KR20230005911A - 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법 - Google Patents

전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230005911A
KR20230005911A KR1020227041432A KR20227041432A KR20230005911A KR 20230005911 A KR20230005911 A KR 20230005911A KR 1020227041432 A KR1020227041432 A KR 1020227041432A KR 20227041432 A KR20227041432 A KR 20227041432A KR 20230005911 A KR20230005911 A KR 20230005911A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base membrane
porous base
electrochemical device
organic
slurry
Prior art date
Application number
KR1020227041432A
Other languages
English (en)
Inventor
위에 청
용러 천
신위 스
쥔 후
샤오보 위
Original Assignee
상하이 에너지 뉴 머티리얼스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 상하이 에너지 뉴 머티리얼스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 filed Critical 상하이 에너지 뉴 머티리얼스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Publication of KR20230005911A publication Critical patent/KR20230005911A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H01M50/434—Ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443—Particulate material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/497—Ionic conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 전기화학 장치 격리막을 공개하는데, 개질 다공성 기저막, 및 개질 다공성 기저막에 설치된 적어도 일측 표면의 기능층을 포함하고; 상기 기능층은 유기물 및 무기물 복합물의 슬러리를 함유하고; 상기 개질 다공성 기저막은 리튬 전도성 이온 화합물을 함유한 입자를 함유한다. 본 발명은 sol-gel-수열법(hydrothermal method)을 통해, 리튬 전도성 이온 함유 화합물의 작은 입경 입자를 격리막 기저막에 감합하고, 이에 따라 종래의 격막 이온 전도율이 열악하고, 침윤성이 열악한 문제를 해결하고, 동시에 코팅된 기능층이 격리막으로 하여금 양호한 접착성 및 내열성을 가지도록 한다.

Description

전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법
본 발명은 리튬 이온 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 일종의 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
리튬 이온 배터리는 일종의 새로운 2차 세정제로서, 에너지를 재생할 수 있고, 작업 전압이 높고, 무게가 가볍고, 에너지 밀도가 큰 등의 장점을 가지고, 전동 공구, 예컨대 디지털 카메라, 핸드폰, 노트북 등 분야에서 광범위하게 응용되고 있고, 강력한 발전 추세를 보이고 있다.
격막은 리튬 이온 배터리의 관건적 어셈블리 중 하나로서, 배터리의 애노드와 캐소드를 격리하는 데 사용되고, 애노드 캐소드가 직접 접촉하여 단락되는 것을 방지함과 동시에, 양호한 리튬 이온 투과성을 가지고, 배터리 작업 시 온도가 과도하게 높은 경우 이온 채널을 폐쇄함으로써 배터리 안전을 보장한다. 따라서, 격막은 리튬 이온 배터리의 안전 측면에서, 대단히 중요한 작용을 한다.
리튬 이온 도체는 고전도율, 낮은 활성화 에너지 및 캐소드 전극 전위가 음극(캐소드)으로 가장 낮은 등의 특징을 가진다. 연구에 따르면 층상 구조를 갖는 Li3N, 프레임 구조의 Lisicon(Li14ZnGeO4) 및 LiTi2P3O12를 기초로 하는 고용체 등을 가지는 경우가 많다. 그러나, 무기 리튬 이온 전도체는 전도율이 상이함, 낮은 분해 전압, 금속 리튬 부식 등에 강하지 않은 등의 점으로 인해, 실용적인 가치를 아직 가지지 못한다. 나중에 발견된 것으로, 폴리머(예: 폴리옥시에틸렌) 및 알칼리 금속 염(예: LiCF3SO3)의 복합체와 같은 유기 리튬 이온 전도체를 발견되었으나, 전도율이 무기 리튬 이온 도체에 비해 낮았지만, 가공하여 쉽게 박막이 되고, 전도율의 부족을 개선하고, 매우 좋은 점탄성을 가지므로, 고에너지 리튬 배터리의 격막 재료로 널리 사용되고 있으며, 높은 비에너지, 대용량 배터리 및 고온 연료 배터리를 제조하는 데 사용된다.
현재 리튬 배터리에 널리 사용되는 격막은 주로 폴리올레핀계 용융 연신 격막으로, 이러한 소재가 가진 폐쇄 효과는 배터리 가열 시 안전성을 높이는 데 도움이 된다. 그러나 기존의 상업용 PE/PP 격막은 전해액에 대한 습윤성이 떨어지고, 액체 보유가 열악하며, 이온 전도율이 낮고, 열 수축이 심하다. 이러한 문제는 배터리의 가공, 사이클링 및 속도 성능 및 고온 하에서의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 폴리머 격막에 세라믹 슬러리를 코팅하여 격막의 내열성 및 기계적 성능을 향상시킴으로써, 격막의 안전성을 향상시키는 것은 이미 광범위하게 응용 및 연구되고 있다. 그러나, 기저막을 개질함으로써 리튬 이온의 투과성을 향상시킨다는 점은 제기된 적이 없는 것이므로, 배터리의 안전성을 향상시킴과 동시에, 이온 전도율도 더 우수한 전기화학 장치 격리막에 대한 요구가 당업계에 요구되고 있다.
