관한 전술한 수정된 폴리올레핀 다이어프램으로부터 제조되는 리튬이온 중합체 2차 배터리이다.
본 발명의 장점들을 다음과 같다.
본 발명의 과정, 성능, 및 비용면에서의 장점들:
1. 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물에 담긴 유기 나노입자 필링들이 유기 나노입자들이고, 이러한 나노입자들은 무기 나노입자들 또는 중합체 나노입자들의 표면들에서 둘러싸이고 열적 연화 접착제 효과를 가지며 종래의 방법와 비교되는 유기 입자들이거나 열적 연화 접착제 효과를 가지기 때문에, 본 발명의 방법은 다이어프램이 배터리 셀의 고온 압축 과정에서 양극 및 음극과 신속하게 양호한 접착성 결합(bonding) 상태에 있을 수 있다는 장점을 가지고, 이러한 효과적인 결합 상태는 고온 압축 과정에서 나노 포인트들에 의해 실현될 수 있고, 넓은 결합 영역으로 인한 전극 미세 공극과 다이어프램의 차단(blocking)에 의해 야기되는 리튬이온들에 관한 전달 채널들에서의 감소, 전극 또는 다이어프램에 의한 전해질 용액의 빈약한 흡수의 문제점들 등이 효과적으로 해결될 수 있어서, 배터리의 세기가 향상되면서도 배터리의 성능은 영향을 받지 않는다.
그러므로 제조된 수정된 다이어프램은 종래의 세라믹 코팅의 다이어프램의 열 저항, 높은 전해질 보존, 및 높은 이온 도전율을 유지하면서, 양극과 음극의 높은 접착을 유지할 뿐만 아니라, 양극과 음극에서의 수정된 다이어프램의 접합력이 각양각색의 상이한 배터리 셀들의 요구 조건을 충족하는 것 외에도 유기 나노입자 필링들의 사이즈에 의해 조절될 수 있다.
2. 리튬이온 배터리에 관해 제조된 다이어프램은 배터리 제작 과정을 크게 단순화시키고, 제작 효율을 향상시키며, 제작 비용을 감소시킬 수 있는데, 즉 다이어프램으로부터 제조된 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높고, 구조적 세기가 높으며, 비틀림 저항이 높고, 배터리 셀의 두께가 고온에서의 팽창시 작아서, 배터리의 수율이 크게 향상되고, 수성 조성물이 얇아진 배터리를 제작하기에 적합하고, 배터리 제작 과정이 단순화되며, 비용이 감소하고 배터리의 높은 성능이 유지된다.
도 1은 코어-쉘 구조를 갖는 유기 나노입자 필링의 개략도로서, 도 1에서, 숫자 1은 중합체 1에 의해 형성된 쉘들을 나타내고, 숫자 2는 중합체 2 또는 무기 입자들에 의해 형성된 코어들을 나타낸다.
도 2는 다이어프램을 코팅하는 것의 개략도로서, 숫자 0은 폴리올레핀 미세공 막을, 숫자 3은 무기 나노 필링들을, 숫자 4는 수성 접착제를, 숫자 5는 유기 나노입자 필링을 각각 나타내며, 다이어프램은 한쪽 면 또는 양쪽 면에서 코팅될 수 있고, 코팅은 완전히 유기 나노입자 필링일 수 있으며, 역시 유기 나노입자 필링과 무기 나노 필링에 의해 형성될 수 있다.
도 3은 실시예 1에서 언급된 유기 나노입자 필링들의 스캐닝 전자 현미경 그림을 도시하는 도면.
도 4는 실시예 1에서 언급된 유기 나노입자 필링들의 입자 사이즈 분포도.
도 5는 테스트 예 1에 의해 제조된 6개의 배터리 셀들의 순환을 도시하는 것으로, 도 5에 도시된 것처럼 1000회의 사이클(IC 충전 및 방전) 후, 용량 보전 비율이 90%를 넘는다.
도 6은 테스트 예 1에서 제조된 배터리와, 대비예 1에서의 다이어프램을 사용함으로써 제조된 배터리의 배율 성능 비교도.
도 7은 테스트 예 1에서 제조된 배터리와 대비예 1에서의 다이어프램을 사용함으로써 제조된 배터리의 저온 성능 비교도.
도 8은 테스트 예 1에서 제조된 배터리와 100 사이클만큼 순환하는 대비예 1에서의 다이어프램을 사용함으로써 제조된 배터리의 배터리 셀 외관 비교도.
도 9는 테스트 예 1에서 제조된 배터리와 대비예 1에서의 다이어프램을 사용함으로써 제조된 배터리의 배터리 셀 두께 분포도(다이어프램 각각으로부터 제조된 50개의 배터리 셀의 통계 데이터).
도 10은 실시예 3에서 언급된 유기 나노 필링 입자들의 전달 전자 현미경 그림을 도시하는 도면.
도 11은 실시예 3에서 언급된 유기 나노 필링 입자들의 스캐닝 전자 현미경 그림을 도시하는 도면.
도 12는 실시예 3에서 언급된 유기 나노 필링 입자들의 입자 사이즈 분포도.
본 발명에 의해 해결될 첫 번째 기술적인 문제점은 수성 조성물을 제공하는 것으로, 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물은 리튬이온 배터리에 관한 수성 접착제와 물에 기초한 접착제에서 분산된 유기 나노입자 필링을 포함하고, 이러한 유기 나노입자는 중합체 1의 나노입자이거나 적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자이며, 이러한 나노입자의 입자 사이즈는 50㎚ 내지 2000㎚(바람직하게는 100㎚ 내지 700㎚)이다.
중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 또는 폴리우레탄(PTU) 중합체 중 적어도 하나로부터 선택된다. 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택된다. 중합체 1은 또한 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA) 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 중 적어도 하나로부터 선택된다. 중합체 1은 또한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA) 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA)로부터 선택된다.
중합체 1의 나노입자는 시장에서 판매된 제품(product)으로부터 구매 가능하고 또한, 물이나 유기 용매에 시장에서 판매된 중합체 1을 용해시키고, 분무 건조 또는 침전을 행함으로써 얻어질 수 있으며, 나노입자의 입자 사이즈는 50㎚ 내지 2000㎚(바람직하게는 100㎚ 내지 700㎚)이다.
표면상에서 중합체 1로 적어도 둘러싸인 나노입자는 코어-쉘 구조를 갖는 유기 나노입자이고, 그러한 코어-쉘 구조에서의 코어는 중합체 2이거나 무기 입자이며, 쉘은 중합체 1이다.
중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 또는 폴리우레탄(PTU) 중합체 중 적어도 하나로부터 선택된다. 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택된다. 중합체 1은 또한 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA) 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 중 적어도 하나로부터 선택된다. 중합체 1은 가장 바람직하게는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA) 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 중 적어도 하나로부터 선택된다.
중합체 2는 중합 반응을 통해 중합 반응 모노머 1에 의해 형성되고, 중합 반응 모노머 1은 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 또는 비닐 벤젠 중 적어도 하나로부터 선택된다.
또한, 중합체 2는 중합 반응 모노머 1과 중합 반응 모노머 2의 공중합에 의해 형성되고, 중합 반응 모노머 2는 가교 효과를 갖는 모노머이다. 중합 반응 모노머 2에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (45-55):1이고, 바람직하게는 50:1이다.
중합 반응 모노머 2는 디비닐 벤젠, 디아세톤-아크릴아미드, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드 또는 알릴 메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택된다.
표면상에서 중합체 1로 적어도 둘러싸인 나노입자의 코어가 중합체 2일 때에는, 표면상에서 적어도 중합체 1로 둘러싸인 나노입자를 제조하는 방법은 다음 단계들, 즉 중합체 1을 물이나 유기 용매에 용해시키는 단계, 중합 반응 모노머 1을 추가한 다음, 50℃와 140℃ 사이의 온도까지 가열하는 단계와, 중합체 접착 용액을 얻기 위해 중합 반응을 개시하도록 개시제를 적하하는 단계; 및 유기 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1은 쉘을 형성하고, 중합체 2는 코어를 형성하며 중합 반응 모노머 1의 폴리머리세이트이다.
