用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法、由其形成的具有聚合物粘合剂层的分隔件和包括其的电化学装置与流程

本公开内容涉及用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法、由其形成的具有聚合物粘合剂层的分隔件以及包括所述分隔件的电化学装置。本申请要求于2022年10月24日在韩国提交的韩国专利申请第10-2022-0137451号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

1、通常，电化学装置例如锂二次电池基本上包括正极/分隔件/负极/电解质溶液，并且可以通过化学能和电能的可逆转换来充电和放电。由于它们以高能量密度储存能量，因此它们被用于宽范围的应用中，包括小型电子装置例如移动电话、笔记本电脑等。最近，响应于环境问题、高油价、能源效率和储存，其应用正在迅速扩展到电动车辆、混合电动车辆(hybrid electric vehicle，hev)、插电式电动车辆(plug-in ev)、电动自行车和储能系统(energy storage system，ess)。

2、在电化学装置中，通常使用含聚烯烃的多孔膜作为分隔件。

3、为了改善含聚烯烃的多孔膜对电极的粘合性，已经开发了具有聚合物粘合剂层的分隔件，其中粘结剂聚合物颗粒的粘合剂层形成在多孔膜的表面上。颗粒状的粘结剂聚合物粘合剂层在使分隔件的电阻增加最小化和使含聚烯烃的多孔膜的透气率降低最小化方面有效。

4、粘结剂聚合物颗粒的涂层通过以下而形成：将粘结剂聚合物颗粒分散在水性溶剂例如乙醇或水中并添加润湿剂例如表面活性剂以制备水性浆料，将水性浆料涂覆在含聚烯烃的多孔膜的一个表面或两个表面上并对水性浆料进行干燥。在此，润湿剂有助于确保水性浆料涂覆在具有疏水特性的含聚烯烃的多孔膜上。

5、然而，在涂覆用于形成涂层的水性浆料并干燥的过程中，润湿剂渗透到含聚烯烃的多孔膜的孔中，导致电阻上升和透气率降低。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开内容旨在提供这样的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，在聚烯烃多孔膜上形成聚合物颗粒的粘合剂层时，当使用润湿剂来改善涂覆时，所述具有聚合物粘合剂层的分隔件也有改善的电阻和透气率。

3、本公开内容还旨在提供具有上述特征的具有聚合物粘合剂层的分隔件。

4、本公开内容还旨在提供电化学装置，所述电化学装置包括具有上述特征的具有聚合物粘合剂层的分隔件。

5、通过以下描述，将理解本公开内容的这些和其他目的和优点。容易理解的是，本公开内容的这些和其他目的和优点可以通过所附权利要求中阐述的方式或方法及其组合来实现。

6、技术方案

7、本公开内容的一个方面涉及用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，

8、包括：(s1)制备水性聚合物浆料，所述水性聚合物浆料包含玻璃化转变温度(tg)为20℃或更高且颗粒尺寸d50为300nm至800nm的颗粒状的粘结剂聚合物、润湿剂和tg为-10℃或更低且颗粒尺寸d50为100nm至200nm的颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物；以及

9、(s2)将水性聚合物浆料涂覆在具有孔的含聚烯烃的多孔膜的至少一个表面上，并对水性聚合物浆料进行干燥。

10、根据本公开内容的第二方面，在第一方面中，颗粒状的粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50:颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50为2:1至6:1。

11、根据本公开内容的第三方面，在第一方面或第二方面中，颗粒状的粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50为300nm至600nm，并且颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50为100nm至150nm。

12、根据本公开内容的第四方面，在第一方面至第三方面中的任一者中，颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的tg为-20℃或更低。

13、根据本公开内容的第五方面，在第一方面至第四方面中的任一者中，颗粒状的粘结剂聚合物与颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的重量比为95:5至97:3。

14、根据本公开内容的第六方面，在第一方面至第五方面中的任一者中，基于颗粒状的粘结剂聚合物和颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的总重量，润湿剂以1重量％至30重量％的量包含在内。

15、根据本公开内容的第七方面，在第一方面至第六方面中的任一者中，颗粒状的粘结剂聚合物为丙烯酸类粘结剂聚合物、含聚偏二氟乙烯的粘结剂聚合物、或其混合物。

16、根据本公开内容的第八方面，在第一方面至第七方面中的任一者中，含聚偏二氟乙烯的粘结剂聚合物为偏二氟乙烯的均聚物、偏二氟乙烯和其他可聚合单体的共聚物、或其混合物。

17、根据本公开内容的第九方面，在第一方面至第八方面中的任一者中，颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物包括包含甲基丙烯酸烷基酯重复单元的丙烯酸类聚合物，所述甲基丙烯酸烷基酯重复单元具有有1至18个碳原子的烷基。