이에 비추어 보면, 본 발명은 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법을 제공하도록 기대되는 것으로, 종래의 격막 이온 전도율이 열악하고, 침윤성이 열악한 문제를 해결함과 동시에, 격리막이 양호한 접착성 및 내열성을 갖도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같이 달성된다:
전기화학 장치 격리막에 있어서, 개질 다공성 기저막, 및 개질 다공성 기저막에 설치된 적어도 일측 표면의 기능층을 포함하고; 상기 기능층은 유기물 및 무기물 복합물의 슬러리를 함유하고; 상기 개질 다공성 기저막은 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자를 함유한다.
진일보하게는, 상기 리튬 전도성 이온 화합물은 LiAlSi2O6, Li2FeSiO4, LiFePO4을 포함한다.
진일보하게는, 상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자 입경은 5-20nm이다.
더 진일보하게는, 상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자 입경은 10-20nm이다.
진일보하게는, 상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리는, 그 원료를 구성하는 질량비가: 유기 폴리머 5 질량부 ~ 80 질량부, 무기물 3 질량부 ~ 40 질량부, 유기 용매 50 질량부 ~ 100 질량부이다.
더 진일보하게는, 상기 유기 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드이고, 분자량은 10 ~ 100만이고; 상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리에서, 상기 폴리비닐리덴플루오라이드의 고형분 함량은 5 ~ 20wt%이다.
더 진일보하게는, 상기 무기물은 삼산화알루미늄, 뵘석, 이산화규소, 이산화티타늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화칼슘을 포함한다.
더 진일보하게는, 상기 유기 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAC), 아세톤, N,N-디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭시드(DMSO) 중의 일종 또는 다종의 조합으로부터 선택된다.
본 발명은 sol-gel-수열법을 통해 상기 개질 다공성 기저막을 제조하는 방법을 더 제공하는데, 구체적으로: 미개질된 다공성 기저막을 코로나 전처리를 거친 후, 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통해, 물을 통과시킨 후 오븐을 거쳐 건조 처리를 수행하고, 건조 후 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자를 함유하는 상기 개질 다공성 기저막을 수득한다.
진일보하게는, 상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통과하는 속도는 5m/min이다.
본 발명은 상기 전기화학 장치 격리막을 제조하는 방법을 더 제공하는데, 상기 방법은 아래 단계를 포함함:
S1: 상기 개질 다공성 기저막을 제조함;
미개질된 다공성 기저막을 코로나 전처리를 거친 후, 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통해, 물을 통과시킨 후 오븐을 거쳐 건조 처리를 수행하고, 건조 후 상기 개질 다공성 기저막을 수득함;
S2: 상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리를 제조함;
유기 폴리머를 유기 용매와 비율에 따라 기계 교반 혼합하여 용해하고, 무기물을 유기 용매와 비율에 따라 기계 교반 혼합하여 균일하게 하고, 용해가 완료된 유기 용액을 혼합 균일 무기물과 기계 교반 혼합한 후 상기 슬러리를 수득함;
S3: 상기 슬러리를 상기 개질 다공성 기저막의 적어도 일측 표면에 코팅하여, 기능층을 형성함.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같음:
1) 본 발명은 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법을 제공하는 것으로, sol-gel-수열법을 통해 리튬 전도성 이온 함유 화합물을 제조하고, 리튬 전도성 이온 함유 화합물의 작은 입경 입자를 격리막 기저막에 감합하고, 이에 따라 격막의 이온 전도율이 대폭 향상되고, 상기 격막을 사용하는 전기화학 장치의 내부 저항이 대폭 감소하여, 사이클링 성능이 대폭 개선되고, 격막이 비약적으로 개선된 퍼포먼스를 나타내고;
2) 본 발명은 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법을 제공하는 것으로, 기저막을 개질함으로써, 침윤성도 현저히 개선되고, 격막의 물리화학 성능이 비약적으로 개선되고;
3) 본 발명은 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법을 제공하는 것으로, 유기물 및 무기물 복합물의 슬러리를 함유하여 개질 기저막의 일측 또는 양측에 코팅함으로써, 격막의 열수축율을 감소시키고, 접착성을 강화하고, 격막 침윤성이 열악한 문제를 개선하고, 격막은 비약적으로 개선된 열화학 성능 및 물리화학 성능을 나타낸다.
도 1은 본 발명이 제공하는 배터리 격리막 구조의 제조방법이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시방식에 있어서의 전기화학 장치 격리막 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일부 실시방식에 있어서의 전기화학 장치 격리막 구조도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시방식에 대해 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 이해해 두어야 할 것은, 여기에서 설명되는 구체적인 실시방식은 본 발명을 설명하고 풀이하는 데 사용되는 것으로, 본 발명을 제한하는 데 사용되지 않는다는 점이다.
본문에서 개시되는 범위의 지점 및 임의의 값은 모두 정확한 범위 또는 값으로 제한되는 것이 아니고, 이러한 범위 또는 값은 이러한 범위 또는 값에 근접한 값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 범위에 있어서, 각각의 범위의 지점값 사이, 각각의 범위의 지점값 및 별도의 지점값 사이, 및 별도의 지점값 사이는 상호 조합되어 하나 또는 복수의 새로운 수치 범위를 얻을 수 있고, 이러한 수치 범위는 본문에서 구체적으로 공개된 것으로 보아야 한다.
본 발명은 전기화학 장치 격리막을 제공하는 것으로, 개질 다공성 기저막(100), 및 개질 다공성 기저막(100)에 설치된 적어도 일측 표면의 기능층(101)을 포함하고; 상기 기능층(101)은 유기물 및 무기물 복합물의 슬러리를 함유하고; 상기 개질 다공성 기저막(100)은 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자를 함유한다.