표면상에서 중합체 1로 적어도 둘러싸인 나노입자의 코어들이 무기 입자들일 대, 표면상에서 중합체 1로 적어도 둘러싸인 나노입자를 제조하는 방법은 다음 단계들, 즉 중합체 접착 용액을 형성하기 위해 임의의 순서로 물이나 유기 용매에 중합체 1과 무기 입자들을 분산시키는 단계와, 유기 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1은 쉘을 형성하고, 무기 입자들은 코어들을 형성하며 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO 중 적어도 하나 또는 3개 이상의 혼합물이다. 바람직하게, 나노 무기 입자들은 입자의 사이즈가 100㎚ 내지 1000㎚인 단분산 회전 타원체 입자들이고, 바람직하게는 입자 사이즈가 300㎚ 내지 600㎚인 단분산 회전 타원체 입자이다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물의 최적화된 체계는 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물은 또한 나노 무기 필링을 포함한다. 이러한 나노 무기 필링은 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램용으로 적합한 무기 필링이거나 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO, 및 바람직한 Al2O3 나노입자들 중 적어도 하나와 같은 다른 적용 가능한 무기 필링이다.
무기 필링의 추가량에 관해서, 당업자라면 실제 특정 상태에 따라 결정할 수 있는데, 일반적으로 추가량은 90%를 초과하지 않고, 바람직하게는 40% 내지 70%이다. 나노 무기 필링의 입자 직경은 바람직하게는 10㎚ 내지 2000㎚이고, 가장 바람직하게는 100㎚ 내지 1000㎚이다.
수성 접착제는 당업자에게 알려 있는 수성 접착제일 수 있고, 리튬이온 배터리용으로 흔히 사용되며, 예를 들면 아크릴레이트 수성 접착제, 부타디엔 스티렌 고무 수성 접착제, 스티렌-아크릴성 고무 라텍스 수성 접착제이거나, 폴리아크릴산과 그것의 염, 폴리메틸아크릴산과 그것의 염, 나트륨(sodium) 카르복실메틸셀룰로스, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올 등과 같은 수용성 중합체로부터 제조된 수성 접착제일 수 있다.
본 발명에 의해 해결될 두 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램은 폴리올레핀 미세공 막과 코팅을 포함하고, 이 경우 코팅은 폴리올레핀 미세공 막의 표면상에 전술한 수성 조성물을 코팅한 다음 건조시킴으로써 형성되고, 이 경우 폴리올레핀 미세공 막은 폴리프로필렌 미세공 막, 폴리에틸렌 미세공 막 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌의 3개의 층으로 된 화합물 미세공 막이다.
본 발명에 의해 해결될 세 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하는 방법은 수성 접착제에 유기 나노입자 필링을 균일하게 분산시키는 단계를 포함하고, 이 경우 유기 나노입자 필링은 중합체 1의 나노입자이거나 표면상에서 중합체 1로 적어도 둘러싸인 나노입자이다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하기 위한 방법에서, 적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자는 코어-쉘 구조를 갖는 유기 나노입자 필링이고, 이 경우 코어는 중합체 2 또는 무기 입자이고, 쉘은 중합체 1이다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하는 방법에서, 적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자의 코어는 폴리어 2이고, 이러한 방법은 다음 단계들, 즉 중합체 1을 물이나 유기 용매에 용해시키는 단계, 중합 반응 모노머 1을 추가한 다음, 50℃와 140℃ 사이의 온도까지 가열하는 단계와, 중합체 접착 용액을 얻기 위해 중합 반응을 개시하도록 개시제를 적하하는 단계; 및 유기 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1은 쉘을 형성하고, 중합체 2는 코어를 형성하며 중합 반응 모노머 1의 폴리머리세이트이다.
중합 반응 모노머 1은 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 또는 비닐 벤젠 중 적어도 하나로부터 선택되고, 이 경우 중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (0.1-6):1이고, 코어-쉘 구조의 형성은 반응 모드와 과정 상태에 의존하며, 중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 코어 층과 쉘 층의 두께와, 형성된 나노 필링 입자의 사이즈를 결정함으로써, 중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 코어-쉘 구조를 갖는 요구된 나노 필링 입자들을 형성하기 위해, 필링 사이즈와 쉘 층의 기능에 대한 요구 조건에 따라 조정될 수 있다.
개시제는 과산화황산암모늄, 과산화벤조일, 아조디이소부틸나이트릴과 같은 유화 중합 분야에서 흔히 사용되는 물에 녹을 수 있거나 기름에 녹을 수 있는 개시제일 수 있고, 그러한 개시제의 사용량은 중합 모노머의 총 무게의 0.1% 내지 3%이다.
또한, 중합체 2는 중합 반응 모노머 1과 중합 반응 모노머 2의 공중합에 의해 형성되고, 그러한 중합 반응 모노머 2는 가교 효과를 갖는 모노머이다. 중합 반응 모노머 2는 디비닐 벤젠, 디아세톤-아크릴아미드, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드 또는 알릴 메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 선택된다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하기 위한 방법에서, 적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자의 코어가 무기 입자일 때, 그러한 방법은 다음 단계들, 즉 중합체 접착 용액을 형성하기 위해 임의의 순서로 물 또는 유기 용매에 중합체 1과 무기 입자를 용해시키는 단계와, 유기 나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 중합체 1은 쉘을 형성하고, 무기 입자는 코어를 형성하며 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO 중 적어도 하나 또는 3개 이상의 혼합물이다. 바람직하게, 나노 무기 입자들은 입자의 사이즈가 100㎚ 내지 1000㎚인 단분산 회전 타원체 입자들이고, 바람직하게는 입자 사이즈가 300㎚ 내지 600㎚인 단분산 회전 타원체 입자이다.
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물의 최적화된 체계는 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물은 리튬이온 배터리에 관한 수성 접착제, 수성 접착제에 분산된 유기 나노입자, 및 나노 무기 필링을 포함한다. 이러한 나노 무기 필링은 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램용으로 적합한 무기 필링이거나 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO2, 또는 MgO, 및 바람직한 Al2O3 나노입자들 중 적어도 하나와 같은 다른 적용 가능한 무기 필링이다. 이러한 나노 무기 필링과 유기 나노입자 필링은 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 얻기 위해 수성 접착제에서 균일하게 분산된다. 무기 필링의 추가량에 관해서는, 당업자가 실제 특정된 상태에 따라 그것을 결정할 수 있고, 일반적으로 그러한 추가량은 90%를 넘지 않고, 바람직하게는 40% 내지 70%이다. 나노 무기 필링의 입자 직경은 바람직하게는 10㎚ 내지 2000㎚이고, 가장 바람직하게는 100㎚ 내지 1000㎚이다.
본 발명에 의해 해결될 네 번째 기술적 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 폴리올레핀 미세공 막의 한쪽 면 또는 양쪽 면에서 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위해 수성 조성물을 코팅하는 단계와, 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 얻기 위해 40℃와 120℃ 사이의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하고, 이 경우 건조된 코팅의 두께는 2㎛ 내지 20㎛로 제어된다.
이 발명에서, 리튬이온 배터리용 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 폴리올레핀 미세공 막에 코팅하기 위한 방법은 딥(dip)-코팅법, 롤러 코팅법, 분무(spray)법, 또는 막 긁기(membrane scraping)법 등의 업(industry)에서는 일반적인 방법일 수 있다.
본 발명에 의해 해결될 다섯 번째 문제점은 다음과 같은데, 즉 리튬 금속 2차 배터리, 리튬이온 2차 배터리, 리튬 중합체 2차 배터리, 및 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램으로부터 제조되는 리튬이온 중합체 2차 배터리이고 또한 하이브리드 동력 차량과 전기 차량과 같은 차량에 적용된다.
본 발명의 다이어프램으로 사용될 수 있는 전극은 특별히 제한되는 것은 아니고, 관련 분야에 알려진 임의의 종래 방법에 따라 제작될 수 있다. 전극 활성 물질에 있어서는 양극 활성 물질이 종래의 전자화학 장치의 양극 활성 물질일 수 있다. 특히, 양극 활성 물질은 바람직하게는 리튬 망간 산화물, 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 철(ferrum) 산화물 또는 이들의 리튬 복합(composite) 산화물을 포함하지만 이들에 국한되는 것은 아니다. 게다가, 음극 활성 물질은 종래의 전자화학 장치의 음극 활성 물질일 수 있다. 특히. 음극 활성 물질의 비제한적인 예는 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소, 석유 코크스, 활성탄, 흑연, 실리콘, 및 실리콘과 탄소의 복합 물질 또는 다른 탄소 물질과 같은 리튬이 들어간(embedded) 물질을 포함한다.
