分隔件、其制造方法、包括其的电极组件、其制造方法和包括其的锂二次电池与流程

本公开内容涉及分隔件、其制造方法、包括其的电极组件、其制造方法和包括其的锂二次电池。本技术基于于2023年2月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2023-0025333号和于2023年12月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2023-0179147号并要求其优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术：

1、近年来，对储能技术的关注日益增长。随着应用领域扩展到包括移动电话、摄像机、笔记本pc、甚至电动车辆，更努力地研究和开发电化学装置。在这方面，电化学装置是最突出的领域之一，并且能够充电和放电的二次电池例如锂二次电池的开发已经成为关注的焦点。

2、对于构成这样的电池的分隔件，其基本要求是将正极和负极分隔开并使它们电绝缘，同时基于高的孔隙率来增加离子例如锂离子的渗透率，从而增加离子传导性。分隔件通常使用的基材是由有利于形成孔并具有优异的耐化学性、机械特性和热特性的基于聚烯烃的材料例如聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)制成的多孔聚烯烃膜。

3、然而，由于多孔聚烯烃膜的材料特性和制造过程(特别是包括拉伸的制造过程)，分隔件在高温下可能热收缩，在热逸走期间引起内部短路和聚合物分隔件基材的熔化。因此，着火的风险增加。

技术实现思路

1、技术问题

2、根据一个方面，本公开内容提供了在具有非织造织物基材和填充以定位在其孔中的无机颗粒的同时，具有改善的绝缘性和对电极的粘合性的分隔件。

3、根据另一个方面，本公开内容提供了包括所公开的分隔件的电极组件及其制造方法。

4、根据又一个方面，本公开内容提供了具有使用所公开的分隔件的电极组件的锂二次电池。

5、明显的是，本公开内容的目的和优点可以通过权利要求书中描述的手段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提供了根据以下实施方案的分隔件。

8、第一实施方案涉及分隔件，其包括：非织造织物基材，所述非织造织物基材通过将平均直径为约10μm或更大的第一纤维和平均直径为约1μm或更小的第二纤维混合而形成；以及无机颗粒，所述无机颗粒定位在形成在非织造织物基材的第一纤维与第二纤维之间的孔中，其中第一纤维的熔点为约150℃或更低，以及无机颗粒的d50为约400nm或更小。

9、第二实施方案涉及根据第一实施方案的分隔件，其中第一纤维与第二纤维的混合重量比为约1:9至9:1。

10、第三实施方案涉及根据第一实施方案或第二实施方案的分隔件，其中第一纤维的平均直径为约10μm至30μm，以及第二纤维的平均直径为约0.1μm至1μm。

11、第四实施方案涉及根据第一实施方案至第三实施方案中任一项的分隔件，其中无机颗粒的d50为约30nm至400nm。

12、第五实施方案涉及根据第一实施方案至第四实施方案中任一项的分隔件，其中第一纤维的熔点为约50℃至120℃。

13、第六实施方案涉及根据第一实施方案至第五实施方案中任一项的分隔件，其中第一纤维由选自以下的一种或更多种聚合物形成：聚酰胺、聚酯、热塑性聚氨酯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

14、第七实施方案涉及根据第一实施方案至第六实施方案中任一项的分隔件，其中第二纤维的熔点为约200℃或更高。

15、第八实施方案涉及根据第一实施方案至第七实施方案中任一项的分隔件，其中第二纤维由选自以下的一种或更多种聚合物形成：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚亚乙基萘(polyethylenenaphthalene)。

16、第九实施方案涉及根据第一实施方案至第八实施方案中任一项的分隔件，其中分隔件的厚度为约10μm至30μm。

17、第十实施方案涉及根据第一实施方案至第九实施方案中任一项的分隔件，其中非织造织物基材的单位面积重量为约5g/m2至30g/m2，以及无机颗粒的单位面积重量为约10g/m2至50g/m2。

18、第十一实施方案涉及根据第一实施方案至第十实施方案中任一项的分隔件，其中分隔件的渗透率为约1秒/100立方厘米至300秒/100立方厘米。

19、第十二实施方案涉及根据第一实施方案至第十一实施方案中任一项的分隔件，其中无机颗粒在其表面的至少一部分上涂覆有粘结剂聚合物。

20、本公开内容的另一个方面提供了根据以下实施方案的制备锂二次电池的分隔件的方法。

21、第十三实施方案涉及制备锂二次电池的分隔件的方法，所述方法包括：由具有不同预定直径范围的第一纤维和第二纤维的混合物形成非织造织物基材；以及在形成在第一纤维与第二纤维之间的孔中设置无机颗粒，其中将第一纤维的平均直径调节为约10μm或更大，将第二纤维的平均直径调节为约1μm或更小，第一纤维是熔点为约150℃或更低的纤维，同时将无机颗粒的d50控制为约400nm或更小。

22、第十四实施方案涉及根据第十三实施方案的方法，其中第一纤维由选自以下的一种或更多种聚合物形成：聚酰胺、聚酯、热塑性聚氨酯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

23、第十五实施方案涉及根据第十三实施方案或第十四实施方案的方法，其中第二纤维是熔点为约200℃或更高的纤维。

24、第十六实施方案涉及根据第十三实施方案至第十五实施方案中任一项的方法，其中第二纤维由选自以下的一种或更多种聚合物形成：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚亚乙基萘。

25、本公开内容的又一个方面提供了根据以下实施方案的电极组件。

26、第十七实施方案涉及电极组件，其包括：正极；负极；以及设置在正极与负极之间的第一实施方案至第十二实施方案中任一项的分隔件。

27、本公开内容的又一个方面提供了根据以下实施方案的电极组件的制造方法。

28、第十八实施方案涉及电极组件的制造方法，其包括：制备第一实施方案至第十二实施方案中任一项的分隔件；以及将分隔件插入正极与负极之间，随后基于第一纤维的熔点在约-80℃至+30℃的温度范围下加热和加压。

29、本公开内容的再一个方面提供了根据以下实施方案的锂二次电池。

30、第十九实施方案涉及锂二次电池，其包括：第十七实施方案的电极组件。

31、有益效果

32、根据本公开内容，非织造织物基材由具有不同预定直径范围的纤维的混合物形成，并且同时控制具有大直径的纤维的熔点和填充以定位在非织造织物基材的孔中的无机颗粒的平均粒径，使得可以同时确保对电极的粘合性和绝缘性。

33、因此，当本公开内容的分隔件例如经由层合或热压过程与电极结合并组装成电极结构时，即使在电解质注入之后，也保持电池单元的硬度(稳健性)。这是因为电极界面和分隔件牢固地附接，抑制电池单元弯曲和/或扭曲。

34、以下将更详细地描述本公开内容的各组成要素的效果。