구체적으로, 상기 리튬 전도성 이온 화합물은 LiAlSi2O6, Li2FeSiO4, LiFePO4을 포함한다.
구체적으로, 상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자 입경은 5-20nm이다.
바람직하게, 상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자 입경은 10-20nm이다.
본 발명은 리튬 이온 배터리 격막 기능층을 제조하는 데 사용되는 슬러리를 더 제공하는데, 중량에 따라 계산하고, 이하 구성을 포함함:
유기 폴리머 5 질량부 ~ 80 질량부;
무기물 3 질량부 ~ 40 질량부;
유기 용매 50 질량부 ~ 100 질량부.
구체적으로, 상기 유기 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드이고, 분자량은 10 ~ 100만이고; 고형분 함량은 5 ~ 20wt%이다.
바람직하게는, 상기 무기물은 삼산화알루미늄, 뵘석, 이산화규소, 이산화티타늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화칼슘을 포함한다.
바람직하게는, 상기 유기 용매는 NMP, DMAC, 아세톤, DMF, DMSO 중의 일종 또는 다종의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 기저막은 PE 기저막이고, 상기 PE 기저막은 본 기술분야의 각종 리튬 이온 배터리 격막의 제조에 사용되는 기저막일 수 있는데, 예를 들어 통상적으로 선형 저밀도 폴리에틸렌 기저막일 수 있다.
본 발명의 일부 실시방식에 있어서, 상기 기저막의 두께는 5-25μm이고, 상기 기능층의 두께는 1-4μm이다.
본 발명은 sol-gel-수열법을 통해 리튬 이온 나노 도체를 제조하고, 상기 다공성 기저막을 개질하는 방법을 더 제공하는데, 구체적인 실시방법은: 미개질된 다공성 기저막을 코로나 전처리를 거친 후, 나노 리튬 전도성 이온 함유 용액에 침윤시키고, 용액이 기저막에 대해 완전히 침윤된 후, 오븐을 거쳐 건조 처리를 수행하고, 소입경 리튬이 감합된 전도성 이온 화합물의 개질 기저막(100)을 수득한다.
구체적으로, 상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통과하는 속도(즉 완전 침윤되어 이탈하는 속도)는 5m/min이다.
본 발명은 상기 전기화학 장치 격리막을 제조하는 방법을 더 제공하는데, 상기 방법은 아래 단계를 포함함:
S1: 상기 개질 다공성 기저막(100)을 제조함;
미개질된 다공성 기저막을 코로나 전처리를 거친 후, 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통해, 물을 통과시킨 후 오븐을 거쳐 건조 처리를 수행하고, 건조 후 상기 개질 다공성 기저막(100)을 수득함;
S2: 상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리를 제조함;
유기 폴리머를 유기 용매와 비율에 따라 기계 교반 혼합하여 용해하고, 무기물을 유기 용매와 비율에 따라 기계 교반 혼합하여 균일하게 하고, 용해가 완료된 유기 용액을 혼합 균일 무기물과 기계 교반 혼합한 후 상기 슬러리를 수득함;
S3: 상기 슬러리를 상기 개질 다공성 기저막의 적어도 일측 표면에 코팅하여, 기능층(101)을 형성함.
본 발명의 일부 실시방식에 있어서, 슬러리를 기저막의 일측에 코팅한다.
본 발명의 일부 실시방식에 있어서, 슬러리를 기저막의 양측에 코팅한다.
본 발명의 일부 실시방식에 있어서, 슬러리를 코팅, 투수, 건조하여 상기 코팅층을 얻는다. 상기 투수의 단계는 코팅막이 코팅된 후 탱크를 통과하고, 탱크의 물이 슬러리의 용매를 추출하게 하고, 그런 다음 슬러리를 기저막에 고화시켜 코팅층을 형성하는 방법이다.
바람직하게는 상기 건조 온도는 50 ~ 60˚C이다.
본 발명은 상기 제조방법으로 얻은 리튬 이온 배터리 격막을 더 제공한다.
또한, 본 발명은 일종의 리튬 이온 배터리를 더 제공하는데, 상기 리튬 이온 배터리는 애노드, 캐소드, 전해질 및 격막을 포함하고, 여기에서, 상기 격막은 본 발명의 전기화학 장치 격리막이다.
상기 전해액은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 일반적으로 전해액 리튬염 및 유기 용매로 구성된다. 여기에서, 전해액 리튬염은 해리성 리튬염을 채용하며, 예를 들어, 육불화인산리튬(LiPF6), 과염소산리튬(LiClO4), 사불화붕산리튬(LiBF4) 등으로부터 적어도 일종이 선택될 수 있고, 유기 용매는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디에틸카보네이트(DEC), 비닐렌카보네이트(VC) 중 적어도 일종이 선택될 수 있다.
상기 애노드는 리튬 이온 배터리의 애노드 재료, 도전제, 접착제를 슬러리에 혼합하여 알루미늄 호일에 코팅한 것이다. 사용되는 애노드 물질은 리튬 이온 배터리에 사용될 수 있는 임의의 애노드 물질, 예를 들어 리튬코발트 산화물(LiCoO2), 리튬니켈 산화물(LiNiO2), 리튬망간 산화물(LiMn2O4), 리튬 철 인산염(LiFePO4) 중 적어도 일종을 포함한다.
