电化学装置用分隔件和包括其的电化学装置的制作方法

本公开内容涉及电化学装置用分隔件和包括其的电化学装置。本技术要求于2022年1月26日在韩国提交的韩国专利申请第10-2022-0011687号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

1、近来，储能技术已经得到了越来越多的关注。随着储能技术的应用扩展到移动电话、摄像机和笔记本pc的能量以及甚至扩展到电动车辆的能量，越来越多地努力研究和开发电化学装置。特别地，作为基于电化学原理的可充电储能系统的二次电池的开发受到关注。最近，在开发这样的电池时，进行了关于设计新的电极和电池以改善容量密度和比能的积极研究。

2、特别地，锂离子二次电池是其中锂离子在正电极与负电极之间往复运动以储存和产生电的可重复使用的电池。锂离子二次电池的特征在于其表现出高的电压和能量密度、长循环寿命以及高保存性，并提供高输出。因此，这样的锂二次电池的应用领域已经多样化地扩展到便携式it设备、电动车辆用电池、储能系统(energy storage system，ess)等。在这样的应用领域中，电动车辆的分布是二次电池增长的主要关键，并且是二次电池市场的主要增长驱动力。

3、形成这样的二次电池的主要四个构成要素为正电极、负电极、电解质和分隔件。其中，分隔件的作用是将两个电极即正电极和负电极彼此隔离，以阻止由两个电极之间的物理接触引起的电短路，并提供离子可以通过负载在微孔中的电解质在两个电极之间移动穿过的通道，从而赋予离子电导性。

4、这样的分隔件包括具有上述功能的微孔聚合物膜材料，并且特别地，基于聚烯烃的分隔件被广泛使用。基于聚烯烃的分隔件的典型实例包括基于聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)的聚合物材料。

5、用于形成这样的微孔结构的方法可以大致分为基于取向步骤的干法和基于提取步骤的湿法，并且根据所需的特性使用干分隔件或湿分隔件。

6、同时，在将使用聚烯烃的湿分隔件应用于二次电池的情况下，当电池的温度升高到高于聚烯烃的熔点的温度时，分隔件经历熔断现象，从而导致与差的耐热性相关的问题，例如着火和爆炸。为了解决该问题，开发了用无机颗粒和聚合物粘结剂涂覆分隔件表面的方法。自从经陶瓷涂覆的安全性强化分隔件(safety reinforced separator，srs)作为这样的开发的一部分被应用于电动车辆用锂离子二次电池以来，其已成为耐热分隔件技术的标准。为了获得这样的分隔件，使用有助于厚度薄化的湿分隔件已经引领了市场。

7、作为用于制造这样的湿分隔件的方法，已经研究和开发了通过作为非溶剂诱导相分离(non-solvent induced phase separation，nips)过程的浸渍相分离过程用聚合物粘结剂来涂覆干膜的方法。

8、在这样的方法的情况下，存在分隔件可以形成为薄膜并且在电阻方面有利的优点。然而，由于堆积密度降低而出现产生微空隙或大空隙的问题，这取决于组成和过程。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开内容旨在解决相关技术的问题，并因此本公开内容旨在提供在显示出优异粘合性的同时确保高温下安全性的电化学装置用分隔件。