본 발명에서의 전해질은 식 A+B-로 표현된 염(salt)을 포함하고, 여기서 A+는 Li+와 같은 알칼리 금속 양이온을 나타내고, B-는 PF6 -, BF4 -, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, 및 C(CF2SO2)3 - 또는 이들의 혼합물과 같은 음이온을 나타낸다. 염은 다음 물질들, 즉 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 디메틸설폭시화물, 아세토나이트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라히드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 감마-부티롤아세톤 또는 이들의 혼합물로 이루어지고 또한 기능성 액티브(active)들을 포함하는 유기 용매에서 용해되거나 해리될 수 있다. 하지만, 본 발명의 전해질은 위 실시예에 국한되지 않는다. 전해질은 제조 방법과 배터리 제조 과정에서의 요구된 최종 제품 성능에 따라 적절한 단계들에서 주입될 수 있다. 다시 말하면, 전해질은 배터리 조립 전에, 배터리 조립 과정의 최종 단계 등에서 주입될 수 있다.
본 발명의 다이어프램이 배터리용으로 사용될 때, 그 외에 일반적인 감기 방법이 채택될 수 있고, 그러한 다이어프램과 전극 접기(folding)법 및 다이어프램과 전극 라미네이팅 또는 적층법이 또한 채택될 수 있지만, 그러한 동일한 방법들에 국한되는 것은 아니다.
본 발명을 구체적인 실시예를 통해 추가로 상세히 설명한다.
예 1
리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조
(a) 유기 나노입자 필링의 제조
유기 나노입자 필링을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 용해를 위해 95℃인 온도에서 12시간 동안 pH가 14인 리튬 수산화물 수용액에서 아크릴산-에틸렌 공중합체(등급: Dow chemistry사의 EAA5959, 입자 직경은 4㎜ 내지 6㎜)의 100중량부(weight part)를 휘젓는 단계, pH 값을 10으로 조절하기 위해 탈이온수를 추가하는 단계, D90이 1800㎚ 미만인 침전 입자들을 얻는 단계, 및 나중 사용을 위해 원심 분리 및 건조를 수행하는 단계를 포함한다.
나노입자들의 사이즈는 JEOL JSM-5900LV 타입 스캐닝 전자 현미경과 Dandong Bettersize Instruments사의 BT-2003 레이저 입자 분석기에 의해 나타내어지고, 그 사이즈 결과는 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 입자들의 사이즈는 나노미터 단위를 가지고, 입자의 직경은 1800㎚ 미만이며 분포시 좁다.
(b) 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물의 제조
리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물의 제조 방법은 다음 단계들, 즉 균일한 분산을 위해 고속으로 증류수의 200중량부에서 수성 접착제의 5중량부를 휘젓는 단계(고체의 질량에 의해), 1시간 동안 분당 2000회 회전시키는 높은 회전 속도로 휘저은 후 (a)에서 제조된 EAA 유기 나노 필링 입자의 75중량부와 알루미늄 산화물의 20중량부를 추가하는 단계, 볼 밀(ball mill)에 균일하게 분산된 혼합물을 추가하는 단계, 볼 분쇄(ball-milling)를 위해 12시간 동안 휘젓는 단계(분당 200회의 회전 속도로), 온도를 20℃와 30℃ 사이로 유지시키는 단계, 및 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위해 수성 조성물을 제조하는 단계를 포함하고, 이러한 수성 조성물은 나중에 사용하기 위해 30.5%의 고형분과 300센티포아즈의 점성도(28±1℃)를 가진다. 본 발명에서, 수성 접착제는 15%의 고형분을 가지는 Chengdu INDIGO사에 의해 만들어진 LA132 수성 접착제이다.
본 발명에서, 특별히 명시되지 않는 한, 모든 부분은 중량부이고, 백분율은 무게 백분율이다.
(c) 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조
리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램을 제조하기 위한 방법은 다음 단계, 즉 13㎛의 두께를 갖는 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 제조하기 위해, 80℃의 온도에서 분당 20미터의 속도로 그라비어(gravure) 코팅 모드에서 9㎛의 두께를 갖는 3개 층으로 된 PP/PE/PP 미세공 막의 2개의 면(side)에 수성 조성물을 코팅하는 단계를 포함한다.
대비예 1
PVDF 코팅 막 및 배터리의 제조
PVDF 코팅 막을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 3%의 고형분을 갖는 슬러리를 형성하기 위해 아세톤 용매에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 용해시키는 단계, 분당 20미터의 속도로 그라비어 코팅 모드에서 9㎛의 두께로 3개 층으로 된 PP/PE/PP 미세공 막의 2개의 면에 슬러리를 코팅하는 단계, 및 13㎛의 두께를 갖는 PVDF 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 제조하기 위해 50℃의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하고, 이 경우 각 면에서의 코팅의 두께는 2㎛이다.
수정되지 않은 PP/PE/PP 막들의 3개의 층의 열적 수축 비율과 공기 투과도 결과들, 실시예 1에서 제조된 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램, 및 대비예 1에서 제조된 PVDF 코팅 막이 표 1에 도시되어 있다.
공기 투과도(걸리)는 JIS 걸리(Gurley)(Japan IndustrialStandard Gurley)에 따른 걸리 통기도 시험기(densometer)를 사용함으로써 측정되고, 그러한 공기 투과도는 4.8인치의 공기 압력하에 1평방 인치인 다이어프램을 통과하는 공기의 100cc의 시간(초)을 가리킨다.
열적 수축 비율: 10㎝*10㎝의 면적을 갖는 다이어프램이 1시간 동안 설정된 온도의 요구 조건에 따라 자유로운 상태에서 ±1℃ 사이의 온도에서 베이킹 오븐(baking oven)으로 넣어진 다음, 냉각된 후 다이어프램의 길이와 폭이 측정되고, 수축 비율이 계산된다.
표 1에 따르면, 실시예 1에서 제조된 수정된 폴리올레핀 다이어프램은 종래의 폴리올레핀 다이어프램의 높은 공기 투과도(이온들의 침투 성능을 가리킬 수 있는)를 유지하고, 내열 코팅을 채택하는 것으로 인해 내열성을 향상시켜, 배터리의 안정성이 향상된다.
테스트 예 1
배터리의 제조 및 성능 테스트
1. 음극 슬라이스의 제조
음극 슬라이스를 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 음극 혼합물 슬러리를 제조하기 위해, 음극 활성 물질로서의 역할을 하는 인조 흑연의 96%와, 접착제로서의 역할을 하는 폴리아크릴레이트의 3%, 및 전도성 물질로서의 역할을 하는 탄소 블랙(super-p)의 1%를 탈이온수에 추가하는 단계와, 12㎛의 두께로 구리(Cu) 포일(foil) 집전체에 음극 혼합물 슬러리를 코팅하는 단계, 건조 단계, 및 표면 밀도가 20㎎/㎠이고, 다짐(compaction) 밀도가 1.65g/㎤인 음극 슬라이스를 형성하기 위해 압연(rolling)하는 단계를 포함하고, 이 경우 접착제는 Chengdu INDIGO Power 주식회사에 의해 만들어진 LA 132 접착제이다.
2. 양극 슬라이스의 제조
양극 슬라이스를 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 양극 혼합물 슬러리를 제조하기 위해, 양극 활성 물질로서의 역할을 하는 리튬 코발트 산화물의 94%, 전도성 물질로서의 역할을 하는 탄소 블랙(super-p)의 2%, 및 1,1-폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 4%를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매에 추가하는 단계와, 18㎛의 두께로 구리(Cu) 포일 집전체에 양극 혼합물 슬러리를 코팅하는 단계, 건조 단계, 및 표면 밀도가 39㎎/㎠이고, 다짐 밀도가 4.1g/㎤인 양극 슬라이스를 형성하기 위해 압연하는 단계를 포함한다.
3. 배터리 감기 및 전해질 용액 주입
403040의 사양(specification)을 갖춘 배터리가 실시예 1에 의해 제조된 다이어프램과 위 배터리를 사용하여 제조되는데, 이러한 배터리는 양극, 다이어프램, 및 음극을 감음으로써 형성되고, 알루미늄 플라스틱 복합물(composite)을 통해 패키지화되며(packaged), 1몰(mol)/리터의 리튬 헥사플루오로인산(LiPF6)으로 용해된 전해질(에틸렌 카보네이트(EC)/에틸 메틸 카보네이트(EMC)=1/2(체적비))이 배터리 내에 주입되고, 활성화된 상태가 될 제조가 되어 있는 배터리 셀을 얻기 위한 밀봉(sealing)을 위해 진공화된다.
