聚合物將在垂 直方向上布置的高可能性的趨勢特別有效。
[008引如上形成的多孔涂布層的厚度沒有特別限制,但可在0.Ol至20ym的范圍內,且 孔徑及孔隙率沒有特別限制,但孔徑可在0.OOl至10ym的范圍內且孔隙率可在10至99% 的范圍內。孔徑和孔隙率主要取決于所用顆粒的尺寸,且當使用具有例如小于或等于Iym 的顆粒直徑的顆粒時,所得的孔隙顯示出約IymW下的尺寸。
[0089] 在顆粒堆積于多孔涂布層中、同時彼此接觸的狀態下,顆粒通過粘合劑聚合物彼 此粘合,從而在顆粒之間形成間隙體積,且顆粒之間的間隙體積變成空隙空間而形成孔隙。
[0090] 也就是說,粘合劑聚合物允許顆粒彼此附著W維持顆粒的粘合狀態,且舉例而言, 粘合劑聚合物使顆粒連接且固持。此外,多孔涂布層的孔隙是由界定了空隙的顆粒之間的 間隙體積形成的孔隙,且運是通過顆粒的閉合堆積或致密堆積結構中的實質上表面接觸的 顆粒所界定的空間。此孔隙結構經后來將要注入的電解質溶液填充,且所填充的電解質溶 液可經由多孔涂布層的孔隙為電池操作所必需的裡離子的移動提供通道。
[0091] 如前所述,與如圖1中所示的根據現有技術的制造方法不同,根據本公開的一個 示例性實施方式的制造隔膜的方法在稀釋劑萃取工藝之后不需要熱定型工藝、卷繞和切割 工藝W及解繞工藝。
[0092] 本文中,卷繞工藝代表使通過對經由擠出/拉伸/萃取步驟所得的多孔聚締控膜 進行料漿涂布W及熱定型所獲得的復合隔膜在漉上卷繞的步驟,且切割工藝代表當卷繞所 述復合隔膜時,將不需要的部分從兩端割離的步驟。根據現有技術的方法在對多孔聚締控 膜熱定型之后進行卷繞和切割工藝,且為了料漿涂布,需要將經卷繞的膜解繞,且在料漿涂 布和干燥工藝之后,再次進行卷繞和切割工藝,最后進行包裝步驟。
[0093] 在此情況下,根據本公開的示例性實施方式,卷繞和切割工藝的次數減少為一次, 而不是如根據現有技術的方法中的兩次,且防止了因卷繞W及切割工藝而發生的多孔聚締 控膜的部分損耗,使得產量增加。
[0094] 此外,由于省略了根據現有技術的方法中的卷繞和切割工藝之后、料漿涂布步驟 之前的解繞工藝,因此可實現空間效用且可節省工藝成本。此外,由于未進行料漿涂布步驟 之前的切割工藝或卷繞/解繞工藝,因此能夠實現超寬且大面積的涂布,最終隔膜中的如 皺折、針孔W及刮痕的缺陷的出現顯著減少且未涂布的面積減少。
[0095] 此外,與根據現有技術的方法中的兩個單獨的熱處理工藝(如稀釋劑萃取之后的 熱定型工藝和料漿涂布之后的干燥工藝)不同,通過改進至在料漿涂布之后的熱定型工藝 的單一熱處理工藝,可使用單一熱定型烘箱,而不是兩個單獨的烘箱(如干燥烘箱W及熱 定型烘箱),且可實現空間效用W及節約成本。
[0096] 根據本公開的一個方面,提供一種電化學裝置,其包含陰極、陽極及插在所述陰極 與所述陽極之間的隔膜,其中,所述隔膜是上述用于電化學裝置的隔膜。
[0097] 可通過本領域中已知的常見方法制造電化學裝置,且例如,可通過裝配陰極與陽 極W及在陰極與陽極之間插入的隔膜,并傾注電解質溶液來制造。
[009引與隔膜一起應用的電極沒有特定限制,且可通過本領域中已知的常見方法將電極 活性材料結合至電極集流體來制造。
[0099] 作為非限制性實例,電極活性材料中的陰極活性材料包括通常可用于電化學裝置 的陰極中的通用陰極活性材料,且特別地,優選使用氧化裡儘、氧化裡鉆、氧化裡儀、氧化裡 鐵,或其裡復合氧化物。作為非限制性實例,陽極活性材料包含通常可用于電化學裝置的陽 極中的通用陽極活性材料,且特別地,優選為裡吸收材料,如裡金屬或裡合金、碳、石油焦、 活性碳、石墨或其他碳。
[0100] 陰極集流體的非限制性實例包括由侶、儀或其組合制成的錐,且陽極集流體的非 限制性實例包括由銅、金、儀或銅合金或其組合制成的錐。 陽101] 可在本公開的一個示例性實施方式中使用的電解質溶液可W是鹽溶解或解離于 有機溶劑中的電解質溶液,所述鹽具有由例如A+B表示的結構,其中A+為堿金屬陽離子, 女曰Li\化\r或其組合,且B為陰離子,女日PF6、BFa、Cl、Br、I、Cl〇4、AsFe、CH3CO2、 CF3SO3、N(CF3S02)2、C(CF2S02)3或其組合,且所述有機溶劑包括但不限于,碳酸亞丙醋 (prop^enecarbonate,PC)、碳酸亞乙醋巧C)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸 二丙醋值PC)、二甲亞諷、乙臘、二甲氧基乙燒、二乙氧基乙燒、四氨巧喃、N-甲基-2-化咯燒 酬(NMP)、碳酸甲乙醋(eth5dmeth5dcarbonate,EMC)、丫-下內醋,或其混合物。 陽102] 基于最終產品的制造工藝和所需的物理性質,可W在電池制造工藝的任何合適的 步驟進行電解質溶液的傾注。也就是說,可W在電化學裝置的電池裝配之前或在電池裝配 的最后步驟中應用電解質溶液的傾注。 陽103] 施加根據本公開的一個示例性實施方式的隔膜至電池的工藝包括通用工藝,如卷 繞工藝,W及隔膜和電極的層疊/堆找工藝和折迭工藝。