캐소드는 리튬 이온 배터리의 캐소드 재료, 도전제, 접착제를 슬러리로 혼합하여 동박에 코팅한 것이다. 사용되는 음극 물질은 리튬 이온 배터리에 사용될 수 있는 모든 캐소드 물질, 예를 들어 흑연, 소프트 카본, 하드 카본 등 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명이 제공하는 리튬 이온 배터리의 주요 개선점은 새로운 리튬 이온 배터리 격막을 채택하는 데 있고, 애노드, 캐소드, 배터리 격막 및 전해액의 배열방식(연결방식)은 통상의 기술자에게 공지된 종래 기술과 동일할 수 있으며, 여기서 통상의 기술자에게 모두 자명하다고 보므로, 반복하지 않는다.
본 발명이 제공하는 리튬 이온 배터리의 제조방법은 애노드, 격막 및 캐소드를 차례로 적층 또는 권취하여 극심(pole core)을 형성한 후, 상기 극심에 전해액을 주입하여 밀봉하는데, 여기에서, 상기 격막은 본 발명의 전기화학 장치의 격리막이다.
여기에서, 상기 애노드, 캐소드 및 전해액의 재료 또는 구성은 상술한 내용에 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다.
이하에서, 실시예를 통해 본 발명에 대해 상세 설명한다.
하기 실시예 및 비교예에서 원료의 물리화학적 파라미터는 다음과 같다:
LiAlSi2O6는, Al(ClO4)3, Si(OC2H5)4, C2H5OH, LiOH 등을 통해 강하게 접착성을 분산시킨 후 120˚C에서 열수반응시켜 겔을 형성하고, 건조 후 분쇄하고 고온에서 고상반응시켜 나노 무기분말을 얻었다;
Li2FeSiO4는, CH3COOLi·2H2O, C6H5FeO7·5H2O, (C2H5O)4Si, C6H8O7·H2O를 80˚C에서 용해하고 교반 환류하여 겔을 얻고, 건조 후 분쇄하고 고온에서 고체상 반응시켜 분말을 얻었다.
폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)는, 외관은 반투명 또는 백색 분말 또는 입자이고;
산화알루미늄은, 외관은 백색 분말이고;
디메틸아세트아미드(DMAC)는, 무색 투명한 액체, 저독성, 가연성, 물, 알코올, 에테르, 에스테르, 벤젠, 클로로포름 및 방향족 화합물과 같은 유기 용매와 자유롭게 혼합 가능함.
이상의 원료는 모두 공개 시장을 통해 구매하거나 종래기술 방법을 통해 제조할 수 있다.
이하 실시예 및 대비예에 있어서, 성능 파라미터는 아래 방법에 따라 테스트함:
(1) 격막의 열수축 테스트: 막 표면이 이상 없이 완전한 외관을 갖는 격막, 100*100mm 정사각형으로 자르고, 여기저기 표시를 한 후, 120˚C의 오븐에 2시간 동안 넣고, 격막을 추출하고, 구운 후 격막의 MD/TD 방향 표시의 길이 변화를 측정한다.
(2) 격막 계면 접착 테스트: 막 표면이 이상 없이 완전한 형태의 격막을 취하여, 25mm 너비로 펀칭하고, 길이가 100mm인 샘플이고, 두 개의 펀칭된 격막 샘플을 함께 중첩하고, 열간 프레스에서 1MPa의 압력으로, 온도는 100˚C도이고, 속도는 100mm/min에서 열간 프레스를 수행하고, 인장기를 이용하여 서로 접합된 두 격막의 인장력(단위: N)을 테스트하는데, 접합력 = 인장력/0.025(단위는 N/m임).
(3) 격막 습윤 성능 테스트: 막 표면이 이상 없이 완전한 외관의 격막을 취하여, 100*100mm 정사각형으로 자르고, 격막을 주변에 고르게 고정하고, 중앙에 걸고, 2μl의 전해액을 격막 중앙에 적가하고, 격막에 MD/TD 방향을 따라 적가하여 연장되는 거리 A를 기록하고, 5분 후, 격막이 MD/TD 방향을 따라 적가하여 연장되는 거리 B를 다시 기록하고, 습윤 거리=(B-A)/2이다.
(4) 격막 이온 전도도 테스트: 직경 Φ50mm의 원형 격막 샘플 4개를 잘라내고, 전해액에 넣고, 밀봉하고 1시간 동안 담가 둔다. 4개의 격막 샘플을 테스트 금형에 차례로 넣고, 전기화학적 워크스테이션을 사용하여 측정하는데, 저항값 R1, R2, R3, R4를 독출한다. 표면 저항 계산: 층 수를 횡축으로 하고, 다른 층 수에 해당하는 저항값을 세로축에 표시하고, 곡선의 기울기 A를 구하고, 샘플의 표면 저항 값은 R=A•S이며, 여기서 S는 테스트의 유효 전극 면적이고, 격막의 두께 D를 측정하고 격막의 이온 전도도 = D/R이다.
(5) 리튬 이온 배터리 내부 저항 테스트: AC 전압 강하 내부 저항 측정 방법, 배터리는 실제로 활성 저항과 동일하기 때문에, 배터리에는 고정 주파수와 고정 전류가 인가(현재는 1KHZ의 주파수와 50mA의 작은 전류가 일반적으로 사용됨)되는데, 그 다음 전압을 샘플링하고, 정류, 필터링 등의 일련의 처리를 거쳐 연산 증폭기 회로를 통해 배터리의 내부 저항 값을 계산한다.