4. 배터리 형성:
배터리 형성을 위한 방법은 다음 단계들, 즉 얻어진 배터리 셀을 20시간 동안 지탱하기 위해 45℃의 온도 환경에 두는 단계와, 1분 동안 95℃의 온도에서 고온 압축에 의해 배터리 셀의 모양을 만드는 단계, 고정물(fixture)의 클램핑 없이 직접 형성 장비 상에 배터리 셀을 두어서 1C("C"는 배터리 셀의 이론상 용량을 나타낸다)의 형성 전류의 상태에서 30±2℃ 사이의 온도에서 배터리 셀에 대한 형성을 수행하고 100분동안 4.35V의 저지 전위(stopping potential)의 형성을 수행하는 단계, 및 배터리 셀을 충방전 테스트 기계에 두어서, 충전/방전/충전을 순차적으로 수행하고, 가스 제거를 수행하며 배터리를 얻기 위해 배터리 셀상에서의 가스 포켓(pocket) 제거를 수행하는 단계를 포함하고, 이 경우 저지 전위는 3.8V이다. 이 과정에서 고온 압축 및 냉간 압축이 8분 동안만 수행되고, 배터리 각각은 다른 고정물의 클램핑에 의한 형성을 겪지 않고, 전체 형성의 용량 분류(sorting) 시간은 270분이다.
배터리의 정상적인 성능은 대비예 1에서의 형성에 의해 야기된 배터리의 일련의 변형으로 인해 영향을 받기 때문에, 대비예 1에서의 형성은 동일한 형성 방법에 따라 실현될 수 없는데, 즉 형성은 현재 업계에서의 일반적인 형성 조건하에 수행되어야 하고, 그 구체적인 조건은 다음 단계들, 즉 20시간 동안 지탱하기 위해 45℃의 온도에서 배터리 셀을 두는 단계, 형성을 거치게 되는 완전히 스며든 배터리 셀을 형성 클램프에 두는 단계, 0.6MPa의 압력에서 클램프들에 의해 배터리 셀의 표면을 누르는 단계, 60분 동안 프리베이킹(prebaking)을 위해 85℃의 온도에 배터리 셀을 두는 단계, 및 형성을 겪게 될 배터리 셀을 갖는 프리베이크된 형성 클램프를 형성 기계에 두는 단계, 1C의 형성 전류와 4.35V의 형성 저지 전위의 조건하에서 100분간 60℃의 온도에서 형성을 수행하고, 1C의 전류와 3.8V의 저지 전위의 조건하에서 35℃인 충/방전 온도에서의 충전/방전 및 충전/방전 동작을 수행하기 위해 충전-방전 테스터(tester)에 배터리 셀을 두는 단계, 배터리 셀을 밖으로 꺼내고, 2MPa의 압력하에서 120℃의 고온 압축 온도에서 배터리 셀에 고온 압축을 수행하는 단계, 15분간 2MPa의 압력하에서 45℃의 온도에서 냉간 압축을 수행하는 단계, 및 가스 제거를 수행하고 배터리를 얻기 위해 배터리 셀상에서 가스 포켓 제거를 수행하는 단계를 포함하는 것이 주목되어야 한다. 이 과정에서, 방향 형성의 시간은 약 420분이지만, 형성 동안에 많은 개수의 클램프가 사용되어 높은 비용이 발생하고, 배터리를 클램프에 두는 과정들에서 클램프를 조절하고 유지하고, 배터리를 클램프 밖으로 꺼내며, 균일성을 유지하는 시간은 60배보다 많아서 총 480분의 시간이 걸린다.
5. 배터리 성능 테스트
5.1 배터리의 용량 방전, 내부 저항, 및 두께가 표 2에 도시되어 있다. 표 2로부터 테스트 예 1에서 배터리의 내부 저항, 두께, 및 용량이 대비예 1에서의 배터리의 그것들과 같거나 심지어 더 우수하다는 것을 알게 된다.
5.2 순환(Cycle) 성능
1C 배율의 전류가 4.35V의 일정한 전압까지 충전되고, 배터리는 1C 배율의 전류하에서 방전되며, 차단 전압은 3.0V이고, 사이클이 완료되며, 그리고 순환 성능이 도 5에 도시되어 있고, 도 5로부터 코어-쉘 구조를 갖는 콜로이드 입자 수정된 막이 순환 성능에서는 우수한데, 즉 1000사이클 후(1C 충전 및 방전), 용량 보존 비율은 90%를 넘고, 리튬이온 배터리의 적용 요구 조건이 완전히 충족된다.
5.3 배율(Magnification) 테스트
0.5C 배율의 전류가 4.35V의 일정한 전압까지 충전되고, 배터리는 상이한 활대(0.2C, 0.5C, 1C, 및 2C)의 전류로 방전되며, 차단 전압은 3.0V이다.
대비예 1에서 제조된 배터리와 테스트 예 1에서 제조된 배터리의 성능 비교가 도 6에 도시되고, 도 6으로부터 코어-쉘 구조를 갖는 콜로이드 입자 수정된 막이 다이어프램의 배율과 저온 성능, 그리고 높은 접착력에 있어서 대비예 1의 다이어프램보다 우수하고, 그러한 배터리를 배터리의 배율 및 저온 성능에 역효과를 일으키지만, 긍정적인 효과를 달성한다.
5.4. 저온 방전 테스트
실온에서, 배터리 셀은 0.2C 배율에서 4.35V의 일정한 전압까지 충전되고 배터리는 16시간 동안 상이한 온도에 놓이며, 0.2C 배율의 전류에서는 대응하는 온도에서 방전되고, 차단 전압은 3.0V이다. 테스트 예 1에서 제조된 배터리와 대비예 1에서 제조된 배터리의 성능 비교가 도 7에 도시되어 있다.
5.5. 고온 저장 성능 테스트
실온에서, 배터리 셀의 전류는 0.2C인 배율에서 4.35V의 일정한 전압까지 충전되고 배터리는 5시간 동안 풀 파워(full power)로 85℃의 일정한 온도에 놓이며, 배터리 셀은 밖으로 꺼내져 실온에서 5시간 동안 놓이고, 0.2C인 배율의 전류로 방전되고, 그 차단 전압은 3.0V이며, 고온 용량 보존 비율이 계산되고, 배터리 셀은 고온에서 저장된 배터리의 용량 보존 비율을 얻기 위해, 0.2C인 일정한 전류로 실온에서 충전 및 방전된다. 테스트 예 1에서 제조된 배터리와 대비예 1에서 제조된 배터리의 고온 성능이 표 4에 도시되어 있다.
표 4로부터, 테스트 예 1에서 제조된 배터리는 고온 성능이 높고, 배터리가 5시간 동안 85℃의 온도에서 저장된 후에는, 배터리 셀의 내부 저항과 두께가 약간 증가하며, 용량 보존 회복 상태가 양호하고, 다이어프램 성능은 대비예 1의 다이어프램 성능보다 우수하다.
6. 배터리 좌굴(buckling) 및 경도(hardness):
테스트 예 1에서 제조된 배터리와 대비예 1에서 제조된 배터리가 100 사이클 동안 순환한 후, 배터리의 외관 비교가 도 8에 도시되어 있고, 배터리 셀 두께의 분포(다이어프램 각각으로부터 제조된 50개의 배터리 셀들의 통계 데이터)가 도 9에 도시되어 있다.
도 8로부터, 대비예 1에서 제조된 배터리는 배터리 사이클에서 또는 고온 저장 과정에서 100사이클 동안 순환한 후 명백한 좌굴 변형을 가진다. 도 9로부터 대비예 1에서의 PVDF 수정된 막으로부터 제조된 배터리 셀은 두께 균일성에 빈약하고, 이는 배터리 셀이 좌굴 비율에 있어서 높다는 것을 가리키고, 테스트 예 1에서 제조된 배터리는 두께 균일성이 높으며, 배터리를 사용하는 과정에서, 테스트 예 1에서 제조된 배터리가 치수 안정성에 있어서 높고, 세기가 높으며, 배터리 성능의 충분한 개발에 관한 보장을 제공한다.
