用于可再充電鋰電池的隔板和包括其的可再充電鋰電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 公開用于可再充電鋰電池的隔板和包括其的可再充電鋰電池。
【背景技術】
[0002] 可再充電鋰電池包括正極、負極、以及介于正極和負極之間的隔板。
[0003] 隔板包括鋰離子通過其的微孔并起到使正極和負極彼此電絕緣的作用。另外，隔 板在電池溫度超過或越過預定或設定的溫度時關斷（shut down)電池，且因此起到防止電 池過熱（或者減少這樣的過熱的可能性或量）的作用。
[0004] 然而，這樣的隔板具有限制，因為作為電池的先前產生的熱量和熱失控的結果，它 不適宜地或充分地執行在正極和負極之間的絕緣功能和/或關斷功能。
【發明內容】
[0005] 實施方式的一個方面提供用于可再充電鋰電池的隔板，其較早地抑制或減少電池 的放熱性并防止或減少正極和負極之間的短路，且因此具有改善的安全性。
[0006] 在另一實施方式中，可再充電鋰電池包括所述用于可再充電鋰電池的隔板。
[0007] 在一種實施方式中，用于可再充電鋰電池的隔板包括：基材（基底）；在所述基材 的至少一側上且包括有機材料的有機層；以及在所述基材的至少一側上且包括無機材料的 無機層，其中所述有機材料包括兩種或更多種具有彼此不同的各自（respective)熔點的 有機顆粒。
[0008] 所述有機材料的熔點之一可低于所述基材的熔點。
[0009] 所述基材的熔點可為約135°C -約140°C。
[0010] 所述有機材料的熔點之一可為約100°C -約130°C。
[0011] 所述兩種或更多種有機顆粒可包括第一有機顆粒和第二有機顆粒，所述第二有機 顆粒的熔點不同于所述第一有機顆粒的熔點，和所述第一有機顆粒與所述第二有機顆粒之 間的熔點差可為約10°c -約20°C。
[0012] 所述有機材料可包括聚烯烴、聚烯烴衍生物、聚烯烴蠟、基于丙烯酰基的化合物、 或其混合物。
[0013] 所述有機材料可具有約0. 1 μ m-約5 μ m的粒度。
[0014] 所述無機材料可包括無機顆粒，所述無機顆粒包括Si02、A120 3、Al (OH) 3、AlO (OH)、 Ti02、BaTi03、Zn02、Mg (OH) 2、MgO、Ti (OH) 4、氮化鋁（AIN)、碳化硅（SiC)、氮化硼（BN)、或其 混合物。
[0015] 所述無機材料可具有約0. 1 μ m-約5 μ m的粒度。
[0016] 所述無機層可具有約1 μm-約10 μm的厚度，且所述有機層可具有約1 μm-約 10 μ m的厚度。
[0017] 選自所述有機層和所述無機層的至少一個可進一步包括粘合劑，和所述粘合劑 可包括丁苯橡膠（SBR)、羧甲基纖維素（CMC)、聚偏氟乙烯（PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯 (PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯（EVA)共聚物、羥乙基纖維素（HEC)、聚乙烯醇（PVA)、 聚乙烯醇縮丁醛（PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、 基于丙烯酰基的橡膠、或其混合物。
[0018] 在另一實施方式中，可再充電鋰電池包括所述隔板。
[0019] 其它實施方式包括在下列詳細描述中。
[0020] 通過應用所述隔板，從而較早地抑制或減少放熱性并防止或減少正極和負極之間 的短路，可實現具有改善的安全性的可再充電鋰電池。
【附圖說明】
[0021] 附圖與說明書一起說明本發明的實施方式，且與說明書一起用于說明本發明的原 理。
[0022] 圖1為顯示根據一種實施方式的用于可再充電鋰電池的隔板的結構的示意圖。
[0023] 圖2為顯示根據另一實施方式的用于可再充電鋰電池的隔板的結構的示意圖。
[0024] 圖3為顯示根據一種實施方式的可再充電鋰電池的示意圖。
[0025] 圖4為顯示在根據實施例1以及對比例1和2的各用于可再充電鋰電池的隔板中 的溫度和阻抗之間的關系的圖。
【具體實施方式】
[0026] 在下文中，詳細地描述一些實施方式。然而，這些實施方式是示例性的，且本公開 內容不限于此。
[0027] 如本文中使用的，當未另外提供具體定義時，將理解，當一個元件諸如表面、層、或 膜被稱作"在"另外的元件"上"時，其可直接在所述另外的元件上或間接地在所述另外的 元件上（例如，還可存在中間元件）。此外，表述諸如"的至少一個（種）"當在要素列表之 前或之后時，修飾整個要素列表且不修飾所述列表的單獨要素。此外，當描述本發明的實施 方式時"可"的使用指的是"本發明的一種或多種實施方式"。
[0028] 在下文中，描述根據一種實施方式的用于可再充電鋰電池的隔板。