(6) 리튬 이온 배터리의 사이클링 성능 테스트: 리튬 이온 배터리를 실온에서 0.5C의 속도로 충전하고, 0.5C 속도로 방전시키고, 차례로 500 사이클 수행하고, 공식을 사용하여 용량 유지율을 계산하고; 용량보유율 = (500사이클 후 배터리 용량/사이클 전 배터리 실온 용량) X 100%.
실시예 1
1. 0.7kg의 폴리비닐리덴플루오라이드를 취하여 6.3kg의 DMAC 용액에 완전히 용해될 때까지 기계적 교반하고, 투명한 콜로이드 용액 a를 얻고, 산화알루미늄 분말 0.3kg을 취하여 2.7kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 분산될 때까지 기계적 교반하여 용액 b를 얻은 다음, a와 b를 충분히 교반하고, 균일하게 교반한 후 복합 슬러리를 얻었다.
2. 코로나 전처리 후 12um PE 베이스 필름을 취하고, LiAlSi2O6 함유 포화 수용액 탱크를 통과하는데, 속도는 5m/min이고, 투수(透水) 후 오븐에서 건조시켜, 건조 후 개질 처리 후의 기저막(100)을 얻었다.
3. 그라비아(Gravure) 롤 코팅 방식을 채용(그라비아 롤 방식으로 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같음: 복합 슬러리를 그라비아 롤에 펌핑하고, 그라비아 롤이 회전하고, 그라비아 롤에 재료를 가져오고, 그런 다음 개질 기저막(100)과 접촉하고, 그런 다음 복합 슬러리를 개질 기저막(100) 상에 코팅할 수 있음), 복합 슬러리를 개질 기저막(100)의 일측에 코팅하고, 코팅 속도는 30m/min이고, 투수 후 3단 오븐에서 건조시키고, 각 단의 오븐 온도는 각각 50˚C, 60˚C, 55˚C이고, 건조 후 이중층 코팅된 리튬 이온 배터리 격막을 얻을 수 있고(도 3과 같음), 상기 코팅된 리튬 이온 배터리 격막의 두께는 14μm이며, 코팅층 두께는 2 μm이고, 상기 격막은 A로 표시하였다.
실시예 2
1. 0.7kg의 폴리비닐리덴플루오라이드를 취하여 6.3kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 용해될 때까지 기계적 교반하고, 투명한 콜로이드 용액 a를 얻고, 0.3kg의 산화알루미늄 분말을 취하여 2.7kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 분산될 때까지 기계적 교반하여 용액 b를 얻고, a와 b를 충분히 교반하고, 균일하게 교반한 후 복합 슬러리를 얻었다.
2. 12um PE 기저막을 취하고, 코로나 전처리 후, LiAlSi2O6가 들어있는 포화 수용액 탱크를 통해, 속도는 5m/min이고, 투수 후 오븐에서 건조시키고, 건조 후 개질 처리 후의 기저막(100)을 얻었다.
3. 그라비아 롤 코팅 방식을 채용(그라비아 롤 방식으로 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같음: 복합 슬러리를 그라비아 롤에 펌핑하고, 그라비아 롤이 회전하고, 그라비아 롤에 재료를 가져오고, 그런 다음 개질 기저막(100)과 접촉하고, 그런 다음 복합 슬러리를 개질 기저막(100) 상에 코팅할 수 있음), 복합 슬러리를 개질 기저막(100)의 양측에 코팅하고, 코팅 속도는 30m/min이고, 3단 오븐에서 건조하고, 각 단의 오븐 온도는 각각 50˚C, 60˚C, 55˚C이고, 건조 후 3층으로 코팅된 리튬 이온 배터리 격막을 얻을 수 있고(도 2와 같음), 상기 코팅된 리튬 이온 배터리 격막의 두께는 16μm이며, 양측 코팅층 두께는 2μm이고, 상기 격막은 B로 표시하였다.
실시예 3
1. 0.7kg의 폴리비닐리덴플루오라이드를 취하여 6.3kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 용해될 때까지 기계적 교반하고, 투명한 콜로이드 PVDF 용액을 얻었다.
2. 12um PE 기저막을 취지고, 코로나 전처리 후, LiAlSi2O6 함유 포화 수용액 탱크를 통해, 속도는 5m/min이고, 투수 후 오븐에서 건조시키고, 건조 후 개질 처리 후의 기저막(100)을 얻었다.
3. 그라비아 롤 코팅 방식을 채용(그라비아 롤 방식으로 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같음: 콜로이드성 PVDF 용액을 그라비아 롤에 펌핑하고, 그라비아 롤이 회전하고, 그라비아 롤에 재료를 가져오고, 그런 다음 개질 기저막(100)과 접촉하고, 그런 다음 콜로이드성 PVDF 용액을 개질 기저막(100)에 코팅할 수 있음), 콜로이드성 PVDF 슬러리를 상기 개질 기저막(100)의 양측에 코팅하고, 코팅 속도는 30m/min이고, 3단 오븐에서 건조하고, 각 단의 오븐 온도는 각각 50˚C, 60˚C, 55˚C이고, 건조 후 3층으로 코팅된 리튬 이온 배터리 격막을 얻을 수 있고(도 2와 같음), 상기 코팅된 리튬 이온 배터리 격막의 두께는 16μm이며, 양측 코팅층의 두께는 2μm이고, 상기 격막은 C로 표시하였다.