배터리 세기는 양호한 방법으로 직접 구현될 수는 없지만, 본 발명의 발명자는 테스트 예 1에서 제조된 배터리가 발명자의 손끝의 감각에 의해 경도가 높다는 것을 느끼고, 도 8로부터, 테스트 예 1에서 제조된 배터리가 세기 및 경도에 있어서 높은 것을 반영할 수 있다.
예 2
리튬이온 배터리의 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조와 배터리
(a) 유기 나노입자 필링의 제조
이 예에서는, 유기 나노입자 필링이 시장으로부터 구매한 EEA 나노 분말이고, D98이 1800㎚인 나노입자를 얻기 위해 체질이 이루어진다.
(b) 수성 조성물의 제조
본 실시예에서 수성 조성물의 제조 방법 및 동작 조건은 기본적으로 실시예 1의 것들과 동일하고, 유일한 차이점은 수성 접착제:EEA 나노입자:무기 필링의 중량비가 10:30:60이라는 것이며, 이 경우 수성 접착제는 수성 접착제 나트륨 폴리아크릴레이트이고(분자량이 5백만), 무기 필링은 MgO이다.
본 실시예에서 수성 조성물의 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 제조하기 위한 과정은 실시예 1의 것과 동일하고, 그 배터리 제조 과정은 테스트 예 1의 것과 동일하다.
예 3
리튬이온 배터리의 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조와 배터리
(a) 유기 나노입자 필링의 제조
유기 나노입자 필링의 제조 방법은 다음 단계들, 즉 완전한 용해를 위해 아세톤 용액의 500중량부에 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 100중량부를 추가하는 단계, 입자 직경 D50이 300㎚인 알루미늄 산화물(Al2O3)의 300중량부를 추가하는 단계, 휘젓고 균일하게 분산시키는 단계, 및 분무 건조를 수행하여, 입자 직경 D50이 350㎚이고, 표면상에서 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)로 둘러싸이는 Al2O3/PMMA 코어-쉘 나노입자를 얻는 단계를 포함한다. 전달 전자 현미경도와 스캐닝 전자 현미경도가 도 10 및 도 11에 도시되어 있고, 입자 사이즈 분포도가 도 12에 도시되어 있다. 도면으로부터 코어-쉘 구조를 갖는 나노입자의 입자 직경이 500㎚ 미만이고, 입자 사이즈들이 분포시 좁다는 것을 알게 된다.
(b) 수성 조성물의 제조
본 실시예에서 수성 조성물의 제조 방법 및 동작 조건은 기본적으로 실시예 1의 것들과 동일하고, 유일한 차이점은 수성 접착제:Al2O3/PMMA:무기 필링의 중량비가 5:90:5이라는 점이며, 이 경우 수성 접착제는 스티렌-아크릴계 에멀션과 카르복시메틸셀룰로스의 혼합된 용액(중량비가 1:1)이고, 무기 필링은 SiO2이다.
본 실시예에서 수성 조성물의 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 제조하기 위한 과정은 실시예 1의 것과 동일하고, 그 배터리 제조 과정은 테스트 예 1의 것과 동일하다.
예 4
리튬이온 배터리의 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조와 배터리
(a) 유기 나노입자 필링의 제조
유기 나노입자 필링을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 메틸 아크릴레이트-에틸렌 공중합체의 50중량부(등급: France Kema 14MGC02)를 콘덴서 파이프와 온도계를 갖는 4개의 마우스(mouth)가 있는 병에 추가하는 단계, 크실렌 용매의 1000중량부를 추가하는 단계, 용해를 위해 70℃의 온도까지 가열하는 단계, 공중합체를 완전히 용해시킨 후 메틸 메타크릴레이트의 100중량부와 아크릴로나이트릴 모노머의 100중량부를 한 번에 추가하는 단계, 약 3시간 동안 과산화 벤조일의 5중량부를 담고 있는 크실렌 용액의 200중량부를 적하하는 단계; 중합체 고무 라텍스를 얻기 위해 12시간 동안 그 온도에서 계속해서 반응시키고 중합체 고무 라텍스를 침전시키고 원심 분리를 수행하는 단계, 및 코어-쉘 구조를 갖는 나노입자를 얻기 위해 건조시키는 단계를 포함한다.
본 실시예에서, 수성 조성물을 제조하기 위한 과정과 수성 조성물의 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 제조하기 위한 과정은 실시예 1의 것들과 동일하고, 그 배터리 제조 과정은 테스트 예 1의 것과 동일하다.
예 5
리튬이온 배터리의 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조와 배터리
(a) 유기 나노입자 필링의 제조
유기 나노입자 필링을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉 2시간 동안 65℃의 온도에서 유기 용매로서의 역할을 하는 크실렌의 800중량부에 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체(등급: Sinopec V4110F)의 100중량부를 용해시키는 단계, 가교제의 역할을 하는 알릴 메타크릴레이트(AMA)의 3중량부와 메틸 메타크릴레이트(MMA)의 150중량부를 더하는 단계, 아조디이소부티로나이트릴의 1.0중량부로 용해된 크실린 용액의 50중량부를 적하하여 중합 반응을 개시하는 단계, 3시간 동안 적하한 후, 일정한 온도에서 6시간 동안 반응시켜 코어로서 메틸 메타크릴레이트 가교된 중합체를 취하고 쉘 구조로서 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 취하는 중합체 접착 용액을 얻는 단계; 및 중합체 접착 용액에서 분무 건조를 수행하여 D90이 1000㎚ 미만인 PMMA/EVA 나노 유기 입자들을 얻는 단계를 포함한다.
이 실시예에서 수성 조성물을 제조하기 위한 과정과 수성 조성물의 수정된 폴리올레핀 미세공 막을 제조하기 위한 과정은 실시예 1의 것들과 동일하고, 그 배터리 제조 과정은 테스트 예 1의 것과 동일하다.
예 6
리튬이온 배터리의 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조와 배터리
이 실시예의 다른 단계들은 실시예 1의 것들과 동일하고, 그 배터리 제조 과정은 테스트 예 1의 것과 동일하다. 유일한 차이점은 유기 나노 필링의 제조이고, 이는 다음 단계들, 즉 2시간 동안 65℃의 온도에서 유기 용매로서의 역할을 하는 크실렌의 800중량부에 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체(등급: Sinopec V4110F)의 100중량부를 용해시키는 단계, 가교제의 역할을 하는 알릴 메타크릴레이트(AMA)의 0.2중량부와 메틸 메타크릴레이트(MMA)의 10중량부를 더하는 단계, 아조디이소부티로나이트릴의 1.0중량부로 용해된 크실린 용액의 50중량부를 적하하여 중합 반응을 개시하는 단계, 1시간 동안 적하한 후, 일정한 온도에서 6시간 동안 반응시켜 코어로서 메틸 메타크릴레이트 가교된 중합체를 취하고 쉘 구조로서 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 취하는 중합체 접착 용액을 얻는 단계, 및 중합체 접착 용액에서 분무 건조를 수행하여 D90이 300㎚ 미만인 PMMA/EVA 나노 유기 입자들을 얻는 단계를 포함한다.
실시예 1 내지 6와 대비예 1에서 제조된 상이한 다이어프램의 상이한 온도에서의 공기 투과도와 수축 조건이 표 1에 도시되어 있고, 테스트 예 1, 실시예 2 내지 6, 그리고 대비예 1에서 제조된 상이한 다이어프램 배터리 셀들의 두께, 내부 저항 및 용량에 있어서의 비교 조건이 표 2에 도시되어 있으며, 테스트 예 1, 실시예 2 내지 6, 그리고 대비예 1에서 제조된 배터리의 저온 및 배율 성능이 표 3에 도시되어 있고, 테스트 예 1, 실시예 2 내지 6, 그리고 대비예 1에서 제조되고 5시간 동안 85℃의 온도에서 저장되는 배터리의 두께, 내부 저항, 용량, 평탄한 정도(flatness) 등의 성능이 표 4에 도시되어 있다.
상이한 온도에서의 막의 수축 능력과 공기 투과도
막의 타입
 상이한 온도에서의 수축 비율(%) 공기 투과도(28℃)
(S/100cc)
100℃ 120℃ 140℃ 150℃ 160℃ 170℃
PP/PE/PP 3 9 17 심각한 변형 녹은 상태 - 170
대비예 1 2 6 13 20 심각한 변형 - 밀폐상태
예 1 1.3 3 7 15 20 변형 210
예 2 1.5 3 9 16 22 변형 195
예 3 1 3 6 14 18 변형 220
예 4 1.8 2.8 6 14 26 변형 190
예 5 1.2 3 7 14 20 변형 200
예 6 1.2 3.5 7 14 20 변형 200
표 1에서 "-"는 탐지하기가 가능하지 않은 것을 나타낸다.