[0104] 下文中,將通過實施例詳細描述本公開W助于理解。然而本公開的實施方式可采 取若干其他形式,且本公開的范圍不應理解為限于W下實施例。提供本公開的實施方式W向本公開相關的領域中的普通技術人員更充分地解釋本公開。 W化]連施倆I1
[0106] 將作為聚締控的重均分子量為500, 000的高密度聚乙締和作為稀釋劑的運動 黏度為68.OOcSt的液體石蠟在210°C的溫度下、使用35:65的重量比擠出。拉伸溫度為 115°C,且縱向方向及橫向方向上各自的拉伸比為7倍。隨后在2M/min條件下,使用二氯甲 燒作為萃取溶劑萃取稀釋劑,即液體石蠟,W獲得平均孔徑為0. 04ym的多孔聚締控膜。 陽107] 隨后,將平均顆粒直徑為0.Sym的Al2〇3顆粒/氯乙基聚乙締醇(氯基樹 脂CR-V,信越化學有限公司Ghin-EtsuChemical,Ltd. )/PVDF-HFP(LBG2,阿科瑪公司 (Arkema,Inc.)) /丙酬W13. 5/0. 225/1. 275/85的重量比混合W制備用于形成多孔層的料 漿。
[0108] 在完成稀釋劑萃取工藝的多孔聚締控膜的一個表面上涂布厚度為3. 5ym的料 漿,且隨后在132. 5°C和5m/min下進行熱定型W制造具有多孔涂布層的14.5ym厚的隔膜。 所得隔膜的多孔涂布層具有0. 4ym的平均孔徑和55%的平均孔隙率。 W連施倆I2
[0110] 除了W18/1.5/0.5/80的重量比使用由丙締酸下醋與甲基丙締酸乙醋的交聯聚 合物化合物組成的平均顆粒直徑為0. 5ym的有機顆粒、粘合劑(聚丙締酸下醋)、分散劑 (簇甲基纖維素)W及作為溶劑的去離子水作為用于形成多孔層的料漿狂eon,FX9022), 在多孔聚乙締膜的兩個表面上W4. 0ym的涂布厚度進行涂布,且熱定型溫度為133°CW 夕F,通過與實施例1相同的方法制造用于電化學裝置的隔膜。所得隔膜的多孔涂布層具有 0. 5iim的平均孔徑和61 %的平均孔隙率。 陽1川 對比連施倆I1 陽11引通過在130°C熱定型與實施例1中使用的相同的聚締控膜,W3. 5ym的厚度涂布 與在實施例1中使用的相同的用于形成多孔涂布層的料漿,W及在70°C和5M/min的條件下 干燥W制造用于電化學裝置的隔膜。 陽11引對比連施倆I 2
[0114] 通過在130°C熱定型與實施例2中使用的相同的多孔聚締控膜,W4. 0ym的厚度 在兩個表面上涂布與在實施例2中使用的相同的用于形成多孔涂布層的料漿,W及隨后在 70°C和5M/min的條件下干燥W制造用于電化學裝置的隔膜。 。"引對比連施倆I3
[0116] 通過在130°C熱定型與實施例1中使用的相同的聚締控膜,W3. 5ym的厚度在一 個表面上涂布與在實施例1中使用的相同的用于形成多孔涂布層的料漿,W及在132. 5°C 和5M/min的條件下熱成型W制造用于電化學裝置的隔膜。 陽117] 對比連施倆I4
[0118] 通過如在實施例1中所使用的在2io°c下擠出,在Iior退火,在退火的膜上W 3. 5ym的厚度涂布與實施例1中所使用的相同的用于形成多孔涂布層的料漿,在115°C下 W屯倍的拉伸比拉伸,W與實施例1相同的方式萃取,并在132. 5°C和5M/min的條件下再次 熱定型W制造用于電化學裝置的隔膜。因為涂布層在涂布之后的拉伸期間剝落,如上制造 的隔膜不宜用作隔膜。 陽11W 評估連施例
[0120] 測量根據實施例1和對比實施例1的各個用于電化學裝置的隔膜,W測定滲透時 間、拉伸強度、熱收縮率和含水量,且其結果顯示于下表1中。 陽121] (1)滲透時間的測量
[0122] 使用空氣滲透測量機(制造商:旭精工(As址iSeiko),型號:EG01-55-1MR),在預 定壓力化05MPa)下測量100mL空氣通過隔膜所需的時間(秒)。測量總共S個點,樣品的 左側/中間/右側各一個點,并記錄平均值。
[0123] 似拉伸強度的測量 陽124] 當W500mm/min的速度從兩端拉隔膜試樣(長度:12cm,寬度:1. 5cm)時,使用拉 伸強度量測機(制造商:英斯特朗(Instron);型號:334抓TM)測量=次直到試樣斷裂前試