3、本公开内容还旨在提供使用浸渍相分离过程来制造分隔件的方法，所述方法提供了在显示出优异粘合性的同时确保高温下安全性的电化学装置用分隔件。

4、将容易理解，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。

5、技术方案

6、本公开内容的发明人已经发现上述问题可以通过如下文中所述的电化学装置用分隔件、包括其的电化学装置和用于制造其的方法来解决。

7、根据本公开内容的第一实施方案，

8、提供了电化学装置用分隔件，

9、所述电化学装置用分隔件包括聚合物多孔支撑体和形成在多孔支撑体的至少一个表面上的无机复合多孔层，

10、其中无机复合多孔层包含粘结剂聚合物和无机填料，

11、粘结剂聚合物包含第一粘结剂聚合物和第二粘结剂聚合物，

12、第一粘结剂聚合物与第二粘结剂聚合物的重量比为6:4至9:1，

13、第一粘结剂聚合物为玻璃化转变温度(tg)为180℃或更高的无定形聚合物，

14、第二粘结剂聚合物为包含衍生自偏二氟乙烯(vdf)的第一重复单元和衍生自六氟丙烯(hfp)的第二重复单元的基于聚偏二氟乙烯的共聚物，并且

15、基于所述基于聚偏二氟乙烯的共聚物的总重量，第二重复单元的含量为4重量％至40重量％。

16、根据本公开内容的第二实施方案，提供了如第一实施方案中所限定的电化学装置用分隔件，

17、其中第一粘结剂聚合物与第二粘结剂聚合物的重量比为6:4至7:3。

18、根据本公开内容的第三实施方案，提供了如第一或第二实施方案中所限定的电化学装置用分隔件，

19、其中基于所述基于聚偏二氟乙烯的共聚物的总重量，第二重复单元的含量为4重量％至15重量％。

20、根据本公开内容的第四实施方案，提供了如第一至第三实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件，

21、其中无机复合多孔层的孔隙率为70％或更大。

22、根据本公开内容的第五实施方案，提供了如第一至第四实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件，

23、其中第一粘结剂聚合物包括聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯砜(ppsu)、聚醚砜(pes)、聚砜(psu)，或者它们中的两者或更多者。

24、根据本公开内容的第六实施方案，提供了如第一至第五实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件，

25、其中无机填料为平均粒径为20nm至700nm的初级颗粒。

26、根据本公开内容的第七实施方案，提供了如第一至第六实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件，

27、其中无机填料包括氧化铝(al2o3)、热解法氧化铝、氢氧化铝(al(oh)3)、氢氧化镁(mg(oh)2)、勃姆石(alooh)、(al(oh)3)，或者它们中的两者或更多者。

28、根据本公开内容的第八实施方案，提供了如第一至第七实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件，

29、其中基于100重量份的无机复合多孔层，无机复合多孔层还以3重量份或更少的量包含分散剂。

30、根据本公开内容的第九实施方案，提供了如第八实施方案所限定的电化学装置用分隔件，

31、其中分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。

32、根据本公开内容的第十实施方案，提供了电化学装置，所述电化学装置包括正电极、负电极和介于正电极与负电极之间的分隔件，其中分隔件为如第一至第九实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件。

33、根据本公开内容的第十一实施方案，提供了如第十实施方案中所限定的电化学装置，所述电化学装置为锂二次电池。

34、根据本公开内容的第十二实施方案，提供了用于制造如第一至第九实施方案中任一者所限定的电化学装置用分隔件的方法，所述方法包括以下步骤：

35、(s1)准备聚合物多孔支撑体；

36、(s2)将包含粘结剂聚合物、无机填料和溶剂的浆料施加至聚合物多孔支撑体的至少一个表面；以及

37、(s3)将涂覆有浆料的聚合物多孔支撑体浸渍在包含非溶剂的组合物中，随后干燥，以形成无机复合多孔层，

38、其中粘结剂聚合物包含第一粘结剂聚合物和第二粘结剂聚合物，

39、第一粘结剂聚合物与第二粘结剂聚合物的重量比为6:4至9:1，

40、第一粘结剂聚合物为玻璃化转变温度(tg)为180℃或更高的无定形聚合物，

41、第二粘结剂聚合物为包含衍生自偏二氟乙烯(vdf)的第一重复单元和衍生自六氟丙烯(hfp)的第二重复单元的基于聚偏二氟乙烯的共聚物，并且

42、基于所述基于聚偏二氟乙烯的共聚物的总重量，第二重复单元的含量为4重量％至40重量％。

43、根据本公开内容的第十三实施方案，提供了如第十二实施方案中所限定的用于制造电化学装置用分隔件的方法，

44、其中溶剂为有机溶剂。

45、根据本公开内容的第十四实施方案，提供了如第十二或第十三实施方案中所限定的用于制造电化学装置用分隔件的方法，

46、其中非溶剂包括水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丁二醇、乙二醇、丙二醇、三丙二醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、环己烷、异丙醇，或者它们中的两者或更多者。

47、有益效果

48、根据本公开内容的电化学装置用分隔件在显示出改善的粘合性的同时具有高的熔断温度，并且在高温下显示出低收缩率以实现优异的耐热性和尺寸稳定性。

49、因此，提供了通过使用根据本公开内容的分隔件而获得的电池的高温安全性得以改善的效果。