수정되지 않은 다이어프램 및 테스트 예 1에서의 코팅 PVDF 다이어프램과 비교된 표 1로부터, 상이한 온도들에서의 본 발명의 수정된 다이어프램의 수축 데이터는 공기 투과도가 높고, 그 모양이 160℃의 온도에서 잘 유지되며, 온도 허용 한계가 높고, 이로 인해 배터리의 안전성을 촉진한다고 하는 장점들이 있다.
배터리의 두께, 내부 저항, 및 용량의 비교 상태
배터리의 두께(mm) 내부 저항(mΩ) 배터리의 용량(mAh)
대비예 1 3.78 61.3 526
테스트 예 1 3.75 60.1 533
예 2 3.75 62.0 526
예 3 3.75 63.2 432
예 4 3.75 60.4 531
예 5 3.73 60.3 537
예 6 3.75 61.0 530
배터리의 저온 및 배율 성능
저온에서의 -10℃ 용량(%) 배율 2C
테스트 예 1 83.6 82.9
예 2 85.1 84.7
예 3 84.1 84.2
예 4 85.6 85.6
예 5 83.5 83.3
예 6 85.1 84.6
텍스트 예 1 83.1 84.1
5시간 동안 85℃의 온도(85℃/5h)에서 저장되는 배터리의 두께, 내부 저항, 용량, 평평함 정도(flatness)의 성능
두께 비율(%) 내부 저항 비율(%) 용량 보존 비율(%) 용량 회복 비율(%) 배터리의 평평함 정도
대비예 1 4.42 13.78 89.7 92.2 뒤틀림
테스트 예 1 1.54 1.35 92.2 95.7 평평함
예 2 1.53 1.02 91.7 95.1 평평함
예 3 1.54 1.05 92.4 95.2 평평함
예 4 1.56 1.25 92.1 95.3 평평함
예 5 1.53 0.75 92.2 95.3 평평함
예 6 1.53 1.11 93.2 94.3 평평함
표 2, 표 3, 및 표 4로부터, 실시예 2 내지 6에서 제조된 유기 나노 필링 수성 조성물의 수정된 다이어프램으로부터 제조된 배터리의 용량, 내부 저항, 저온, 배율, 순환(cycling), 고온 회복(restoration) 등의 전기적 성능은 대비예 1에서 PVDF 수정된 다이어프램으로부터 제조된 배터리의 것들보다 우수하고, 최초 두께, 고온 저장 후의 두께 변화, 내부 저항 변경 비율, 및 평평한 정도에 있어서는, 테스트 예 1과 실시예 2 내지 6에서의 배터리의 세기가 더 높고, 좌굴 현상 등이 일어나지 않는다. 게다가, 형성 과정에서 언급되듯이, 현재 업계에서의 대비예 1에서의 형성 과정과 비교하여, 테스트 예 1에서의 과정이 크게 단순화되고, 그 제조 효율이 향상되며, 그 비용이 감소된다.
예 7:
리튬이온 배터리의 수정된 폴리올레핀 다이어프램의 제조와 배터리
유기 나노 필링에 관한 제조 과정, 수성 조성물의 수정된 폴리올레핀 미세공 막에 관한 제조 과정, 및 그 실시예에서의 배터리 제조 과정은 기본적으로 실시예 1 및 테스트 예 1의 것들과 동일하지만, 유일한 차이점은 제조된 배터리의 사이즈가 증가되고, 배터리의 사이즈 사양이 446379이라는 점이다. 제조된 배터리의 사이즈가 증가한 후, 배터리의 변형 및 좌굴이 더 심각하고, 형성 과정에서의 고온 압축 상태가 약간 변경되는데, 즉 배터리 셀이 20시간 동안 지탱하기 위해, 45℃의 온도에 있는 환경에 배터리 셀이 놓이고, 그 고온 압축 상태가 1분 동안 95℃의 온도에서의 본래의 고온 압축으로부터 5분 동안 100℃의 온도에서의 고온 압축으로 변경되고, 냉간 압축이 5분 동안 수행되어 배터리 셀에 대한 성형(shaping)을 수행하고, 다른 상태는 변경되지 않으며, 전체 형성 시간의 용량 구분 시간은 280분까지 증가되고(9분만큼 증가됨), 그 배터리의 성능 및 세기가 표 5에 도시되어 있다.
대비예 2
PVDF 코팅 막의 제조와 배터리
PVDF 코팅 막을 제조하기 위한 과정과 배터리 제조 과정은 기본적으로 대비예 1의 것들과 동일하지만, 유일한 차이점은 제조된 배터리의 사이즈가 증가되고, 그러한 배터리의 사이즈 사양은 446379라는 점이며, 그 대응하는 형성 과정이 변경된다.
형성 과정 상태에 있어서의 변경은 아래와 같다. 즉, 배터리 셀이 20시간 동안 지탱하기 위해 45℃의 온도에서의 환경에 놓이고, 0.6MPa의 압력에서 90분 동안 85℃의 온도에서 프리베이크되며, 전체 형성 시간의 용량 구분 시간은 510분까지 증가된다(30분만큼 증가됨). 그 구체적인 성능 및 세기는 표 5에 도시되어 있다.
배터리의 성능

용량
(mAh)		 초기 두께(mm)
 내부 저항(mΩ)
 -10℃용량 비율(%)
 85℃/5h
두께 비율(%) 내부 저항 비율(%) 용량 보존 비율(%) 평평한 정도
대비예 2 3169.7 4.31 29.4 85.88 8.46 14.7 88.47 심각하게 비틀림
테스트 예 7 3316.4 4.27 27.2 87.44 1.62 1.31 95.4 평평함
표 5에서 도시된 것처럼, 배터리의 사이즈가 증가된 후, 대비예 2에서 제조된 배터리의 좌굴이 심각하고, 그 두께의 변경 비율이 명백히 증가되어, 배터리가 실제 적용예에서 적용될 수 없고, 심지어 기본 성능에 영향을 미칠 수 있으며, 배터리의 내부 저항이 명백히 증가되고, 고온 저장 용량 보존 비율이 명백히 감소된다. 실시예 7에서의 배터리의 세기, 과정, 및 성능은 사이즈의 증가에 따라 명백하게 변경되지 않고, 실제 적용예에서는 성능 및 비용 측면에서 장점을 구현한다.