대비예 1
1. 0.7kg의 폴리비닐리덴플루오라이드를 취하여 6.3kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 용해될 때까지 기계적 교반하고, 투명한 콜로이드 용액 a를 얻었고, 0.3kg의 산화알루미늄 분말을 취하여 2.7kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 분산될 때까지 기계적으로 교반하여 용액 b를 얻었고, a와 b를 충분히 교반하고, 균일하게 교반한 후 복합 슬러리를 얻었다.
2. 그라비아 롤 코팅 방식을 채용(그라비아 롤 방식으로 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같음: 복합 슬러리를 그라비아 롤에 펌핑하고, 그런 다음 그라비아 롤이 회전하고, 그라비아 롤에 재료를 가져오고, 기저막과 접촉하고, 복합 슬러리는 기저막에 코팅될 수 있음), 복합 슬러리를 기저막의 일측에 코팅하는 단계, 코팅 속도는 30m/min이고, 투수 후 3단 오븐에서 건조시키고, 각 단의 오븐 온도는 각각 50˚C, 60˚C, 55˚C이고, 건조 후 이중층 코팅된 리튬 이온 배터리 격막을 얻을 수 있고, 상기 코팅된 리튬 이온 배터리 격막의 두께는 14μm이며, 코팅층 두께는 2μm이고, 상기 격막은 D로 표시하였다.
대비예 2
1. 0.7kg의 폴리비닐리덴플루오라이드를 취하여 6.3kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 용해될 때까지 기계적 교반하고, 투명한 콜로이드 용액 a을 얻었고, 0.3kg의 산화알루미늄 분말을 취하여 2.7kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 분산될 때까지 기계적 교반하여 용액 b를 얻었고, a와 b를 충분히 교반하고, 균일하게 교반한 후 복합 슬러리를 얻었다.
2. 그라비아 롤 코팅 방식을 채용(그라비아 롤 방식으로 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같음: 복합 슬러리를 그라비아 롤에 펌핑하고, 그라비아 롤이 회전하고, 그라비아 롤에 재료를 가져오고, 기저막과 접촉하고, 복합 슬러리를 기저막에 코팅할 수 있음), 복합 슬러리를 기저막 양측에 코팅하고, 코팅 속도는 30m/min이고, 3단 오븐에서 건조하고, 각 단의 오븐 온도는 각각 50˚C, 60˚C, 55˚C이고, 건조 후 이중층 코팅된 리튬 이온 배터리 격막을 얻을 수 있고, 상기 코팅된 리튬 이온 배터리 격막의 두께는 16μm이며, 양면 코팅층의 두께는 2μm이고, 상기 격막은 E로 표시하였다.
대비예 3
1. 0.7kg의 폴리비닐리덴플루오라이드를 취하여 6.3kg의 DMAC 용액에 넣고 완전히 용해될 때까지 기계적 교반하여, 투명한 콜로이드 PVDF 용액을 얻었다.
2. 그라비아 롤 코팅 방식을 채용(그라비아 롤 방식으로 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같음: 콜로이드성 PVDF 용액을 그라비아 롤에 펌핑하고, 그라비아 롤이 회전하고, 그라비아 롤에 재료를 가져오고, 기저막과 접촉하고, 콜로이드 PVDF 용액을 기저막에 코팅할 수 있음), 콜로이드성 PVDF 슬러리를 기저막의 양측에 코팅하고, 코팅 속도는 30m/min이고, 3단 오븐에서 건조하고, 각 단의 오븐 온도는 각각 50˚C, 60˚C, 55˚C이고, 건조 후, 이중층 코팅된 리튬 이온 배터리 격막을 얻을 수 있고, 코팅된 리튬 이온 배터리 격막의 두께는 16μm이며, 양측 코팅층 두께는 2μm이고, 상기 격막은 F로 표시하였다.
통상의 기술자에게 공지된 통상적인 배터리 제조 방법(애노드, 격막 및 캐소드를 차례로 적층 또는 권취하여 극심(pole core)을 형성하고, 그런 다음 상기 극심에 전해액을 주입하고 밀봉한 후, 선반, 성형, 용량 검사하는 등의 공정을 포함함)을 채용하여 배터리를 제조하고, 배터리를 추적하여 A, B, C, D, E, F 격막으로 표기하였다.
전술한 성능 파라미터 테스트 방법에 따라 실시예 1 내지 3, 대비예 1 내지 3의 격막에 대해 테스트를 진행하였고, 그 결과를 표 1에 기록하였다.
A, B, C, D, E, F 격막의 배터리에서 각각 5개의 배터리를 선택하고(각각 A1~A5, B1~B5, C1~C5, D1~D5, E1~E5, F1~F5로 표기함), 내부 저항 및 사이클 성능 테스트를 수행하고, 그 결과를 표 2와 같이 기록하였다.