18、根据本公开内容的第十方面，在第一方面至第九方面中的任一者中，颗粒状的粘结剂聚合物为含聚偏二氟乙烯的粘结剂聚合物，并且颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物为包含甲基丙烯酸烷基酯重复单元的丙烯酸类聚合物，所述甲基丙烯酸烷基酯重复单元具有有1至18个碳原子的烷基。

19、根据本公开内容的第十一方面，在第一方面至第十方面中的任一者中，润湿剂为选自含氟表面活性剂、含硅氧烷表面活性剂和含烃表面活性剂中的至少一者。

20、根据本公开内容的第十二方面，在第一方面至第十一方面中的任一者中，水性聚合物浆料的分散介质为水。

21、本公开内容的第十三方面涉及具有聚合物粘合剂层的分隔件，

22、所述具有聚合物粘合剂层的分隔件包括多孔聚合物基底和在聚合物基底的至少一个表面上的聚合物粘合剂层，

23、其中聚合物粘合剂层包含颗粒状的粘结剂聚合物、非颗粒状的粘结剂聚合物和润湿剂，

24、其中颗粒状的粘结剂聚合物具有20℃或更高的tg和300nm至800nm的平均颗粒尺寸，

25、并且其中非颗粒状的粘结剂聚合物是tg为-10℃或更低的丙烯酸类粘结剂聚合物。

26、本公开内容的第十四方面涉及电化学装置，所述电化学装置包括负极、正极和介于负极与正极之间的分隔件，

27、其中分隔件为根据第十三方面的具有聚合物粘合剂层的分隔件。

28、根据本公开内容的第十五方面，在第十四方面中，电化学装置为锂二次电池。

29、有益效果

30、依据根据本公开内容的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，具有低tg的颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物在浆料中失去颗粒相，然后在浆料干燥期间转变成膜并迁移至含聚烯烃的多孔膜，从而防止润湿剂渗透到多孔膜的孔中。因此，在聚烯烃多孔膜上形成颗粒状的粘结剂颗粒的粘合剂层时，当使用润湿剂来改善涂覆时，可以制造具有低电阻和高透气率的分隔件。

31、同时，聚合物粘合剂层中的颗粒状的粘结剂聚合物改善含聚烯烃的多孔膜对电极的粘合强度。

技术特征：

1.一种用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50:所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50为2:1至6:1。

3.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50为300nm至600nm，并且所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的颗粒尺寸d50为100nm至150nm。

4.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的tg为-20℃或更低。

5.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的粘结剂聚合物与所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的重量比为95:5至97:3。

6.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中基于所述颗粒状的粘结剂聚合物和所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物的总重量，所述润湿剂以1重量％至30重量％的量包含在内。

7.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的粘结剂聚合物为丙烯酸类粘结剂聚合物、含聚偏二氟乙烯的粘结剂聚合物、或其混合物。

8.根据权利要求7所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述含聚偏二氟乙烯的粘结剂聚合物为偏二氟乙烯的均聚物、偏二氟乙烯和其他可聚合单体的共聚物、或其混合物。

9.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物包括包含甲基丙烯酸烷基酯重复单元的丙烯酸类聚合物，所述甲基丙烯酸烷基酯重复单元具有有1至18个碳原子的烷基。

10.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述颗粒状的粘结剂聚合物为含聚偏二氟乙烯的粘结剂聚合物，并且所述颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物为包含甲基丙烯酸烷基酯重复单元的丙烯酸类聚合物，所述甲基丙烯酸烷基酯重复单元具有有1至18个碳原子的烷基。

11.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述润湿剂为选自含氟表面活性剂、含硅氧烷表面活性剂和含烃表面活性剂中的至少一者。

12.根据权利要求1所述的用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，其中所述水性聚合物浆料的分散介质为水。

13.一种具有聚合物粘合剂层的分隔件，包括：

14.一种电化学装置，包括：

15.根据权利要求14所述的电化学装置，其中所述电化学装置为锂二次电池。

技术总结提供了用于制造具有聚合物粘合剂层的分隔件的方法，包括(S1)制备水性聚合物浆料，所述水性聚合物浆料包含玻璃化转变温度(Tg)为20℃或更高且颗粒尺寸D50为300nm至800nm的颗粒状的粘结剂聚合物、润湿剂和Tg为‑10℃或更低且颗粒尺寸D50为100nm至200nm的颗粒状的丙烯酸类粘结剂聚合物；以及(S2)将水性聚合物浆料涂覆在具有孔的含聚烯烃的多孔膜的至少一个表面上，并对水性聚合物浆料进行干燥。技术研发人员：金惠原,李知修,贾炅仑,成东昱受保护的技术使用者：株式会社LG新能源技术研发日：技术公布日：2024/7/29