Claims (20)

  1. 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물로서,
    상기 수성 조성물은 리튬이온 배터리에 관한 수성 접착제와, 상기 수성 접착제에 분산된 유기 나노입자 필링(filling)을 포함하고, 상기 유기 나노입자 필링은 중합체 1의 나노입자이거나 적어도 표면상에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자이고, 상기 유기 나노입자의 입자 사이즈는 50㎚ 내지 2000㎚이고, 바람직하게는 100㎚ 내지 700㎚이며,
    상기 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 또는 폴리우레탄(PTU) 중합체 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA) 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA) 중 적어도 하나로부터 선택되고,
    상기 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택되고,
    상기 중합체 1은 또한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    적어도 표면상에 상기 중합체 1로 둘러싸인 나노입자는 코어-쉘 구조를 갖는 유기 나노입자이고, 쉘은 중합체 1이며, 상기 코어-쉘 구조에서의 코어는 중합체 2 또는 무기 입자이고, 상기 중합체 2는 중합 반응을 통한 중합 반응 모노머 1에 의해 형성되고, 상기 중합 반응 모노머 1은 아크릴로나이크릴, 메타크릴로나이트릴, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 또는 비닐 벤젠 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 중합체 2는 중합 반응 모노머 1과 중합 반응 모노머 2 사이의 공중합에 의해 형성되고, 상기 중합 반응 모노머 2는 가교 효과를 갖는 모노머이며, 상기 중합 반응 모노머 2에 대한 상기 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (45-55):1이고, 바람직하게는 50:1인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 중합 반응 모노머 2는 디비닐 벤젠, 디아세톤-아크릴아미드, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드 또는 알릴 메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  6. 제3 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 표면상에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자의 코어가 중합체 2일 때, 적어도 표면상에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자를 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉
    물 또는 유기 용매에 중합체 1을 용해시키고, 중합 반응 모노머 1을 추가한 다음, 50℃와 140℃ 사이의 온도까지 가열하고, 중합체 접착 용액을 얻기 위해 중합 반응을 개시하도록 개시제를 적하하는 단계와,
    나노입자를 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고,
    중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (0.1-6):1이고, 바람직하게는 (1-4):1인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  7. 제3 항에 있어서,
    적어도 표면상에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자의 코어가 무기 입자일 때, 적어도 표면상에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자를 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉
    중합체 접착 용액을 형성하기 위해 임의의 순서로 물 또는 유기 용매에 중합체 1과 무기 필링을 분산시키는 단계와,
    나노입자를 얻기 위해 침전 분리 또는 분리 건조를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 무기 입자는 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO, 또는 MgO 중 적어도 하나이고, 바람직하게는 나노 무기 입자가 입자의 사이즈가 100㎚ 내지 1000㎚인 단분산 회전 타원체 입자이고, 바람직하게는 입자의 사이즈가 300㎚ 내지 600㎚인 단분산 회전 타원체 입자인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수성 접착제에 분산된 유기 나노입자 필링과 수성 접착제를 포함하는 것 외에, 수성 조성물은 나노 무기 필링을 더 포함하고, 상기 나노 무기 필링은 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램에 대해 적합한 무기 필링이고, 상기 나노 무기 필링은 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO, 또는 MgO 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  10. 리튬이온 배터리용 수정된 폴리올레핀 다이어프램으로서,
    상기 수정된 폴리올레핀 다이어프램은 미세공 폴리올레핀 막과 코팅을 포함하고,
    상기 코팅은 폴리올레핀 미세공 막의 표면상에 제1 항에 따른 수성 조성물을 코팅한 다음 건조시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 다이어프램.
  11. 리튬이온 배터리에 관한 다이어프램을 수정하기 위한 수성 조성물을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은 수성 접착제에 유기 나노입자 필링을 균일하게 분산시키는 단계를 포함하고,
    상기 유기 나노입자 필링은 중합체 1의 나노입자이거나 적어도 표면상에 중합체 1로 둘러싸인 나노입자이고, 상기 유기 나노입자의 입자 사이즈는 50㎚ 내지 2000㎚(바람직하게는 100㎚ 내지 700㎚)이고,
    상기 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체 또는 폴리우레탄 중합체 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나로부터 선택되고,
    상기 중합체 1은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택되고,
    상기 중합체 1은 또한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자는 코어-쉘 구조를 갖는 유기 나노입자이고, 쉘은 중합체 1이며, 상기 코어-쉘 구조에서의 코어는 중합체 2이거나 무기 입자이고, 중합체 2는 중합 반응을 통해 중합 반응 모노머 1에 의해 형성되며, 중합 반응 모노머 1은 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 또는 비닐 벤젠 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    중합체 2는 중합 반응 모노머 1과 중합 반응 모노머 2 사이의 공중합에 의해 형성되고, 중합 반응 모노머 2는 가교 효과를 갖는 모노머이며, 중합 반응 모노머 2에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (45-55):1이고, 바람직하게는 50:1인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 중합 반응 모노머 2는 디비닐 벤젠, 디아세톤-아크릴아미드, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드 또는 알릴 메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 바람직하게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자의 코어가 중합체 2일 때, 적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자를 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉
    물이나 유기 용매에 중합체 1를 용해시키고, 중합 반응 모노머 1을 추가한 다음 50℃와 140℃ 사이의 온도까지 가열하고, 중합체 접착 용액을 얻기 위해 중합 반응을 개시하도록 개시제를 적하하는 단계; 및
    나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하고,
    중합체 1에 대한 중합 반응 모노머 1의 중량비는 (0.1-6):1이고, 바람직하게는 (1-4):1인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자의 코어가 무기 입자일 때, 적어도 표면상에서 중합체 1로 둘러싸인 나노입자들을 제조하기 위한 방법은 다음 단계들, 즉
    중합체 접착 용액을 형성하기 위해 임의의 순서로 물이나 유기 용매에 중합체 1과 무기 필링을 분산시키는 단계; 및
    나노입자들을 얻기 위해 침전 분리 또는 분무 건조를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 무기 입자는 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, CaO, 또는 MgO 중 적어도 하나이고, 바람직하게는 나노 무기 입자가 입자의 사이즈가 100㎚ 내지 1000㎚인 단분산 회전 타원체 입자이고, 바람직하게는 입자의 사이즈가 300㎚ 내지 600㎚인 단분산 회전 타원체 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 리튬이온 배터리에 관한 수정된 폴리올레핀 다이어프램을 제조하기 위한 방법으로서,
    제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 수성 조성물을 폴리올레핀 미세공 막의 한쪽 또는 양쪽에 코팅하는 단계; 및
    40℃와 120℃ 사이의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제10 항에 따른 수정된 폴리올레핀 다이어프램으로부터 제조되는 리튬 금속 2차 배터리, 리튬이온 2차 배터리, 리튬 중합체 2차 배터리, 및 리튬이온 중합체 2차 배터리.
KR1020177002605A 2014-06-30 2014-07-11 리튬이온 배터리용 다이어프램을 수정하기 위해 사용된 수성 조성물, 수정된 다이어프램, 및 배터리 KR20170026547A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10826041B2 (en) 2018-02-01 2020-11-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator, lithium battery including the same, and method of manufacturing separator

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845870A (zh) * 2016-04-15 2016-08-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法
US10608226B2 (en) 2016-08-17 2020-03-31 Hong Kong Applied Sciene and Technology Research Institute Co. Ltd. Separator for a rechargeable battery
US10109843B2 (en) 2016-08-17 2018-10-23 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Separator for a rechargeable battery
CN106463683A (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 香港应用科技研究院有限公司 一种用于充电电池的隔离膜
CN106654123B (zh) * 2017-01-20 2020-01-24 东莞市卓高电子科技有限公司 一种含pvdf或pvdf共聚物涂层隔膜的制备方法