6개 격막 성능 테스트
항목 표기 열수축
(%)		 계면 본딩(N/m) 침윤 거리
(cm)		 이온 전도율
S/cm
TD MD TD MD
실시예 1 A 0.5 0.4 17 5.3 5.7 3.3 × 10-3
실시예 2 B 0.3 0.2 21 5.0 5.5 2.6 × 10-3
실시예 3 C 7.4 7.7 16 3.2 3.6 2.1 × 10-3
대비예 1 D 0.4 0.6 15 3.4 3.5 0.75 × 10-3
대비예 2 E 0.3 0.4 22 3.3 3.6 0.63 × 10-3
대비예 3 F 7.8 8.6 14 2.0 2.2 0.51 × 10-3
6개 격막에 대응되는 배터리 성능 테스트
항목 표기
내부저항(mΩ)
 용량 보존율(%)
실시예 1 A1 22.6 89.3
A2 21.3 89.1
A3 22.9 90.2
A4 22.1 89.9
A5 21.7 89.1
실시예 2 B1 23.7 87.9
B2 24.3 87.5
B3 23.3 88.1
B4 25.1 87.0
B5 24.2 87.7
실시예 3 C1 25.4 86.2
C2 25.8 86.6
C3 24.8 85.8
C4 26.1 86.6
C5 25.2 86.3
대비예 1 D1 124.5 83.1
D2 125.3 82.7
D3 126.5 81.6
D4 122.3 83.7
D5 125.4 82.4
대비예 2 E1 138.9 79.8
E2 139.6 79.1
E3 136.6 80.3
E4 138.4 79.6
E5 139.6 78.8
대비예 3 F1 144.5 78.6
F2 145.3 78.3
F3 142.7 79.2
F4 143.3 78.9
F5 146.8 77.9
표 1과 표 2를 결합하면, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 비교와 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 비교에서 알 수 있듯이, 본 발명의 기능층을 코팅한 후, 열수축률이 크게 감소하고, 우수한 열안정성과 접착성을 나타내며, 격막이 극편과 복합된 후 위치가 더 견고해지도록 하고, 상응하는 배터리의 안전성능이 대폭 증가하였다. 또한, 침윤성이 개선되고, 이온 전도율도 향상되고, 상응하는 배터리의 내부 저항은 약간 감소하였고, 사이클링 성능도 다소 향상되었다.
표 1과 표 2를 결합하면, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3과 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3을 차례로 비교하여 알 수 있듯이, 본 발명의 개질 기저막 후, 침윤성능이 현저히 개선되었고, 이온 전도율이 대폭 향상되었고, 상응하는 배터리의 내부 저항이 대폭 감소하였고, 사이클링 성능은 현저히 향상되었다.
따라서, 본 발명 격막은 비약적인 물리화학 성능, 열화학 성능 및 전기화학 성능을 가지고, 극도로 높은 산업 이용 가치를 갖는다.
이상에서 공지기술에 관한 내용에 대해서는 상세히 설명하지 않으나, 통상의 기술자는 능히 이해할 수 있다.
이상은 본 발명의 일부 특정 실시예에 불과하며, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 본 발명의 사상 및 원리 내에서 이루어진 모든 수정, 균등 치환, 개량 등은 모두 본 발명에 포함되어야 한다. 보호 범위 내에서. 본 발명의 보호범위는 설명에 기재된 내용에 한정되는 것이 아니며, 그 보호범위는 특허청구범위에 따라 정하여야 한다.
100: 개질 다공성 기저막
101: 기능층
S1~S3: 단계 1 ~ 단계 3.

Claims (10)

  1. 전기화학 장치 격리막에 있어서,
    개질 다공성 기저막, 및 개질 다공성 기저막에 설치된 적어도 일측 표면의 기능층을 포함하고;
    상기 기능층은 유기물 및 무기물 복합물의 슬러리를 함유하고;
    상기 개질 다공성 기저막은 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 전도성 이온 화합물은 LiAlSi2O6, Li2FeSiO4, LiFePO4을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자 입경은 5-20nm인 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리는, 그 원료를 구성하는 질량비가: 유기 폴리머 5 질량부 ~ 80 질량부, 무기물 3 질량부 ~ 40 질량부, 유기 용매 50 질량부 ~ 100 질량부인 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드이고, 분자량은 10 ~ 100만이고; 상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리에서, 상기 폴리비닐리덴플루오라이드의 고형분 함량은 5 ~ 20wt%인 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 무기물은 삼산화알루미늄, 뵘석, 이산화규소, 이산화티타늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화칼슘을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 유기 용매는 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 아세톤, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드 중의 일종 또는 다종의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
    전기화학 장치 격리막.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 개질 다공성 기저막을 제조하는 방법에 있어서,
    미개질된 다공성 기저막을 코로나 전처리를 거친 후, 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통해, 물을 통과시킨 후 오븐을 거쳐 건조 처리를 수행하고, 건조 후 리튬 전도성 이온 화합물 함유 입자를 함유하는 상기 개질 다공성 기저막을 수득하는 것을 특징으로 하는,
    방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통과하는 속도는 5m/min인 것을 특징으로 하는,
    방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 전기화학 장치 격리막을 제조하는 방법에 있어서,
    아래 단계:
    S1: 상기 개질 다공성 기저막을 제조함;
    미개질된 다공성 기저막을 코로나 전처리를 거친 후, 리튬 전도성 이온 화합물 함유 포화 수용액 탱크를 통해, 물을 통과시킨 후 오븐을 거쳐 건조 처리를 수행하고, 건조 후 상기 개질 다공성 기저막을 수득함;
    S2: 상기 유기물 및 무기물 복합물을 함유한 슬러리를 제조함;
    유기 폴리머를 유기 용매와 비율에 따라 기계 교반 혼합하여 용해하고, 무기물을 유기 용매와 비율에 따라 기계 교반 혼합하여 균일하게 하고, 용해가 완료된 유기 용액을 혼합 균일 무기물과 기계 교반 혼합한 후 상기 슬러리를 수득함;
    S3: 상기 슬러리를 상기 개질 다공성 기저막의 적어도 일측 표면에 코팅하여, 기능층을 형성함;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    방법.