[0029] 根據本實施方式的用于可再充電鋰電池的隔板包括基材、安置于所述基材的至少 一側上的有機層、以及安置于所述基材的至少一側上的無機層。所述有機層包括有機材料， 和所述無機層包括無機材料。所述有機材料包括兩種或更多種類型的具有彼此不同的熔點 的有機顆粒。
[0030] 隔板安置在正極和負極之間且起到如下作用：防止在電極之間的直接短路以及使 鋰離子通過在它自身中的微孔（或者減少這樣的短路的可能性）。當電池變得異常地發熱 超出預定或設定的溫度時，該隔板通過關斷功能阻斷所述微孔且因此控制鋰離子的移動。 從而，電池的內阻急劇地變得增加，且因此，所述隔板可抑制或減少電池的電化學反應和額 外的放熱性。
[0031] 根據一種實施方式，所述隔板中的基材本身的關斷功能可通過如下增強：在所述 基材的一側或兩（雙）側上形成包括有機材料的有機層以降低關斷功能起動時的溫度。而 且，所述基材的關斷功能可通過如下進一步增強：使用具有彼此不同的熔點的兩種或更多 種類型的有機顆粒（例如，兩種或更多種不同的有機顆粒），且因此，以具有第一階段和第 二階段的多階段過程順序地降低關斷溫度以增強所述基材的關斷功能。
[0032] 以多階段過程的關斷功能的實施方式描述如下。例如，當使用聚乙烯基材（例如， 在沒有本文中公開的有機材料的情況下使用）時，關斷可在約135°C下起動（開始）。而當 在所述基材上使用各自具有例如約ll〇°C和約120°C的熔點的兩種類型的有機材料（例如， 兩種不同的有機材料）時，關斷可在具有較低熔點的有機材料的熔點例如具有最低熔點的 第一有機材料的ll〇°C下起動（開始），且從而所述有機材料熔融（例如，被熔融）以阻斷 所述基材的孔和增加所述電池的電阻，且放熱遲滯和電化學反應的中斷可發生。不過，在 一些情況中，異常的放熱性繼續，電池的溫度增加，且關斷可在具有較高熔點的有機材料的 熔點例如具有較高熔點的第二有機材料的約120Γ下再次起動，且結果，基材的關斷可隨后 以多階段過程發生。這可導致及早的電阻增加而不是單一的關斷（例如，以單一階段的關 斷），且因此可在各階段（例如，所述多階段過程的各階段）阻斷或減少電化學反應和放熱 加速。這樣，具有所述結構的實施方式的隔板增強關斷功能，且從而與不包括包含所述有機 材料的隔板的電池相比，可更早地（例如，在更低的溫度下）抑制或減少電池的放熱性。
[0033] 另外，根據一種實施方式，包括無機材料的無機層也形成于所述隔板的所述基材 的一側或雙側上，且因此，可降低作為所述電池的放熱性的結果的所述隔板熔融（例如，被 熔融）時的溫度，且從而防止或減少所述隔板的收縮。因此，可防止正極和負極之間的短路 (或者可減少短路的可能性），且可抑制或減少由于所述隔板的收縮導致的額外的放熱性。
[0034] 因此，根據一種實施方式的具有在基材的至少一側上的包括兩種或更多種類型的 具有彼此不同的熔點的有機顆粒的有機層、以及在所述基材的至少一側上的包括無機材料 的無機層的隔板在關斷功能上被增強，且與不包括包含所述有機材料的隔板的電池相比可 更早地（例如，在更低的溫度下）抑制或減少電池的放熱性，且因此，防止或減少正極和負 極之間的熱收縮且抑制或減少其間的短路（或者減少這樣的短路的可能性），且結果，改善 可再充電鋰電池的安全性。
[0035] 所述隔板包括所述基材、所述有機層和所述無機層，且對于其結構沒有特別的限 制。例如，所述有機層和所述無機層兩者都可在所述基材的僅一側上或者在其兩（雙）側 上形成，且在這里，所述有機層和所述無機層的順序沒有特別的限制。另外，所述有機層和 所述無機層兩者都可在所述基材的一側（例如，表面）上形成，且所述有機層或所述無機層 可在所述基材的另一側（例如，表面）上形成。而且，所述有機層可在所述基材的一側（例 如，表面）上形成，而所述無機層可在所述基材的另一側（例如，表面）上形成。
[0036] 通過參考圖1和2中顯示的實施方式，可促進隔板的結構的理解。
[0037] 圖1為顯示根據一種實施方式的用于可再充電鋰電池的隔板的結構的示意圖，且 圖2為顯示根據另一實施方式的用于可再充電鋰電池的隔板的結構的示意圖。
[0038] 參考圖1，根據一種實施方式的隔板10具有包括如下的結構：基材12、安置于基材 12的一側上的有機層13、以及安置于基材12的另一側上的無機層14。參考圖2,根據另一 實施方式的隔板20可包括基材22、分別在基材22的雙側上的無機層23a和23b、以及在無 機層23a和23b的無機層23a上的有機層24。
[0039] 所述基材可包括基于聚烯烴的樹脂。所述基于聚烯烴的樹脂可為例如基于聚乙烯 的樹脂、基于聚丙烯的樹脂、或其組合。
[0040] 所述基材可包括一個孔或多個孔。鋰離子可移動通過所述一個孔或多個孔。所述 基材在電池處于放熱狀態時通過關斷功能阻斷所述孔，且因此可增加內阻和抑制或減少電 化學反應。
[0041] 所述孔可具有約0