CN107959002A (zh) * 2017-10-11 2018-04-24 宁波维科新能源科技有限公司 一种锂离子电池
CN107814964A (zh) * 2017-10-23 2018-03-20 东莞理工学院 一种水性浆料及制备方法、电池隔膜与锂离子电池
KR102209826B1 (ko) * 2018-03-06 2021-01-29 삼성에스디아이 주식회사 분리막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬전지
US20210036286A1 (en) * 2018-06-22 2021-02-04 Lg Chem, Ltd. Separator for Electrochemical Device, Electrochemical Device Comprising the Same and Manufacturing Method of the Separator
CN109065805B (zh) * 2018-07-18 2021-07-20 湖南烁普新材料有限公司 一种高吸液率水性聚合物隔膜的制备方法
CN108807807B (zh) * 2018-08-23 2021-06-15 河北金力新能源科技股份有限公司 电池用隔膜及其制备方法
CN109119680B (zh) * 2018-08-27 2021-04-02 江苏中兴派能电池有限公司 一种高能量密度锂离子电池的制备方法
CN109167008B (zh) * 2018-09-05 2021-05-11 江苏安瑞达新材料有限公司 锂电池用低水分陶瓷隔膜制备方法、水性浆料及陶瓷隔膜
KR20200032542A (ko) * 2018-09-18 2020-03-26 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN109742290A (zh) * 2018-12-13 2019-05-10 中航锂电（洛阳）有限公司 一种压敏耐高温型功能隔膜、压敏耐高温颗粒及制备方法
CN109728233A (zh) * 2018-12-19 2019-05-07 乐凯胶片股份有限公司 陶瓷浆料、陶瓷隔膜和锂离子电池
KR102307978B1 (ko) * 2018-12-20 2021-09-30 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
TWI686978B (zh) 2018-12-28 2020-03-01 財團法人工業技術研究院 金屬離子電池
KR102342669B1 (ko) * 2019-01-16 2021-12-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP7311587B2 (ja) * 2019-03-29 2023-07-19 三井化学株式会社 二次電池セパレータ用コート材
CN111916624B (zh) * 2019-05-08 2022-02-01 宁德新能源科技有限公司 隔离膜和电化学装置
CN112086608B (zh) * 2019-06-13 2022-05-13 万向一二三股份公司 一种锂离子电池Janus隔膜
CN112421178A (zh) * 2019-08-05 2021-02-26 付冬 一种制备陶瓷浆料涂覆的锂离子电池隔膜的方法
CN110707263A (zh) * 2019-09-02 2020-01-17 深圳市劢全新材料科技有限责任公司 一种电池隔膜的涂覆方法
CN112531290B (zh) * 2019-09-18 2022-03-29 珠海冠宇电池股份有限公司 一种陶瓷微球、含有该陶瓷微球的隔膜及含有该隔膜的锂离子电池
CN110838567A (zh) * 2019-10-25 2020-02-25 河北金力新能源科技股份有限公司 一种pvdf隔膜浆料、制备方法及其制备的隔膜和电芯
CN111029514B (zh) * 2019-11-14 2021-09-28 珠海冠宇电池股份有限公司 一种隔膜及包括该隔膜的高电压电池
CN110911617A (zh) * 2019-12-10 2020-03-24 安徽新衡新材料科技有限公司 一种高韧聚烯烃锂离子电池隔膜及其制备方法
CN111081947B (zh) * 2019-12-25 2022-07-29 武汉中兴创新材料技术有限公司 一种凝胶聚合物涂层隔膜的制备方法及隔膜
CN113130982B (zh) * 2019-12-30 2023-06-06 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种高保液电解质的制备方法及在锂电池中的应用
CN111048786B (zh) * 2019-12-30 2021-05-25 珠海冠宇电池股份有限公司 一种含有无机/有机核壳结构的乳液型粘结剂及锂离子电池
CN116056880A (zh) * 2020-06-18 2023-05-02 赛尔格有限责任公司 具有纳米颗粒无机填料的改进膜
CN115769430A (zh) * 2020-06-30 2023-03-07 株式会社Lg新能源 用于锂二次电池的隔板、用于其的制造方法、和通过该制造方法制造的隔板
CN112382797A (zh) * 2020-07-17 2021-02-19 万向一二三股份公司 一种复合叠片的方法
CN112142995A (zh) * 2020-08-24 2020-12-29 深圳市德立新材料科技有限公司 有机无机复合葡萄颗粒结构材料、浆料、隔膜及制备方法
CN112259913A (zh) * 2020-09-25 2021-01-22 东莞维科电池有限公司 一种隔膜浆料及其制备方法与用途
CN114361710A (zh) * 2020-09-29 2022-04-15 宁德新能源科技有限公司 一种隔离膜、包含该隔离膜的电化学装置及电子装置
CN112341961B (zh) * 2020-10-28 2023-01-13 欣旺达电动汽车电池有限公司 粘结剂、隔膜及其制备方法
CN112271406B (zh) * 2020-10-30 2022-08-19 湖北第二师范学院 一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法
CN112635909B (zh) * 2020-12-18 2023-05-09 汕头市广油美联新材料研究院有限公司 一种原位合成水性陶瓷浆料的制备方法
CN112688024B (zh) * 2020-12-31 2022-03-22 界首市天鸿新材料股份有限公司 一种动力锂电池的隔膜材料
CN112920430B (zh) * 2021-01-21 2022-12-27 河北金力新能源科技股份有限公司 多层包覆无机物颗粒及其制备方法、水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池
CN112920747A (zh) * 2021-02-03 2021-06-08 深圳好电科技有限公司 锂离子电池隔膜用水性粘结剂
CN112940650A (zh) * 2021-02-03 2021-06-11 深圳好电科技有限公司 锂离子电池复合隔膜用水性涂料及锂离子电池复合隔膜及锂离子电池
CN112646303B (zh) * 2021-03-15 2021-06-22 江苏厚生新能源科技有限公司 一种高粘接性、高润湿效率Al2O3-PMMA复合材料及其制备方法、聚烯烃复合隔膜
CN114175384A (zh) * 2021-03-31 2022-03-11 宁德新能源科技有限公司 隔离膜及包含该隔离膜的电化学装置和电子装置
CN113214717B (zh) * 2021-05-25 2022-08-02 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种可自愈合的锂电池隔膜涂层制备方法
CN113394511B (zh) * 2021-06-11 2022-09-09 中国科学院兰州化学物理研究所 一种用于锂-硫电池的共轭微孔聚合物改性隔膜的制备方法
CN113782844A (zh) * 2021-08-24 2021-12-10 中国科学院合肥物质科学研究院 一种水系锌离子储能电池用水凝胶电解质的制备方法
CN113745751B (zh) * 2021-08-31 2023-07-25 远景动力技术(江苏)有限公司 锂离子电池隔膜及其制备方法与应用
CN114497899A (zh) * 2022-02-11 2022-05-13 北京宇程科技有限公司 一种耐高温聚合物微球涂覆改性复合隔膜及其制备方法
CN114142168A (zh) * 2021-11-09 2022-03-04 惠州锂威电子科技有限公司 一种复合隔膜的制备方法及复合隔膜、锂离子电池
CN114243207A (zh) * 2021-11-26 2022-03-25 四川大学 一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法
JP2023085047A (ja) * 2021-12-08 2023-06-20 三菱鉛筆株式会社 セパレータの製造用の架橋アクリル系ポリマー粒子
WO2023145742A1 (ja) * 2022-01-31 2023-08-03 日本ゼオン株式会社 電気化学素子機能層用重合体及びその製造方法、電気化学素子機能層用組成物、電気化学素子用機能層付き基材、及び電気化学素子
CN114649638B (zh) * 2022-05-20 2022-09-06 宁德卓高新材料科技有限公司 一种涂覆隔膜及其制备方法及应用
CN114784457B (zh) * 2022-06-17 2022-09-13 宁波长阳科技股份有限公司 一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1244168A1 (en) * 2001-03-20 2002-09-25 Francois Sugnaux Mesoporous network electrode for electrochemical cell
JP2005053728A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Dsl Japan Co Ltd 高吸油性および高い構造性を有する非晶質シリカ粒子
TWI318018B (en) * 2004-09-02 2009-12-01 Lg Chemical Ltd Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device prepared thereby
JP4743747B2 (ja) * 2004-12-08 2011-08-10 日立マクセル株式会社 セパレータおよびその製造方法、並びに非水電解質電池
JP2006182925A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Hitachi Maxell Ltd コアシェル型微粒子、および該微粒子を有するリチウム二次電池
JP2008041581A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Hitachi Maxell Ltd 巻回体電極群、角形二次電池およびラミネート形二次電池
GB2463198B (en) * 2007-05-23 2013-05-22 Univ Carnegie Mellon Hybrid particle composite structures with reduced scattering
KR101664502B1 (ko) 2008-03-31 2016-10-11 제온 코포레이션 다공막 및 2 차 전지 전극
US20110311856A1 (en) * 2008-07-16 2011-12-22 Toray Industries, Inc. Power storage device separator
CN101434708B (zh) * 2008-12-19 2012-01-11 成都中科来方能源科技有限公司 水性聚合物改性微孔聚烯烃隔膜及其制备方法和用途
WO2011040474A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 日本ゼオン株式会社 二次電池用多孔膜及び二次電池
JP5747918B2 (ja) * 2010-08-09 2015-07-15 日本ゼオン株式会社 二次電池用多孔膜、製造方法、及び用途
CN102917876B (zh) * 2011-06-02 2014-06-11 三菱树脂株式会社 叠层多孔膜、电池用隔板及电池
CN102501524A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 南京大学 具有均匀可调孔尺寸复合结构的隔膜及制备方法
CN102719046B (zh) * 2012-06-28 2014-02-26 成都中科来方能源科技有限公司 离子聚合物/陶瓷复合膜材料及其制备方法和锂二次电池
CN103035866B (zh) * 2013-01-09 2015-01-07 厦门大学 一种陶瓷隔膜及其在电池中的应用及含该陶瓷隔膜的电池
CN103078076B (zh) * 2013-01-11 2015-08-26 宁波晶一新材料科技有限公司 复合隔离膜及使用此隔离膜的锂离子电池
CN103236511B (zh) * 2013-04-18 2015-08-05 广东工业大学 一种有机/无机复合隔膜的制备方法
CN103603178B (zh) * 2013-11-21 2015-06-17 中国海诚工程科技股份有限公司 柔性锂离子电池隔膜用涂料、含有该涂料的隔膜及其制备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10826041B2 (en) 2018-02-01 2020-11-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator, lithium battery including the same, and method of manufacturing separator

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