KR1020227041432A 2020-05-21 2021-03-11 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법 KR20230005911A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010434825.XA CN111653712B (zh) 2020-05-21 2020-05-21 一种电化学装置隔离膜及其制备方法
CN202010434825.X 2020-05-21
PCT/CN2021/080286 WO2021232904A1 (zh) 2020-05-21 2021-03-11 一种电化学装置隔离膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230005911A true KR20230005911A (ko) 2023-01-10

Family

ID=72349573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227041432A KR20230005911A (ko) 2020-05-21 2021-03-11 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230187781A1 (ko)
EP (1) EP4156399A1 (ko)
JP (1) JP2023526525A (ko)
KR (1) KR20230005911A (ko)
CN (1) CN111653712B (ko)
WO (1) WO2021232904A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111653712B (zh) * 2020-05-21 2021-09-28 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电化学装置隔离膜及其制备方法
CN113540693A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 无锡恩捷新材料科技有限公司 一种锂电池隔板
CN114843708B (zh) * 2022-07-04 2022-10-11 中材锂膜(宁乡)有限公司 一种多孔隔膜、其制备方法及电化学装置
CN115101891B (zh) * 2022-07-19 2024-03-05 中材锂膜有限公司 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN118040237A (zh) * 2022-11-04 2024-05-14 中材锂膜(宁乡)有限公司 一种低内阻陶瓷涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池
CN115832612A (zh) * 2023-02-14 2023-03-21 溧阳月泉电能源有限公司 一种电池隔膜及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850826A1 (de) * 1998-11-04 2000-05-11 Basf Ag Als Separatoren in elektrochemischen Zellen geeignete Verbundkörper
CN102097647B (zh) * 2009-12-09 2014-03-26 微宏动力系统（湖州）有限公司 锂离子电池
US9742028B2 (en) * 2013-08-21 2017-08-22 GM Global Technology Operations LLC Flexible membranes and coated electrodes for lithium based batteries
CN108878733B (zh) * 2017-05-11 2020-03-10 上海恩捷新材料科技股份有限公司 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途
KR102526758B1 (ko) * 2018-01-09 2023-04-27 삼성전자주식회사 복합막, 이를 포함한 음극 구조체 및 리튬전지, 및 복합막 제조방법
CN109638202A (zh) * 2018-11-22 2019-04-16 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 一种离子电子导体复合膜及其制备方法和锂电池
CN111653712B (zh) * 2020-05-21 2021-09-28 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电化学装置隔离膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021232904A1 (zh) 2021-11-25
CN111653712A (zh) 2020-09-11
JP2023526525A (ja) 2023-06-21
EP4156399A1 (en) 2023-03-29
US20230187781A1 (en) 2023-06-15
CN111653712B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Fire-resistant, high-performance gel polymer electrolytes derived from poly (ionic liquid)/P (VDF-HFP) composite membranes for lithium ion batteries
Zhang et al. A sandwich PVDF/HEC/PVDF gel polymer electrolyte for lithium ion battery
KR20230005911A (ko) 전기화학 장치 격리막 및 그 제조방법
Li et al. A PEO-based gel polymer electrolyte for lithium ion batteries
Que et al. Safe and flexible ion gel based composite electrolyte for lithium batteries
Chen et al. Porous SiO2 as a separator to improve the electrochemical performance of spinel LiMn2O4 cathode
CN111430788A (zh) 一种复合固态电解质膜、制备方法及固态锂电池
CN102361095B (zh) 一种高比功率锂离子电池及其制备方法
KR20150106808A (ko) 이차 전지 및 이의 제조 방법
Yang et al. Decoupling the mechanical strength and ionic conductivity of an ionogel polymer electrolyte for realizing thermally stable lithium-ion batteries
KR20100133390A (ko) 리튬 배터리용 음극 재료
CN108933277B (zh) 一种锂离子二次电池
JP2023518986A (ja) リチウム金属負極、その製造方法及びそれに関連するリチウム金属電池並びに装置
EP3264502A1 (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
Saroja et al. Design of porous calcium phosphate based gel polymer electrolyte for Quasi-solid state sodium ion battery
John et al. Polymeric materials for lithium‐ion cells
CN111354904A (zh) 一种锂离子电池隔膜、锂离子电池电极和锂离子电池
CN113782826B (zh) 一种固态电解质及包含该固态电解质的固态电池
CN112103561B (zh) 一种电解液及电化学装置
CN111477964B (zh) 一种电解液及电化学装置
Jin et al. High safety and long-life lithium batteries with low leakage and high wettability ceramic-polymer electrolyte
CN110875476A (zh) 锂二次电池的负极、其制备方法和锂二次电池
WO2023000734A1 (zh) 一种锂电池隔板
CN100505407C (zh) 锂离子电池及其制备方法
CN116169434A (zh) 一种隔膜、电化学装置及电子装置